BRPI0015500B1 - correia de transmissão de potência e método de produção de uma correia de transmissão de potência - Google Patents

Abstract

"correia de transmissão de potência com material têxtil de malha aberta estabilizado no sobrecordão para melhor penetração da borracha". é descrita uma correia de transmissão de potência (11) com um material têxtil de malha aberta (15) no sobrecordão da correia, o qual é estabilizado com um material que promove a permeação de uma camada de borracha gomosa subjacente (17) através dos interstícios no material têxtil (15) durante a vulcanização da correia. o coeficiente de atrito do lado posterior da correia é suficiente para permitir que a correia acione polias, tensores e outros dispositivos mecânicos do lado posterior.

Description

"CORREIA DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA e MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UMA CORREIA DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA" Este pedido de patente provisório reivindica os benefícios dos pedidos de patente provisórios nos. 60/165.381, depositado em 12 de novembro de 1999, e 60/206.102, depositado em 20 de maio de 2000, e 60/240.587, depositado em 13 de outubro de 2000.

Antecedentes da Invenção Esta invenção diz respeito a correias de transmissão de potência do tipo de borracha, particularmente, a uma correia cuja superfície posterior possui características friccionais favoráveis para permitir que ela faça contato e acione dispositivos mecânicos, tais como polias loucas, tensores, componentes do motor, tal como uma bomba d'água, e similares.

Sistemas modernos de acionamento de acessórios da parte dianteira de automóveis usam correias poly-V multirraiadas para ligar eixo de manivela do motor a várias polias de acionamento dos acessórios. O lado posterior da correia tipicamente colide com as polias loucas e/ou dispositivos tensores posteriores. Similarmente, os sistemas de acionamento da correia do eixo comando de válvulas de sistemas de aplicação automotiva usam correias de transmissão de potência síncronas, cujos lados posteriores ficam também sequenciados sobre polias loucas e/ou tensores. Além disso, em várias aplicações de acionamento de correia industriais, os acionamentos incluem polias loucas ou outros dispositivos contra os quais a parte posterior de uma correia V multirraiada, correia sincrona, correia chata, correia-V ou similares se encaixa. Em todas essas aplicações automotivas e industriais anteriores, para que o lado posterior da correia acione o dispositivo contra o qual ela colide, a correia deve ter um coeficiente de atrito dinâmico mínimo, caso contrário, ocorre patinação indesejável entre a correia e o dispositivo.Em várias aplicações automotivas, o coeficiente de atrito dinâmico mínimo tem sido estabelecido pelos fabricantes em cerca de 0,35. O posicionamento ou aderência de um tecido têxtil na superfície posterior da correia, em virtude do coeficiente de atrito inerente relativamente baixo dos fios têxteis que constituem o material têxtil, é inadequado para acionar os dispositivos mecânicos pelo lado posterior da correia, e não atende a especificação dos fabricantes automotivos. O coeficiente de atrito no lado posterior da correia pode ser aumentado, por outro lado, calandrando-se um material têxtil de sobrecordão, tal como um cordão de pneumático, ou um tecido assentado obliquamente do tipo malha quadrada, ou no qual os fios de urdume e de trama ficam orientados diagonalmente em relação à direção de funcionamento longitudinal da correia, com um ângulo compreendido entre os fios de cerca de 90-120 graus (assim chamado "Flex-Weave©" marca registrada da Gates Corporation). A borracha gomosa que é aplicada durante a operação de calandragem preenche os interstícios do tecido, bem como apresenta uma camada externa de borracha sobre o tecido. Este conjunto tecido/borracha líquida friccionado é cortado e novamente emendado (por meio de uma tabela Banner® - uma marca registrada de Burrowes Manufacturing Ltd) para conferir a orientação correta ao cordão de tecido. Esta orientação do cordão de tecido confere resistência lateral máxima ou ideal, ao mesmo tempo em que proporciona alta flexibilidade na direção longitudinal da correia.

Entretanto, se forem usados tecidos calandrados como o tecido do sobrecordão da correia, além da baixa resistência ao desgaste inerente à camada de borracha externa, a maioria dos processos de fabricação necessita fazer emendas sobrepostas para rejuntar o material depois da operação "Banner", bem como durante o processo de construção da correia. Essas juntas de emenda calandradas sobrepostas criam áreas de dupla espessura, as quais são tidas como causadoras de ruído e vibração em correias poly-V em automóveis. À medida que a correia gira em torno do acionamento, essas emendas entram em contato com as polias loucas, tensores e similares no lado posterior, o que pode fazer com que a correia emita ruído e que a correia e os componentes de acionamento vibrem. Ruído e vibração podem também ser provocados à medida que a polia louca, o tensor, ou outro dispositivo no lado posterior entrem em contato com depressões relativamente espessas deixadas na camada de borracha no lado posterior da correia, deixadas como uma impressão negativa de um rótulo de transferência de filme polimérico, depois que o filme, tipicamente formado por uma película de tecido de revestimento de poliéster Mylar (marca registrada de E.I. du Pont de Nemours), for removido da luva da correia em seguida à vulcanização. 0 uso de tecidos de sobrecordão de malha em correias de transmissão de potência de borracha, per se, é conhecido pela patente U.S. no. 3.981.206 (Mirante et al.). O tecido de malha emprega fios feitos de um mono-fio biconstituinte nylon-Spandex. O tecido de malha é unido à seção de tensão da correia com um meio adesivo qualquer adequado. A construção da correia de Mirante et al. é feita na vertical num tambor cilíndrico que suporta uma luva de matriz pela aplicação de várias camadas de material envolto nela, incluindo o tecido de malha externo (não-tubular). Tal processo de envolvimento produzirá uma costura ou junta sobreposta.

Tecidos tubulares de malha sem costura têm sido também usados no sobrecordão de correias de transmissão de potência que não são de borracha do tipo vazada líquida (poliuretano). O pedido de patente japonês não-examinado no. 7-243.483 (Bridgestone), publicado em 19 de setembro de 1995, descreve uma correia V multirraiada, na qual a malha tubular no sobrecordão fica posicionada diretamente contra o cordão de tensão antes do vazamento líquido. O cordão de tensão e a malha tubular entram em contato direto na correia final vazada líquida fabricada. É um objetivo desta invenção superar os inconvenientes da tecnologia anterior, provendo uma correia de transmissão de potência de borracha que utiliza uma seção de sobrecordão reforçada têxtil, a qual confere estabilidade lateral à correia, ao mesmo tempo em que proporciona alta flexibilidade na direção de funcionamento da correia, e é caracterizada pelo uso de uma construção de tecido de malha aberta particular, a qual permite a penetração da borracha durante o processamento para atingir uma superfície posterior da correia, com propriedades de atrito e resistência ao desgaste ideais. É mais um objetivo conseguir o que foi exposto por meio de uma construção de sobrecordão, a qual não apresenta saliências ou degraus significativos na superfície exterior da correia, os quais poderíam gerar níveis de ruído ou vibrações inaceitáveis nos acionamentos de correia que usam polias loucas, tensores ou outros dispositivos mecânicos que colidem com o lado posterior da correia.

Sumário da Invenção Esses objetivos da invenção e outros mais são atingidos por meio de uma correia de transmissão de potência que inclui um corpo de borracha, um elemento de tensão resistente a deformação embutido no corpo, uma seção de sobrecordão que termina numa superfície posterior da correia exterior no geral plana, e uma seção de subcordão. A correia usa um material têxtil de malha aberta formado de fios entrelaçados que definem interstícios entre os fios adjacentes do tecido de sobrecordão. Os fios são revestidos, pelo menos parcialmente, com um material estabilizador. 0 material têxtil revestido fica posicionado na superfície posterior da correia exterior, e uma camada de borracha fica aderida ao material têxtil revestido na sua subsuperfície, posta entre o material têxtil revestido e o elemento de tensão resistente à deformação. A camada de borracha fica também posicionada entre os interstícios dentro do tecido de malha aberta, e fica posicionada na superfície posterior da correia. 0 material têxtil de malha aberta tem um fator de penetrabilidade definido pela fórmula seguinte: (D onde x = contagem de fios em pontas por mm (ou outra medida de comprimento) , e y = diâmetro de fio em mm (ou outra medição de comprimento correspondente).

Sob um outro aspecto, a correia de transmissão de potência da invenção pode ser fabricada por um método que inclui as etapas de formação de uma luva de correia vulcanizada por meio de: tratar o material têxtil revestindo-se, pelo menos parcialmente, os fios com um material estabilizador; aplicar o material têxtil tratado pela superfície exterior de um tambor de construção de correia; envolver uma camada de borracha que serve como uma camada de borracha líquida adesiva sobre o material têxtil tratado; enrolar helicoidalmente elementos de cordão de tensão resistentes à deformação em torno da camada de borracha; e aplicar mais uma camada de borracha pelo exterior do cordão de tensão enrolado helicoidalmente. A luva de correia vulcanizável assim formada é então submetida a calor e pressão para vulcanizar a luva, de maneira tal que uma parte da camada de borracha líquida adesiva penetre nos interstícios do material têxtil e fique posicionada contra o tambor de construção para formar uma parte da superfície posterior da correia. A luva da correia pode então ser dividida em correias individuais e perfilada na forma desej ada.

Descrição Resumida dos Desenhos Aspectos preferidos desta invenção serão descritos com referência aos desenhos anexos, em que números iguais designam partes iguais nas várias figuras, e em que: A figura 1 é um sistema de acionamento de acessório de motor simplificado; A figura 2 é uma seção em corte transversal de uma correia V multirraiada no sistema de acionamento de acessório da figura 1 tomada ao longo de 2-2, rotacionada para mostrar a correia em perspectiva; A figura 3 é uma vista seccional parcial em perspectiva de uma correia sincrona (do distribuidor), feita de acordo com a correia da invenção; A figura 4 é uma vista plana parcial de um tecido de malha reforçado utilizável na seção de sobrecordão da correia da invenção; A figura 5 é uma vista plana da face técnica de uma construção de malha Jersey utilizável na correia da invenção; A figura 6 representa diferentes opções para corte e aplicação de material têxtil a um tambor de construção de correia; A figura 6a descreve uma opção para aplicar material têxtil de corte espiral em um tambor de construção de correia; A figura 6b descreve uma opção para aplicar uma tira de material têxtil de malha em um tambor de construção de correia; A figura 6c descreve uma opção para aplicar material têxtil de trama quadrada em um tambor de construção de correia; A figura 7 é um diagrama de blocos de um processo de fluxo passo-a-passo preferido para a produção da correia da figura 2; A figura 8 representa uma vista diagramática parcial de um tambor de construção de correia (mandril), mostrando os diferentes componentes em camada montados no tambor para construir uma luva de correia, de acordo com a invenção; A figura 9 ilustra um material têxtil de malha tubular sem costura usado na invenção, tanto na sua posição de descanso como parcialmente expandido, como mostrado; e A figura 10 representa esquematicamente em vistas detalhadas de diferentes estágios do processo de construção, e comparando a correia e processo da invenção com uso de um revestimento estabilizador de fio a uma correia e processo sem o uso do revestimento estabilizador de fio; A figura 10a representa esquematicamente a construção da correia da antes da vulcanização; A figura 10b representa esquematicamente uma correia com fio estabilizado após a vulcanização; e A figura 10c representa esquematicamente uma correia sem fio estabilizado após a vulcanização.

Descrição de Modalidade Preferida Referindo-se primeiro às figuras 1 e 2 dos desenhos, está mostrado genericamente como 10 um sistema de acionamento de acessório de motor, consistindo de uma polia do eixo de manivela do motor 14 e uma polia acionada 12 ligada em relacionamento de acionamento por meio de uma correias poly-V de quatro raias 11. A superfície posterior de topo ou exterior 13 da correia 11 fica em contato com a polia louca 16. O sistema de acionamento 10 da figura 1 pode ser usado como um sistema de acionamento de acessório automotivo simples, como um acionamento industrial, ou como um aparelho de teste para medir o ruído gerado na interface entre a correia 11 e a polia louca do lado posterior 16 por meio do sensor/transdutor 18 (pela medição dos decibéis e das características de ruído). A aplicação particular e o tipo de sistema de acionamento governarão o tipo da configuração da correia escolhida. Geralmente, os princípios da invenção podem ser aplicados a correias-V correias lisas, correias V multirraiadas e correias síncronas. Um exemplo de um sistema de acionamento de acessório da parte dianteira de automóvel comum, no qual a correia da invenção pode ser usada, está ilustrado e descrito na patente U.S. no. 4.551.120, o qual consiste de uma polia de acionamento principal operativamente conectada a uma polia do motor de condicionamento de ar, uma polia do alternador, uma polia da bomba de ar do motor, e uma polia da bomba d'água. A correia V multirraiada sequenciada nessas polias fica mantida numa tensão apropriada por meio de um tensor com uma superfície que encaixa o lado posterior da correia. A correia da figura 2 é formada de um corpo de borracha. Entende-se por "borracha" uma borracha natural ou sintética reticulável que pode ser processada na forma sólida, por exemplo, num moinho de mistura. Tal borracha é tipicamente misturada numa forma crua ou não-vulcanizada com aditivos, extensores, reforçadores, aceleradores, enchimentos, agentes de vulcanização, por exemplo, enxofre e peróxidos, e similares adequados num misturador Banbury® (marca registrada de Farrel Corporation), ou num misturador continuo, bem conhecido na indústria de processamento de borracha. As camadas ou folhas calandradas de matéria prima ficam então prontas para serem compostas em camadas com reforço têxtil e similares, a borracha reforçada crua na luva ou de outra forma é vulcanizada ou curada sob calor e pressão. Se curada na forma de luva, correias individuais podem ser cortadas da luva. Borrachas sintéticas típicas aplicáveis na invenção incluem policloropreno, copolímeros de etileno e propileno, terpolímeros de etileno, propileno e monômeros de dieno, por exemplo, EPDM, borracha butadieno/estireno, HNBR, CSM, borracha de silicone, fluoroeslastômeros, misturas destes, e ligas ou misturas destes ou outras borrachas de processamento sólido misturadas com termoplástico ou polímeros termorrígidos, ou "plastômeros", polietileno, poliéster (Hytrel - marca registrada da du Pont), ou materiais, tal como o plástico Santoprene (marca registrada de Advanced Elastomer Systems, L.P.), adequados. Materiais elastoméricos de processamento líquido, tais como os formados por vazamento líquido, aplicáveis a várias formas de poliuretano, não se enquadram nesta definição e não são considerados pela invenção. A correia da figura 2 é uma correia poly-V de quatro raias que emprega um elemento de tensão resistente à deformação 20 que fica embutido no corpo da borracha da correia. Ele fica posicionado enrolando-se helicoidalmente, conforme será discutido posteriormente, em relação ao processo de construção descrito com referência às figuras 7 e 8. Os elementos de cordão de tensão podem ser um cordão ou elementos resistentes à deformação típicos quaisquer formados por fibras de Nylon, poliéster, carbono, aramida, por exemplo, fibras EVLAR© (marca registrada da du Pont), ou TWARON® (marca registrada de Teijin - Twaron B.V.), e similares, e são tipicamente formados de fios torcidos. Os fios, por sua vez, são normalmente compostos de diversas fibras. Os cordões podem ser engomados ou tratados, por exemplo, com RFL (látex de resorcinol formaldeído), para melhorar a adesão à borracha. O subcordão, ou seção de compressão 22, da correia pode ser formado de uma matéria prima de borracha não carregada, apesar de ser tipicamente formada de uma borracha adequada que tenha sido misturada com carregamento de fibras de reforço discretas 24 de material desejado, tais como algodão, poliéster ou aramida. As múltiplas raias da seção do subcordão mostradas em 23, 25, 27, 29 podem ser formadas rebaixando-se a borracha carregada de fibra entre raias adjacentes, até o ápice 26 entre raias adjacentes, ou por moldagem, corte volante ou outra técnica. A forma e a configuração das raias normalmente se acasalam substancialmente à forma das polias 12 e 14 correspondentes, sobre as quais a correia é ligada em relacionamento de acionamento. A seção de sobrecordão da correia mostrada em 28 inclui uma superfície posterior da correia exterior lisa no geral 13, um material de sobrecordão têxtil de malha aberta 15 posicionado na superfície posterior da correia exterior, e uma camada de borracha líquida adesiva interposta 17, a qual é selecionada para aderir ao material têxtil de malha tubular 15, bem como aos cordões de união 20. A camada de borracha líquida adesiva 17 pode ser formada do mesmo material da borracha ou similar (compatível) utilizado na seção de subcordão 22 para assegurar adesão adequada e integração na estrutura de correia de compósito.

Entende-se por "material têxtil de malha aberta" na forma usada nesta invenção um material têxtil formado de interstícios definidos por fios entrelaçados (aberturas) entre fios adjacentes, e que tem um fator de penetrabilidade definido pela fórmula (1) anterior. Preferivelmente, o fator de penetrabilidade fica entre cerca de 0,20 e cerca de 0,98, conforme dado anteriormente, mais preferivelmente de cerca de 0,40 a cerca de 0,92, e mais preferivelmente de cerca de 0,70 a cerca de 0,90.

Os fios individuais podem ser formados de múltiplos filamentos contínuos, geralmente com um grau de torção adequado, apesar de os fios tipicamente serem formados, tipicamente, de feixes de fibras têxteis torcidas de um material adequado qualquer, tais como algodão, poliéster, Nylon, aramida, carbono, ou misturas destes. Alternativamente, os fios podem ser compostos de filamentos de núcleo elástico individuais cobertos com uma fibra têxtil ou um revestimento têxtil texturizado. Os fios formados de monofilamentos não são considerados nesta invenção, uma vez que tais monofilamentos geralmente reterão suas formas geométricas e não se beneficiam da aplicação de um revestimento estabilizador nos mesmos para assegurar a penetração de borracha durante o processo de produção da correia.

Os fios são tipicamente entrelaçados para formar um tipo particular de tecido, tais como um tecido de trama quadrada, tecido de cordão de pneumático, ou tecido enviezado, em que os fios de urdimento e de trama ficam orientados diagonalmente em relação à direção de funcionamento longitudinal da correia, ou o tecido Flex-Weave© supramencionado. Mais preferivelmente, o material têxtil de malha aberta toma a forma de um material radialmente elástico, preferivelmente, malha. No caso de o material têxtil de malha aberta da invenção ter a forma de um tecido entrelaçado ou malha, ou uma outra forma, é importante que o material têxtil não seja pré-impregnado com um material de borracha, tal como pela calandragem do material têxtil na calandra de borracha, a qual preenche os interstícios do material têxtil com borracha e aplica uma camada de fricção de borracha tanto num como em ambos os lados da membrana do material têxtil que está sendo calandrado. A forma mais preferida de material têxtil de malha aberta é um material elástico, preferivelmente, malha 15.

Ele pode ter a forma de um tubo sem costura, tal como mostrado em 30 na figura 9, de um diâmetro em repouso de Dx que, em virtude da elasticidade inerente de até 500% ou mais, tipicamente, pode ser expandido (em 30') até um maior diâmetro D:, conforme mostrado. O diâmetro normal Dx deve ser escolhido para ser igual ou, preferivelmente, ligeiramente menor do que o diâmetro do tambor de construção ou mandril, com o diâmetro em repouso Dx do material têxtil de malha tubular sendo, preferivelmente, de cerca de 20 a 100 e, mais preferivelmente, de cerca de 30 a cerca de 80 por cento do diâmetro final do tubo de malha, aplicado na condição esticada no tambor de construção. Em geral, o grau de expansão e o tamanho da abertura correspondente dos interstícios 33, 34 (figuras 4 e 5) do material de malha tubular e sua construção (por exemplo, Denier, tipo fibra e torção, e densidade dos cursos e saliências) podem ser selecionados para se obter uma superfície de correia resultante, dada a penetração da camada de borracha líquida adesiva 17 através dos interstícios, com um coeficiente de atrito selecionado para o desempenho ideal da correia na aplicação. O tubo de malha 30 (figura 9) é produzido na forma de um tubo sem costura, isto é, o processo de fabricar malha circular produz inerentemente um tubo de um diâmetro particular Dx, dependendo dos componentes de equipamento pré-selecionados utilizados na máquina de fabricar malha. Considera-se que os tubos 30 de um dado diâmetro podem ser usados para mais de uma dimensão de correia, dada a expressiva elasticidade do próprio tubo de malha. Diferentes padrões de malha podem ser empregados, tal como a configuração raia-malha mostrada na figura 4, na qual as saliências ou fileiras verticais 35 de pontos de fios 39 se entrelaçam alternadamente na face e no lado posterior da malha. Tecidos de raia-malha deste tipo têm boa elasticidade, especialmente na direção da largura. Uma malha Jersey, conforme mostrada na figura 5, formada de um tecido de malha circular feito com um ponto comum é geralmente o tecido de malha mais preferido para uso com a invenção. Embora não essencial, é preferível que a face técnica, conforme mostrada na figura 5, fique voltada para dentro (em direção à camada de borracha líquida adesiva 17) . Tal como com a raia-malha da figura 4, as saliências ou fileiras se estendem verticalmente nas figuras, bem como verticalmente no tubo da figura 9. Tal orientação, quando aplicada a correias das figuras 2 e 3, por exemplo, farão com que as saliências ou fileiras verticais de pontos sejam orientadas transversalmente em relação à direção longitudinal (de curso) da correia completa. Outras malhas ou configurações radialmente elásticas que podem ser formadas numa configuração tubular sem costura ou com costura (por exemplo, costurada ou emendada) com aberturas (interstícios) que permitam a penetração de borracha são também consideradas. A invenção também considera o uso de um material de malha de rede aberta convenientemente suprido de um rolo na forma de tira, de maneira tal que ele possa ser aplicado ao mandril de construção com um controle de elasticidade/tensão predeterminado para permitir a seleção da penetrabilidade e configuração desejadas do padrão de trama aplicado ao mandril. Uma abordagem dessas está ilustrada na figura 6 (b) . A tira de malha 37, a qual pode ser alimentada de um rolo, pode ser formada dividindo-se um tubo de malha feito numa máquina de fabricar malha circular, ou pode ser um tecido de malha lisa ou de malha com trama feito numa máquina de fabricar malha lisa. Conforme mostrada na figura 6(b), um tira ou membrana de material de malha 37 é aplicada à superfície do tambor (para produção de uma correia do tipo mostrada na figura 2) tensionada na forma desejada e, em seguida, dobrada na junção 39. Em virtude de ser usado um material de malha aberta, de acordo com a invenção, observou-se que uma dobra de tipicamente 3 cm ou menos, mais preferivelmente, abaixo de 1,5 cm, por causa da penetrabilidade do reforço da malha, não impedirão a passagem da borracha na junção dobrada durante a vulcanização da correia durante sua fabricação.

Alternativamente, conforme ilustrado na figura 6 (a), o material de malha pode ser formado cortando-se em espiral um tubo de malha longo contínuo (do qual somente um segmento está mostrado) , conforme mostrado em 43, 45, num ângulo agudo, preferivelmente, de cerca de 25 a cerca de 65 graus em relação ao eixo longitudinal L do tubo de malha. Desta maneira, é produzida uma tira contínua 47 de material de malha cortada de viés em relação à direção das saliências 35 da malha, e isto oferece benefícios, orientando-se a malha de viés ao longo da superfície posterior da correia exterior plana 13, melhorando-se as propriedades de flexão lateral da superfície superior 13 da correia 11. Uma vez que a tira 47 é produzida a partir do tubo contínuo 49, a tira 47 pode ser coletada num rolo e, em seguida, alimentada de acordo com a necessidade, para tratamento com o material estabilizador, seguido pelo enrolamento sobre o tambor de construção 31 com uma sobreposição, conforme mostrado na figura 6(b), conforme previamente discutido.

Numa outra modalidade, um tecido de trama quadrada 51 ou um tecido trançado com a urdimento e trama orientados um em relação ao outro num ângulo compreendido entre os fios de cerca de 90-120 graus ("Flex-Weave©) podem ser aplicados ao tambor 31, com uma costura 39 e uma sobreposição 41 de maneira similar em relação à modalidade mostrada na figura 6 (b) .

Além da malha sem costura contínua ou outros reforços de tubos radialmente elásticos, uma malha dobrada e construções tecidas, o material têxtil de trama aberta da invenção pode também ser aplicada ao tambor de construção com as extremidades do tecido emendadas de topo uma na outra de uma maneira conhecida, incluindo solda por ultra-som, costura e similares.

Observou-se que, de acordo com a invenção, o grau de penetração da camada de adesão de borracha 17 pelos interstícios no material têxtil de malha aberta durante o processo de vulcanização é surpreendentemente melhorado até um nível bastante substancial pelo pré-revestimento de fios de entrelaçamento individuais do tecido com uma geometria que estabiliza o tratamento de revestimento de um material, o qual penetra efetivamente no feixe de fios para ligar e enrijecê-lo, e para prevenir seu colapso ou achatamento durante o processamento. Primeiro, é feita referência à figura 10 (a) , a qual representa a construção da luva da correia sobre o mandril 31, antes da vulcanização. Sobre o mandril 31, é aplicado um material têxtil de malha aberta, conforme supradefinido, compreendendo fios entrelaçados 53, 55, os próprios sendo formados de um feixe de fios de tecido ou fibras de filamento continuo 57, normalmente torcidos juntos como um fio entrançado ou fio de múltiplos filamentos. Esses fios são tratados por revestimento ou, de outra forma, para serem, pelo menos parcialmente, cobertos, e impregnados dentro de seus próprios interstícios do feixe de fios, com o material estabilizador supramencionado 59. O material estabilizador mais usualmente visado é um RFL (látex de resorcinol formaldeído)), o qual oferece os benefícios de enrijecer o feixe de fios para manter sua forma geométrica substancialmente redonda durante o processamento, bem como para servir como um adesivo para promover a ligação com a camada de borracha líquida adesiva 17, e pode ter pegajosidade suficiente para unir a emenda sobreposta 41 (figuras 6 (b) e 6(c) durante a construção, se for usado um material têxtil sobreposto. Alternativamente, observou-se que isocianatos, tais como MDI (diisocianato de metileno) e TDI (diisocianato de tolueno) são igualmente efetivos. Dois poliuretanos e cimentos de borracha componentes são materiais adicionais que podem ser usados, de acordo com a invenção, como materiais estabilizadores para manter a geometria do fio, deixando ainda abertos os interstícios 34 do material têxtil de malha aberta para permitir a livre penetração da borracha durante a vulcanização. Conforme ilustrado na figura 10 (a), um material têxtil de malha aberta com fios individuais sendo revestidos, pelo menos parcialmente, com material estabilizador 59 é primeiro aplicado à superfície do mandril 31 e, em seguida, sucessivas camadas de borracha líquida adesiva 17, cordão de tensão enrolado em espiral 20 e o subcordão 22 são montados no tambor.

Conforme será discutido de forma mais abrangente a seguir, o processo de vulcanização envolve a aplicação de calor e pressão para fazer com que os materiais componentes da correia sejam comprimidos em direção ao mandril, consolidados, e a borracha reticulada, por meio da vulcanização sob calor e pressão para formar uma luva de correia curada consolidada. Conforme ilustrado esquematicamente na figura 10(b), durante o processo de vulcanização, uma bexiga externa formada de borracha 61 é pressurizada radialmente para dentro em direção ao molde 31 para pressionar os componentes de elastômero da correia, os quais foram amaciados pela aplicação de calor, para se moverem em direção ao mandril 31, o qual faz com que a camada de borracha líquida adesiva 17 escoe nos interstícios 34 entre fios adjacentes 53, 55, e que seja pressionada contra a superfície do molde 31. No decorrer da vulcanização, o revestimento do material estabilizador 59 mantém substancialmente a forma geométrica do feixe de fios 53, 55 para manter a máxima abertura intersticial entre os fios 53, 55 e, portanto, permitir máxima penetração da borracha liquida adesiva 17 na superfície 63 do molde 31. Entretanto, as pontas dos fios em 65, 67, as quais ficam localizadas na superfície mais externa no topo da correia, preferivelmente, ficarão sem o encapsulamento completo pela borracha do corpo de borracha da correia. Ou seja, tais pontas de fio 65, 67 e as fibras ou filamentos associadas não ficarão encapsulados (mas levam o revestimento estabilizador) para apresentarem na superfície posterior da correia uma superfície de tecido resistente ao desgaste desejável. Ao mesmo tempo, material de borracha suficiente terá escoado pelos interstícios 34 para ficarem presentes na superfície externa 63 para aumentar o coeficiente de atrito da superfície posterior da correia 13 até um nível desejado, tipicamente acima de cerca de 0,35, mais preferivelmente, acima de cerca de 0,45, de acordo com a necessidade das polias de acionamento, tensores e outros dispositivos mecânicos pela parte posterior da correia.

Conforme mostrado na figura 10 (c), se os feixes de fios 53' , 55' não forem pré-tratados com o material estabilizador desejado durante a vulcanização, a bexiga 61, sob condições de vulcanização, faz com que pressão seja aplicada na camada de borracha líquida adesiva 17 que, por sua vez, achata os fios 53', 55' mais ou menos numa configuração elíptica ou plana, o que resulta numa constrição substancial da abertura intersticial 69. Isto permite que menos borracha penetre na superfície de correia externa 63. Com a remoção do molde, o fio não-estabilizado pode também tender a recuperar parte de sua forma original não-achatada, fazendo com que a borracha pareça ficar rebaixada em relação à superfície exterior da correia. Esses fatores resultam numa redução efetiva no coeficiente de atrito apresentado pela superfície de correia externa 13.

Embora a invenção tenha sido ilustrada com relação à correia raiada em forma de V da figura 2, a qual é montada numa forma invertida num mandril 31, de maneira tal que um material têxtil de malha aberta seja aplicado contra o tambor de construção, a invenção, conforme previamente descrita, se aplica a outros tipos de correias, incluindo a correia síncrona ou correia do distribuidor, ilustradas na figura 3.

Referindo-se à figura 3, a correia 40 é formada de um corpo de borracha 42, no qual fica embutido um cordão de tensão resistente ao desgaste 20. Diversas espigas ou dentes 44 ficam dispostos no lado posterior da correia, adaptados para se engrenarem com os dentes correspondentes de uma engrenagem de corrente de uma maneira acasalada para transmitir potência em sincronismo. A correia 40, similarmente à correia multirraiada em forma de V 11, discutida com relação à figura 2, emprega um material têxtil de malha aberta 15 na superfície posterior exterior 13 da correia. Uma camada 17 de borracha líquida adesiva é colocada entre o cordão 20 e a superfície da correia exterior 13 e, durante o processamento, uma parte da borracha é extrudada pelos interstícios, por exemplo, 33, 34, de um material têxtil de malha tubular sem costura 15, apesar de, preferivelmente, não encapsular completamente todo o material de malha, deixando segmentos de fios salientes na superfície exterior 13. Tal como com a correia raiada em forma de V da figura 2, o material têxtil de malha aberta pode alternativamente ser formado de malha sobreposta ou emendada, cordão de pneumático, tecido com trama aplicada em viés, ou tecido Flex-Weave®. De qualquer maneira, o material têxtil é pré-tratado com o material estabilizador.

Os dentes da correia 44 podem, de uma maneira usual, levar uma camada de tecido de dente resistente à abrasão 46 aderido à borracha dos dentes. Materiais adequados típicos incluem um material de tecido de trama quadrada de nylon ou material de malha elástica. Os dentes 44 podem também incluir elementos de enrijecimento transversal ou outros reforços não mostrados.

Em geral, o método de produção de uma correia de transmissão de potência, de acordo com a invenção, segue as etapas de processamento sequenciais da figura 7, na qual é formada uma luva de correia vulcanizável, em seguida vulcanizada, e em seguida submetida ao corte ou perfilamento adicionais opcionais. Para formar a luva de correia vulcanizável, o material têxtil de malha aberta 80, se na forma de uma membrana ou como um tubo contínuo liso, é ejetado do rolo 81 e passado num tanque de imersão 83 contendo material estabilizador 59, por exemplo, solução de RFL com 10 a cerca de 30 por cento em peso de sólidos. Um conjunto de dois rolos pode ser usado para remover a solução em excesso, pressionando-se um contra o outro numa pressão controlada na saida do tanque de imersão 83. A velocidade linear da membrana, tempo de permanência no tanque 83, porcentagem de sólidos na solução, e pressão dos dois rolos irá determinar a quantidade de absorção de material estabilizador na membrana 80, ajustável na forma desejada. Outros métodos de aplicação do revestimento estabilizado podem ser usados, tais como aspersão, escova ou por revestimento eletrostático. A membrana assim tratada 82 é então seca no forno 85 ou de uma outra maneira adequada e recolhida no rolo bobinador 87 e, em seguida, transferida para a estação de construção 89.

Para construir ou formar a luva de correia vulcanizável para fabricar a correia da figura 2, será também feita referência ao aparelho de construção ilustrado na figura 8. No tambor de construção 31 da figura 8 é primeiro aplicado, opcionalmente, um rótulo de transferência alongado 71, sobre o qual é impressa uma marca desejada qualquer, por exemplo, números de identificação do produto, marcas registradas, pais de origem, a serem transferidos para a superfície posterior 13 da correia. Este rótulo de transferência tipicamente é um filme relativamente delgado de Mylar ou outro material plástico que leve impressão a tinta sensível a calor ou pressão, o qual, durante a vulcanização, é transferido do revestimento Mylar para a superfície externa 13 da correia. Como a correia é construída invertida, a camada seguinte aplicada no tambor é o material têxtil de malha aberta 15 da invenção, incluindo as construções costuradas, emendadas e sobrepostas descritas com relação à figura 6. Preferivelmente, entretanto, o material têxtil é formado de tubo sem costura 30 de material têxtil de malha da figura 9, o qual é expandido e esticado elasticamente na forma de meia sobre o mandril 31 e que se adere, sem rugas, contra a superfície externa do tambor 31, com o rótulo de transferência interposto 71. Desta maneira, as saliências 35 se desenvolvem longitudinalmente no tambor, isto é, paralelas ao seu eixo. Embora tenha sido observado ser satisfatório empregar uma única malha tubular ou outra camada de material têxtil de malha aberta 30 e, obviamente, dependendo da aplicação, duas ou mais camadas poderíam ser convenientemente usadas, com uma camada de borracha interposta qualquer aplicada, da maneira ditada pela aplicação.

Sobre o material têxtil de malha aberta 15, preferivelmente, tubo de malha 30, é enrolada uma ou mais camadas de elastômero, tal como uma borracha gomosa adesiva 17. Preferivelmente, as extremidades da camada(s) são emendadas de topo para evitar uma sobreposição que podería de outra forma se refletir como uma protuberância ou saliência na superfície exterior 13 da correia. Esta camada de borracha líquida 17 pode alternativamente ser carregada com fibra com uma fibra de reforço adequada qualquer, tais como algodão, poliéster ou aramida, ou pode por si incluir uma ou mais camadas de reforço têxtil incorporadas nela. Na camada de borracha líquida 17 é aplicada, enrolando-se helicoidalmente, cordão de tensão resistente à deformação 20 de uma maneira típica. O cordão de tensão pode ter um espaçamento próximo ou distante, de acordo com a necessidade, e uma quantidade apropriada de tensão de enrolamento é usada, com as extremidades 20a presas, conforme mostrado. Finalmente, a camada 22, a qual irá servir como o subcordão da correia, é enrolada sobre o cordão enrolado helicoidalmente 20. Este material pode ser matéria prima de goma, ou incluir carregamento de fibra discreto 24 para melhorar o módulo de rigidez da raias 23, 25, 27 e 29.

Uma vez que a luva tenha se formado no tambor 31, o conjunto pode ser colocado dentro de um saco e caldeira de vulcanização com pressão de vapor introduzida para pressionar o saco radialmente para dentro contra a superfície externa da luva (contra a camada 22), consolidando e vulcanizando (91) a luva da maneira usual. O molde pode então ser desmontado e a luva desmoldada. A luva pode ser então cortada (93) em correias com raias em forma de V individuais, as quais são, em seguida, colocadas no tambor de recondicionamento e o perfil (95) das raias 23, 25, 27 e 29 formado com rodas de recondicionamento de forma complementar ou fresas loucas, removendo-se o material de subcordão entre as raias, e até os ápices 26. Alternativamente, o perfil raiado pode ser formado por moldagem utilizando-se uma bexiga de matriz durante a vulcanização no tambor 31, onde a forma da bexiga é impressa na seção de sobrecordão 24. Alternativamente, uma bexiga pode ser colocada sobre a construção em lonas sobrepostas 24, e a luva pressionada para fora, durante a vulcanização, contra um elemento de revestimento externo rígido com a forma conjugada das raias 23, 25, 27 e 29 formadas no revestimento. Vários métodos de fabricação serão percebidos pelos técnicos habilitados.

Embora o processo anterior tenha sido descrito com relação à fabricação de uma correia multirraiada em forma de V, técnicos habilitados perceberão que a correia síncrona da figura 3 pode também ser formada num aparelho similar apropriado da figura 8. Por exemplo, para formar a correia da figura 3, o mandril ou tambor 31 terão tipicamente dentes que se estendem longitudinalmente na sua superfície, os quais formam os dentes da correia 44. Desta maneira, a correia será construída na ordem direta, ao invés de invertida. A camada radialmente mais externa a ser aplicada será o material têxtil de malha aberta 15 na forma de tubo 30 ou numa outra forma qualquer desejada e, em seguida, aplicada sobre a luva da correia parcialmente formada. Nesse caso, uma bexiga externa será usada para pressionar os materiais de borracha/compósito radialmente para dentro contra o mandril do molde dentado 31.

Com modificações similares, a correia da figura 2 podería ser também construída na ordem direta, ao invés de invertida. Neste caso, a camada mais externa é preferivelmente, o material têxtil de malha aberta.

No caso da produção da correia da figura 2 ou 3 utilizando-se um material têxtil de malha aberta 15 de acordo com a invenção, o rótulo de transferência padrão 71 pode ser empregado sem produção de qualquer descontinuidade, ou de descontinuidade significativa, na superfície externa 13 da correia, a qual serviría de outra forma como geradores de ruído, quando se chocar contra as polias loucas ou tensores ou outros dispositivos no lado posterior. Ou seja, quando o material têxtil de malha aberta ficar posicionado na superfície de correia exterior 13, conforme mostrado na figura 10 (b) , com as fibras de fio mais externas 65, 67 sem o encapsulamento completo pela matriz de borracha, quando o rótulo de transferência 71 é pressionado contra a superfície externa 13 durante a vulcanização, o material impresso é transferido para a parte de baixo da correia sem afetar substancialmente sua superfície externa lisa geralmente mais plana (o degrau formado fica geralmente abaixo de cerca de 0, 03 mm) . Isto foi inesperadamente observado ser o caso mesmo depois da remoção da tira de impressão Mylar. Assim, não existe nenhuma saliência, descontinuidade ou degrau significativo (os quais na construção de correia da tecnologia anterior são maiores de cerca de 0,04mm, tipicamente) impressos na superfície externa 13. Isto é contrário às correias da tecnologia anterior que usam um tecido de Banner calandrado (friccionado), com uma camada delgada de borracha externa na superfície exterior da correia. No caso de correia da tecnologia anterior, quando o rótulo de transferência Mylar é vulcanizado na superfície externa da correia, ele faz pressão contra a camada de borracha externa, fazendo com que ela comprima e exsude as bordas, quando a borracha é amolecida devido ao calor e pressão. Quando a tira Mylar é removida da correia acabada, saliências e depressões significativas são deixadas para trás na superfície da correia exterior. Essas saliências 57 geram ruído, quando entram em contato com as polias loucas ou tensoras.

Exemplo Dois conjuntos de luvas de correia A e B foram construído como se segue. Para a luva de correia A, de acordo com a invenção, uma malha Jersey de algodão tubular com um peso de 3,5 onças/jarda" (118,7 gm/rrr) foi usada com uma espessura nominal de 0,38 mm, uma contagem de fios de um (1) ponta/mm, um diâmetro de fio nominal de 0,2 mm, e cada fio formado de fibras de algodão fiado, com um dtex de 266. O material de malha apresentou um fator de penetrabilidade (fórmula (1)) de 0,8. O tubo de malha foi suprido de um rolo e passou por um tanque de imersão num banho de adesivo RFL, com um teor de sólidos de 20 por cento em peso, o excesso de adesivo removido espremendo-se com rolos revestidos de borracha, e secos num forno a 175 °C por um minuto, e enrolados numa bobina. O RFL foi baseado num látex SBR de vinila piridina, com uma proporção de resorcinol-formaldeido para látex de 18. A quantidade seca de RFL depositada no tecido de malha foi cerca de 10 por cento do peso total de tecido tratado. A luva da correia foi construída invertida num mandril de aço com um diâmetro de 39, 0 cm aplicando-se as seguintes camadas de lona: Lona Material Espessura Camada 1 malha revestida com RFL 0,381 mm Camada 2 matéria prima de goma EPDM 2X0,305mm Camada 3 cordão de tensão de poliéster 0,940 mm Camada 4 matéria prima de subcordão 5x0762 mm A matéria prima de goma foi Nordel 1145 EPDM (ver patente U.S. no. 5.610.217). O tubo de algodão de Jersey for esticado até um diâmetro de aproximadamente 300 por cento do diâmetro em repouso do tubo revestido. O cordão de tensão foi poliéster torcido S e Z tratado com RFL, e a matéria prima de subcordão foi 5 camadas de matéria prima de carga de fibra (25 parte de algodão mais fibras de aramida por 100 partes de Nordel 1145 EPDM). O comprimento construído total (circunferência externa do molda) foi 122,504cm. A luva da correia foi curada utilizando-se uma pressão externa (caldeira) de 200 psig (1,379 Mpa) a 389F (198 °C) por três minutos, uma pressão interna (saco) de 50 psig (0,345 Mpa) por 3,5 minutos, aumentado até 150 psig (1,034 Mpa) por 9,5 minutos. A cura for completa em 19,75 minutos. A luva da correia B foi construída para comparação, utilizando-se os mesmos materiais e condições de processamento da luva A, exceto pelo fato de que o fio do tubo de malha não foi tratado com RFL ou qualquer outro material.

As luvas da correia A e B foram cortadas em tiras de correia de 20, 0 mm de largura, as quais foram então perfiladas utilizando-se um rebolo de diamante para formar quatro correias raiadas semelhantes à representada na figura 2. As correias das luvas A e B foram testadas para determinar o coeficiente de atrito da superfície de topo das mesmas 13. 0 aparelho de teste consistiu basicamente de uma polia de acionamento de cerca de 15 cm de diâmetro com uma superfície externa plana contra a qual o lado posterior das correias de teste fora enroladas num ângulo de 35 graus. Além disso, as correias de teste foram sequenciadas numa polia acionada com cerca de 15 cm de diâmetro com cerca de 180 graus de enrolamento, um tensor posicionado entre o acionamento e as polias acionadas, e um peso morto pendurado fornecendo tensão constante numa terceira polia sobre a qual as correias de teste foram enroladas por cerca de 180 graus. O teste foi realizado aplicando-se torque à polia acionada no sentido contrário ao curso da correia para induzir o deslizamento relativo à polia de acionamento até que 100 por cento de deslizamento fosse obtido. Utilizando-se a fórmula seguinte, o coeficiente de atrito dinâmico μ é calculado onde Θ é o ângulo de bobinamento da polia de acionamento em radianos, τ é o torque na polia acionada Ts é a tensão do lado bambo da correia Utilizando-se o aparelho de teste e método supramencionados, as correias da luva A apresentaram um coeficiente de atrito dinâmico calculado (fórmula (2)) de 0, 52, enquanto que as correias da luva B tiveram um coeficiente de atrito dinâmico calculado (fórmula (2)) de 0,30. A utilização da mesma técnica com um tecido convencional externo calandrado com matéria prima gomosa EPDM levou a um coeficiente de atrito dinâmico calculado de 0,83.

Embora a presente invenção tenha sido supradescrita em detalhe com propósito ilustrativo, deve-se entender que tal detalhe é meramente com esse propósito, e que variações podem ser feitas nela por técnicos habilitados sem fugir do espirito ou escopo da presente invenção, exceto da forma com que ela possa ser limitada pelas reivindicações. A invenção aqui ilustrativamente descrita pode ser convenientemente praticada sem um elemento qualquer que não esteja aqui especificamente descrito.

REIVINDICAÇÕES

Claims (14)

1. Correia de transmissão de potência, CARACTERIZADA por compreender um corpo de borracha, um elemento de tensão resistente a deformação (20) embutido no corpo, uma seção de sobrecordão (28) que termina numa superfície posterior da correia exterior (13) no geral plana, e uma seção de subcordão (22), um material têxtil de malha aberta (15) formado de fios entrelaçados que definem interstícios entre os fios adjacentes do tecido de sobrecordão, os fios sendo revestidos, pelo menos parcialmente, com um material estabilizador, o material têxtil revestido (15) sendo posicionado na superfície posterior da correia exterior (13), e uma camada de borracha (17) aderida ao material têxtil revestido (15) na sua subsuperfície e posta entre o material têxtil revestido (15) e o elemento de tensão resistente a deformação (20), a camada de borracha (17) ficando também posicionada entre os interstícios dentro do tecido de malha aberta, e na superfície posterior da correia (13) e o material têxtil de malha aberta (15) tem um fator de penetrabilidade definido pela fórmula seguinte: (D onde x = contagem de fios em pontas por mm e y = diâmetro de fio em mm.

2. Correia de transmissão de potência de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de o material têxtil (15) ter um fator de penetrabilidade maior ou igual a 0,40, e menor ou igual a 0,92.

3. Correia de transmissão de potência de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de o material têxtil (15) ter um fator de penetrabilidade maior ou igual a 0,70, e menor ou igual a 0,90.

4. Correia de transmissão de potência de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de os fios revestidos posicionados na superfície posterior da correia exterior ficarem sem encapsulamento completo no corpo de borracha (17).

5. Correia de transmissão de potência de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de o material têxtil (15) ser um material de malha tubular sem costura formado de fios, cujas fibras posicionadas na superfície posterior da correia exterior (13) ficam sem encapsulamento completo no corpo de borracha (17).

6. Correia de transmissão de potência de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de o material têxtil (15) ser malha Jersey circular.

7. Correia de transmissão de potência de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de o material têxtil (15) ser selecionado de um material de malha sobreposta, material de malha emendada, um tecido de trama quadrada sobreposta, um tecido de trama quadrada emendado, e um tecido de cordão de pneumático.

8. Correia de transmissão de potência de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de o material estabilizador ser selecionado de látex de resorcinol formaldeído (RFL), isocianato, poliuretano e cimento de borracha.

9. Correia de transmissão de potência de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de ter na superfície posterior da correia exterior (13) um rótulo de transferência impresso nela, sem degraus geradores de ruídos expressivos em tal superfície.

10. Método de produção de uma correia de transmissão de potência, com uma superfície posterior (13) reforçada com um material têxtil de malha aberta (15) formado de fios entrelaçados que definem interstícios entre fios adjacentes, CARACTERIZADO por compreender: (a) formar uma luva de correia vulcanizável por: tratar o material têxtil (15) revestindo-se, pelo menos parcialmente, os fios com um material estabilizador; aplicar o material têxtil (15) tratado pela superfície exterior de um tambor de construção de correia; envolver uma camada de borracha (17) que serve como uma camada de borracha líquida adesiva sobre o material têxtil tratado (15); enrolar helicoidalmente elementos de cordão de tensão (20) resistentes à deformação em torno da camada de borracha (IV); e aplicar mais uma camada de borracha pelo exterior do cordão de tensão (20) enrolado helicoidalmente; e (b) submeter a luva de correia vulcanizável a calor e pressão para vulcanizar a mesma, de maneira tal que uma parte da camada de borracha líquida adesiva penetre nos interstícios do material têxtil e fique posicionada contra o tambor de construção para formar uma parte da superfície posterior (13) da correia.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de incluir aplicar um rótulo de transferência de filme com marca no mesmo entre o tambor de construção e o material têxtil de malha aberta (15).

12. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de o material têxtil de malha aberta (15) ter um fator de penetrabilidade definido pela fórmula (D onde x = contagem de fios em pontas por mm e y = diâmetro de fio em mm.

13. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de o material têxtil ser tratado imergindo-o num banho de revestimento do material estabilizador e, em seguida, secando-o.

14. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de o estabilizador ser um látex de resorcinol formaldeído (RFO), e a quantidade de RFL seco depositado no material têxtil ficar entre 5 e 25 % do peso total do material têxtil tratado.