ES2280574T3 - Correa de bajo modulo para aplicaciones automotoras. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de accionamiento de accesorio de múltiples poleas para un automóvil, que comprende: - una polea de accionamiento (12) accionada por un motor de automóvil; - al menos una polea de accesorio (14) operativamente acoplada a un árbol de accionamiento de accesorio, teniendo la polea de accionamiento y la polea de accesorio una longitud nominal entre las mismas; y - una correa de accionamiento (16) acoplada entre la polea de accionamiento (12) y la polea de accesorio (14), incluyendo la correa de accesorio (16) una banda sinfín de material de compuesto de caucho teniendo una pluralidad de cuerdas que se extienden circunferencialmente y alineadas axialmente (23) formadas dentro de las mismas. caracterizado porque la correa de accionamiento sinfín (16) tiene un módulo de tracción comprendido entre al menos aproximadamente 7000 N/mm/mm y aproximadamente 10000 N/mm/mm.
Description
Correa de bajo módulo para aplicaciones
automotoras.
La presente invención está dirigida a un sistema
de accionamiento de accesorio de múltiples poleas para un automóvil;
y más concretamente, a una correa de accionamiento de accesorio para
tal sistema de accionamiento de accesorio.
La presente invención fue especialmente
desarrollada para abordar la necesidad de una correa de
accionamiento de accesorio capaz de ser instalada relativamente
fácil estirando la correa de accionamiento sobre las poleas de un
sistema de accionamiento de accesorio de múltiples poleas, cuando
esta correa de accionamiento mantiene suficiente tensión durante
toda la vida de diseño del sistema de accionamiento.
Del documento
US-A-6.033.331 se conoce una correa
estriada de transmisión de potencia que incluye una matriz
elastómera y una estructura de soporte que consta de hebras de
poliamida retorcidas a 4,6. El alargamiento de esfuerzo medio de
la correa estará comprendido entre 12 a 20 daN/% de alargamiento por
cm de ancho y por cada hebra, con el fin de permitir el montaje
automático ("salto elástico") de la correa. Sin embargo, con el
fin de facilitar más el montaje por salto elástico de tales correas,
sería deseable la reducción adicional de la fuerza de tracción
necesaria en la instalación, sin disminuir la tensión en el tiempo
de servicio de la correa.
La presente invención proporciona una correa de
accionamiento de bajo módulo para un sistema de accionamiento de
accesorio de múltiples poleas, automotor, que permite el
alargamiento relativamente alto durante la instalación y que
mantiene un porcentaje relativamente alto de su tensión de
instalación a través de la vida de uso de la correa. La presente
invención proporciona también un sistema de accionamiento de
accesorio de múltiples poleas, automotor, que utiliza tal correa y
proporciona un método para construir dicha correa.
Una primera realización de la presente invención
está dirigida a un sistema de accionamiento de accesorio de
múltiples poleas para un automóvil que comprende: (a) una polea de
accionamiento; (b) una polea accesoria operativamente acoplada a un
árbol de accionamiento accesorio; y (c) una correa de accionamiento
sinfín acoplada entre la polea de accionamiento y la polea
accesorio, en el que la correa de accionamiento incluye una banda
sinfín de material compuesto de caucho que tiene una pluralidad de
cuerdas retorcidas alineadas axialmente y que se extienden
circunferencialmente formadas dentro de la misma; (d) en donde la
correa de accionamiento sin fin tiene un módulo de tensión
comprendido entre aproximadamente 7000 N/mm/mm y aproximadamente
10000 N/mm/mm. En una realización preferida de la invención, antes
de la instalación de las poleas, es entre aproximadamente el 2% y
aproximadamente el 3% menos que la longitud de accionamiento nominal
del sistema de accionamiento de accesorio. En una realización
preferida adicional, la longitud circunferencial de la correa de
accionamiento sinfín, antes de la instalación en las poleas, es
entre aproximadamente el 2% y aproximadamente el 2,3% más baja que
la longitud de accionamiento nominal del sistema de accionamiento
de accesorio. En todavía una realización preferida más, la
distancia axial entre las cuerdas distantes esta comprendida entre
aproximadamente 0,3 mm y aproximadamente 0,4 mm. En todavía una
realización preferida más, cada cuerda retorcida incluye un par de
hebras de hilo retorcidas juntas. En todavía una realización
preferida más, cada cuerda tiene un diámetro de aproximadamente 0,58
mm.
En una realización incluso más preferida, la
correa de accionamiento sinfín tiene un módulo de tracción
comprendida entre aproximadamente 7800 N/mm/mm y aproximadamente
8500 N/mm/mm.
En otra realización preferida de la presente
invención, el par operacional del sistema de accesorio es menor
que, o igual a aproximadamente 2,7 N-m. En una
realización preferida más, el accesorio es una bomba de agua de
automóvil, y la polea de accesorio está operativamente acoplada a un
árbol de accionamiento de la bomba de agua.
En todavía otra realización preferida, las
cuerdas son cuerdas de poliamida retorcidas.
En otra realización preferida, el sistema de
accionamiento de accesorio de múltiples poleas es un sistema de
accionamiento de accesorio de dos poleas.
En otra realización preferida de la presente
invención la correa de accionamiento sinfín tiene un módulo de
tracción de aproximadamente 8500 N/mm/mm; y la longitud
circunferencial de la correa de accionamiento sinfín, antes de la
instalación en las poleas, es aproximadamente entre el 2,2% y
aproximadamente el 2,3% menor que la longitud nominal de
accionamiento entre la polea de accionamiento y la polea de
accesorio.
En una realización preferida más, la distancia
axial entre las cuerdas enrolladas es de aproximadamente 0,3 mm y
cada una de las cuerdas enrolladas incluye un par de hebras de
cuerda enrolladas juntas, en la que cada cuerda tiene un diámetro de
aproximadamente 0,58 mm.
Un método para fabricar una correa de
accionamiento de accesorio de acuerdo con la reivindicación 1
incluye las etapas de: (a) aplicar al menos una capa de tejido o
material de caucho a una superficie circunferencial exterior de un
tambor (b) aplicar al menos una primera capa de material de caucho
de material de acolchado al tambor sobre la capa de tejido; (c)
enrollar una cuerda axialmente alineada al tambor sobre la primera
capa de material de acolchado; (d) aplicar una capa relativamente
fuerte y resistente al desgaste, cargado con fibra, de material de
caucho al tambor sobre las cuerdas; (e) curar las capas múltiples
juntas dentro de un manguito curado de material de compuesto de
correa; (f) cortar el manguito curado en una pluralidad de correas
sin fin; y (g) darle la vuelta de entro a afuera a la correa sinfín
para utilizar como correa de accionamiento de accesorio (h) en
donde la cuerda está enrollada en la etapa de enrollado entre
aproximadamente 13 N y aproximadamente 15,5 N.
En una realización preferida más, las cuerdas
son cuerdas de poliamida retorcidas a 6,6.
En una realización más preferida, la etapa de
enrollado separa axialmente las vueltas de la cuerda de poliamida
entre aproximadamente 0,40 mm y aproximadamente 0,30 mm.
En todavía una realización preferida más, el
método incluye además la etapa de, antes de la etapa de dar la
vuelta de dentro a fuera a la correa sin fin, formar una pluralidad
de ranuras circunferenciales en la superficie circunferencial
exterior del manguito curado de las correas sinfín.
En una realización preferida alternativa de la
presente invención, el método incluye, después de la etapa de
enrollado (c) y antes de la etapa de aplicación (d), la etapa de
(c1) aplicar al menos una segunda capa de, material de material de
acolchado sobre las cuerdas.
Otra realización preferida de la presente
invención está dirigida a una correa de accionamiento de accesorio
para un automóvil que comprende un caucho compuesto y un compuesto
de cuerda de refuerzo, en la que la correa está adaptada para ser
manualmente estirada en las poleas del sistema de accionamiento de
accesorio y tiene una tensión de instalación; y en la que la correa
mantiene aproximadamente al menos el 40% de su tensión inicial a lo
largo de la vida útil de la correa. En una realización preferida
más, la correa mantiene al menos entre aproximadamente un 40% y
aproximadamente un 60% de su tensión de instalación durante la vida
útil de la correa. En una realización más preferida, las cuerdas del
compuesto son cuerdas de poliamida retorcidas a 6,6.
Las características de la invención, y sus
ventajas técnicas, se pueden observar a través de la siguiente
descripción de las realizaciones preferidas junto con las
reivindicaciones y los dibujos adjuntos, en los que:
la Fig. 1 ilustra un sistema de accionamiento a
modo de ejemplo, y
la Fig. 2 es una vista en sección transversal de
una realización a modo de ejemplo de la correa de la presente
invención tomada a lo largo de la línea 2-2 de la
Fig. 1.
La presente invención proporciona una correa de
accionamiento de módulo bajo para un sistema de accionamiento de
accesorio de múltiples poleas, automotor, que permite el
alargamiento relativamente elevado durante la instalación y que
mantiene un porcentaje relativamente alto de su tensión inicial a lo
largo de la vida útil de la correa. La presente invención
proporciona también un sistema de accionamiento de accesorio de
múltiples poleas que utiliza tal correa y proporciona un método
para construir dicha correa.
Como se muestra en la Fig. 1, un ejemplo de un
sistema de accionamiento de accesorio de extremo trasero 10 para
utilizar en un automóvil incluye una polea de accionamiento 12
accionada por un motor de automóvil y una polea de accesorio 14
operativamente acoplada al árbol de accionamiento del componente de
accesorio, tal como la bomba de agua del automóvil. Una correa de
accionamiento 16 está acoplada entre las poleas 12, 14 para
transferir la fuerza rotacional desde la polea de accionamiento 12 a
la polea de accesorio 14. En una realización a modo de ejemplo, la
velocidad máxima relativa para este sistema de accionamiento de
accesorio es aproximadamente 3400 rpm con un par máximo relativo de
aproximadamente 2,7 N-m. Por consiguiente, en esta
realización a modo de ejemplo, la correa 16 para utilizar con este
accionamiento mantiene una tensión de accionamiento de al menos
aproximadamente 89 N y tiene una tensión de instalación de cómo
mucho aproximadamente 445 N. Se apreciará que, aunque el sistema de
accionamiento de accesorio de la realización ejemplo incluye sólo
dos poleas, está dentro del campo de la invención que el sistema de
accionamiento de accesorio incluya más de dos poleas.
Como se muestra en la Fig. 2, la realización
ejemplo de la correa 16 es una estructura de compuesto de múltiples
capas que incluye una capa de cubierta exterior 18 de material de
tejido de fricción o material de caucho unida a una capa 20 de
material de caucho de acolchado, que está unido a una capa interna
22 de material resistente al desgaste. La capa 20 de material de
caucho de acolchado, en la realización ejemplo, incluye una
pluralidad de cuerdas 23 de poliamida retorcidas a 6,6 que se
extiende longitudinalmente a través de la misma. La capa interna 22
de material de caucho resistente al desgaste es, en la realización
ejemplo, un compuesto EPDM seleccionado de acuerdo con factores de
rendimiento y ambientales que está impregnado con fibras de
refuerzo. Tal compuesto impregnado de fibra se muestra, por
ejemplo, en la Patente de Estados Unidos Nos 5.273.496; 5.334.107;
5.507.699. Adicionalmente, en la realización ejemplo, el material
de acolchado de la capa 20 es un compuesto elastómero compatible
para curar con, y alrededor de, las cuerdas 23 y compatible para
unirse a la capa interna 22 del material de caucho resistente al
desgaste. Por consiguiente, en la realización ejemplo, las cuerdas
de poliamida retorcidas a 6,6 están compuestas de un par de hebras
de hilo de poliamida retorcidas juntas a 6,6, en donde la cuerda de
acabado tiene un diámetro de aproximadamente 0,58 mm. Tal
construcción es comúnmente denominada por los expertos corrientes
en la técnica como una construcción de cuerda "840/1/2"
(denier/hebras-por
doblez/dobleces-por-cuerda). Se
apreciará por los expertos corrientes en la técnica que se pueden
utilizar disposiciones alternativas de las hebras de hilo de
poliamida a 6,6 para crear construcciones alternativas de cuerdas
enrolladas que incluyen, pero no se limitan a 840/1/3, 1000/1/2,
660/1/3, etc.
Finalmente, en ciertas realizaciones, el espacio
axial o lateral entre los bordes de cuerdas de poliamida
retorcidas a 6,6 es de aproximadamente 0,3 mm, que asciende a
aproximadamente 12 cuerdas por centímetro ó 30 cuerdas cada 25,4
mm, a aproximadamente 0,4 mm, asciende a aproximadamente 10 cuerdas
por centímetro ó 26 cuerdas cada 25,4 mm; en la realización ejemplo,
el espacio es aproximadamente de 0,3 mm.
En la realización ejemplo, la correa de
accionamiento 16 es una correa con nervios ya que incluye una
pluralidad de 24 ranuras longitudinales cortadas en la superficie
interior de la correa, que forman una pluralidad complementaria de
nervios 26 en donde tales nervios y ranuras 24, 26 son recibidos
dentro de nervios 28 y ranuras 30correspondientes en las poleas 12,
14.
Antes de la instalación en el sistema de
accionamiento de accesorio 10, en ciertas realizaciones, la longitud
de la correa 16 es entre aproximadamente el 2% y aproximadamente el
3% menor que la longitud de accionamiento nominal entre la polea de
accionamiento 12 y la polea de accesorio 14 (en donde la longitud
de accionamiento nominal es la longitud de una correa tensa cuando
está colocada en la polea de accionamiento y la polea de accesorio;
o, si se utilizan más de dos poleas en el sistema de accionamiento
accesorio, la longitud de accionamiento nominal es la longitud de
una correa tensa cuando esté montada en todas las poleas del sistema
de accionamiento de accesorio). En una realización ejemplo, la
longitud de la correa de accionamiento 16, antes de la instalación
en las poleas, es entre aproximadamente 2,2% y 2,3% inferior que la
longitud de accionamiento nominal entre la polea de accionamiento
12 y la polea de accesorio 14. Tal longitud reducida de la correa de
accionamiento 16, en combinación con la construcción de la correa
de accionamiento 16 como está expuesta aquí, proporciona la correa
de accionamiento con una tensión de accionamiento operacional
comprendida entre aproximadamente 111 N y aproximadamente 200 N
sobre la vida útil de la correa 16 que, para una correa de res
nervios, es típicamente de 241.401 Km de funcionamiento para un
automóvil en el que la correa 16 es utilizada. La vida útil cambiará
para otras configuraciones de la correa, por ejemplo,
configuraciones de 6 nervios.
En la realización ejemplo, las correas 16 están
producidas utilizando una versión nueva del método de fabricación
comúnmente conocido como el método "flycut". Esto implica la
aplicación de una capa de cubierta de tejido de fricción de corte
al bies (tricotado, no tricotado, tejido, etc.) o material de caucho
a una superficie exterior de un tambor cilíndrico; aplicar una capa
de caucho de material de acolchado sobre la capa de tejido de
fricción en el tambor, hilar las cuerdas de poliamida retorcidas a
6,6 alrededor del tambor a una separación y tensión
predeterminadas, aplicar una segunda capa opcional del caucho de
material de acolchado alrededor de las cuerdas hiladas sobre la
primera capa de caucho de material de acolchado, aplicar una capa
cargada con fibra, relativamente fuerte y resistente al desgaste,
de material de caucho al tambor sobre la segunda capa del material
de acolchado (so sobre las cuerdas tricotadas si no se utiliza la
segunda capa opcional de material de acolchado), curar las capas
envueltas en el tambor (utilizando vapor a alta presión, por
ejemplo) de manera que las capas de caucho de material de acolchado
fluya alrededor de las cuerdas de poliamida retorcidas a 6,6 y unir
a la capa de cubierta de tejido de corte al bies y a la capa de
material fuerte de caucho, cargado con fibra, resistente al
desgaste. Una vez curado, las capas compuestas son retiradas del
área de curado o cubo (vapor a alta presión) y enfriadas para parar
el proceso de curado. A continuación, el manguito tubular de
material compuesto curado se corta en las correas individuales y las
correas son llevadas a una máquina de perfilado de manera que las
ranuras se pueden cortar en la superficie exterior de las correas.
Una vez que las ranuras están recortadas, se puede dar la vuelta de
dentro a fuera a las correas para utilizarlas en el sistema de
accionamiento de accesorio.
En la realización ejemplo las cuerdas de
poliamida retorcidas a 6,6 están tricotadas sobre la primera capa
de caucho de material de acolchado y una tensión de hilatura de
cuerda de aproximadamente 15,5 N. Adicionalmente, como se ha
expuesto anteriormente, en la realización ejemplo, las vueltas de la
cuerda están separadas una distancia de aproximadamente 0,3 mm.
El procedimiento anterior es meramente un
proceso ejemplo para construir una correa ejemplo de acuerdo con la
presente invención. Se hará evidente por los expertos en la técnica
que se pueden utilizar combinaciones alternativas de capas,
material y etapas. Por ejemplo, se pueden eliminar ambas capas de
caucho de material de acolchado si el material de caucho de fibra
cargada, resistente al desgaste se puede curar para fluir alderredor
de las cuerdas y unirse a la capa de cubierta. Se hará evidente por
los expertos normales en la técnica que las ranuras se pueden
formar dentro de la correa utilizando otros métodos, tales como
molienda o moldeo.
La correa 16 de la presente invención
proporciona un módulo de tracción de, en un número de realizaciones,
al menos aproximadamente 7000 N/mm/mm; y en más realizaciones
detalladas, entre aproximadamente 7800 N/mm/mm y aproximadamente
8500 N/mm/mm; y en la realización ejemplo aproximadamente 8500
N/mm/mm. Por lo tanto la correa de acuerdo con la realización
ejemplo es una correa de módulo bajo con un alargamiento
relativamente alto en todo el intervalo de instalación. Se ha
visto que la correa de la realización ejemplo mantiene un
porcentaje relativamente alto de su tensión de instalación (entre
aproximadamente el 40% y aproximadamente el 60% de su tensión de
instalación) durante la vida de la correa, tanto en condiciones de
"no funcionamiento" como en condiciones d e
"funcionamiento" caliente. Tal correa es específicamente capaz
de ser instalada sobre poleas de accionamiento de accesorio
"estirando" la correa sobre las poleas; y adicionalmente, la
correa está específicamente diseñada para mantener una tensión
deseada a través de la vida de diseño del accionamiento. Debido a
que la correa tiene un módulo de tracción relativamente bajo, la
fuerza de tracción en la instalación es enormemente reducida en
comparación con correas convencionales de este tipo.
Claims (11)
1. Un sistema de accionamiento de accesorio de
múltiples poleas para un automóvil, que comprende:
- una polea de accionamiento (12) accionada por
un motor de automóvil;
- al menos una polea de accesorio (14)
operativamente acoplada a un árbol de accionamiento de accesorio,
teniendo la polea de accionamiento y la polea de accesorio una
longitud nominal entre las mismas; y
- una correa de accionamiento (16) acoplada
entre la polea de accionamiento (12) y la polea de accesorio (14),
incluyendo la correa de accesorio (16) una banda sinfín de material
de compuesto de caucho teniendo una pluralidad de cuerdas que se
extienden circunferencialmente y alineadas axialmente (23) formadas
dentro de las mismas,
caracterizado porque la correa de
accionamiento sinfín (16) tiene un módulo de tracción comprendido
entre al menos aproximadamente 7000 N/mm/mm y aproximadamente 10000
N/mm/mm.
2. El sistema de accionamiento de accesorio de
múltiples poleas, caracterizado porque la longitud
circunferencial de la correa de accionamiento sinfín (16), antes de
la instalación de las poleas (12, 14) es entre aproximadamente el 2%
y aproximadamente el 3% menor que la longitud nominal del sistema de
accionamiento de accesorio.
3. El sistema de accionamiento de accesorio de
múltiples poleas de la reivindicación 2, caracterizado porque
la longitud circunferencial de la correa de accionamiento sinfín
(16), antes de la instalación en las poleas (12, 14) es
aproximadamente entre el 2% y aproximadamente el 2,3% menor que la
longitud de accionamiento nominal del sistema de accionamiento de
accesorio.
4. El sistema de accionamiento de accesorio de
múltiples poleas de la reivindicación 1, caracterizado porque
las cuerdas (23) son cuerdas retorcidas de poliamida.
5. El sistema de accionamiento de accesorio de
múltiples poleas de la reivindicación 1, caracterizado porque
el par operacional del sistema de accionamiento de accesorio (10)
es menor que, o igual a, aproximadamente 2,7
N-m.
6. Un método para fabricar una correa de
accionamiento de accesorio, caracterizado por las etapas
de:
- aplicar al menos una capa (18) de material de
cubierta a una superficie circunferencial exterior de un tambor;
- aplicar al menos una primera capa (20) de
material de caucho de material de acolchado al tambor sobre la capa
de cubierta (18);
- enrollar una cuerda alineada axialmente (23)
sobre el tambor sobre la primera capa (20) de material de
acolchado;
- aplicar una capa (22) de material de caucho,
de fibra cargada, fuerte y resistente al desgaste al tambor sobre la
cuerda (23);
- curar las capas múltiples juntas en un
manguito curado de material de compuesto de correa;
- cortar el manguito curado en una pluralidad de
correas sinfín (16); y
- dar la vuelta a las correas sinfín (16) para
utilizar como una correa de accionamiento de accesorio;
7. El método de la reivindicación 6,
caracterizado porque la cuerda alineada axialmente (23) es
una cuerda retorcida de poliamida.
8. El método de una de las reivindicaciones 6 ó
7, caracterizado porque la etapa de enrollado separa
axialmente las vueltas de la cuerda retorcida de poliamida (23)
entre aproximadamente 0,40 mm y aproximadamente 0,30 mm y/o porque
antes de la etapa de dar la vuelta a las correas sinfín de dentro a
afuera, son formadas una pluralidad de ranuras circunferenciales
(24) en la superficie circunferencial exterior del manguito curado
o las correas sinfín (16), en el que la etapa de formar una
pluralidad de ranuras circunferenciales (24) en la superficie
circunferencial exterior del manguito curado de las correas sinfín
puede incluir una etapa de corte al vuelo las ranuras (24) en la
superficie exterior circunferencial del manguito curado de las
correas sinfín (16).
9. El método de una de las reivindicaciones 6 a
8, caracterizado porque, después de la etapa de enrollar una
cuerda (23) en el tambor sobre la primera capa (20) de material de
acolchado y antes de la etapa de aplicar una capa (22) de material
de caucho, cargado de fibra, fuerte y resistente al desgaste al
tambor sobre la cuerda de poliamida retorcida a 6,6 (23), mediante
la etapa de aplicar al menos una segunda capa de material de
acolchado sobre la cuerda de poliamida (23) retorcida a 6,6.
10. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la capa (18) de
material de cubierta es una capa de material tejido o una capa de
material de caucho.
11. Una correa de accionamiento de accesorio
para un sistema de accesorio de automóvil (10), que tiene una
pluralidad de poleas (12, 14), que comprenden un caucho compuesto y
cuerda de fibra de refuerzo, especialmente cuerdas de poliamida
retorcidas a 6,6, compuesto, estando la correa de accionamiento (16)
adaptada para ser manualmente estirada sobre una pluralidad de
poleas (12, 14) a una tensión de instalación, en la que la correa
de accionamiento (16) tiene un módulo de tensión comprendido entre
al menos aproximadamente 7.000 N/mm/mm y aproximadamente 10.000
N/mm/mm, y en la que la correa de accionamiento (16) mantiene al
menos aproximadamente el 40%, especialmente aproximadamente entre
el 40% y aproximadamente el 60%, de su tensión de instalación a
través de la vida útil de la correa de accionamiento.
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