ES2301693T3 - Correa de modulo bajo. - Google Patents
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Abstract
Una correa (100) que comprende: un cuerpo elastomérico (10) que tiene una longitud y una línea central; y un miembro de tracción embebido en el cuerpo (10); caracterizado porque: la correa tiene (100) una elongación de aproximadamente el 6,8% de una longitud sobre un rango de la carga de aproximadamente 0 a 350 Newtons.
Description
Correa de módulo bajo.
La invención está relacionada con una correa de
transmisión de potencia, y más en particular con una correa de
transmisión de potencia de módulo bajo.
Las correas de transmisión de potencia se
utilizan ampliamente para la transmisión de la potencia rotativa.
La correa está instalada en general entre una polea motriz y una
polea accionada, tal como en el caso de una transmisión por correa
accesoria en el motor de un vehículo.
La correa comprende una cuerda de tracción
embebida en un material elastomérico. La cuerda o cuerdas de
tracción están orientadas paralelamente a un eje longitudinal con
el fin de maximizar la capacidad de transporte de la carga. La
cuerda de tracción está arrollada sobre una correa construida de una
forma continua durante la fabricación.
Las correas de transmisión de potencia tienen
que poseer una resistencia suficiente a la tracción, para permitir
un par motor requerido, así como la carga a transmitir entre las
poleas.
Una correa que tenga una alta resistencia a la
tracción tendrá también en general un módulo alto en proporción a
la misma. Una correa que tenga un módulo alto será relativamente
rígida, y estará sujeta a temperaturas operativas más altas. Además
de ello, la instalación de una correa de módulo alto del arte
previo requerirá poleas desmontables.
Una correa de módulo bajo puede ser utilizada en
situaciones en las que el par motor a transmitir sea relativamente
bajo. Las correas de bajo módulo se fabrican utilizando cuerdas de
tracción que tengan una precarga baja o nula, o bien se fabrican
utilizando cuerdas de tracción que tengan un trenzado que permita
una elongación predeterminada bajo la carga.
Una representación del arte es el documento EP
0625650, de Gates, que expone una correa de módulo bajo que tiene
una cuerda de tracción arrollada con una precarga en una dirección
longitudinal.
Representativo también del arte es el documento
US-A-4229254, de Gill (1980), el
cual expone una correa que tiene una estructura de refuerzo que
tiene dos capas de cuerdas que se extienden en capas
transversales.
Adicionalmente un representante del arte es el
documento US-6033331, de Winninger y otros (2000),
el cual expone una correa que tiene una estructura de soporte tal
que la correa muestra una pendiente promedio de esfuerzo/elongación
que varía de 12 a 20 daN% de elongación por cada centímetro de
anchu-
ra.
ra.
El arte previo expone el uso de cuerdas de
tracción que están arrolladas en una dirección longitudinal para
soportar una carga de tracción. El arte expone también correas de
módulo bajo que tienen un módulo relativo de moderado hasta
alto.
Lo que se precisa es una correa de módulo bajo,
que tenga un miembro de tracción de cuerdas de unidades múltiples.
Lo que se precisa es una correa de módulo bajo que tenga un miembro
de tracción de tela tejida. Lo que se precisa es una correa de
módulo bajo que tenga un miembro de tracción que describa una forma
pantográfica. Lo que se precisa es una correa de módulo bajo que
tenga un módulo inferior a 1.500 N/mm. La presente invención
cumple con estas necesidades.
El primer aspecto de la invención es
proporcionar una correa de módulo bajo que tenga un miembro de
tracción de cuerda de múltiples unidades.
Otro aspecto de la invención es proporcionar una
correa de módulo bajo que tenga un miembro de tracción de tela
tejida.
Otro aspecto de la invención es proporcionar una
correa de módulo bajo que tenga un miembro de tracción que
describa una forma pantográfica.
Otro aspecto de la invención es proporcionar una
correa de módulo bajo que tenga un módulo inferior a 1500 N/mm.
Se destacarán otros aspectos de la invención, o
serán obvios, mediante la siguiente descripción de la invención y
de los dibujos adjuntos.
La invención comprende una correa de transmisión
de potencia de módulo bajo, que tiene un miembro de tracción de
unidades múltiples. La correa comprende también un cuerpo
elastomérico de módulo bajo. La configuración del miembro de
tracción de cuerdas de unidades múltiples está plegada dentro del
cuerpo elastomérico, teniendo los miembros de cuerdas de tracción
un ángulo incluido en el rango de 120º a 180º entre cada capa. La
correa tiene un módulo de elasticidad inferior a 1500 N/mm, y
teniendo una elongación de aproximadamente del 6,8% a través de un
rango de cargas de aproximadamente 0-350
newtons.
Los dibujos adjuntos, los cuales se incorporan y
forman parte de la memoria técnica, muestran las realizaciones
preferidas de la presente invención, y conjuntamente con una
descripción, sirven para explicar los principios de la
invención.
La figura 1 es una vista en planta de una correa
que muestra una configuración de unas cuerdas de tracción.
La figura 2 es una vista en planta de una correa
que muestra una configuración de unas cuerdas de tracción.
La figura 3 es una vista en planta de una correa
que muestra una configuración de unas cuerdas de tracción.
La figura 4 es una vista terminal de una correa
que muestra una configuración de unas cuerdas de tracción.
La figura 5 es una vista terminal de una correa
que muestra una configuración de unas cuerdas de tracción.
La figura 6 es una vista terminal de una correa
que muestra una configuración de unas cuerdas de tracción.
La figura 7 es un gráfico que describe el
comportamiento de la carga con respecto a la elongación de la correa
de la invención.
La figura 1 es una vista en planta de una correa
que muestra una configuración de unas cuerdas de tracción. La
correa de la invención comprende un módulo bajo. El módulo bajo
permite que una correa pueda tener una mayor flexibilidad. La
flexibilidad determina en parte como la temperatura de la correa
podrá incrementarse durante la operación. Puesto que la correa de
módulo bajo de la invención comprende una correa que tiene una
flexibilidad relativamente alta, se conseguirá una temperatura de
trabajo relativamente inferior. Esto a su vez incrementa
significativamente la vida útil de la correa.
La correa 100 comprende el cuerpo elastomérico
10 y las cuerdas de tracción 11 embebidas en el mismo. El cuerpo
elastomérico 10 puede estar compuesto por EPDM o cualquier otra
composición elastomérica utilizada en las técnicas de fabricación
de correas, incluyendo las gomas naturales, gomas sintéticas o
mezclas de las mismas.
En la correa de la invención se depositan
cuerdas 11 y 21 de tracción sobre una correa durante su fabricación,
de manera que formen un perfil pantográfico al observarse en
planta. Las cuerdas de tracción 11 y 21 describen un ángulo
interior \alpha. El ángulo interior \alpha se encuentra en el
rango de 0º a 180º, o como alternativa un ángulo de 0º a 90º,
medido a partir del ancho W de la correa. El rango preferido es de
120º a 150º.
Las cuerdas de tracción 11 y 21 pueden
comprender la poliamida 4.6 o la poliamida 6.6, o cualquier otro
material de cuerdas conocido en la técnica de las cuerdas de
tracción de correas, incluyendo el poliéster y la aramida, algodón,
rayón, fibra de vidrio, acero, o mezclas o combinaciones de los
mismos.
Las cuerdas de tracción 11 y 21 comprenden una
pluralidad de cuerdas paralelas, conocidas en la técnica como
cuerdas de unidades múltiples, las cuales se disponen sobre una
mesa, de manera que cuando se apliquen las capas de las cuerdas de
tracción a la correa construida, pueda obtenerse el ángulo interior
deseado con respecto a una línea central CL de la correa. Con el
fin de conseguir la forma pantográfica mostrada en la figura 1 y
figura 2, las hojas de las cuerdas de tracción, tienen
individualmente una relación angula reciproca en relación con la
guía central CL de la correa, y disponiéndose en capas alternativas,
una sobre otra de la parte superior de la correa construida. Más en
particular, se dispone de una primera capa de cuerdas de unidades
múltiples 11, que tienen una orientación sobre una diagonal dada con
respecto a la línea central CL de la correa construida. A
continuación se dispone en la correa construida una segunda capa de
cuerda de unidades múltiples que tienen una orientación opuesta a
la correa; estableciendo por tanto el ángulo \alpha. Las capas de
material elastomérico se incluyen también en la correa construida
tal como es conocido en la técnica. La cuerda 11 de tracción de
cuerdas de unidades múltiples puede ser aplicada también a la correa
construida con los hilos de la urdimbre que discurren en forma
paralela a la línea central de la correa, tal como se muestra en la
figura 3.
Una cuerda de unidades múltiples comprende una
pluralidad de cuerdas paralelas orientadas en la dirección de la
urdimbre. Es conocida en las técnicas de fabricación de neumáticos
de automóviles. Cada cuerda puede comprender un trenzado retorcido
o no retorcido. Un hilo de trama que tiene un denier
significativamente menor que los hilos de la urdimbre se encuentra
incluido en general en cada 1,0 cm a lo largo de una longitud, con
el fin de mantener una orientación apropiada de los hilos de la
urdimbre, aunque esta dimensión puede variar de acuerdo con el
fabricante. Los hilos de la trama no afectan al módulo de la correa
y pueden romperse durante el proceso de fabricación una vez que las
cuerdas estén dispuestas sobre la correa construida. La cuerda de
unidades múltiples comprende una hoja y se aplica a una correa
construida como una hoja. No se aplica precarga alguna a la cuerda
de tracción durante el proceso de aplicación a la correa construida.
Además de ello, los extremos de la hoja de cuerdas de unidades
múltiples una vez aplicadas a la correa construida pueden
conectarse en una juntura de un cabo, o bien pueden solaparse. Las
cuerdas de unidades múltiples no se aplican de una forma arrollada
y continua, tal como en el caso en una cuerda de una sola unidad, en
donde la cuerda unitaria se conforma en perfil espiral alrededor de
la correa construida.
La figura 2 es una vista en planta de una correa
que muestra una configuración de cuerdas de tracción. Esta figura
describe un ángulo interior de 120º entre cada capa de las cuerdas
de tracción de unidades múltiples. Esto equivale también a un
ángulo de 60º según se mida desde una anchura W de la correa.
La figura 3 es una vista en planta de una correa
que muestra una configuración de cuerdas de tracción.
La figura 4 es una vista extrema de una correa
que muestra una configuración de cuerdas de tracción. Esta figura
describe una correa que tiene una primera capa 11 de cuerdas de
tracción, y una segunda capa 21 de cuerdas de tracción, o capas, de
cuerdas de tracción de unidades múltiples. El perfil de la correa de
la invención es multinervado, que comprende las nervaduras 12 que
abarcan el ancho de la correa. La ranura entre cada nervadura 12
describe un ángulo \beta en el rango de 34º a 52º. Las nervaduras
12 pueden comprender también unas fibras embebidas en las mismas,
tales como fibras orgánicas cortas o fibra sintéticas, que se
extienden desde una superficie 13 de acoplo a la correa. La
superficie 13 comprende además un coeficiente de fricción.
La figura 5 es una vista extrema de una correa
que muestra una configuración de cuerdas de tracción. Esta figura
describe una correa que tiene tres capas de cuerdas de tracción de
múltiples unidades. Puede utilizarse un numero impar de capas al
aplicar la cuerda de unidades múltiples (incluido el ángulo de
180º), tal como se muestra en la figura 3 y figura 5. Las
orientaciones de las cuerdas de tipo pantográfico requieren un
número par de cuerdas, con el fin de prevenir el rastreo, tal como
en la figura 1, figura 2, figura 4 y figura 6.
La figura 6 es una vista extrema de una correa
que muestra una configuración de cuerdas de tracción. Esta figura
muestra la configuración de cuerdas de tracción de una correa que
tiene cuatro capas de cuerdas de tracción de unidades
múltiples.
Se puede apreciar que el número de capas de
cuerdas de tracción en las figura 4, 5 y 6 no limitan el número de
capas de cuerdas de tracción que puedan utilizarse en la correa de
la invención.
La figura 7 es un gráfico que describe el
comportamiento de la carga con respecto a la elongación de la correa
de la invención. El gráfico comprende las curvas de
tensión-deformación, o módulos, aproximadamente a
23ºC. Los gráficos muestran que una correa que tenga dos capas de
cuerdas de tracción con un ángulo interior de 120º entre sí, tiene
la más alta relación de la elongación con respecto a la carga, 0,13,
y por tanto el módulo más bajo. La correa representada por la curva
A puede alargarse hasta 6,80 de una longitud para una carga de 50N.
El módulo de elasticidad para la correa en la curva A es de 230
N/mm.
Una progresión hacia una relación menor de la
elongación con respecto a la carga, con un incremento del módulo,
comprende en parte un incremento en el numero de capas, de 2 a 3 y a
4. Esto puede comprender también un incremento en el ángulo
interior. Estos son respectivamente: curva B, 4 capas a 1200º de
ángulo incluido; curva C, 2 capas a 150º de ángulo incluido; y
curva D, de 4 capas con un ángulo de 150º. Las curvas E, F, y G
corresponden a 2, 3 y 4 capas respectivamente de trenzado de
unidades múltiples. El "trenzado" se refiere a los hilos de
la urdimbre que discurren en forma paralela a la línea central de la
correa. El módulo de elasticidad para cada correa es: curva B -373
N/mm; curva C -428 N/mm; curva D- 913 N/mm; curva E -728 N/mm; curva
F -1019 N/mm; curva G -1385 N/mm. Una correa de control que tenga
una orientación de la cuerda de tracción de una sola unidad
(paralela a la línea central de la correa) tiene un módulo de
elasticidad de 1989 N/mm, que se muestra en la curva H, que es más
alto significativamente que el módulo para cada una de las correas
de la invención.
El módulo de elasticidad para cada correa se
determina según se expone a continuación. El equipo utilizado
comprende un comprobador servo-hidráulico
Instron^{TM} 8532 con un controlador digital que tiene una célula
de carga dinámica de 10 kN y una velocidad del cabezal transversal
de 10 mm/minuto. La correa está montada sobre poleas de acero
planas, que son de 108 mm de diámetro con rotación libre. El
procedimiento de la prueba incluye la inversión de la correa de
transmisión nervada, y colocándola sobre poleas planas. La correa es
tensada inicialmente justo lo suficiente para eliminar el
aflojamiento de la correa. El comprobador Instron^{TM} incluye un
software de pruebas, más en particular, el software ElastTes^{TM},
el cual se utiliza para cargar la correa y recoger los datos. Los
datos se recogen aproximadamente cada 0,25 mm de desplazamiento
entre las poleas. La prueba se realiza a la temperatura de
aproximadamente 23ºC (temperatura ambiente de la sala). La correa
realiza el ciclo a través de tres ciclos con una elongación superior
de aproximadamente el 6,7% de elongación. En este caso, la
"elongación" se mide como un movimiento del cabezal transversal
total durante la prueba. Para el análisis de los datos, el fichero
de datos del software ElastTest^{TM} incluye la longitud de la
galga de la correa, numero de nervaduras, posición del cabezal
transversal y la carga total. Utilizando esta información se crea
una curva de tensión-deformación para cada correa,
véase la figura 7. Para el valor del módulo de elasticidad en N/mm,
se calcula una pendiente promedio de la curva
tensión-deformación entre el 1% y el 5% en el
segundo y tercer ciclo de elongación de la correa.
El incremento del módulo M comprende el
incremento del ángulo incluido o polarizacion, desde el extremo
inferior hasta el extremo superior del rango, desde 90º a 180º, en
combinación con el número de las capas. Un extremo superior de este
rango angula es substancialmente paralelo a la línea central de la
correa, CL, que tiene un ángulo incluido de 180º. Más en
particular, la relación de la elongación más inferior con respecto a
la carga (0,023), o el módulo relativamente alto, para una correa,
se demuestra con la construcción que tenga 4 capas con un ángulo
incluido de 180º.
Las correas con la relación de la elongación más
baja con respecto a la carga, o módulo más alto de elasticidad, son
generalmente aquellas que tienen una orientación no clasificada.
Cada correa mencionada demuestra una capacidad mayor de carga para
cada capa de las cuerdas de tracción adicional. Esta se muestra en
las curvas E, F y G, respectivamente en la figura 7.
Así pues, el módulo de la correa de la invención
puede diseñarse específicamente para cumplir con las necesidades de
un usuario, mediante el ajuste de las capas de cuerdas de tracción,
así como también con el ángulo incluido de la cuerda de tracción, o
ambas.
Tal como se ha descrito anteriormente, el
técnico especializado en el arte puede apreciar que el rango angular
para los miembros de tracción puede incluir una orientación
paralela a la línea central de la correa, o 180º. En el otro
extremo del rango el límite se aproxima a 90º hasta la línea central
de la correa, o bien una orientación substancialmente transversal o
normal a la línea central de la correa.
En una realización alternativa, la correa de la
invención puede comprender una capa o múltiples capas de una tela
tejida como miembro de tracción 11. La tela tejida puede comprender
aramida, algodón, nylon, poliéster, y mezclas y equivalentes de los
mismos. El ángulo incluido entre los hilos de la urdimbre y lo hilos
de la trama en la tela puede variar desde aproximadamente 90º a
150º. La tela tejida se aplica a una correa construida durante la
fabricación, de forma que el ángulo incluido se biseccione por una
línea normal a la línea central de la correa. Con el fin de
incrementar un módulo, la tela tejida puede orientarse sobre la
correa, de forma que el ángulo incluido se biseccione por una línea
central de la correa. En la orientación de módulo más alto. En la
orientación del módulo más alto, un hilo de la urdimbre describe un
ángulo de aproximadamente 0º con respecto a la línea central de la
correa, es decir, la tela está orientada con una dirección alineada
con un eje de elongación de la correa.
Una ventaja de la correa de la invención es su
facilidad de instalación, así como también que tiene una temperatura
de trabajo reducida. La correa puede instalarse sobre un sistema de
transmisión de correas mediante sencillamente alargándola sobre una
polea. Esto es considerablemente más fácil que en comparación con
el método conocido del aflojamiento de la polea, instalando una
polea y después reajustando la polea a la posición de precarga
operativa adecuada. Además se elimina la necesidad de un tensador de
correas en ciertas aplicaciones. Esto representa unos ahorros
considerables de tiempo, de piezas y se evita la complejidad del
sistema.
Aunque aquí se ha descrito una forma única de la
invención, será obvio para los técnicos especializados en el arte
que pueden realizarse variaciones en la construcción y relación de
las piezas sin desviarse del alcance de la invención según se
reivindica.
Claims (10)
1. Una correa (100) que comprende:
un cuerpo elastomérico (10) que tiene una
longitud y una línea central; y
un miembro de tracción embebido en el cuerpo
(10);
caracterizado porque:
la correa tiene (100) una elongación de
aproximadamente el 6,8% de una longitud sobre un rango de la carga
de aproximadamente 0 a 350 Newtons.
2. La correa (100) de la reivindicación 1, en la
que el miembro de tracción comprende además:
una pluralidad de cuerdas (11, 21) que describen
una forma de pantógrafo.
3. La correa (100) como en la reivindicación 1,
en donde el miembro de tracción comprende:
una pluralidad de cuerdas (11) substancialmente
paralelas a la línea central de la correa.
4. La correa (100) como en la reivindicación 1,
en la que el miembro de tracción comprende:
un material tejido que tiene un hilo de urdimbre
y un hilo de trama; y
en donde el hilo de urdimbre describe un ángulo
con una línea central mayor de 0º.
5. La correa (100) según la reivindicación 1, en
donde el miembro de tracción comprende:
un material tejido que tiene un hilo de urdimbre
y un hilo de trama, y
en donde el hilo de urdimbre está
substancialmente alineado con una línea central de la correa.
6. La correa (100) como en cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, en donde:
la correa (100) tiene un módulo de elasticidad
con respecto a un ancho de la correa, y medido en la dirección
longitudinal de la correa, inferior a aproximadamente 1.500
N/mm.
7. La correa (100) como en la reivindicación 6,
en donde:
la correa (100) tiene un módulo de elasticidad
con respecto a un ancho de la correa y medido en la dirección
longitudinal de la correa, inferior a aproximadamente 1.200
N/mm.
8. La correa (100) como en la reivindicación 6,
en donde:
el miembro de tracción comprende un material
tejido embebido en el cuerpo (10);
la correa (100) tiene un módulo de elasticidad
con respecto a un ancho de la correa y medido en la dirección
longitudinal de la correa inferior a aproximadamente 1.500 N/mm.
9. La correa (100) tal como en la reivindicación
1, en donde:
el miembro de tracción comprende una cuerda de
unidades múltiples embebida en el cuerpo (10).
10. La correa (100) de cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, en donde:
la correa (100) tiene un módulo de elasticidad
que comprende una pendiente promedio de la curva de
tensión-deformación que se calcula entre el 1% y el
5% de elongación, en donde el módulo de elasticidad es inferior a
aproximadamente 1.500 N/mm.
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