ITTO20090620A1 - Tessuto per cinghia di trasmissione e relativa cinghia di trasmissione - Google Patents

Tessuto per cinghia di trasmissione e relativa cinghia di trasmissione Download PDF

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ITTO20090620A1
ITTO20090620A1 IT000620A ITTO20090620A ITTO20090620A1 IT TO20090620 A1 ITTO20090620 A1 IT TO20090620A1 IT 000620 A IT000620 A IT 000620A IT TO20090620 A ITTO20090620 A IT TO20090620A IT TO20090620 A1 ITTO20090620 A1 IT TO20090620A1
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“TESSUTO PER CINGHIA DI TRASMISSIONE E RELATIVA CINGHIA DI TRASMISSIONEâ€
SETTORE TECNICO
La presente invenzione à ̈ relativa ad un tessuto per una cinghia di trasmissione ed alla relativa cinghia di trasmissione, in particolare ad una cinghia dentata.
STATO DELL’ARTE ANTERIORE
Le cinghie dentate comprendono generalmente un corpo in materiale elastomerico, nel quale à ̈ annegata una pluralità di inserti resistenti filiformi longitudinali, anche denominati “cord†, ed una pluralità di denti rivestiti da un tessuto di ricoprimento.
Ciascun componente della cinghia contribuisce ad incrementare le prestazioni in termini di resistenza meccanica, in modo da diminuire il rischio di rotture della cinghia e da aumentare la potenza trasmissibile specifica.
I cord contribuiscono particolarmente ad assicurare le necessarie caratteristiche meccaniche alla cinghia e contribuiscono in modo essenziale a determinare il modulo della cinghia stessa ed, in particolare, assicurano il mantenimento delle prestazioni nel tempo. I cord sono generalmente ottenuti ritorcendo più volte fibre ad alto modulo.
I cord vengono normalmente trattati con composti atti ad aumentare la compatibilità delle fibre con la mescola di corpo che circonda i cord stessi.
La mescola di corpo permette di collegare i vari suddetti elementi ed assicurare che essi contribuiscano in modo sinergico alle prestazioni finali della cinghia stessa.
Le mescole di corpo sono a base di uno o più materiali elastomerici eventualmente arricchiti con fibre per aumentarne la durezza.
Infine il tessuto di ricoprimento delle cinghie ha il compito di aumentare la resistenza all’abrasione e perciò protegge la superficie di lavoro della cinghia dall’usura dovuta allo sfregamento tra i fianchi e le falde dei denti della cinghia ed i fianchi e le valli delle gole della puleggia con cui la cinghia interagisce.
Inoltre il tessuto di ricoprimento diminuisce il coefficiente di attrito sulla superficie di lavoro, riduce la deformabilità dei denti e soprattutto rinforza la radice del dente evitandone in questo modo la rottura.
Nei recenti motori in cui le prestazioni sono notevolmente aumentate, le cinghie dentate sono sottoposte ad elevate temperature e tali temperature portano ad un più rapido deterioramento dei materiali costituenti i vari componenti delle cinghie.
Inoltre le cinghie sono spesso utilizzate in olio ovvero in sistemi nei quali la cinghia si trova all’interno del basamento e quindi à ̈ a diretto contatto con spruzzi di olio o addirittura lavora sempre parzialmente immersa in olio. In particolare i materiali delle cinghie di trasmissione utilizzate “a secco†, progettati per resistere all’olio solo per breve tempo ed a basse temperature, non permettono di evitare un peggioramento delle caratteristiche meccaniche alle alte temperature e possono quindi dar luogo a rottura dei denti e conseguentemente abbreviare la vita media della cinghia.
Attualmente à ̈ noto utilizzare tessuti di ricoprimento, in particolare per cinghie dentate, ad esempio con una struttura semplice costituita da una trama e da un ordito con fili in trama comprendenti fibre di polamide oppure con una struttura composita, in cui la trama à ̈ costituita da fili di trama formati ciascuno da un filo elastico come nucleo e da una coppia di fili compositi avvolti sul filo elastico, ciascuno filo composito comprende un filo ad alta resistenza termica e meccanica ed almeno un filo ricoprente avvolto sul filo ad alta resistenza termica e meccanica. Ogni filo composito comprende un filo ad alta resistenza termica e meccanica ed una coppia di fili ricoprenti avvolti sul filo ad alta resistenza termica e meccanica. Il filo elastico à ̈ ad esempio in poliuretano. Il filo ad alta resistenza termica e meccanica à ̈ ad esempio in poliammide para-aromatica.
Tale soluzione risulta però particolarmente svantaggiosa in quanto la realizzazione di tali tessuti di ricoprimento richiede tecnologie molto complesse e costose in seguito alla struttura composita con cui sono realizzati.
Inoltre tale struttura del tessuto non permette di evitare il problema della formazione dei loop descritti nel brevetto EP637704 ovvero la formazione di anelli che si generano quando il filo che forma il nucleo di filo elastico non à ̈ più in tensione e la coppia di fili ad alta resistenza termica e meccanica si può allentare fino a formare dei veri anelli come raffigurati nella figura 4 del brevetto summenzionato.
Il tessuto di ricoprimento a causa dei loop si presenta meno piano ed il trattamento che generalmente protegge il tessuto risulta quindi più sottile in alcune zone e dopo poco tempo i loop si trovano ad essere direttamente esposti come superficie di lavoro. Il tessuto di ricoprimento si deteriora quindi più facilmente e velocemente.
Si à ̈ quindi alla ricerca di tessuti di ricoprimento che risolvano il problema della formazione dei loop e che siano quindi meno voluminosi e sui quali il trattamento si disponga in modo più omogeneo, in particolare con spessore più uniforme. Si à ̈ inoltre alla ricerca di materiali alternativi per la produzione di un tessuto di ricoprimento di cinghie di trasmissione, in particolare cinghie dentate, i quali permettano di ottenere una configurazione del tessuto più semplice e quindi meno costosa, che aderisca perfettamente alla superficie dei denti e che permetta però di mantenere caratteristiche meccaniche comparabili o superiori a quelle dei tessuti noti.
Inoltre le più stringenti normative sulle emissioni hanno portato negli ultimi anni alla progettazione di motori che raggiungono durante il funzionamento temperature sempre maggiori all’interno del vano motore.
I materiali attualmente utilizzati per la realizzazione dei tessuti di ricoprimento ad esempio comprendenti nella direzione longitudinale della cinghia fili semplici in nylon 66 non presentano un comportamento ottimale a tali alte temperature, in particolare quando le cinghie sono utilizzate a secco o in aria e quindi non all’interno del basamento.
Si à ̈ quindi alla ricerca di tessuti di ricoprimento che siano resistenti alle alte temperature dei motori attuali in particolare a secco.
Inoltre, sia quando vengono usate a secco sia quando vengono utilizzate in olio o all’interno del basamento motore, le cinghie vengono sottoposte all’attacco di numerosi agenti chimici. Nei sistemi in cui la cinghia viene utilizzata a diretto contatto o parzialmente immersa in olio, spesso l’olio motore contiene inquinanti quali etanolo, benzina e gasolio. In particolare, risulta dannoso l’inquinamento con benzina che si miscela con l’olio in percentuali anche elevate diluendo l’olio stesso e aggredendo i materiali che costituiscono la cinghia.
Ad esempio, in alcune applicazioni l’olio può comprendere anche fino al 30% di benzina. La percentuale di benzina à ̈ variabile a seconda delle condizioni di funzionamento del motore stesso e risulta più elevata con alto carico e bassa temperatura motore.
Inoltre particolarmente aggressivi risultano anche i moderni carburanti cosiddetti ecologici che contengono numerosi additivi che intaccano i fili del tessuto.
Si à ̈ quindi alla ricerca di tessuti di ricoprimento che siano resistenti agli agenti chimici, in particolare ad alte temperature.
OGGETTO DELL’INVENZIONE
Un primo scopo della presente invenzione à ̈ pertanto quello di ottenere un tessuto per cinghia di trasmissione, in particolare una cinghia dentata, che presenti una struttura semplice e che risolva il problema di formazione dei loop e che si presenti quindi più piano in modo da permettere una distribuzione più uniforme ed omogenea del trattamento.
Un secondo scopo della presente invenzione à ̈ quello di ottenere un tessuto di ricoprimento che sia resistente alle alte temperature, sia a secco che in olio, che sia facilmente producibile e poco costoso.
Un terzo scopo della presente invenzione à ̈ inoltre quello di ottenere un tessuto di ricoprimento che sia resistente agli agenti chimici in particolare alle impurezze presenti nell’olio motore.
Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di ottenere una cinghia di trasmissione, in particolare una cinghia dentata, che abbia una lunga durata e che quindi abbia ottime caratteristiche meccaniche, di adesione e di precisione dell’ingranamento.
Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di ottenere un sistema di trasmissione che comprenda una cinghia dentata in cui la superficie dei denti sia ricoperta con un tessuto di ricoprimento che sia semplice, eviti la formazione dei loop, sia resistente alle temperature ed agli agenti chimici.
Secondo la presente invenzione tali scopi vengono raggiunti con un tessuto per cinghia di trasmissione secondo la rivendicazione 1 e la relativa cinghia secondo la rivendicazione 7.
Secondo la presente invenzione viene inoltre fornito un sistema di trasmissione secondo la rivendicazione 19.
Secondo la presente invenzione viene inoltre fornito un uso secondo la rivendicazione 22.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione, essa viene ora descritta anche con riferimento alle figure allegate che illustrano:
- la figura 1 una vista prospettica parziale di una cinghia dentata secondo la presente invenzione;
- la figura 2 uno schema di un primo sistema di comando della distribuzione utilizzante una prima cinghia dentata secondo la presente invenzione;
- la figura 3 uno schema di un secondo sistema di comando della distribuzione utilizzante una seconda cinghia dentata secondo la presente invenzione;
- la figura 4 uno schema di un terzo sistema di comando della distribuzione utilizzante una terza cinghia dentata secondo la presente invenzione;
- la figura 5 uno schema di un quarto sistema di comando della distribuzione utilizzante una quarta cinghia dentata secondo la presente invenzione;
- la figura 6 un sistema di trasmissione utilizzato per i test di misura dell’allargamento delle cinghie dentate secondo l’invenzione e secondo l’arte nota;
- la figura 7 un grafico che illustra i valori del mantenimento della resistenza a trazione a 150°C per 28 giorni in aria misurato per fili realizzati interamente in filamenti continui di PPS confrontati a fili realizzati in poliamide 6.6;
- la figura 8 un grafico che illustra i valori di mantenimento della resistenza a trazione a 150°C per 28 giorni in olio misto al 10 % di benzina misurato per fili realizzati interamente in PPS confrontati a fili realizzati in poliamide 6.6;
- la figura 9 un grafico che illustra i valori di mantenimento della resistenza a trazione a 150°C per 28 giorni in una miscela olio-biodiesel 90:10 misurato per fili realizzati interamente in PPS confrontati a fili realizzati in poliamide 6.6; e
- la figura 10 un grafico che illustra i valori di mantenimento della resistenza a trazione a 150°C per 28 giorni in una miscela olio-diesel misurato per fili realizzati interamente in PPS confrontati a fili realizzati in poliamide 6.6.
DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE
Nel seguito per “il materiale elastomerico à ̈ essenzialmente costituito†si intende che il materiale elastomerico può comprendere piccole percentuali di altri polimeri o copolimeri, i quali possono essere aggiunti al materiale elastomerico senza variare le caratteristiche chimico-fisiche della mescola e quindi senza uscire dall’ambito della presente invenzione.
Nel seguito per “additivo per materiale elastomerico†si intende un materiale di varia natura che viene aggiunto al materiale elastomerico per variarne le caratteristiche chimico-fisiche.
Per uso “in olio†si intende che la cinghia viene utilizzata parzialmente immersa in bagno d’olio o a diretto contatto di olio. Generalmente la cinghia in uso à ̈ all’interno del basamento motore, ad esempio in alternativa di sistemi a catena od ingranaggi.
Per uso “a secco†si intende che le cinghie sono esterne al basamento motore e sono solo accidentalmente in contatto con l’olio motore e non sono generalmente a contatto con olio misto a benzina.
Per uso “in olio misto a benzina†si intende che la cinghia dentata viene utilizzata in una miscela di olio con percentuali di benzina anche oltre il 30 %.
Per “testurizzato†si intende che il tessuto comprende un filo trattato termicamente e meccanicamente in modo che assuma una deformazione permanente delle singole bave atto ad aumentarne l’allungabilità.
Per “PPS†si intende polifenilensulfuro ovvero un polimero ottenuto a partire da monomeri di benzene parasostituito e atomi di zolfo.
Nella figura 1 à ̈ indicata nel suo complesso con 1 una cinghia dentata. La cinghia 1 comprende un corpo 2 in materiale elastomerico, nel quale à ̈ annegata una pluralità di inserti resistenti 3 filiformi longitudinali.
Il corpo 2 presenta una dentatura 4, la quale à ̈ rivestita mediante un tessuto 5 di ricoprimento. Il tessuto 5 di ricoprimento può anche essere disposto sul dorso 7 della cinghia.
Il tessuto 5 di ricoprimento della dentatura 4 o l’opzionale tessuto di ricoprimento del dorso 7 possono essere costituiti da uno o più strati e possono essere ottenuti tramite diverse tecniche di tessitura, ad esempio, mediante la tecnica di tessitura nota come 2x2 twill.
Il tessuto 5 di ricoprimento ha una struttura costituita da una trama e da un ordito, in cui almeno la trama à ̈ costituita da fili comprendenti fibre di polifenilensulfuro o PPS.
Vantaggiosamente i fili comprendono almeno il 50% di fibre di PPS e ancor più preferibilmente possono anche essere realizzati interamente in PPS.
Vantaggiosamente i fili di PPS sono testurizzati.
Opzionalmente anche l’ordito à ̈ costituito da fili di ordito comprendenti i fili di PPS.
Il tessuto così ottenuto ha dimostrato ottima resistenza agli agenti chimici e quindi all’invecchiamento, in particolare a secco, ma anche in olio e miscele olio/diesel e olio/biodiesel.
Vantaggiosamente, l’uso di fibre di PPS per la realizzazione di un tessuto di ricoprimento permette l’impiego di tecnologie semplici e molto più economiche rispetto a quelle utilizzate nella produzione dei tessuti compositi dell’arte nota.
Inoltre l’uso di fibre di PPS consente la preparazione di un tessuto piano, privo delle irregolarità superficiali (loop) presenti nei tessuti dell’arte nota ed à ̈ quindi più piano dei tessuti attualmente utilizzati.
Il tessuto 5 viene generalmente sottoposto ad un primo trattamento ed ad un secondo trattamento.
Vantaggiosamente il tessuto 5 viene sottoposto ad un primo trattamento con RFL.
Opzionalmente il tessuto 5 viene sottoposto ad un secondo trattamento comprendente un plastomero fluorurato, ad esempio PTFE, ed un elastomero, ad esempio un materiale simile a quello utilizzato per la mescola di corpo.
Vantaggiosamente vengono quindi utilizzati uno o più copolimeri formati a partire da un monomero contenente gruppi nitrile e da un diene.
Vantaggiosamente i monomeri contenenti i gruppi nitrile sono in una percentuale compresa tra il 15 ed il 60 % rispetto alla totalità dei copolimeri finali.
Più vantaggiosamente sono tra il 15 ed il 25 % in peso per applicazioni a freddo con temperature fino a -40°C, tra il 33 ed il 39 % in peso per cinghie con applicazioni a secco e tra il 39 ed il 51% in peso per applicazioni in olio.
Ancor più vantaggiosamente per applicazioni in olio sono tra il 49 e il 51 % in peso, ad esempio il 50 % in peso, mentre per applicazioni a secco sono tra il 19 e il 23 % in peso, ad esempio il 21 % in peso.
Più vantaggiosamente il o i copolimeri utilizzati sono gomme nitriliche, vantaggiosamente sono gomme acrilonitrile butadiene, note con l’acronimo NBR. Ancor più vantaggiosamente sono acrilonitrile butadiene idrogenato o HNBR o anche sono XHNBR, ovvero acrilonitrile butadiene idrogenato e carbossilato.
Scegliendo opportunamente le quantità dei materiali di cui à ̈ composto, il secondo trattamento può formare uno strato di ricoprimento distinto e separato dal tessuto stesso anche denominato nel seguito strato resistente 8. Lo strato resistente 8 costituisce la superficie di lavoro della cinghia e quindi incrementa ulteriormente la resistenza all’usura ed evitare l’assorbimento di olio.
Vantaggiosamente il plastomero fluorurato à ̈ presente nello strato resistente in quantità maggiore in phr della somma dell’elastomero fluorurato e del secondo materiale elastomerico.
Lo spessore dello strato resistente 8 Ã ̈ vantaggiosamente compreso tra 0,03 mm e 0,2 mm.
Lo strato resistente 8 può essere disposto al di sopra del tessuto 5 in differenti modi. Preferibilmente viene disposto mediante una fase di calandratura.
Fra il tessuto 5 e lo strato resistente 8 può essere disposto un materiale adesivo per migliorare l’adesione dello strato resistente 8 sul tessuto 5.
Preferibilmente lo strato resistente 8 per assicurare la necessaria resistenza ha un peso compreso tra 50 e 120 gr/m<2>.
Preferibilmente anche il dorso 7 della cinghia à ̈ ricoperto da un tessuto 5 di ricoprimento, uguale a quello precedentemente descritto.
Preferibilmente anche il tessuto 5 di ricoprimento del dorso 7 può essere rivestito da uno strato resistente (non indicato in Figura). Ancor più preferibilmente lo strato resistente che ricopre il tessuto 5 di ricoprimento del dorso à ̈ uguale a quello che ricopre il tessuto 5 di ricoprimento dei denti.
Vantaggiosamente il corpo 2 à ̈ realizzato in una mescola, anche detta mescola di corpo, costituita da uno o più elastomeri.
Vantaggiosamente la mescola di corpo comprende uno o più copolimeri formati a partire da un monomero contenente gruppi nitrile e da un diene.
Vantaggiosamente i monomeri contenenti i gruppi nitrile sono in una percentuale simile a quella del materiale di corpo.
Vantaggiosamente i monomeri contenenti i gruppi nitrile sono in una percentuale compresa tra il 15 ed il 60 % rispetto alla totalità dei copolimeri finali.
Più vantaggiosamente sono tra il 15 ed il 25 % in peso per applicazioni a freddo con temperature fino a -40°C, tra il 33 ed il 39 % in peso per cinghie con applicazioni a secco e tra il 39 ed il 51% in peso per applicazioni in olio.
Più vantaggiosamente il o i copolimeri utilizzati sono gomme nitriliche, vantaggiosamente sono gomme acrilonitrile butadiene, note con l’acronimo NBR. Ancor più vantaggiosamente sono acrilonitrile butadiene idrogenato o HNBR o anche sono XHNBR, ovvero acrilonitrile butadiene idrogenato e carbossilato.
Vantaggiosamente l’HNBR utilizzato per la realizzazione di sistemi di trasmissione in cui la cinghia à ̈ parzialmente a bagno d’olio o a diretto contatto con olio e impurezze à ̈ ad alto grado di idrogenazione, ad esempio possono essere utilizzati HNBR cosiddetti completamente saturati e quindi aventi una percentuale di doppi legami residua al più dello 0,9 %, ma alternativamente possono anche essere utilizzati HNBR a minor grado di insaturazione quali, ad esempio, HNBR aventi un grado di saturazione del 4 % o del 5,5%, cosiddetti parzialmente saturati.
Alcuni esempi di copolimeri HNBR utilizzabili nella mescola di corpo, ma anche nei differenti trattamenti dei vari elementi costituenti la cinghia dentata, sono i copolimeri appartenenti alla famiglia dei THERBAN prodotti da Lanxess, come il THERBAN 3407 con il 34 % di gruppi nitrilici ed un grado di idrogenazione al più dello 0,9 %, il THERBAN 3406 con il 34 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più dello 0,9 %, il THERBAN 3607 con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più dello 0,9 %, il THERBAN 3446 con il 34 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più del 4 %, il THERBAN 3447 con il 34 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più del 5,5 %, il THERBAN 3627 con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più del 2 %, il THERBAN 3629 con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più del 2 %, il THERBAN 3907 con il 39 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più dello 0,9 %.
Alternativamente à ̈ anche possibile utilizzare gli HNBR prodotti da Nippon Zeon con il nome di ZETPOL. In particolare lo ZETPOL 2000 con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più dello 0,9 %, lo ZETPOL 2000L con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più dello 0,9 %, lo ZETPOL 2010 con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più del 4 %, lo ZETPOL 2010L con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più del 4 %, lo ZETPOL 2010H con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più del 4 %, lo ZETPOL 2020 con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più del 5,5 %, lo ZETPOL 2020L con il 36 % di gruppi nitrilici ed un grado di insaturazione al più del 5,5 %.
Ancora più vantaggiosamente viene utilizzato un polimero formato da una miscela di uno o più copolimeri, ottenuti a partire da un monomero dienico ed un monomero contenente gruppi nitrile. Uno o più di tali copolimeri sono vantaggiosamente addizionati di un acido o un sale di un acido carbossilico insaturo.
Più vantaggiosamente l’acido carbossilico insaturo à ̈ l’acido metacrilico o acrilico e detto sale à ̈ un sale di zinco dell’acido metacrilico o acrilico.
Ancor più vantaggiosamente viene utilizzato un sale di zinco dell’acido metacrilico.
Ancor più vantaggiosamente il sale di zinco dell’acido metacrilico viene aggiunto in una quantità compresa tra 10 e 60 phr.
Ad esempio, vengono usati vantaggiosamente gli elastomeri venduti dalla Zeon con le denominazioni: ZSC 1295, ZSC 2095, ZSC 2195, ZSC 2295, ZSC 2295L, ZSC 2295R and ZSC 2395.
Più vantaggiosamente viene utilizzato uno ZSC 2095. In particolare à ̈ possibile sostituire parzialmente o interamente gli HNBR precedentemente citati, ovvero lo ZETPOL e/o THERBAN con uno ZSC che comprende un acido carbossilico insaturo e ossido di zinco e/o con THERBAN ART che comprende un sale dell’acido carbossilico insaturo.
Alternativamente vengono utilizzati per la realizzazione di sistemi di trasmissione in cui la cinghia à ̈ a secco vengono utilizzati polimeri a base di NBR o HNBR con una percentuale di acrilonitrile compresa tra 15 e 25%.
La mescola nel primo materiale elastomerico può comprendere inoltre additivi convenzionali come, ad esempio, agenti di rinforzo, cariche, pigmenti, acido stearico, acceleratori, agenti di vulcanizzazione, antiossidanti, attivatori, iniziatori, plastificanti, cere, inibitori di prevulcanizzazione, antidegradanti, oli di processo e simili.
Vantaggiosamente, come carica può essere adoperato nerofumo, che à ̈ vantaggiosamente aggiunto in quantità comprese tra 0 e 80 phr, più vantaggiosamente circa 40 phr. Vantaggiosamente vengono aggiunte cariche chiare rinforzanti come talco, carbonato di calcio, silice e silicati in quantità vantaggiosamente compresa tra 0 e 80 phr, vantaggiosamente circa 40 phr. Si possono inoltre vantaggiosamente utilizzare silani in quantità comprese tra 0 e 5 phr.
Vantaggiosamente vengono aggiunti ossidi di zinco e magnesio in una quantità compresa tra 0 e 15 phr.
Vantaggiosamente vengono aggiunti plastificanti esterei come i trimellitati o esteri eteri in una quantità vantaggiosamente compresa tra 0 e 20 phr.
Vantaggiosamente vengono aggiunti coagenti di vulcanizzazione come i triallilcianurati, metacrilati organici o inorganici come sali di metalli in una quantità vantaggiosamente compresa tra 0 e 20 phr o perossidi organici come ad esempio isopropil benzen perossido in una quantità vantaggiosamente compresa tra 0 e 15 phr.
Vantaggiosamente à ̈ possibile utilizzare inserti resistenti 3 anche detti cord in un materiale scelto nel gruppo costituito da fibre di vetro, fibre aramidiche, fibre di carbonio, fibre di PBO, inoltre à ̈ anche possibile utilizzare cord del tipo cosiddetto “ibrido†ovvero comprendenti filamenti di differenti materiali, vantaggiosamente scelti tra quelli menzionati precedentemente.
Preferibilmente il cord à ̈ in fibre di vetro ad alto modulo, ad esempio in configurazione 22.5 3x18.
Preferibilmente le fibre costituenti il cord vengono trattate con un lattice HNBR vulcanizzato con perossidi idrosolubili mediante il procedimento illustrato nel brevetto WO2004057099 a nome Nippon Glass.
Una cinghia dentata 1 secondo la presente invenzione viene realizzata utilizzando i procedimenti noti di fabbricazione.
Le cinghie secondo la presente invenzione sono adatte ad essere utilizzate in sistemi a diretto contatto o parzialmente immersi in olio. In particolare, risultati ottimali sono stati ottenuti nel caso in cui la cinghia sia utilizzata in sostituzione dei tradizionali sistemi ad ingranaggi o a catene all’interno del basamento, sistemi nei quali la cinghia à ̈ esposta per tutta la durata di vita ad un continuo contatto con spruzzi d’olio o eventualmente à ̈ parzialmente immersa in un bagno d’olio.
In questo caso vantaggiosamente il primo e/o il secondo trattamento sono effettuati anche sul dorso 7, quando un tessuto 5 di ricoprimento del dorso à ̈ presente. In questo caso il trattamento 8 permette di evitare la penetrazione dell’olio anche dal lato del dorso 7 della cinghia dentata 1 e risulta particolarmente vantaggioso quando la cinghia dentata 1 viene utilizzata in sistemi di comando nei quali il dorso 7 della cinghia à ̈ a contatto con pattini o tenditori. In tali sistemi infatti l’olio rimane interposto tra la superficie di contatto del pattino o del tenditore con la cinghia ed il dorso della cinghia stessa e quindi la penetrazione all’interno della mescola che costituisce il corpo ne risulterebbe favorita.
Preferibilmente la cinghia dentata 1 può essere trattata su tutte le superfici esterne ed, in particolare, sui fianchi 10 dove la mescola di corpo à ̈ più esposta all’attacco dell’olio, con una gomma resistente al rigonfiamento, ad esempio ENDURLAST (marchio registrato Lord).
La cinghia 1 secondo la presente invenzione può essere utilizzata, ad esempio, in un sistema di comando della distribuzione per un autoveicolo del tipo raffigurato nella figura 2. Il sistema di comando della distribuzione à ̈ indicato in figura nel suo complesso con il numero 11 e comprende una puleggia motrice 12 rigidamente fissata all’albero motore, non illustrato, una prima 13a ed una seconda 13b puleggia condotta ed un tenditore 14 per il tensionamento della cinghia dentata.
Secondo una seconda forma di realizzazione alternativa, illustrata in figura 3, viene indicata con il numero 20 una cinghia dentata secondo la presente invenzione, la quale presenta una dentatura su entrambe le facce e presenta quindi un tessuto resistente che ricopre entrambe le dentature.
Una cinghia dentata 20 può, ad esempio, essere utilizzata in un sistema di comando della distribuzione per un autoveicolo del tipo raffigurato nella figura 3. Il sistema di comando della distribuzione à ̈ indicato in figura nel suo complesso con il numero 21 e comprende una puleggia motrice 22 rigidamente fissata all’albero motore, non illustrato, una prima 23a, una seconda 23b ed una terza 24 puleggia condotta.
Secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione, illustrata nella figura 4, una cinghia dentata 30 secondo la presente invenzione può vantaggiosamente essere utilizzata in un sistema di comando della distribuzione indicato in figura nel suo complesso con il numero 31, il quale comprende una puleggia motrice 32 rigidamente fissata all’albero motore, non illustrato, una prima 33a ed una seconda 33b puleggia condotta, un tenditore a pattino 34 ed un pattino 35.
In particolare la cinghia di trasmissione della presente invenzione si à ̈ dimostrata particolarmente efficace quando utilizzato in un sistema di trasmissione comunemente noto come alberi equilibratori (in inglese “balance shaft†).
In uso, le cinghie dentate 1, 20 e 30 nei rispettivi i sistemi di comando 11, 21 e 31 sono a diretto contatto con olio ed all’interno del basamento motore.
Le figure da 2 a 4 si riferiscono a sistemi di comando relativi alla movimentazione di contralberi di bilanciamento, ma à ̈ chiaro che la cinghia secondo la presente invenzione può essere utilizzata anche in cosiddetti “cam to cam†o per la movimentazione della pompa dell’olio. In tali casi la cinghia durante il funzionamento risulta essere parzialmente immersa in un bagno d’olio.
Inoltre à ̈ anche possibile utilizzare la cinghia della presente invenzione nella trasmissione principale per la movimentazione delle camme e anche per la movimentazione della pompa iniezione nei motori diesel.
Alternativamente inoltre la cinghia secondo la presente invenzione può essere utilizzata come cinghia a secco per la distribuzione.
Ad esempio la cinghia secondo la presente invenzione può vantaggiosamente essere utilizzata in un sistema di comando della distribuzione indicato in figura nel suo complesso con il numero 331, il quale comprende una puleggia motrice 332 rigidamente fissata all’albero motore, non illustrato, una prima 333a ed una seconda 333b puleggia condotta, un tenditore a 334.
In questa forma di realizzazione la cinghia secondo la presente invenzione viene utilizzata a secco.
È stato sperimentalmente verificato che l’uso del tessuto secondo la presente invenzione permette di ottenere un’efficace resistenza all’olio anche ad alte temperature e quindi permette di superare i test di durata cui vengono sottoposte le cinghie dentate per essere utilizzate negli autoveicoli e quindi di evitare tutti i problemi delle cinghie quando utilizzate a contatto con olio ed, in particolare, la diminuzione delle caratteristiche meccaniche, la minore adesione, il peggior ingranamento e la minor resistenza all’usura.
Inoltre la cinghia della presente invenzione può essere utilizzata come cinghia a secco in sistemi di distribuzione ad alta temperatura anche superiore a 130 °C.
Da un esame delle caratteristiche della cinghia realizzata secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che essa consente di ottenere.
Vantaggiosamente quindi le cinghie sopra descritte possono essere utilizzate per applicazioni ad alte temperature sia a secco che in olio anche in presenza di contaminanti, ad esempio carburanti ecologici, particolarmente aggressivi.
Mentre alcuni esempi di realizzazione sono stati descritti allo scopo di illustrare l’invenzione à ̈ chiaro che il tecnico del ramo può effettuare modifiche al tipo di fibre e ai materiali che le compongono, così come ai materiali della mescola di corpo ed degli altri componenti della cinghia dentata senza uscire dallo scopo della presente invenzione. Il tessuto e la cinghia secondo la presente invenzione verranno nel seguito descritti anche tramite esempi senza per questo essere limitati ad essi.
ESEMPI
Esempio 1
Fili realizzati con fibre interamente in PPS testurizzato secondo l’invenzione sono stati testati per il carico di rottura in aria, olio, e miscele 90:10 a 150°C per 28 giorni.
I materiali usati sono olio (5W30 Mobil 1 – 5W-30 ESP Formula), diesel (Shell Ultra Low Sulphur Diesel), biodiesel (metilestere del seme di colza).
Le prove sono state effettuate in tubi sigillati di circa 200 ml contenenti l’olio e i contaminanti con un rapporto tra olio e fibre di 150:5. I tubi sono stati posti in un forno per 28 giorni. Al termine della prova l’olio à ̈ stato rimosso ed i campioni lavati con “petroleum spirit†anche nota come acqua ragia minerale a 40-60 °C, asciugati prima di misurare il carico di rottura.
I risultati ottenuti sono stati confrontati con i dati ottenuti con un tessuto comprendente in trama fili di Poliamide 6.6 per la realizzazione di tessuti di ricoprimento in cinghie di trasmissione.
I risultati delle prove comparative sono illustrati nelle Figure da 7 a 10.
Come si può notare dalle Figure 7-10, il PPS dimostra il mantenimento di una resistenza alla trazione ben più alto di quello misurato per la poliamide 6.6 comunemente utilizzata.
Inoltre vantaggiosamente il PPS a confronto delle fibre di poliamide 6.6 permette di ridurre notevolmente i costi di produzione.
Esempio 2
Nella tabella 1 à ̈ riportato un esempio di un tessuto secondo l’invenzione che permette di ottenere risultati ottimali in termini di resistenza all’usura e agli agenti chimici. Il tessuto presenta una configurazione 2x2 twill ed una struttura costituita da una trama e da un ordito aventi caratteristiche illustrate in Tabella 1.
Tabella 1
Tessuto
Peso tessuto [g/m2] 400
Spessore [mm] 1,3
Ordito
Materiale filo PA66HT
Titolo filo [dtex] 235
Numero filamenti [n°] 34
Carico rottura [N/25mm] 1300
Allungamento a [%] 25
rottura
Numero fili [n°/25mm] 80
ordito
Trama
Materiale filo PPS testurizzato Titolo filo [dtex] 258x3
Numero filamenti [n°] 48x3
Carico rottura [N/25mm] 2300
Allungamento a [%] 150
rottura
All % a 100N/25mm [%] < 70
Numero fili trama [n°/25mm] 120
Nella tabella 2 à ̈ riportato un esempio di un tessuto secondo l’arte nota. Tale tessuto presenta una configurazione 2x2 twill ed una struttura costituita da una trama e da un ordito aventi caratteristiche illustrate in Tabella 2.
Tabella 2
Tessuto
Peso tessuto [g/m2] 400
Spessore [mm] 1,3
Ordito
Materiale filo PA66HT
Titolo filo [dtex] 235
Numero filamenti [n°] 34
Carico rottura [N/25mm] 1300
Allungamento a [%] 25
rottura
Numero fili [n°/25mm] 80
ordito
Trama
Materiale filo PA66HT testurizzato Titolo filo [dtex] 78x8
Numero filamenti [n°] 34x8
Carico rottura [N/25mm] 2200
Allungamento a [%] 150
rottura
All % a 100N/25mm [%] < 70
Numero fili trama [n°/25mm] 120
Esempio 3
Sono state testate cinghie standard. Tutte le cinghie comprendono una mescola di corpo in HNBR con il 50 % di unità di nitrile. La mescola di corpo à ̈ rinforzata con 20 phr di fibre di rinforzo in Technora della Teijn della lunghezza di 1 mm.
Il tessuto che ricopre la dentatura presenta una configurazione 2*2 twill ed una struttura costituita da una trama e da un ordito, in cui la trama à ̈ costituita da fili in PA66 secondo la tabella 2 per comparazione e da fili in PPS secondo l’invenzione secondo la tabella 1. Il tessuto viene sottoposto ad un trattamento con una mescola di spalmatura in HNBR con il 50 % di unità di nitrile ed un PTFE secondo la composizione descritta nel brevetto EP1157813.
I cord sono in vetro k.
L’unica differenza tra la cinghie à ̈ che nelle cinghie note i fili in trama del tessuto di ricoprimento sono in PA66 mentre nella cinghia secondo l’invenzione i fili in trama sono in PPS.
Il test di verifica della rottura dei denti viene eseguito sulla trasmissione contralberi del motore 2.0L AUDI FSI a 3000 rpm con il 100 % di carico procedendo a sessioni di prova di circa 48 h dopo le quali la cinghia viene estratta e ne viene misurato l’allargamento, il che fornisce una misura della quantità di olio misto a benzina assorbita sulla cinghia.
Il sistema di trasmissione utilizzato à ̈ mostrato in figura 6 dove à ̈ indicato con il numero 200 e comprende una puleggia motrice 201, una puleggia di contralbero 202, una puleggia di rinvio 203 ed una cinghia dentata 204. Il sistema di trasmissione à ̈ disposto all’interno di un basamento 205 e comprende inoltre un tenditore a pattino 206 ed un distanziale 207.
Il numero di denti delle pulegge che formano il sistema di trasmissione à ̈ riportato in tabella 1.
Motrice [n°] 42
1° contralbero [n°] 21
Rinvio 2° [n°] 24
contralbero
La cinghia à ̈ nota con la sigla 084ROL100 ed à ̈ una cinghia con 84 denti avente un passo di 8 mm ed un larghezza di 10 mm.
La temperatura dell’olio à ̈ di 80 ° C per le prime 36 h e poi di 120°C per le successive 12 h per ogni sessione di prove. La concentrazione della benzina varia in funzione delle condizioni di prova.
Sorprendentemente le cinghie dentate secondo l’invenzione presentano una rottura del dente ritardata rispetto alle cinghie di comparazione.
In particolare, mentre la cinghia di comparazione comprendente un tessuto con fili nella direzione longitudinale in Nylon 66 testurizzato presenta una rottura del dente dopo 476 ore, la cinghia realizzata secondo la presente invenzione presenta una rottura del dente dopo 762 ore.
Indipendentemente dal test utilizzato o dal sistema di trasmissione o dai vari componenti che costituiscono la cinghia si ottiene una rottura del dente ritardata.

Claims (23)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Tessuto (5) di ricoprimento per cinghie di trasmissione comprendente trama e ordito caratterizzato dal fatto che almeno uno tra detta trama e detto ordito comprende fili comprendenti fibre di PPS.
  2. 2. Tessuto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti fili comprendono almeno il 50% di fibre di PPS.
  3. 3. Tessuto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti fili comprendono il 100% di fibre di PPS.
  4. 4. Tessuto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette fili di PPS sono testurizzati.
  5. 5. Tessuto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta trama comprende fili comprendenti fibre di PPS.
  6. 6. Tessuto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta cinghia di trasmissione à ̈ una cinghia dentata.
  7. 7. Cinghia di trasmissione (1) comprendente un corpo (2) in un primo materiale elastomerico, una dentatura (4) ed una pluralità di inserti resistenti (3) longitudinali annegati nel corpo della cinghia ed un dorso (7), caratterizzata dal fatto che detta dentatura à ̈ ricoperta da un tessuto (5) di ricoprimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6.
  8. 8. Cinghia secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detto dorso (7) Ã ̈ ricoperto con un tessuto (5) di ricoprimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6.
  9. 9. Cinghia secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto di essere una cinghia dentata.
  10. 10. Cinghia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzata dal fatto che detto primo materiale elastomerico à ̈ ottenuto a partire da un monomero dienico ed un monomero contenente gruppi nitrile.
  11. 11. Cinghia secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detti gruppi nitrile sono in percentuale compresa tra il 15 e 60% in peso.
  12. 12. Cinghia secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detti gruppi nitrile sono in percentuale compresa tra 15 - 25 % in peso.
  13. 13. Cinghia secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detti gruppi nitrile sono in percentuale compresa tra il 33 ed il 39 % in peso.
  14. 14. Cinghia secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detti gruppi nitrile sono in percentuale compresa tra il 39 ed il 51 % in peso.
  15. 15. Cinghia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 14, caratterizzata dal fatto che detto primo materiale elastomerico à ̈ scelto nel gruppo costituito da NBR, HNBR, XHNBR o miscele degli stessi.
  16. 16. Cinghia dentata secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detto primo materiale elastomerico comprende un polimero addizionato di un acido carbossilico insaturo e/o un sale di un acido carbossilico insaturo.
  17. 17. Cinghia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto tessuto à ̈ sottoposto ad un primo trattamento ed ad un secondo trattamento.
  18. 18. Cinghia secondo la rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto che almeno uno di detti primo e secondo trattamento comprende un plastomero fluorurato.
  19. 19. Cinghia secondo la rivendicazione 17 o 18, caratterizzata dal fatto che detto secondo trattamento comprende un secondo materiale elastomerico comprendente una miscela di uno o più copolimeri, ottenuti a partire da un monomero dienico ed un monomero contenente gruppi nitrile, in cui i monomeri contenenti gruppi nitrile sono in una percentuale compresa tra il 15 ed il 60 % in peso rispetto alla totalità dei copolimeri finali.
  20. 20. Sistema di comando della distribuzione per un autoveicolo comprendente almeno una puleggia motrice(12, 22, 32), una puleggia condotta (13a, 13b, 23a, 23b, 24, 33a, 33b), una cinghia (1) dentata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 19.
  21. 21. Sistema di comando della distribuzione secondo la rivendicazione 20, comprendente mezzi atti a mantenere detta cinghia continuamente a contatto con olio.
  22. 22. Sistema di comando della distribuzione secondo le rivendicazioni 20 o 21, comprendente un basamento motore, caratterizzato dal fatto che detta cinghia dentata si trova all’interno di detto basamento motore.
  23. 23. Uso di fibre di PPS in un tessuto per cinghia di dentata.
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