ITVR20120245A1 - Composition for a disc-type flexible coupling and coupling including such composition. - composizione per un giunto flessibile del tipo a disco e giunto includente tale composizione. - Google Patents

Composition for a disc-type flexible coupling and coupling including such composition. - composizione per un giunto flessibile del tipo a disco e giunto includente tale composizione. Download PDF

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Description

COMPOSIZIONE PER UN GIUNTO FLESSIBILE DEL TIPO A DISCO E GIUNTO INCLUDENTE TALE COMPOSIZIONE.
La presente invenzione riguarda una composizione per un giunto flessibile del tipo a disco destinato a connettere testa a testa un albero di guida ad un albero guidato. Un giunto secondo la presente invenzione à ̈ particolarmente utile nel campo automobilistico.
Giunti flessibili del tipo a disco sono noti nel settore. I due alberi da connettere mediante un giunto del tipo a disco sono dotati ciascuno di un mozzo, denominato anche “spider†o “stella†, con tre protuberanze a 120° l’una rispetto all’altra. Il disco ha sei fori passanti o manicotti per l’imbullonatura, i quali sono distanziati a pari distanza angolare l’uno dall’altro. Le protuberanze della stella su ciascun albero sono imbullonate al disco, ma in posizioni angolari differenti da quelle sull’altro albero. Si determina, in uso, un “cedimento†o “deformazione†quando si trasmette potenza da un albero all’altro. Questo à ̈ il caso, in particolare, di veicoli a trazione posteriore (RWD), in cui vanno connessi mediante giunti l’albero di trasmissione ed il cambio e/o il differenziale. Ciascun manicotto à ̈ connesso a quelli adiacenti mediante gomma e tela o filamenti legati insieme, i filamenti essendo avvolti ciascuno attorno a ciascuna coppia di manicotti adiacenti e annegati o incorporati nella gomma.
Un giunto flessibile costituisce un elemento intermedio cedevole che, oltre ad assorbire l’impatto o urto dovuto ad irregolarità nel moto dell’albero di trasmissione, consente spostamenti paralleli e/o angolari di piccola entità di un albero rispetto all’altro. Naturalmente, la composizione in gomma svolge un ruolo sostanziale per quanto riguarda l’efficienza, la formazione di rumore, vibrazioni e durezza (NVH) e la trasmissione di una coppia affidabile/duratura anche a temperature relativamente alte, vale a dire fino a 120°C.
Scopo principale della presente invenzione à ̈ quello di fornire una nuova composizione particolarmente adatta per giunti flessibili del tipo a disco, la quale assicuri bassi livelli di rumore, vibrazioni e durezza e resista a temperature di lavorazione elevate.
Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire una composizione con resistenza termica migliorata e proprietà desiderate di fatica a flessione, quando usata in un giunto flessibile in gomma.
Un altro scopo della presente invenzione à ̈ fornire una composizione che sia facile da ottenere ed economica.
Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un nuovo giunto flessibile del tipo a disco per connettere un albero di trasmissione o motore ed un cambio e/o un differenziale, particolarmente in veicoli a trazione posteriore.
Secondo un primo aspetto della presente invenzione, si fornisce una composizione, la quale comprende:
- almeno un componente in gomma;
- da 49 a 51 parti di nerofumo per cento parti dell’almeno un componente in gomma;
- da 1 a 6 parti di fibre corte para-aramidiche modificate per cento parti dell’almeno un componente in gomma; e
- da 1 a 6 parti di esametilene-1,6-bis(tiosolfato) sale di disodio deidrato per cento parti dell’almeno un componente in gomma.
Vantaggiosamente, la composizione comprende:
- almeno un componente in gomma;
- 50 parti di nerofumo per cento dell’almeno un componente in gomma;
- 3 parti di fibre corte para-aramidiche modificate per cento parti dell’almeno un componente in gomma; e
- 3 parti di esametilene-1,6-bis(tiosolfato) sale di disodio deidrato per cento parti dell’almeno un componente in gomma.
Più vantaggiosamente, il componente in gomma à ̈ scelto dal gruppo includente poliisoprene, gomma naturale o loro miscele.
Secondo un altro aspetto della presente invenzione, si fornisce un metodo per ottenere la suddetta composizione, comprendente le seguenti fasi:
- miscelare un componente in gomma, nerofumo e fibre corte paraaramidiche modificate; e
- successivamente miscelare la miscela così ottenuta con esametilene-1,6-bis(tiosolfato) sale di disodio deidrato.
Secondo un altro aspetto della presente invenzione, si fornisce un giunto flessibile del tipo a disco, che comprende un corpo a disco con una pluralità di manicotti, che sono angolarmente distanziati uno rispetto all’altro lungo una circonferenza, ciascuna coppia di manicotti adiacenti essendo connessa mediante filamenti avvolti attorno ad essi, i manicotti ed i filamenti essendo incorporati in una matrice di una composizione secondo la presente invenzione.
Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata di specifici esempi di una composizione e di un giunto, descrizione fatta con riferimento agli uniti disegni, nei quali:
- la Figura 1 mostra una vista prospettica schematica di un giunto flessibile del tipo a disco secondo la presente invenzione;
- la Figura 2 Ã ̈ una vista in sezione trasversale diametrale del giunto di Figura 1;
- le Figure da 3 a 5 mostrano un rispettivo grafico relativo a risultati di prova su un giunto flessibile del tipo a disco secondo la presente invenzione;
- la Figura 6 mostra un grafico di confronto di una prova di vita utile di un giunto flessibile di tipo a disco secondo la presente invenzione con quelle di giunti secondo la tecnica nota;
- le Figure da 7 a 11 mostrano un rispettivo grafico dove proprietà di una composizione secondo la presente invenzione sono messe a confronto con una composizione secondo la tecnica nota;
- le Figure 12 e 13 sono viste in sezione trasversale diametrale di un altro giunto secondo la presente invenzione;
- la Figura 14 Ã ̈ una vista prospettica di un componente del giunto delle Figure 12 e 13; e
- la Figura 15 Ã ̈ una vista in sezione trasversale del componente di Figura 14. Nei disegni, parti o componenti uguali o simili sono stati contraddistinti con gli stessi numeri di riferimento.
La presente invenzione riguarda una composizione o formulazione (1616/10) preferibilmente includente poliisoprene incorporante:
- fibre corte modificate para-aramidiche modificate, quale un composto commercializzato con il nome commerciale “Sulfron 3001†ottenibile dalla Teijin;
- nerofumo; e
- esametilene-1,6-bis(tiosolfato) sale di disodio deidrato, quale il composto commercializzato con il nome commerciale “Duralink†ottenibile dalla Flexsys.
Grazie alla presenza di fibre para-aramidiche ed esametilene-1,6-bis(tiosolfato) sale di disodio deidrato, la composizione della presente invenzione consente di ottenere, tra le altre cose, un giunto flessibile del tipo a disco con resistenza termica migliorata e migliori proprietà di fatica a flessione ed un’elevata vita utile.
Per quanto riguarda il nerofumo, esso agisce come agente di rinforzo nella formulazione di gomma.
Nella seguente Tabella 1, vengono indicati i componenti di una composizione secondo la presente invenzione, insieme con le rispettive tolleranze.
Tabella 1 INGREDIENTI/COMPONENTI Tolleranza
P.P.H.R.
MB 1616/10
POLIISOPRENE/NIPOL IR 2200 100
N110 NEROFUMO 50 /-1% SULFRON 3001 3 1-6 parti Altro 15,5 /-1%
MB 1616/10 168,5
MISCELAZIONE FINALE SU MULINO
MB 1616/10 168,5
Altro 3,0 /-1% DURALINK HTS 2,5 1-6 parti
TOTALE: 174
DESCRIZIONE
Durezza Shore A 63±3 62
Carico di rottura Mpa 21 Min. 24,3
Allungamento % 400 Min 620
Strappo kN/m 26 Min 85
Peso specifico 1,10
P.P.H.R. indica parti per cento parti di poliisoprene.
Sebbene in una composizione secondo la presente invenzione il poliisoprene
sia preferito, esso può essere sostituito da qualsiasi tipo di componente in
gomma e elastomeri, preferibilmente da gomma naturale (che à ̈ chimicamente
equivalente al poliisoprene) o EPDM senza allontanarsi dall’ambito di protezione
della presenta domanda di brevetto.
Per MB 1616/10, altri possono essere scelti dal gruppo includente: acido
stearico all’1,5%, ossido di zinco (ZnO) al 4%, Antilux 654 all’1,5%, 6PPD
all’1,5%, IPPD all’1%, TMQ all’1% e olio di processo Sunflex al 5%,
mentre per la miscela finale, altri possono essere scelti tra zolfo al 1% e CBS al 2%.
Le percentuali sono misurate in parti in peso per cento parti di componente in gomma, quale poliisoprene.
Una composizione secondo la presente invenzione à ̈ stata sottoposta ad una serie di prove e i risultati delle stesse sono mostrati nella seguente Tabella 2.
Tabella 2
1616/2
Prova Metodo di prova Descrizione 1616/10
(polIisoprene)
Descrizione Elastomero Strappo con intaglio centrale DIN ISO 34-1-1A 15N/m 21 38 Angolo di strappo Angolo di
DIN ISO 34-1-1B 25N/m 55 92 intaccatura
Invecchiamento Termico 42d @
85C VDA 675310
Variazione di durezza Shore A ISO 898 10 9 8 Carico di rottura Min. ISO 37 12MPa 6 19 17,5 Variazione di carico di rottura Max. ISO 37 -40% -37 -31 Allungamento a rottura Min. ISO 37 200% 360 403 Variazione in allungamento a
ISO 37 -50% -42 -35 rottura
Invecchiamento Termico 10min
@ 165C
Strappo kN/m D624 - 67 88 Da tale tavola e dai grafici nelle Figure da 7 a 11, à ̈ desumibile che una composizione secondo la presente invenzione (1616/10) presenta resistenza allo strappo della gomma migliorata rispetto ad una composizione secondo la tecnica nota (1616/2) e, come à ̈ noto, ciò à ̈ importante per la vita a fatica della gomma per impedire cricche in un rispettivo giunto.
La composizione indicata come 1616/2 include NR sintetica o poliisoprene. Inoltre, la composizione secondo la presente invenzione ha anche resistenza termica migliore rispetto alle composizioni secondo la tecnica nota e ciò può essere desunto dalla variazione al giorno 42 delle proprietà di tensione/durezza.
Come sopra indicato, una composizione in accordo con la presente invenzione può ed à ̈ preferibilmente usata per ottenere un componente per un giunto destinato a connettere in maniera guidata un albero ad un altro, ad esempio per connettere l’albero di trasmissione e il cambio e/o il differenziali in veicoli a trazione posteriore (RWD).
Un giunto in gomma 1 secondo la presente invenzione comprende una pluralità di manicotti 1, preferibilmente manicotti in acciaio, che sono angolarmente distanziati l’uno dall’altro e posti lungo una circonferenza estendentesi attorno ad un’apertura centrale 3. Ciascun manicotto 2 à ̈ connesso a quelli adiacenti mediante filamenti 10 (si veda la Figura 13), preferibilmente fatti di nylon, avvolti attorno alle pareti laterali dei manicotti. Più in particolare, i giri di filamenti di nylon sono avvolti attorno ai manicotti in acciaio 2 e trattenuti da collari in acciaio 4, preferibilmente due collari in acciaio 4 montati ciascuno in corrispondenza di un’estremità del rispettivo manicotto 2.
I manicotti ed i filamenti sono annegati in una composizione 5 secondo la presente invenzione.
Più in particolare, ciascun filamento di nylon à ̈ avvolto ad anello ed assemblato a “nido†(vale a dire con filamenti sovrapposti a guisa di “nido†) di spire in un verso ed in verso opposto in linea con la coppia del veicolo e la direzione di spostamento del veicolo. Il componente così ottenuto viene quindi sovrastampato con una formulazione in gomma poliisoprenica 1616/10.
Preferibilmente, un giunto secondo la presente invenzione comprende: 9 giri di nylon, 6 manicotti in acciaio, 12 collari in acciaio e gomma.
La caratteristica chiave del giunto a flessione secondo la presente invenzione à ̈ la presenza della formulazione o composizione in gomma poliisoprenica.
Come sopra indicato, un componente a giunto in gomma secondo la presente invenzione ha migliori proprietà di fatica a flessione e resistenza termica migliorata rispetto a componenti a giunto secondo la tecnica nota grazie alla sua composizione che include poliisoprene, fibre corte para-aramidiche modificate e esametilene-1,6-bis(tiosolfato) sale di disodio deidrato. Ciò à ̈ mostrato nei grafici delle Figure da 3 a 5.
Nell’industria automobilistica, la comparsa di cricche nella gomma in giunti flessibili viene considerata come punto di rottura dei giunti anche se il giunto possiede ancora vita utile, dal momento che il criterio di prova tradizionale à ̈ ad un angolo di rottura di 13 gradi (si veda Figura 6).
La Figura 6 mostra un grafico di gradi di angolo di rottura rispetto a cicli di lavorazione di due giunti secondo la presente invenzione e due giunti secondo la tecnica nota.
I dati di tali grafici dimostrano che giunti in gomma noti ed i giunti secondo la presente invenzione hanno la stessa durata a rottura ad un angolo di 13 gradi in direzione inversa, ma in un giunto secondo la presente invenzione, la rottura della gomma comincia al doppio dei cicli di durata dei giunti secondo la tecnica nota.
In tale grafico si à ̈ mostrato anche che la comparsa di cricche in un giunto tradizionale, vale a dire comprendente una composizione NR (Poliisoprene), inizia a 30,000 cicli, mentre la comparsa di cricche usando un giunto migliorato comprendente una composizione secondo la presente invenzione, quale NR (Poliisoprene) con aggiunta di fibre corte para-aramidiche modificate, inizia a 58,000 cicli. E’ evidente, pertanto, che con una composizione secondo la presente invenzione, si ottiene un miglioramento ad una temperatura di 100°C e quindi la composizione secondo la presente invenzione ha una resistenza termica migliorata.
Le Figure da 12 a 15 mostrano un altro giunto simile al giunto delle Figure 1 e 2, ma includente elementi 6 configurati ad U montati ciascuno su un rispettivo manicotto 1 in corrispondenza di una sua zona intermedia, in modo tale che ciascun elemento 6 configurato ad U delimita con i rispettivi collari in acciaio 4 una zona di accoglimento 7, 8. Più in particolare, gli elementi 6 configurati ad U includono due elementi piani circolari 6a connessi a ponte mediante una parete tubolare 6b, tale parete 6b estendendosi longitudinalmente dal bordo interno di un elemento piano 6a al bordo interno dell’altro 6b, in modo tale che tra gli elementi piani 6a, 6b, resti delimitato un canale o zona 9 per una rispettiva porzione dei filamenti. Gli elementi 6 configurati ad U sono montati con la parete tubolare 6b coassiale con la parete laterale del manicotto 1 e con gli elementi piani circolari 6a estendentesi dalla parete tubolare 6b verso l’esterno.
Grazie alla previsione dell’elemento configurato ad U, restano pertanto delimitate tre zone per mantenere in posizione i filamenti:
- la prima zona 7 tra un collare in acciaio 4 ed un rispettivo elemento piano circolare 6a;
- la seconda zona 9 tra gli elementi piani circolari 6a; e
- la terza zona 8 tra un rispettivo elemento piano circolare 6a e l’altro collare in acciaio 4.
Come si comprenderà, un giunto secondo la presente invenzione assicura potenzialmente fino al doppio della durata della vita a fatica prima che appaiano cricche nella gomma, il che fornisce un significativo vantaggio per i clienti consistente in ridotti problemi e funzionamento migliorato.
La composizione e il giunto sopra descritti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti entro l’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Claims (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Composizione comprendente: - almeno un componente in gomma; - da 49 a 51 parti di nerofumo per cento parti di detto almeno un componente in gomma; - da 1 a 6 parti di fibre corte para-aramidiche modificate per cento parti di detto almeno un componente in gomma; e - da 1 a 6 parti di esametilene-1,6-bis(tiosolfato) sale di disodio deidrato per cento parti di detto almeno un componente in gomma.
  2. 2. Composizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere: - detto almeno un componente in gomma; - 50 parti di nerofumo per cento di detto almeno un componente in gomma; - 3 parti di fibre corte para-aramidiche modificate per cento parti di detto almeno un componente in gomma; e - 3 parti di esametilene-1,6-bis(tiosolfato) sale di disodio deidrato per cento parti di detto almeno un componente in gomma.
  3. 3. Composizione secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto almeno un componente in gomma à ̈ scelto dal gruppo includente poliisoprene, gomma naturale o loro miscele.
  4. 4. Metodo per ottenere una composizione come rivendicato nella rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: - miscelare un componente in gomma, nerofumo e fibre corte paraaramidiche modificate; e - successivamente miscelare la miscela così ottenuta con esametilene-1,6-bis(tiosolfato) sale di disodio deidrato.
  5. 5. Giunto flessibile del tipo a disco comprendente un corpo a disco con una pluralità di manicotti (2) angolarmente distanziati uno rispetto all’altro lungo una circonferenza, ciascuna coppia di manicotti adiacenti essendo connessa mediante filamenti (10) avvolti attorno ad essi, caratterizzato dal fatto che detti manicotti (2) e detti filamenti (10) sono incorporati in una matrice di una composizione (5) come rivendicato in una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 3.
  6. 6. Giunto secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti filamenti (10) sono fatti di nylon.
  7. 7. Giunto secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che detti filamenti (10) comprendono una pluralità di anelli in nylon avvolti attorno a ciascuna coppia di manicotti adiacenti.
  8. 8. Giunto secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che detti filamenti di nylon sono assemblati in anelli in un verso e verso opposto.
  9. 9. Giunto secondo una qualunque delle rivendicazioni da 5 a 8, caratterizzato dal fatto che su almeno un manicotto, sono montati due collari terminali (4) ed un elemento (6) configurato a U intermedio, in modo tale da delimitare tre zone per mantenere in posizione i filamenti: - la prima zona (7) tra un collare terminale (4) e detto elemento configurato ad U (6a); - la seconda zona (9) tra componenti di detto elemento configurato ad U (6); e - la terza zona (8) tra un componente dell’elemento (6) configurato ad U e l’altro collare terminale (4).
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