CORREA DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA CON CRESTAS PERFILADAS
CAMPO TÉCNICO Esta invención se relaciona con correas de transmisión de energía y más particularmente con una correa de transmisión de energía que tiene por lo menos una nervadura con un surco longitudinal formado en la misma que reduce el ruido que acompaña al funcionamiento de la correa .
ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Las correas en V y las correas en V con nervaduras se utilizan en una amplia gama de ambientes. Las correas con V con nervaduras se prefieren por su elevada capacidad de transmisión de energía, lo cual es atribuible a un área de contacto grande entre las nervaduras en la correa y el flanco de las poleas cooperantes . En operación, existe la tendencia de que las correas en V y las correas en V con nervaduras generen ruido; una preocupación común, especialmente en impulsores de automóviles. El ruido de la correa es predominantemente el resultado de acoplamiento de la polea y el ruido de desacoplamiento que surge conforme las nervaduras de la correa entran y salen de los surcos de la polea o que surgen de un resbalamiento rotacional excesivo de la polea en relación a la correa. El deslizamiento rotacional se produce durante la aceleración o desaceleración rápida de la unidad impulsora por ejemplo como sucede durante el cambio de velocidad, el arranque del motor o apagado del motor o debido a una carga excesiva o una envoltura insuficiente alrededor de las poleas . Los intentos anteriores por reducir el ruido de la correa han utilizado sustituciones de materiales y se han enfocado en las características de contacto entre la polea y los flancos de la correa sin afectar las fuerzas normales a los flancos de la correa .
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es reducir el ruido que acompaña al uso de las correas en V con nervaduras y las correas en V. De acuerdo con la presente invención, se proporciona una correa de transmisión de energía que comprende un cuerpo de correa sin fin que tiene una longitud, una sección de tensión, una sección de soporte de carga y una sección de compresión y que define por lo menos una nervadura alargable, la nervadura tiene una superficie expuesta que hace contacto con la polea cooperante, la superficie de nervadura expuesta tiene por lo menos un surco longitudinal formado en la misma.
De manera más particular, la invención proporciona una correa de transmisión de energía con nervaduras múltiples que comprende una porción exterior o sección de tensión, una sección de soporte de carga que tiene una pluralidad de cuerdas de tensión que se extienden longitudinalmente, separadas transversalmente incrustadas en la misma, una cubierta de tela sobre la superficie exterior de la porción exterior de la correa y una sección de compresión que se extiende hacia adentro desde la porción exterior y que define una pluralidad de nervaduras que se extienden longitudinalmente, separadas lateralmente, cada nervadura tiene una porción interior formada de un material de caucho, que cubre hacia adentro superficies laterales opuestas planas para acoplamiento con las superficies laterales de surco de polea complementaria y que tiene una superficie de nervadura expuesta que tiene por lo menos un surco longitudinal sobre el mismo. El surco longitudinal formado sobre una o varias de las superficies de nervadura externas se considera que reduce el ruido al reducir el módulo de compresión transversal de los flancos de correa. Esto reduce la tendencia al ruido al facilitar deflexión lateral de los flancos de la nervadura cerca de las crestas o puntas de la nervadura durante el acoplamiento con los flancos de la polea de manera tal que la fuerza normal para los flancos de la nervadura se incrementa progresivamente a lo largo de la altura del flanco de nervadura desde la cresta a la base de la nervadura, lo que reduce la fuerza normal en la cresta durante el acoplamiento en donde el movimiento relativo con el flanco de polea es mayor.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS Las características de la invención así como sus ventajas técnicas se pueden ver a partir de la siguiente descripción de las modalidades preferidas junto con las reivindicaciones y los dibujos anexos, en los cuales: la figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra una modalidad ejemplar de una correa en V con nervaduras, de acuerdo con la presente invención; la figura 2 es una vista en sección a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1; las figuras 3 y 4 son diagramas esquemáticos que ilustran la distribución de fuerza de flanco para una correa en V convencional (figura 3) y una correa de acuerdo con una modalidad de la invención (figura 4) y las figuras 5 y 6 son diagramas esquemáticos que ilustran la distribución de fuerza de flanco para una correa convencional y para una correa de acuerdo con una modalidad de la invención en donde existe una desigualdad en el ángulo entre la correa y la polea.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La modalidad preferida se describe a continuación con referencia a los dibujos anexos. Aunque las diversas características de esta invención se ilustran y describen en lo siguiente y están adaptadas particularmente para proporcionar una construcción de correa en V con nervaduras de transmisión de energía sin fin, debe entenderse que las diversas características de esta invención se pueden utilizar de manera singular o en varias combinaciones de las mismas para proporcionar otras construcciones de correa tales como construcciones de correa redonda o en V útiles en aplicaciones en automóviles o aplicaciones industriales. Como se muestra en las figuras 1 y 2, una correa 10 en V con nervaduras comprende una capa 12 de tensión, una sección 13 de soporte de carga que tiene cuerdas 14 y una sección 16 de compresión la cual en este ejemplo incluye cuatro nervaduras 18 que se forman en la misma y que se extienden en paralelo a lo largo del eje longitudinal de la correa bajo la sección 13 de soporte de carga. En cada nervadura 18 existe por lo menos un surco 20. Se puede proporcionar una tela 22 de cubierta encima de la capa 12 de tensión. El número de nervaduras en la correa variará con la aplicación. En aplicaciones en automóviles, el número de nervaduras típicamente será de aproximadamente 3 a 10. No obstante, para otras aplicaciones se conocen correas que tienen 20 o más nervaduras. Cuando la correa incluye más de una nervadura, es decir, en correas con ' nervaduras múltiples, se pueden proporcionar surcos en la totalidad o en algunas de las nervaduras. En una modalidad, se pueden proporcionar uno o varios surcos en las superficies de nervadura exterior pero no en las superficies de nervadura interior. De manera alternativa, se pueden proporcionar surcos en las superficies de nervadura interior pero no en las superficies de nervadura exterior . Este es únicamente un ejemplo de una construcción de correa de acuerdo con una modalidad de la invención. Aquellos expertos en la técnica reconocerán que la presente invención se puede utilizar junto con cualquiera correa con nervaduras o correa en V de manera sustancial . Las correas en V con nervaduras, de acuerdo con ciertas modalidades de la invención, pueden presentarse en cualquiera de varios tamaños en sección transversal, denominados como (US) PVH, PVJ, PVK, PVL y PVM, (ISO) PH, PJ, PK, PL y PM, en orden ascendente de paso entre las nervaduras. Los surcos 20 se muestran en una forma en V, no obstante, una persona experta en la técnica reconocerá que se pueden utilizar otras formas de surco que incluyen un surco en forma en U o cuadrado. Se incluyen variaciones tanto parabólicas como curvilíneas. El surco 20 reduce el ruido al reducir la fuerza transversal que se requiere para doblar los flancos de la correa y proporcionar un acoplamiento uniforme y minimización de interferencia cuando se establece el contacto o cuando se separa de la polea. En términos de anchura de nervadura, los surcos en cada superficie de nervadura pueden ser desde aproximadamente 3% hasta aproximadamente 95%, de manera más particular desde aproximadamente 15% hasta aproximadamente 70% de la anchura de la nervadura para una correa en V con nervaduras y desde aproximadamente 3% hasta aproximadamente 100%, de manera más particular desde aproximadamente 15% hasta aproximadamente 70% de la anchura de la nervadura para una correa en V. Los surcos se pueden extender hasta una profundidad la cual es hasta un poco menor que la profundidad de las cuerdas 14 en la sección 13 de soporte de carga. En términos de altura de la nervadura, medida desde la raíz del surco entre las nervaduras de la correa y la superficie más interior de la nervadura de correa, los surcos pueden variar desde aproximadamente 10% hasta aproximadamente 120%, de manera más particular desde aproximadamente 25% hasta aproximadamente 100% de la altura de la nervadura para una correa en V con nervaduras y desde aproximadamente 10% hasta aproximadamente 95%, de manera más particular, desde aproximadamente 25% hasta aproximadamente 75% de la altura de la nervadura, para una correa en V. Las dimensiones específicas variarán con la sección transversal de la correa. Por ejemplo, en una correa de sección PK, la nervadura es de una profundidad de aproximadamente 2 mm y el surco en algunas modalidades es desde aproximadamente 0.5 mm hasta 2.0 mm, de manera más particular de aproximadamente 1.0 mm de profundidad y desde aproximadamente 0.25 mm hasta aproximadamente 0.75 mm, de manera más particular de aproximadamente 0.40 mm de ancho. En el caso de una correa de sección PL, la nervadura es de aproximadamente 3.5 mm de profundidad y la profundidad del surco es de aproximadamente 1.75 mm. Se puede proporcionar más de un surco longitudinal en cada nervadura, si así se desea. No obstante, como regla general, el espacio limitará el número de surcos a uno o dos . Los surcos se pueden formar en la correa al rectificar el surco dentro de la superficie de nervadura o por moldeado del surco dentro de la nervadura, por medio de un corte de tipo de sable o cuchilla giratoria, por medio de un corte volante u otra operación de maquinado o por cualquier otro medio conocido en la técnica, como se puede utilizar también para cortar las nervaduras. Las nervaduras se pueden conformar, y los surcos se pueden conformar por medios diferentes, como lo permita o lo desee el procedimiento de manufactura. Para una discusión de la conformación de la superficie de las nervaduras por rectificación véase la patente de E.U.A. 5,492, 507. Los materiales utilizados para conformar la correa, por ejemplo los compuestos de caucho, telas y cuerdas se pueden seleccionar de entre aquellos materiales que son conocidos en la técnica y que se consideran útiles para este propósito. En las figuras 3-6 se ilustra una teoría para la reducción de ruido que se obtiene de acuerdo con la presente invención. Las figuras 3 y 4 son diagramas esquemáticos que ilustran la distribución de fuerza de flanco para una correa en V convencional (figura 3) y una correa en V de acuerdo con una modalidad de la invención (figura 4) . Con referencia a la figura 3, los flancos de la polea se identifican esquemáticamente por las líneas 30 y 32 y la fuerza de tensionado se identifica por la flecha 33. La correa se define por el área trapezoidal 34. Como se muestra en la figura 3, en una correa convencional, las líneas 36 de fuerza de flanco son aproximadamente iguales a lo largo de ambos flancos de la correa 34. Con referencia a la figura 4, l correa en V 34 incluye un surco 35. Cuando la correa se aloja en la polea definida por los flancos 30 y 32, las fuerzas sobre los flancos 38 de la correa se distribuyen como se muestra en la figura 4. Específicamente, el surco 35 permite la deflexión transversal de manera tal que la fuerza en el área 40 en la punta de la nervadura es relativamente baja y la fuerza se incrementa gradualmente en la región de la superficie 42 de flanco superior. Las figuras 5 y 6 ilustran la distribución de fuerza de flanco cuando existe una desigualdad en el ángulo entre la correa en V y la polea, lo cual comúnmente ocurre en la práctica debido a la deformación de la sección de compresión de la correa cuando se dobla en poleas de diámetro pequeño. Como se muestra en la figura 5, la superficie 50 interior (incluida en su posición original por una línea discontinua) de una correa en V convencional se deforma como se muestra por la línea 52 y la fuerza de flanco es elevada en la región 54 adyacente a la superficie 50 interna, y disminuye desde la superficie 50 interna al punto 56 en el cual la correa en V ya no está en contacto con las superficies 30 y 32 de polea. En comparación, como se muestra en la figura 6, cuando la correa en V 34 incluye un surco 35 de acuerdo con la presente invención, no se produce de manera significativa la deformación que acompaña a la desigualdad en el ángulo entre la correa y la polea en la superficie 50 exterior sino que más bien se produce a lo largo del surco 35. Los lados del surco están designados por las líneas discontinuas 57 antes de la deformación y por líneas continuas 35 después de la deformación. Debido a que la deformación de la correa se produce principalmente en el surco 35, la correa en V 34 es capaz de alojarse uniformemente sobre los flancos 30 y 32 de la polea y proporcionar una distribución de fuerza de flanco muy uniforme, como se indica por las líneas 60 y 62 de fuerza. Otra ventaja relacionada con la presente invención es que la presencia del surco 35 y la capacidad del surco para deformarse cuando existe una desigualdad en el ángulo con la polea, promueven el alojamiento o incrustación completa de la correa en V 34 sobre los flancos de la polea, como se indica por la distancia 64. En contraste, como se muestra en la figura 5, las correas en V convencionales no se alojan completamente cuando existe una desigualdad en el. ángulo con la polea, como se indica por la distancia 66. Habiendo descrito la invención con detalle y con referencia a las modalidades específicas de la misma, será evidente que son posibles numerosas modificaciones y variaciones sin apartarse del espíritu de la invención, como se define por las siguientes reivindicaciones.