MXPA02012578A - Banda cvt transversal reforzada. - Google Patents

Abstract

El invento incluye una banda del tipo dentada que tiene una pluralidad de dientes transversales (5) sobre una superficie interior. La banda incluye una capa exterior extensible elastomerica (8), una capa interna de compresion y una pieza de traccion (9). Cada diente ademas incluye una pieza transversal no metalica o de plastico, una columna o barra (10) que se extiende a traves del ancho de cada diente (5). Las superficies exteriores opuestas de cada pieza transversal estan inclinadas entre si y cada extremo se ajusta aproximadamente a una superficie exterior del cuerpo elastomerico de la banda. Una carga compresora entre las paredes es llevada por la barra y paredes laterales en proporcion con el coeficiente de cada componente. Las piezas transversales tienen espigas o patas (12, 14) que permiten la orientacion espacial apropiada de cada pieza transversal en cada diente durante el proceso de fabricacion, por lo tanto asegurando las caracteristicas apropiadas de operacion, incluyendo una alineacion adecuada dentro de una polea.

Description

TITULO BANDA CVT TRANSVERSAL REFORZADA Campo del Invento Este invento se refiere a bandas utilizadas en transmisiones de variable continua ("CVT") y más particularmente a bandas de transmisión lateral que incluyen espigas 9 dientes que cuentan con un refuerzo transversal .

Antecedentes del Invento Es bien conocido en el oficio que una transmisión del tipo de engranes se puede utilizar para operar un vehículo, motocicleta o similares. Sin embargo, las transmisiones del tipo de engranes tienen un número fijo de engranes. Están generalmente diseñados para operar más eficientemente en uno de los engranes, dejado que los otros hagan funcionar el motor en puntos operativos menos eficientes. En consecuencia, la banda CVT es preferible para efectos de mejorar la eficiencia de una transmisión de variable continua. Se han desarrollado varios tipos de bandas para ser utilizadas en transmisiones de variable continua. Generalmente, las bandas CVT tienen una silueta similar a la de una banda en V convencional. En particular, son anchas en la parte superior y estrechas en la parte inferior y están diseñadas para que se adapten a las paredes de una polea que define un acanalado angular. La polea sobre la que la banda se guia comprende una pared móvil y una pared fija, ambas con la forma de un cono truncado . Generalmente, una de las paredes se mueve mientras que la otra permanece fija. Al moverse una pared con relación a la otra, el diámetro f de la polea dentro de la cual opera la banda varía eficazmente. En consecuencia, la velocidad lineal de la banda es una función del diámetro efectivo de la polea, lo que a su vez es una función de la posición axial de las paredes con relación una a la otra. Las bandas del tipo CVT anteriormente incluían bandas que contaban con una pluralidad de bloques montados transversalmente sobre una pieza de tracción así como bandas monolíticas de metal y bandas elastoméricas. También se conocen ciertas formas de bandas dentadas . Un ejemplo representativo es la Patente de EE.UU. No. 4,493,681 a Ta ano. Takano revela una banda dentada con una sección en V con piezas metálicas rígidas de refuerzo en cada diente que se extienden a través de la banda. Las piezas metálicas de refuerzo proporcional una rigidez transversal a la banda. Debido a que la banda Takano opera en contacto con las paredes de la polea CVT, es conveniente reducir tanto como sea posible el desgaste entre los lados de la banda y la polea. Esto reduce el calentamiento, lo que aumenta la vida de la banda. Las varillas metálicas en contacto directo con las paredes, como se muestra en la patente de Takano, ocasionan un calentamiento y desgaste indebido entre los lados de la banda, las varillas metálicas de refuerzo y las superficies de las paredes de la polea. El uso de varillas metálicas también aumenta la masa de rotación y el costo de la banda. Además, durante la fabricación las varillas pueden llegar a desalinearse en cada diente. Esto ocasionará que algunas de las varillas soporten en mayor medida una carga desproporcionada que las varillas adyacentes. Esto podría resultar en una falla prematura de los rodillos sobrecargados y eventualmente de la banda. Un ejemplo adicional es la patente Alemana DE 197 47 173 Al. Esta patente revela una banda en V dentada elastomérica. Cada diente con un diámetro interior transversal . Cada diámetro puede contener secciones de tubos o secciones de barras . El diámetro interior proporciona una ruta para que el aire de enfriamiento circule a través del diente. Sin embargo, estos diámetros interiores disminuyen la fuerza de compresión de cada diente. La aplicación es apropiada para los sistemas de poleas síncronas en donde los dientes de la banda cooperan con superficies conjugadas en una polea o poleas. Lo que se requiere es una banda CVT transversal reforzada con una pieza transversal de refuerzo no metálica, termoplástica, termoestable o compuesta en cada diente. Lo que se requiere es una banda CVT transversal reforzada con patas para alineación sobre cada pieza transversal de refuerzo. Lo que se requiere son piezas transversales de refuerzo con la suficiente rigidez que soporten las variaciones de temperatura. Lo que se requiere es una banda CVT transversal reforzada con piezas transversales de refuerzo con una baja densidad de masa. Este invento satisface estas necesidades.

El aspecto primordial del invento es proporcionar una banda CVT transversal reforzada con una pieza transversal de refuerzo termoplástica, termoestable o compuesta en cada diente. Otro aspecto del invento es proporcionar una banda CVT transversal reforzada con patas de alineación en cada pieza transversal de refuerzo. Otro aspecto del invento es proporcionar una banda CVT transversal reforzada con piezas transversales de refuerzo con la suficiente rigidez para soportar las variaciones de temperatura. Otro aspecto del invento es proporcionar una banda CVT transversal reforzada con piezas transversales de refuerzo con una baja densidad de masa. Se señalarán o aclararán otros aspectos del invento mediante la siguiente descripción del invento y los diagramas que lo acompañan. El invento incluye una banda del tipo dentada con una pluralidad de dientes transversales sobre una superficie interna. La banda incluye una capa exterior extensible elastomérica, una capa interior de compresión y una pieza de tracción. Cada diente además incluye una pieza transversal no metálica o de plástico, una columna o varilla que se extiende a través del ancho de cada diente . Las superficies exteriores opuestas de cada pieza transversal están inclinadas entre sí y cada extremo se ajusta aproximadamente a una superficie exterior del cuerpo elastomérico de la banda. Una carga de compresión entre las paredes es llevada por la varilla y la pared lateral en proporción al módulo de cada componente. Las piezas transversales tienen espigas o patas que permiten la orientación espacial apropiada de cada pieza transversal en cada diente durante el proceso de fabricación, por lo tanto asegurando las caracteristicas apropiadas de operación, incluyendo la alineación adecuada dentro de una polea.

Breve Descripción de los Diagramas La Fig. 1 es una vista lateral en perspectiva del invento . La Fig. 2 es una vista en alzada de frente de un montaje de varillas moldeado. La Fig. 3 es una vista en alzada lateral de un montaje de varillas moldeado. La Fig. 4 es una vista superior del plano de un montaje de varillas moldeado. La Fig. 5 es una vista seccional de la Fig. 4 a través de la línea 5-5. La Fig. 6 es una vista de frente y lateral de un montaje de varillas maquinado. La Fig. 7 es una vista en alzada lateral de un montaje de varillas maquinado. La Fig. 8 es una vista superior del plano de un montaje de varillas maquinado. La Fig. 9 es una vista seccional de la Fig. 8 a través de la línea 9-9.

La Fig. 10 es una vista seccional en perspectiva de una banda . La Fig. 11 es una vista en alzada lateral de una varilla de refuerzo.

Descripción Detallada de la Integración Predominante La Fig. 1 es una vista lateral en perspectiva del invento. Se muestra la banda 1 con una pluralidad de dientes 5 que se proyectan de una porción o superficie interior. La forma curvada de cada diente incrementa la flexibilidad de la banda. Cada diente cuenta con una columna o varilla transversal 10 incorporada en el diente. El proceso de fabricación de la banda requiere que cada varilla transversal se coloque adecuadamente y se moldee en la estructura global de los dientes de la banda. La forma de cada varilla así como los demás atributos descritos en las siguientes figuras mej oran el proceso de fabricación. La superficie interior de la banda incluye una cubierta 6. La cubierta 6 puede incluir telas tejidas, no tejidas o de punto de poliéster, poliamida, poliaramida, algodón o fibras acrílicas o mezclas de las mismas, y tratamientos adhesivos adecuados para pegar la tela a la capa extensible, al cordón y a la varilla. Es preferible que la cubierta sea de tela elástica tejida o de punto para facilitar el llenado del molde y formado del contorno de los dientes. La banda 1 también incluye una capa extensible 8 la cual es un compuesto de hule que incluye un elastómero como EPDM, ABR, PU, ACSM, CR, SBR o NBR o mezclas de los mismos y varios rellenadores, antioxidantes, agentes vulcanizantes y/o fibras cortas reforzadoras que son conocidas en el oficio. De preferencia se usa un elastómero resistente al calor como EPDM o HNBR. Las piezas de tracción 9, ver Fig. 10, están incorporadas dentro de la capa extensible 8 sobre cada varilla. Cada pieza de tracción puede incluir cordones trenzados o torcidos de fibras orgánicas tales como poliaramida, poliéster, poliamida, o PBO, o fibras inorgánicas tales como acero, vidrio o carbón. De preferencia se usa un material para cordón de alto coeficiente como poliaramida, PBO, carbón o vidrio. Las piezas de tracción sirven para llevar la carga de tracción durante la operación así como para mantener cada varilla o columna en su lugar durante el proceso de fabricación. Una capa adhesiva conocida en el oficio, que no se muestra, también puede recubrir y/o reforzar las piezas de tracción o estas piezas pueden incrustarse dentro de una capa adhesiva. La Fig. 2 es una vista en alzada de frente de un montaje de varillas moldeado. La varilla puede moldearse por inyección, por extrusión o se puede formar térmicamente. Por ejemplo, se puede utilizar el material PEEK® para formar la varilla. PEEK es un polímero de poliariletercetona de alto rendimiento. El moldeo por inyección de reacción (RIM) puede proporcionar una parte hasta 30% más fuerte que la misma parte fabricada desde un proceso de extrusión. El montaje de la varilla o columna 10 incluye patas o espigas 12, 13 y 14 que se proyectan radialmente o se extienden desde el cuerpo de la varilla 11. La patal4 tiene una superficie 17, la cual es substancialmente similar en forma a la superficie exterior de un diente que no se muestra. La superficie 15 de la espiga 13 y la superficie 16 de la espiga 12 están cada una inclinadas en un ángulo ß desde el eje a-a de la varilla. Las superficies 18, 19 también están inclinadas en un ángulo ß desde el eje a-a de la varilla. La superficie superior puede describir un arco o ser plana. Esto permite que la varilla soporte adecuadamente las piezas de tracción 9 en lo que la banda avanza a través de la polea. Las patas o espigas permiten a la varilla estar colocada espacialmente en el diente durante el proceso de fabricación en un mandril . El mandril tiene una serie de superficies cóncavas paralelas. Cada superficie cóncava incluye una posición donde cada diente se forma. Durante la fabricación, una película exterior o capa de tela se extiende en el mandril y dentro de cada superficie cóncava. Entonces se coloca la varilla dentro de cada superficie cóncava. Cada espiga de la varilla se coloca en la película exterior o capa de tela para que la varilla permanezca alineada en un diámetro de punto de contacto. Esto también asegura que los extremos de las superficies inclinadas de cada varilla hagan contacto adecuado con la superficie de la pared durante la operación. Un cordón de tracción se enrolla alrededor del mandril, sobre el lado trasero de cada varilla. Una serie de hojas elastoméricas se enrollan en los cordones de tracción. En esta etapa también se puede aplicar una capa adhesiva sobre los cordones de tracción si el usuario así lo requiriera. A continuación se somete toda la conformación de la banda a calor y presión de la manera que se conoce en el oficio. Una vez que la conformación de la banda se ha curado, se retira del mandril y se corta en anchos predeterminados, por ejemplo 38mm. Se ofrece un ancho de 38 mm a manera de ejemplo y no como limitación. Otros anchos son posibles, limitados solamente por las necesidades del usuario. Una vez cortadas, las paredes laterales de la banda se colocan en el ángulo adecuado, en la mayoria de los casos a 13°, aunque el usuario puede cortar cualquier ángulo. Solamente las paredes laterales se perfilan, la parte superior de la banda está cortada en escuadra para proteger los cordones de tracción. Un método alterno de fabricación incluye el moldeo por inyección de reacción. Primero se perfila una tela laminada preformada. Esta tela se perfila en la forma de dientes o espigas. A continuación se enrolla la tela preformada alrededor de un mandril . El mandril cuenta con una serie de ranuras paralelas que corresponden a los dientes de la tela. Una vez que se ha enrollado la tela alrededor del mandril, se colocan las varillas en las ranuras que serán los dientes de la banda. Después, un cordón de tracción se enrolla alrededor del mandril . El cordón se apoya en cada varilla para mantenerla en su lugar. El mandril ya preparado se coloca en la máquina RIM y se le inyecta uretano por medio de los métodos conocidos en el oficio. Una vez que se ha terminado el proceso, se retira el mandril de la máquina RIM y se retira la banda conformada del mandril, después se corta la banda en el ancho requerido por el usuario. La Fig. 3 es una vista en alzada lateral de un montaje de varillas moldeadas. Las patas 12 y 14 están espaciadas a una distancia di en la línea central de cada pata adyacente. La línea central de cada pata está espaciada desde el extremo de la varilla 10 a una distancia d2. Aunque la integración predominante describe las patas dispuestas en un patrón que es coaxial con respecto a un eje normal a mayor, no se requiere esta disposición para la operación adecuada del invento. Es decir, cada fila de patas puede estar alternada con respecto a cualquier otra fila de patas. La función principal de las patas es posicionar la varilla durante la fabricación como se describe en la Fig. 2, aunque sí sirven para fines estructurales después de la fabricación suministrando una adhesión mecánica. Las patas también permiten que las piezas de tracción estén precargadas contra cada varilla en lo que éstas dan vuelta, en consecuencia evitando cualquier movimiento de una varilla en un diente durante la operación de calentamiento y fatigas. Cualquier disposición de las patas que resulte en una alineación adecuada de una varilla o columna dentro de cada diente durante la fabricación es aceptable. Por supuesto, es preferible que se use un número mínimo de patas por varilla para reducir el costo de la banda así como la masa de la misma. Cada varilla tiene una forma transversal que generalmente describe la de un trapezoide. La Fig. 4 es una vista superior del plano de un montaje de varillas moldeado. Se muestran las patas o espigas 12 y 15 proyectándose del cuerpo de la varilla 11. En la integración predominante, las patas están dispuestas para hacer contacto con tres lados de un diente. También serían útiles al menos dos filas de patas como en 12 y 13 para colocar una varilla dentro de un diente en forma adecuada. Esto además reduciría la masa de la banda terminada. La Fig. 5 es una vista de la Fig. 4 a través de la línea 5-5. Un valor típico para di es 11.75mm. Un valor típico para di es 11.86 mm. La longitud total de una varilla 1Q puede estar en el orden de 236 mm, la cual después se corta en partes de igual longitud durante la fabricación de la banda. Se ofrecen los valores anteriores como ejemplo y no como limitación. La Fig. 6 es una vista frontal de un montaje de varillas maquinado. El montaje de varillas 100 incluye las patas o espigas 102, 103 y 104 que se extienden desde el cuerpo de la varilla 101. La pata 104 tiene una superficie 107 la cual es substancialmente similar a la forma de una superficie exterior de un diente, que no se muestra. La superficie 105 de una pata 103 y la superficie 1Q6 de una paga 102, cada una está inclinada en un ángulo f desde un ángulo a-a de la varilla. Las superficies 108 y 109 también están inclinadas en un ángulo f desde el eje a-a. La varilla maquinada puede incluir un material metálico. También incluye un material metálico sobremoldeado con un material termoestable, termoplástico o compuesto. Una línea central de patas 102 y 103 está inclinada desde un eje a-a mediante un ángulo ?. Las patas o espigas posicionan a la varilla en el diente durante el proceso de fabricación. El proceso de fabricación es el mismo descrito para la Fig. 2. La Fig. 7 es una vista lateral en alzada de un montaje de varillas maquinado. Las patas 102, 103 y 104 están espaciadas a una distancia en la línea central d3 de cada pata adyacente. La linea central de cada pata está espaciada desde un extremo de la varilla 1Q0 a una distancia d4. Aunque la integración predominante describe las patas dispuestas en un eje normal a mayor, no se requiere dicha disposición para la operación adecuada del invento, es decir, cada fila de patas pueden estar alternadas con respecto a cualquier otra fila de patas. El extremo de la varilla se puede extender a la superficie exterior del diente que hace contacto con la superficie de la polea. Además, ya que la función principal de las patas es posicionar a la varilla durante la fabricación, como se describe en la Fig. 2, no son útiles para fines estructurales después de terminar la fabricación. En consecuencia, cualquier disposición de las patas que resulte en una alineación adecuada de la varilla en un diente durante la fabricación es aceptable. La Fig. 8 es una vista superior del plano de un montaje de varillas maquinadas. Las patas o espigas 102 y 105 se muestran proyectándose del cuerpo de la varilla 101. En la integración predominante, las patas o espigas están dispuestas para hacer contacto con tres lados de un diente. Sin embargo, dos filas de patas tales como 102 y 105 también servirían para colocar la varilla dentro de un diente en forma apropiada. Esto además reduciría la masa de la banda terminada . La Fig. 9 es una vista de la Fig. 8 a través de la línea 9-9. La Fig. 10 es una vista seccional en perspectiva de una banda. Se muestra la varilla 10 moldeada dentro de un diente 5. Cada varilla tiene un ancho mayor Wx, un ancho menor W2 y una altura H. El ancho mayor Wx es mayor que el ancho menor 2, creando generalmente una forma truncada trapezoidal o triangular. Esto minimiza el momento de plegado de la varilla alrededor de la línea del cordón cuando se transmiten las cargas tangenciales. Esto a su vez permite que se reduzca la masa de cada varilla cuando no es necesario un aumento relativo de la fuerza, es decir, en la porción interna de cada diente. Las piezas de tracción 9 están dispuestas en la dirección longitudinal de la capa extensible elastomérica 8 de la banda, que corre en forma normal a las varillas reforzadoras 10. Las patas 12 y 14 se apoyan en la cubierta 6 para posicionar espacialmente a la varilla reforzadora dentro del diente. La colocación adecuada de cada varilla en cada diente da como resultado una mayor vida a la banda debido a que cada varilla soporta una parte proporcional de la carga de compresión entre las paredes en lo que la banda corre a través de las poleas. Sin embargo, una mala alineación o colocación inadecuada de las varillas tiende a resolverse por sí misma debido a la elasticidad de los componentes que rodean a las varillas. Esto tiende a redistribuir las fatigas en esa parte particular de la banda. Las fatigas incluyen efectos mecánicos (carga de compresión y centrípeta) y efectos térmicos (calentamiento del medio ambiente, fricción y vibración) . Cada varilla incluye una sustancia plástica o no metálica, contando las superficies extremas inclinadas con un coeficiente conocido de fricción controlable . Esto hace que la característica deslizable de la banda sea predecible. También incrementa la habilidad de la banda para correr radialmente dentro de una polea en lo que el usuario ajusta el espaciado de la pared de la polea. El coeficiente de fricción controlable también permite que se pueda manejar el calentamiento por fricción así como el nivel de ruido y las características de desgaste. Una vez que las varillas que se muestran en las Figs. 3, 5, 7 y 9 se han incorporado en la estructura de la banda como se muestra en la Fig. 10, se hacen, cortan o rectifican los lados 20 y 21 para crear el ángulo lateral ? incluido. La Fig. 11 es una vista lateral en alzada de una varilla reforzadora. La varilla 10 incluye las patas 12 y 14. Los lados extremos inclinados 20 y 21 están ubicados en los extremos opuestos de cada varilla. El ángulo ? tiene un valor predeterminado para que coopere apropiadamente con las superficies de la pared de la polea. El ángulo ? es en el rango de 20° a 70°, aunque cualquier ángulo conocido incluido en una polea CVT es aceptable. En la integración predominante, el ángulo ? es igual a la % del ángulo incluido en la polea para asegurar que el lado 20, 21 se apoye en las superficies de las paredes de la polea. Aunque aquí se ha descrito una única forma del invento, para aquellos expertos en el oficio será obvio que se pueden hacer variaciones en la construcción y relación de partes sin apartarse del espíritu y alcance del invento.

Claims (14)

REIVINDICACIONES Reivindicamos :

1. Una banda que incluye : una porción del cuerpo con un eje longitudinal y una porción interior; una pieza de tracción que se extiende en forma paralela al eje longitudinal dentro de dicho cuerpo; una pluralidad de dientes dispuestos a lo largo de dicha porción interna y dispuestos en forma transversal a dicho eje longitudinal; y una pieza reforzadora que se extiende en forma transversal a través de cada uno de estos dientes;

2. La banda como en la reivindicación 1, donde la pieza reforzadora es no metálica.

3. La banda como en la reivindicación 2 , donde cada pieza reforzadora además incluye : una pluralidad de patas, cada una proyectándose radialmente desde una línea central, por medio de lo cual cada pieza reforzadora está ubicada espaciadamente dentro de cada uno de estos dientes .

4. La banda como en la reivindicación 3, donde cada pieza reforzadora además incluye : superficies opuestas inclinadas con un ángulo predeterminado .

5. La banda como en la reivindicación 4, conde cada pieza reforzadora además incluye una forma transversal trapezoidal .

6. La banda como en la reivindicación 5, donde la pieza de tracción se apoya en una superficie exterior de cada pieza reforzadora.

7. La banda como en la reivindicación 6, donde el cuerpo además incluye: elastómeros EPDM, HNBR, PU, ACSM, CR, SBR o NBR o mezclas de los mismos.

8. La banda como en la reivindicación 7, donde el ángulo predeterminado se encuentra en el rango de 20° a 70°.

La banda como en la reivindicación 8 incluyendo además : una cubierta que cubre dicha porción interna.

10. Un método de fabricación de una banda que incluye las etapas de: colocar una primera capa interna elastomérica sobre la superficie de un mandril, dicho mandril con una pluralidad de superficies adyacentes paralelas cóncavas; colocar una pieza reforzadora dentro de cada una de estas superficies cóncavas y que se apoyan en la primera capa interna elastomérica; enrollar una pieza de tracción a lo largo de dicho mandril sobre cada pieza reforzadora; enrollar al menos una hoja de material elastomérica sobre la pieza de tracción; someter la banda a calor y presión; y retirar la banda de dicho mandril.

11. El método de la reivindicación 10 además incluye las etapas de: cortar la banda en anchos predeterminados; y cortar los lados opuestos de la banda en un ángulo predeterminado .

12. El método de la reivindicación 11, donde cada pieza reforzadora incluye un material no metálico.

13. El método de la reivindicación 12 , donde el ángulo predeterminado incluye un ángulo en el rango de 20° a 70°.

14. El método de la reivindicación 13 que incluye además las etapas de: cortar o moldear patas a cada pieza reforzadora para posicionar espacialmente cada una de estas piezas reforzadoras en cada superficie cóncava.