BRPI1013337B1 - correia em v com dentes duplos para transmissão de velocidade variável - Google Patents

Abstract

correia em v com dentes duplos para transmissão de velocidade variável trata-se de uma correia em v com dentes duplos com os perfis de dentes superiores e inferiores simétricos e tendo linhas (“l”) e arcos (“a”) conectados de acordo com uma sequência do centro de uma raiz ao centro de um dente adjacente de l1-a1-l2-a2-l3 para o perfil superior e l4-a3-l5-a4-l6, e com ao menos uma raiz superior e uma raiz inferior substancialmente alinhadas entre si, e com a soma do comprimento de l1 mais o raio de a1 igual ou dentro de 20% da soma do comprimento de l4 mais o raio de a3. os passos superiores e inferiores podem ser iguais e todas as raízes alinhadas, ou pode haver mais dentes superiores do que dentes inferiores. alguns ou todos os arcos e linhas podem ser conectados tangencialmente.

Description

“CORREIA EM V COM DENTES DUPLOS PARA TRANSMISSÃO DE VELOCIDADE VARIÁVEL” Campo da Invenção Esta invenção refere-se geralmente a uma correia em V com dentes duplos, mais particularmente, a uma correia em V com dentes duplos com dentes superiores e inferiores alinhados tendo uma combinação particular de perfis de dentes, e especificamente, tal como uma correia em V para uma transmissão de velocidade variável.

Fundamentos da Invenção A correia desempenha uma função importante na operação de sistemas ou unidades de transmissão de energia de velocidade variável, tal como usados em motonetas, motocicletas, motos de neve, veículos terrestres, carros e em aplicações industriais. Em um projeto exemplificado de transmissão de velocidade variável (“VST”), a correia é um elemento flexível que conecta dois pares de polias através de atrito para transmitir energia do eixo de acionamento ao eixo acionado. Cada par de polias inclui uma polia fixa e uma polia móvel. Ao controlar o movimento axial de polias móveis, a relação de velocidade e torque pode ser alterada. Durante operação, a correia sustenta tensão longitudinal extrema e compressão em flexão e compressão transversa. Para alcançar desempenho máximo, eficiência e durabilidade, um dos principais desafios, o projeto da correia está enfrentando exigências contraditórias, ou seja, alta flexibilidade longitudinal, mas alta rigidez transversal, enquanto mantendo o contato lateral apropriado. A abordagem geral a esse desafio foi formar seções grossas e finas alternadas em um ou em ambos os lados da correia, conhecidas como dentes, e raízes, também conhecidas como vales, ranhuras ou entalhes, respectivamente. Os dentes são destinados a fornecer a espessura e rigidez necessária para rigidez transversal, enquanto as raízes ou entalhes são destinados a fornecer a flexibilidade de curvatura longitudinal necessária. Os dentes podem ser formados ou aplicados no interior ou lado inferior da correia, ou os dentes podem ser aplicados ao exterior, isto é, o lado traseiro ou superior da correia. Alternativamente, os dentes podem ser aplicados tanto ao lado inferior quanto ao lado inferior da correia, resultando em uma correia com dentes duplos. O desafio por correias em V convencionais para polias fixas ou transmissões de velocidade única é similar, mas não tão severo. As correias em V para VST geralmente precisam ser relativamente mais amplas e mais finas do que as correias em V para transmissões fixas de modo a acomodar uma faixa de movimento radialmente para dentro e para fora nas polias variáveis. A razão de aspecto relativamente ampla resultante de correias VST torna a rigidez transversal mais difícil de alcançar, especialmente com os movimentos de deslocamento colocando cargas transversais aumentadas na correia. Por outro lado, como as correias em V em transmissões fixas não precisam se mover para dentro ou para fora, a razão de aspecto da correia pode ser tal que suficiente rigidez transversal seja mais facilmente alcançada. Assim, enquanto o uso de dentes ou entalhes é comum tanto para correias em V fixas quanto variáveis, um projeto de dente de correia em V de velocidade fixa pode não executar bem em um VST.

Representativa da técnica é a Patente US No. 4.276.039 que descreve uma correia em V com dentes duplos para transmissão fixa com dentes superiores e inferiores alinhados. Tais projetos precoces têm se tornado desfavoráveis por causa de problemas percebidos causados por alinhamento dos dentes e particularmente alinhamento das raízes. O alinhamento das raízes superiores e inferiores cria seções de lona relativamente finas entre os dentes, onde as tensões de curvatura podem ser altamente concentrados e onde os raios de curvatura podem se tornar muito pequenos. Isso resulta em ruptura do corpo de correia nas áreas de raiz, fadiga do cabo e falha precoce. US 4.276.039 aplica uma cobertura de tela sobre as superfícies de correia tanto inferiores quanto superiores para ajudar a impedir a ruptura.

Também representativa da técnica é a Patente US No. 4.708.703, que descreve uma correia em V para um VST com dentes e ranhuras superiores e inferiores alinhadas. Os dentes são preferencialmente cobertos em seus topos com um elemento de reforço e de rigidez para lidar com o problema de flambagem. A técnica contém muitas tentativas de otimizar o perfil, incluindo a forma, passo, profundidade, alinhamento e similares, dos dentes superiores e inferiores das correias em V com dentes duplos. A Patente US No. 6.620.068 descreve uma correia em V com dentes duplos de borda bruta para transmissões de velocidade variável tendo dentes curvilíneos no interior e no exterior. O número de dentes externos é duas vezes o número de dentes internos e alinhados com eles. JP 2002-089631A descreve uma correia em V com dentes duplos com mais dentes superiores do que dentes inferiores, mas menos do que duas vezes de modo que o alinhamento ou fase dos dentes superiores e inferiores seja variável.

Algumas patentes abordam que dentes superiores e inferiores deveriam ser escalonados, isto é, exatamente 180° fora de fase e de passo ou número iguais. A Patente US No. 1.890.080 descreve dentes arredondados escalonados de tamanho e forma iguais. A Patente US No. 2.699.685 descreve dentes em forma de blocos escalonados de tamanho e forma iguais com as ranhuras de uma seção verticalmente opostas aos dentes da outra seção de modo a evitar spots fracos e tal que a espessura da correia seja a mesma em toda direção. JP 2002-031192A descreve uma variação em uma correia em V com dentes duplos escalonada para aplicações VST onde dentes superiores e inferiores de número igual não estão exatamente em fase ou fora de fase, mas com deslocamento de fase em uma quantidade entre preferencialmente um décimo a metade do passo. Essa publicação aborda que as partes de dentes inferiores e superiores não deveriam se alinhar ou corresponder, então a espessura da correia não fica extremamente pequena, impedindo assim a concentração de tensão e iniciação de ruptura precoce nessa região. O método dos elementos finitos (“MEF”) é uma análise que foi aparentemente usada para projetar um perfil escalonado aprimorado deslocado em fase e para confirmar esse efeito. O deslocamento de fase aumentado para metade de um passo resultou em ruptura de raiz reduzido.

Em projetos tais como os descritos em JP 2002-031192A e JP 2002-089631A nos quais há mais dentes superiores do que dentes inferiores, o alinhamento dos dentes superiores e inferiores é variável. Em tal projeto, passos desiguais resultam em uma “ligação fraca” na posição em torno da correia onde as raízes superiores e inferiores estão mais intimamente alinhadas. A ruptura da raiz pode ser observada começando nessa posição de raiz alinhada. Mesmo assim, esse projeto pareça ser o projeto mais otimizado no mercado atual para correias em V de velocidade variável com dentes duplos.

Referência é feita ao Pedido de Patente US copendente No. Serial 12/217.026 depositado em 1 de julho de 2008, cujos conteúdos são integralmente incorporados ao presente por referência.

Sumário da Invenção A presente invenção é direcionada a sistemas e métodos que fornecem correias em V dentadas duplas aprimoradas, ou fornece correias em V dentadas duplas aprimoradas para transmissões de velocidade variável. A presente invenção é direcionada a uma correia em V com dentes duplos com os perfis de dentes superiores e inferiores simétricos e tendo linhas (“L”) e arcos (“A”) conectados de acordo com uma sequência começando do centro de uma raiz se se estendendo até o centro de um dente adjacente, a sequência sendo L1-A1-L2-A2-L3 para o perfil superior e L4-A3-L5-A4-L6 para o perfil inferior, e com a soma do comprimento de L1 mais o raio de A1 igual ou dentro de 20% da soma do comprimento de L4 mais o raio de A3, e com ao menos uma raiz superior e uma raiz inferior substancialmente alinhadas entre si.

Em uma modalidade, os passos superiores e inferiores podem ser iguais e todas as raízes substancialmente alinhadas. Em outra modalidade, pode haver mais dentes superiores do que dentes inferiores. A relação do número de dentes superiores para inferiores pode ser até 1,3, ou de 1,1 a 1,3.

Em ainda outra modalidade, L4 tem comprimento zero, de modo que o perfil inferior tem a sequência ALAL. Em variações desta modalidade, os passos superiores e inferiores podem ser iguais e todas as raízes substancialmente alinhadas, ou pode haver mais dentes superiores do que inferiores.

Em várias modalidades, alguns ou todos os arcos e linhas podem ser conectados tangencialmente. Por exemplo, as linhas L1 e L2 podem se conectar tangencialmente com o arco A1, e as ditas linhas L4 e L5 podem se conectar tangencialmente com o arco A3. Prefe rencialmente, L1, L3, L4 e L6 se conectam tangencialmente com suas imagens espelhadas nos centros das raízes e centros das pontas dos dentes, de modo que as raízes e as pontas são planas e suaves.

Em várias modalidades, os flancos dos dentes podem estar em um ângulo tal que o ângulo incluído entre os flancos de dentes opostos esteja na faixa de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 graus.

As modalidades da invenção são particularmente adequadas para correias em V para transmissões de velocidade variável quando o topo da correia é aproximadamente duas vezes a espessura total da correia. Pode ser vantajoso que as faces de contato das polias da correia em V tenham uma primeira superfície plana disposta em um primeiro ângulo para engatar em uma polia e uma segunda superfície plana disposta em um segundo ângulo que não engate com uma superfície de polia. A correia inventiva exibe várias vantagens sobre os projetos de correia em V com dentes duplos. A flexibilidade é aprimorada sem aumentar significativamente a susceptibilidade à ruptura da raiz, e a resistência à ruptura aprimorada é vista nas raízes de dentes inferiores especialmente. A consistência do desempenho é aprimorada. A descrição anterior descreveu amplamente as características e vantagens técnicas da presente invenção de modo que a descrição detalhada da invenção que se segue possa ser melhor entendida. Características e vantagens adicionais da invenção serão descritas em seguida, as quais formam o assunto das reivindicações da invenção. Os versados na técnica deveriam apreciar que a concepção e a modalidade específica descrita podem ser prontamente utilizadas como uma base para modificar ou projetar outras estruturas para executar os mesmos propósitos da presente invenção. Os versados na técnica deveriam também perceber que tais construções equivalentes não abandonam o escopo da invenção como apresentado nas reivindicações em anexo. As novas características que se acredita serem da invenção, como sua organização e método de operação, junto com objetivos e vantagens adicionais serão mais bem entendidas a partir da seguinte descrição quando consideradas em conjunto com as figuras em anexo. Entende-se expressamente, entretanto, que cada uma das figuras é fornecida com o propósito de ilustração e descrição somente e não é destinada a limitar a presente invenção.

Breve Descrição dos Desenhos Os desenhos em anexo, que são incorporados na especificação e formam parte da mesma, nos quais números similares designam partes similares, ilustram modalidades da presente invenção e juntos com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção. Nos desenhos: A FIG. 1 é uma vista lateral parcial de uma modalidade da invenção. A FIG. 2 é uma vista transversal ao longo da linha 2-2 da FIG. 1. A FIG. 3 é outra vista lateral parcial da modalidade da FIG. 1. A FIG. 4 ilustra um sistema de nomenclatura de perfil de dentes como aplicado à modalidade da FIG. 1. A FIG. 5 ilustra o sistema de nomenclatura de perfil de dentes como aplicado a uma segunda modalidade da invenção. A FIG. 6 ilustra o sistema de nomenclatura de perfil de dentes como aplicado a uma terceira modalidade da invenção. A FIG. 7 ilustra o sistema de nomenclatura de perfil de dentes como aplicado a um perfil de dentes da técnica anterior. A FIG. 8 ilustra o sistema de nomenclatura de perfil de dentes como aplicado a outro perfil de dentes da técnica anterior. A FIG. 9 ilustra o sistema de nomenclatura de perfil de dentes como aplicado a outro perfil de dentes da técnica anterior.

Descrição Detalhada da Invenção Para alcançar desempenho, eficiência, e durabilidade máximos em um VST, a correia tem que ser projetada com alta flexibilidade, mas alta rigidez transversal enquanto mantendo contato lateral apropriado e baixa concentração de tensão. Para satisfazer essas exigências especiais em algum nível, uma correia em V pode ser adaptada com um único conjunto de dentes inferiores no interior 40 da correia. Em uma aplicação de VST exigindo energia de transmissão maior, um projeto de correia em V com dentes duplos, no qual dentes adicionais são adicionais no lado superior ou traseiro 30 de uma correia, pode ser usado para aumentar mais a rigidez transversal enquanto ainda mantendo alta flexibilidade e área de contato adequada. Para ambos os projetos de correias VST com dentes duplos e simples, geometrias ótimas de perfis de dentes e posição do cabo são cruciais, mas não facilmente descobertas, como indicado pelo grande número de propostas encontradas na técnica.

Geralmente, o perfil de cada dente é simétrico em torno do centro do dente e é uma combinação de segmentos de linha retos e arcos. Um sistema de nomenclatura é usado aqui e nas reivindicações para ajudar a identificar e categorizar os perfis encontrados na técnica e modalidade da presente invenção. Neste sistema, “A” representa um arco que é um componente de um perfil e “L” representa uma linha. Se arcos e/ou linhas adjacentes estão conectados, mas não tangencialmente conectados, um sinal “+” é usado para indicar a conexão. Outra forma de descrever arcos e/ou segmentos de linha não tangencialmente conectados é que a primeira derivada não é contínua no ponto de conexão. Se dois arcos e/ou segmentos de linha adjacentes são conectados tangencialmente em um perfil de dente, então nenhum sinal é usado entre as duas letras designando aqueles segmentos no sistema de nomenclatura usado aqui. Um número de sequência pode ser usado em associação com as letras L e/ou A para diferenciar um número de linhas ou arcos em uma sequência definindo um dado perfil. Por exemplo, “L1” pode se referir ao primeiro segmento de linha em um perfil, e dependendo do contexto, “L1” pode também se referir ao comprimento desse segmento de linha. Igualmente, “A1” pode se referir ao primeiro arco em uma sequência representando um perfil, e “R1” pode se referir ao raio desse arco. Para perfis simétricos, somente metade de uma unidade de repetição precisa ser descrita à medida que a outra metade é uma imagem espelhada da primeira metade. No sistema usado aqui, a descrição do perfil começará com um centro de raiz e terminará com um centro de ponta de dente. Outras características do sistema de nomenclatura serão descritas abaixo se necessário. A invenção é direcionada a correias em V com dentes duplos com um perfil de dentes superiores tendo a sequência LALAL, e um perfil de dentes inferiores também tendo a sequência LALAL. Assim, a raiz ou vale, representado pelo primeiro L tanto no perfil superior quanto no inferior, é substancialmente plano. Também, o flanco do dente tanto em perfis superiores quanto em perfis inferiores é plano e a ponta do dente tanto no perfil superior quando no perfil inferior é plana. Cada parte plana é conectada por um arco. Por substancialmente “plano” entende-se que a parte de perfil é reta quando a correia é plana, que é chamada a forma “cremalheira” do perfil. Assim, quando colocado em seu estado natural que pode ser uma configuração de faixa circular, um segmento plano pode realmente seguir a curvatura da linha do cabo ou a curvatura natural da correia. Em geral, todos os arcos e segmentos de linha precisam ser de raio e comprimento finitos e não nulos, a menos que explicitamente determinado de outra forma como um caso especial. Se essa condição não é alcançada, então o perfil deveria ser representado de outra forma de acordo com a convenção de nomenclatura usada no presente. Os dentes são dispostos ao longo do comprimento inteiro da correia.

Será conveniente numerar as linhas e arcos dos perfis da correia inventiva. Assim, o perfil de dentes superiores pode ser representado com a sequência L1-A1-L2-A2-L3 a partir do centro de uma raiz até o centro de um dente adjacente. Igualmente, o perfil de dentes inferiores pode ser representado com a sequência L4-A3-L5-A4-L6 a partir do centro de uma raiz até o centro de um dente adjacente. A modalidade da FIG. 3 ilustra a localização e as conexões entre esses arcos e linhas formando os perfis de dentes de uma correia em V com dentes duplos. A invenção é direcionada a tais correias em V com dentes duplos com ao menos uma raiz superior alinhada com ao menos uma raiz inferior correspondente. Também, nas correias inventivas, a soma do comprimento de L1 mais o raio de A1 é igual ou está dentro de 20% da soma do comprimento de L4 mais o raio de A3. Uma exceção específica à regra que todos os arcos e segmentos de linha precisam ser de raio e comprimento finitos e não nulos, é que em várias modalidades, L4 pode ser de comprimento nulo. Outra exceção específica à mesma regra é que L2 pode ser de comprimento nulo em modalidades específicas.

Características detalhadas da invenção e características das modalidades da invenção podem ser definidas e ilustradas com relação à FIG. 1, FIG. 2, e FIG. 3. Com relação à FIG. 1, a correia em V com dentes duplos 10 inclui a camada resistente à tração 16 colocada entre a camada de proteção superior 14 e a camada de proteção inferior 12 constituindo o corpo principal da correia. A correia em V com dentes duplos mostrada nas FIGs. 1 a 3 também tem dentes inferiores 18 e dentes superiores 20 se projetando a partir do corpo principal de correia. A correia em V com dentes duplos mostrada nas FIGs. 1 a 3 também tem dentes inferiores 18 e dentes superiores 20 se projetando a partir do corpo principal de correia. Os dentes superiores 20 incluem a ponta 17, o flanco 26 e o vale ou raiz 22. Igualmente, os dentes inferiores 18 incluem a ponta 19, o flanco 36 e a raiz 32. A correia em V com dentes duplos da FIG. 1 e da FIG. 3 é formada na forma de cremalheira, isto é, plana e sem curvatura da camada resistente à tração. A FIG. 2 mostra uma seção da correia em V da FIG. 1, cortada ao longo da linha 22 na FIG. 1. A largura geral da correia é chamada a largura de topo e identificada como “TW”. A espessura geral da correia é identificada como “T0”. As faces de contato da polia ou superfícies laterais 42 da correia em V são cortadas em um ângulo α/2 com relação ao eixo vertical da correia, que deveria geralmente coincidir com o eixo vertical de uma polia ou sistema de transmissão. Assim, um par de superfícies laterais opostas de correia 42 descreve um ângulo incluído α. Cada superfície lateral 42 engata em uma polia durante a operação, com os ângulos de polia também substancialmente iguais a α/2.

Em modalidades da invenção, pode ser vantajoso para cada dente incluir ainda um par oposto de segundas superfícies laterais 44 que são dispostas em direção a uma ponta de dente inferior 19 e que estão cooperando com as primeiras superfícies laterais 42. Cada par de segundas superfícies laterais 44 descreve um ângulo incluído γ. O ângulo α pode estar na faixa de aproximadamente 15° a 50° (aproximadamente 7° a aproximadamente 25° por ângulo de polia). O ângulo γ pode estar na faixa de aproximadamente 25° a 65°. Ou seja, γ = α + (2 x ângulo de folga). O “ângulo de folga” pode ser igual ou maior do que aproximadamente 5° e pode ser definido como (γ/2 - α/2). Acredita-se que a natureza cooperante das primeiras superfícies laterais e das segundas superfícies laterais resulta em uma redução significativa no ruído gerado pela correia durante a operação. Todos os valores numéricos usados nesta especificação para descrever a invenção são exemplos somente e não são destinados a limitar a extensão ou aplicabilidade da invenção, a menos que de outra forma determinado. A título de exemplo, a segunda superfície lateral 44 pode compreende um ângulo de folga de aproximadamente 5° que impede a segunda superfície lateral 44 de entrar em contato com uma polia. Assumindo um ângulo α de 20°, isso fornece um ângulo γ de 30°. A altura de corte de ponta de dente, (“ht”) na FIG. 2, pode ser ajustada se necessário, por exemplo, pode ser aproximadamente 1 a 2 mm. A FIG. 3 identifica as características dimensionais adicionais da correia em V com dentes duplos. A espessura da camada resistente à tração, ou diâmetro do cabo de tração, pode ser identificada como “D”. A espessura da camada de proteção superior é t2 e a espessura da camada de proteção inferior é t1. A distância da ponta dos dentes superiores ao centro da camada resistente à tração é identificada como “PLD2”, e a distância da ponta dos dentes inferiores ao centro da camada resistente à tração é identificada como “PLD1”. PLD representa o diferencial de linha de passo e é baseado em uma hipótese de simplificação comum que o eixo neutro da correia em curvatura, isto é, sua linha de passo, ocorre no centro da camada resistente à tração. A espessura da lona “W” é a distância entre uma raiz superior e a raiz inferior que estão alinhadas. A profundidade de uma raiz superior, ou equivalentemente a altura de um dente superior, é identificada como “H2”, e a profundidade de uma raiz inferior, ou equivalentemente a altura de um dente inferior, é identificada como “H1”. O passo, isto é, a distância de repetição do perfil, é identificado como a distância entre duas raízes adjacentes, que é “P2” para ao perfil superior e “P1” para o perfil inferior. As linhas e arcos constituindo o perfil foram introduzidos anteriormente. As linhas “L2” constituindo os flancos opostos de um dente superior formam um ângulo incluído “β2”. As linhas “L5” constituindo os flancos opostos de um dente inferior formam um ângulo incluído “β1”. Outras características e/ou relações entre as características podem estar evidentes a partir das figuras. Por exemplo, T0 = PLD1 + PLD2 = H1 + H2 + W. Também, W = t1 + D + t2.

Em várias modalidades, L4 pode ter comprimento nulo, de modo que o perfil inferior tenha a sequência ALAL. Em variações dessa modalidade, os passos superior e inferior podem ser iguais e todas as raízes substancialmente alinhadas, ou pode haver mais dentes superiores do que dentes inferiores. Essas modalidades serão descritas em mais detalhes posteriormente.

Em várias modalidades, alguns ou todos os arcos e linhas podem ser conectados tangencialmente ou ao menos em uma transição suave. Preferencialmente, L1, L3, L4 e L6 se conectam tangencialmente com suas imagens espelhadas nos centros das raízes e centros das pontas dos dentes, de modo que as raízes e as pontas sejam planas e suaves. Também preferencialmente, as linhas L1 e L2 podem se conectar tangencialmente com o arco A1 (24 na FIG. 1), e/ou as ditas linhas L4 e L5 podem se conectar tangencialmente com o arco A3 (34 na FIG. 1). Essas combinações entre as raízes e os flancos dos dentes são particularmente importantes por causa das concentrações de tensão que ocorrem durante a operação da correia.

Por outro lado, as tensões nas pontas dos dentes, incluindo na vizinhança de A2 (28 na FIG. 1), L3, A4 (38 na FIG. 1) e L6, são geralmente de muito menos importância para a vida da correia que está associada com a ruptura da raiz do dente, então, em modalidades da invenção, L2 e L3 não precisam se conectar tangencialmente com A2, L5 e L6 não precisam se conectar tangencialmente com A4, e R2 pode ser o menor possível para maximizar o tamanho das pontas dos dentes e desse modo maximizar o efeito de rigidez transversal dos dentes na correia. Ainda, R2 e R4 deveriam ser finitos, tornando as pontas dos dentes ao menos levemente arredondadas, de modo a evitar os problemas de fabricação devido aos cantos afiados ou transições não suaves.

Em várias modalidades, o ângulo incluído entre os flancos de dentes opostos pode estar na faixa de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 graus. Qualquer um ou ambos os ângulos incluídos, β1 e/ou β2, podem estar na faixa de 10 a 30 graus.

As modalidades da invenção são particularmente adequadas para correias em V para transmissões de velocidade variável quando a largura de topo da correia é aproximadamente duas vezes a espessura total da correia. Para correias em V de velocidade única, a relação de largura de topo para espessura total pode ser mais próxima da unidade. A invenção não está particularmente limitada em aplicabilidade, embora seja de particular utilidade para correias VST.

Uma descrição de três modalidades preferenciais e um número de características adicionais que podem ser encontradas em uma ou mais das modalidades preferenciais se seguem.

Como mencionado acima, a invenção é direcionada a correias em V com dentes duplos com perfis superiores e inferiores tipo LALAL. Tal perfil é ilustrado na FIG. 4, que mostra o perfil superior 41 incluindo a sequência LALAL, e o perfil inferior 43 também incluindo a sequência LALAL. Ao menos uma raiz superior é alinhada com ao menos uma raiz inferior correspondente como também mostrado na FIG. 4. Também, nos perfis inventivos, a soma do comprimento de L1 mais o raio de A1 é igual ou está dentro de 20% da soma do comprimento de L4 mais o raio de A3, isto é, 0,8 < (L1 + R1) / (L4 + R3) < 1,2. Essa soma é uma aproximação da largura da raiz, ou a distância entre dentes adjacentes próxima à base dos dentes. Quando os dentes superiores e inferiores têm espaçamento similar, isto é, as larguras das raízes superiores e inferiores estão dentro de aproximadamente 20% uma da outra, e quando ao menos um par de raízes está alinhado e as raízes têm partes lineares ou planas, então a correia será flexível. Acredita-se que a flexibilidade é a primeira consideração ou consideração principal para abordar o projeto de uma correia VST de alto desempenho e de vida longa. Isso ocorre em contraste ao ensinamento da técnica de que o alinhamento da raiz não é desejável. Outra vantagem das raízes tendo partes lineares ou planas é que o alinhamento é mais fácil para alcançar durante a fabricação da correia. Quando mais ampla a raiz, mais complacente o processo de fabricação será em termos de alinhamento de raiz e obtendo os benefícios resultantes em flexibilidade. Assim, o alinhamento substancial das raízes superiores e inferiores pode não ser necessariamente perfeito. Pode ser sufi ciente que as partes lineares ou planas das raízes superiores e inferiores se sobreponham um pouco em modalidades da invenção. Em contraste, raízes curvadas muito estreitas precisam ser precisamente alinhadas para realizar qualquer benefício em flexibilidade, levando a problemas de fabricação.

Em uma primeira modalidade mais específica da invenção acima, as raízes do perfil inferior não têm parte plana. Em outras palavras, L4 = 0, ou equivalentemente, o perfil de dentes inferiores é de sequência ALAL. Nessa modalidade, o alinhamento de uma raiz inferior e superior é ainda relativamente fácil de alcançar, uma vez que o ponto intermediário da raiz inferior precise somente ser alinhado em algum lugar dentro da parte linear ou plana L1 da raiz superior. Tal perfil é ilustrado na FIG. 5, que mostra o perfil superior 45 incluindo a sequência LALAL, e o perfil inferior 49 incluindo a sequência ALAL. Novamente, ao menos uma raiz superior está alinhada com ao menos uma raiz inferior correspondente.

Em uma segunda modalidade mais específica da invenção, a correia tem números iguais de dentes superiores e inferiores. Em outras palavras, P1 e P2 são iguais, quando a correia é disposta na forma de cremalheira. Dever-se-ia apreciar que a correia enrolada em torno de uma polia tem dimensões inferiores comprimidas e dimensões superiores expandidas, então para conveniência a correia é descrita aqui na forma de cremalheira. Como o número de dentes superiores, N2 e o número de dentes inferiores N1 são iguais e ao menos um conjunto de raízes está alinhado, os perfis superiores e inferiores inteiros são substancialmente alinhados. Novamente, isso é contrário ao ensino mais recente na técnica. Como discutido acima, o alinhamento raiz-raiz resulta no projeto de correia mais flexível possível. Mantendo um segmento plano ou linear na raiz superior e inferior torna o alinhamento mais fácil durante a fabricação. Em comparação a um projeto de perfil escalonado como descrito na seção Fundamentos da Invenção acima, o projeto alinhado da presente invenção é tão mais flexível que a espessura da lona “W” pode ser aumentada um pouco se desejado, por exemplo, para aumentar a resistência transversal. Assim, mesmo que a parte de correia onde as raízes estão alinhadas possa representar a “ligação fraca” da correia, acredita-se que alinhando todas as raízes, a resistência da ligação fraca pode ser aprimorada junto com a flexibilidade, resultando em um ganho de desempenho geral. Em adição, como a geometria é consistente de dente a dente, é também a deformação e a carga, e o desempenho e a vida da correia são assim aprimorados. Ademais, as regiões de tensão mais altas em projetos convencionais estão associadas com as partes alinhadas inflexíveis dente com raiz da correia, que são completamente eliminadas na modalidade alinhada raiz com raiz.

Em variações da segunda modalidade específica, pode ser desejável limitar L4 a comprimento nulo, ou equivalentemente, o perfil de dentes inferiores é da sequência ALAL, como na primeira modalidade específica acima. Quando L4 = 0, pode ser desejável ainda definir a largura da raiz superior em relação à largura da raiz inferior tal que a soma do com primento de L1 mais o raio de A1 seja maior ou igual a aproximadamente 20% do raio de A3, isto é, 1,0 < (L1 + R1) / R3 < 1,2. Essa última limitação pode impedir alguma dificuldade de alinhar as raízes durante a fabricação.

Em uma terceira modalidade mais específica da invenção, a correia ainda tem perfis superiores e inferiores tipo LALAL, e ao menos uma raiz superior está alinhada com ao menos uma raiz inferior correspondente, e a soma do comprimento de L1 mais o raio de A1 é igual ou está dentro de 20% da soma do comprimento de L4 mais o raio de R3. Entretanto, nessa terceira modalidade, a correia tem um número maior de dentes superiores do que de dentes inferiores. Em outras palavras, P1 > P2, quando a correia é disposta na forma de cremalheira. Tal perfil é ilustrado na FIG. 6, que mostra o perfil superior 46 incluindo a sequência LALAL, e o perfil inferior 47 incluindo ALAL. Como somente metade de um passo é mostrada, os passos e os deslocamentos de fase, “ΔΡ”, são indicados como divididos por 2. A relação de N2 para N1 não é particularmente limitada, mas pode preferencialmente estar na faixa de 1,0 a 1,3 ou de aproximadamente 1,1 a aproximadamente 1,3. Como o número de dentes superiores N2 e o número de dentes inferiores N1 não são iguais, mas ao menos um conjunto de raízes está alinhado, os perfis superiores e inferiores inteiros não estarão substancialmente alinhados. Entretanto, com as raízes superiores tendo alguma largura linear ou plana, e com N2 não muito maior do que N1, pode ainda haver um número substancial de dentes que estão substancialmente alinhados. Ademais, a forma do perfil inventivo é aprimorada e então, acredita-se que as correias dessa modalidade ainda exibem flexibilidade e desempenho aprimorados sobre outros projetos de perfil convencionais. Dever-se-ia entender que o perfil de dentes inferiores poderia ser do tipo LALAL, mesmo que o exemplo da FIG. 6 mostre-o do tipo ALAL. Essa modalidade pode encontrar custos de fabricação menores como um resultado da diferença de passo e o alinhamento de perfis resultante menos crítico.

Dever-se-ia entender que uma ou mais características mencionadas anteriormente podem também ser encontradas em variações da invenção de acordo com qualquer uma das três modalidades específicas descritas aqui. Isso inclui sem limitação o ângulo incluído dos flancos dos dentes, a largura de topo relativa e a espessura total, o ângulo de folga cortado nas faces de contato, e as várias conexões suaves dos arcos e linhas do perfil.

Em várias modalidades, pode também ser útil permitir que L2 seja de comprimento nulo, de modo que o perfil superior seja do tipo LAAL. Essa modalidade pode ser útil em correias nas quais se deseja tornar os dentes superiores relativamente curtos, isto é, h2 seja relativamente pequena.

As correias em V de acordo com a presente invenção podem compreender quaisquer materiais ou materiais adequados. Os seguintes exemplos de materiais são oferecidos a título de exemplo e não são destinados a limitar a extensão ou aplicabilidade da invenção. A camada resistente à tração 16 pode ter cabos torcidos individuais de fibras de alta resistência à tração tal como vidro, carbono, metal, poliéster, náilon, aramida (incluindo PBO), e blendas ou compósitos dos anteriores e similares. A camada resistente à tração pode ser entrelaçada, tecido, cordonel de pneu, ou similares, como desejado. O corpo da correia pode ser de qualquer composição desejada, mas materiais exemplificados são compostos de borrachas baseados em elastômeros tal como borracha natural, policloroprene, poli-isoprene, borracha de estireno-butadieno, elastômeros de etileno-alfa-olefina, borracha de nitrilo, elastômero de poliuretano, vários elastômeros termoplásticos, e similares. Esses elastômeros podem ser compostos como conhecido na técnica com várias cargas, cargas de fibra curta, plastificantes, óleos, auxiliadores de processo, antioxidantes, antiozonantes, curativos, coagentes e similares. Outras camadas de reforço podem ser incorporadas na correia além da camada resistente à tração, tal como outras camadas têxteis que podem ser trançadas, não tecido, malha, ou camadas de fibras descontínuas, orientadas ou não orientadas como conhecido na técnica. Por exemplo, as camadas têxteis podem ser usadas em qualquer superfície da correia, por exemplo, para modificar as propriedades da superfície, reforçar a resistência à formação e/ou propagação de rachaduras, ou similares. A invenção pode ser feita de acordo com os métodos conhecidos de fabricação de correias, incluindo, por exemplo, constituir as várias camadas de têxteis, elastômeros, e membros resistentes à tração, eretos ou invertidos, em um molde cilíndrico ou em um mandril para transferência para um molde. O molde pode ter o perfil de dentes formado neste e/ou a então chamada “matriz” pode ser usada para produzir um perfil de dentes. Após a cura ou vulcanização para formar uma chapa com dentes duplos, correias individuais podem ser cortadas e/ou moídas a partir dela com o ângulo ou ângulos da superfície de contato apropriados e invertidos se necessário.

Os seguintes exemplos servem para ilustrar as vantagens do projeto de correia em V inventiva com dentes duplos sobre outros projetos representativos encontrados na técnica. Nos exemplos, a análise dos elementos finitos (“AEF”) foi usada para comparar vários modelos de correias. Em cada caso, as mesmas propriedades de material para o material do corpo da correia (um composto elastômero típico) e para a camada resistente à tração (um cabo típico resistente à tração de aramida) foram usadas, então as diferenças nos resultados seriam unicamente atribuídas às diferenças de modelo de perfil. A modelagem AEF incluiu executar quatro modelos para cada exemplo de correia para simular várias condições operacionais que uma correia VST vê: um modelo de curvatura da correia, um modelo de tração, um modelo de redução, e um modelo de sobrecarga. O modelo de curvatura começou com 1/8 do comprimento da correia em um arco de 45° como sua forma moldada natural, então rotacionou uma extremidade mais 180°, terminando em um arco de 225°. O modelo de tração começou com o mesmo comprimento de 100 mm de correia em um arco de 90° e então puxou-a reta. O modelo de sobrecarga simulou o tencionar a correia entre duas polias aplicando uma carga de 1000 N, em diâmetros de polias representando uma alta relação de velocidade, então rotacionou a polia acionadora com 30 Nm de torque na polia acionada. O modelo de redução simulou tensionar a correia entre duas polias aplicando uma carga de 1000 N, em diâmetros de polias representando uma baixa relação de velocidade, então rotacionou a polia acionadora com 30 Nm de torque na polia acionada.

As dimensões e características das correias exemplificadas (Ex. A e Ex. B) são mostradas nas Tabelas 1 a 3, junto com dados para quatro exemplos comparativos (Ex. Comp. 1 a 4). A Tabela 1 mostra os dados de perfil de dentes superiores, a Tabela 2 mostra os dados de perfil de dentes inferiores, e a Tabela 3 mostra dados da geometria da correia gerais adicionais. O Ex. A é uma modalidade da presente invenção tendo perfil superior do tipo LALAL e perfil inferior do tipo ALAL, com números iguais de dentes superiores e inferiores e os perfis alinhados raiz com raiz. O Ex. B é uma modalidade da presente invenção tendo o mesmo perfil de dentes inferiores do Ex. A, mas o perfil superior tem mais dentes do que o perfil inferior. Ambos os exemplos têm L4 = 0 de acordo com uma modalidade da invenção. Nenhum dos exemplos ou exemplos comparativos tem um ângulo de folga como descrito aqui.

Os exemplos comparativos são baseados em correias em V para aplicações VST encontradas no mercado atualmente. Os perfis de dentes para o Ex. Comp. 1 são mostrados na FIG. 9, onde o perfil superior 66 é do tipo A + LAL, e o perfil inferior 68 é do tipo ALA. Os perfis de dentes para o Ex. Comp. 2 são mostrados na FIG. 7, onde o perfil superior 62 é do tipo AAL e o perfil inferior 60 é do tipo ALA. Os perfis de dentes para o Ex. Comp. 3 são mostrados na FIG. 8, onde o perfil superior 54 é do tipo A + A e o perfil inferior 56 é do tipo AL + A. Os perfis de dentes para o Ex. Comp. 4 não são especificamente mostrados em uma figura separada, mas são dos tipos anteriormente ilustrados. As FIGs. 7 a 9 ilustram a ausência de alinhamento raiz com raiz nos exemplos comparativos, por exemplo, por diferença de fase 64 na FIG. 7 e diferença de fase 58 na FIG. 8. Também, nota-se que o perfil afiado se quebra onde os arcos e/ou linhas não se encontram suavemente ou tangencial-mente, por exemplo, nos pontos 50 e 52 na FIG. 8.

Tabela 1 Os resultados dos modelos AEF são mostrados na Tabela 4. Na Tabela 4, duas colunas de resultados são apresentadas para o Ex. B. Como o Ex. B tem mais dentes superiores do que dentes inferiores, as predições de modelo tanto para a parte alinhada do perfil quanto para a parte não alinhada ou escalonada do perfil são apresentadas. A coluna chamada Ex. B-1 fornece os resultados para a parte alinhada raiz com raiz da correia, enquanto a coluna chamada Ex. B-2 fornece os resultados para o caso onde uma raiz e um dente estão alinhados. Como o modelo de curvatura envolve uma seção inteira da correia com ambos os tipos de alinhamento incluídos, somente um resultado é apresentado. Os resultados para o modelo de tensão não são separadamente fornecidos, uma vez que as tensões de pico estão na camada resistente à tração, e as tensões de curvatura são muito menos no modelo de curvatura. Para os exemplos comparativos, que também teriam normalmente ambos os extremos, somente o pior resultado de caso é apresentado. Os resultados são apresentados como densidade de energia de tensão de pico (“SED”) na região de interesse descrita na tabela, ou seja, raiz do dente ou ponta do dente. Também é apresentada a tensão de atrito de contato de pico (“CFS”) como descrito na tabela. A Tabela 4 apresenta tanto os resultados absolutos dos acima quanto um valor relativo, isto é, diferença percentual (“Diff(%)”) com base no melhor dos quatro exemplos comparativos que é indicado com um “B”.

Tabela 4 As análises AEF em correias de transmissão de velocidade variável com dentes duplos confirmaram que ambas as modalidades exemplificadas do Ex. 1 e do Ex. 2 são um aprimoramento sobre os exemplos comparativos. Os resultados de tensão de curvatura confirmam que o Ex. 1 e o Ex. 2 têm flexibilidade maximizada, 32% e 25% melhor do que o melhor exemplo comparativo, respectivamente. Os resultados SED confirmam uma tensão de pico reduzida nas raízes dos dentes inferiores sob tanto condições de sobrecarga quanto condições de redução, 3% a 12% melhores do que o melhor exemplo comparativo. Igualmente, o nível CFS de pico nas raízes dos dentes inferiores é significativamente aprimorado, de 7% a 9% menor do que os exemplos comparativos. As raízes de dentes superiores mostram níveis SED comparáveis aos exemplos comparativos, mas dever-se-ia notar que os valores absolutos de SED nas rizes superiores já são muito menores do que nas raízes infe- riores.

As análises AEF também mostram que a densidade de energia de tensão de pico na ponta dos dentes, ou seja, SED, aumenta significativamente nas correias dos Exemplos em relação às dos exemplos comparativos, de 16 a 21%. Isso não é necessariamente mau, uma vez que as pontas dos dentes não são geralmente propensas a rupturas induzidas por tensão ou estresse. De fato, o aumento de estresse na ponta pode indicar que mais da carga está sendo carregada pelo dente de acordo com um propósito de ter dentes.

Assim, a presente invenção é mostrada para fornecer uma correia em V com dentes duplos, em particular para aplicações VST, com flexibilidade aumentada, tendência reduzida de desenvolver rupturas nas raízes, e consistência de desempenho aumentada.

Embora a presente invenção e suas vantagens tenham sido descritas em detalhes, dever-se-ia entender que várias mudanças, substituições, e alterações podem ser feitas aqui sem abandonar o escopo da invenção como definido pelas reivindicações em anexo. Ademais, o escopo do presente pedido não é destinado a estar limitado às modalidades particulares do processo, máquina, fabricação, composição da matéria, dispositivo, métodos e etapas descritos na especificação. Como um versado na técnica apreciará prontamente a partir da descrição da presente invenção, processos, máquinas, fabricação, composição da matéria, dispositivos, métodos ou etapas, presentemente existentes ou a serem desenvolvidos futuramente que desempenham substancialmente a mesma função ou alcançam substancialmente o mesmo resultado das modalidades correspondentes descritas aqui podem ser utilizados de acordo com a presente invenção. Consequentemente, as reivindicações em anexo são destinadas a incluir dentro de seu escopo tais processos, máquinas, fabricação, composição da matéria, dispositivo, métodos ou etapas. A invenção descrita aqui pode ser praticada adequadamente na ausência de qualquer elemento que não é especificamente descrito no presente.

REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Correia em V (10) possuindo um número de dentes superiores (20) e raízes superiores (22) com passo superior e perfil curvilíneo superior, um número de dentes inferiores (18) e raízes inferiores (32) com passo inferior e perfil curvilíneo inferior, e uma camada de reforço resistente à tração (16) substancialmente no ponto intermediário entre as raízes superiores (22) e as raízes inferiores (32); com o perfil superior simétrico e compreendendo linhas (“L”) e arcos (“A”) conectados de acordo com a sequência L1-A1-L2-A2-L3 do centro de qualquer uma das ditas raízes superiores (22) ao centro de um dente adjacente dos ditos dentes superiores (20); com o perfil inferior simétrico e compreendendo linhas e arcos conectados de acordo com a sequência L4-A3-L5-A4-L6, em que L4 pode ter comprimento 0, do centro de qualquer uma das ditas raízes inferiores (32) ao centro de um dente adjacente dos ditos dentes inferiores (18); e com a soma do comprimento de L1 mais o raio de A1 igual a ou dentro de 20% da soma do comprimento de L4 mais o raio de A3; e em que os segmentos de arco A1, A2, A3 e A4 possuem raios e comprimentos finitos e não nulos e em que os segmentos de linha L1, L2, L3, L5 e L6 possuem comprimentos finitos e não nulos; e com ao menos uma das ditas raízes superiores (22) sendo substancialmente alinhada com uma das ditas raízes inferiores (32), CARACTERIZADA pelo fato de que as raízes superiores (22) possuem uma parte plana quando a correia é plana.

2. Correia em V (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o número de dentes superiores (20) e de dentes inferiores (18) é igual, e os perfis superior e inferior estão substancialmente alinhados raiz com raiz.

3. Correia em V (10), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a soma do comprimento de L1 mais o raio de A1 é igual a ou está dentro de 20% maior do que a soma do comprimento de L4 mais o raio de A3.

4. Correia em V (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o número de dentes superiores (20) é maior do que o número de dentes inferiores (18).

5. Correia em V (10), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o número de dentes superiores (20) é aproximadamente 1,1 a 1,3 vezes o número de dentes inferiores (18).

6. Correia em V (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA adicionalmente pelo fato de que compreende superfícies laterais opostas (44) tendo um ângulo de folga dispostas próximas a uma ponta do dente inferior (19).

7. Correia em V (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 4, CARACTERIZADA pelo fato de que a correia tem uma largura de topo (TW) que é aproximadamente duas vezes a espessura total (To).

8. Correia em V (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o ângulo incluído β1 dos flancos (36) de um dente inferior (18) está na faixa de 10 a 30 graus, e o ângulo incluído β2 dos flancos (26) de um dente superior (20) está na faixa de 10 a 30 graus.

9. Correia em V (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 4, CARACTERIZADA pelo fato de que as ditas linhas L1 e L2 se conectam tangencialmente com o arco A1, e as ditas linhas L4 e L5 se conectam tangencialmente com o arco A3.

10. Correia em V (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 4 ou 8, CARACTERIZADA pelo fato de que cada arco e linha adjacentes tanto do perfil superior quando do inferior são conectados tangencialmente.

11. Correia em V (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que L4 tem comprimento nulo.