Piezas de transmisión para vehículos.

Una pieza de transmisión para vehículos, que comprende una composición de polímeros orgánicos que incluyeuna carga/agente de refuerzo,

siendo el polímero orgánico un polímero termoplástico con un punto de fusión y/ouna temperatura de transición vítrea de 100ºC o superior, y estando el polímero orgánico revestido, al menos enparte, por un metal, caracterizada porque la energía de impacto de acuerdo con la norma ISO 0179 de dichasección revestida con metal de dicha composición de polímeros orgánicos es al menos 1,5 veces la energía deimpacto de una sección no revestida de dicha composición de polímeros orgánicos, en donde al menos una capade dicho revestimiento de metal tiene un tamaño de grano medio de 5 nm a 200 nm, en donde un módulo deflexión de la sección no revestida de la composición de polímeros orgánicos es mayor que 200 MPa, en donde elmódulo de flexión de dicha sección revestida con metal de la composición de polímeros orgánicos es al menos 2veces un módulo de flexión de la sección no revestida de la composición de polímeros orgánicos, y en donde lacarga/agente de refuerzo incluido en la composición de polímeros orgánicos constituye al menos el 45% en peso ycomo máximo el 65% en peso de la composición de polímeros orgánicos, basado en el peso total de todos losingredientes presentes.

Piezas de transmisión para vehículos

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Polímeros orgánicos que están enchapados con metales son útiles para piezas de transmisión para vehículos.

ANTECEDENTES TÉCNICOS

Vehículos tales como automóviles, camiones, motocicletas, escúteres, vehículos recreativos y todo terreno, equipo para granjas tales como tractores y equipo de construcción tales como buldóceres y máquinas explanadoras son, naturalmente, piezas importantes en la sociedad moderna y están hechos de una infinidad de piezas. La mayoría de los vehículos tienen también una transmisión que transmite la potencia generada por el motor a las ruedas u orugas. Muchas de estas piezas deben tener determinadas propiedades físicas mínimas tales como rigidez y/o resistencia mecánica. Tradicionalmente, estos tipos de piezas se han hecho de metales tales como acero, aluminio, zinc, y otros metales, pero en las últimas décadas se han utilizado crecientemente polímeros orgánicos para este tipo de piezas por una diversidad de razones. Piezas poliméricas de este tipo son a menudo más ligeras y/o más fáciles (económicas) de fabricar, especialmente en formas complicadas, y/o tienen una mejor resistencia a la corrosión. Sin embargo, piezas poliméricas de este tipo no han reemplazado a los metales en algunas aplicaciones, debido a que no son rígidas y/o lo suficientemente resistentes, o tienen otras deficiencias en sus propiedades comparadas con los metales.

Así, los fabricantes de vehículos han estado investigando modos de incorporar materiales más poliméricos en sus vehículos por una diversidad de motivos, por ejemplo para ahorrar peso, reducir costes o proporcionar una mayor libertad de diseño. Así, por parte de los fabricantes de vehículos se han buscado piezas de transmisión (TPs – siglas en inglés) poliméricas mejoradas. Se ha encontrado ahora que TPs poliméricas orgánicas enchapadas con metales tienen las propiedades deseadas.

Piezas poliméricas enchapadas con metales han sido utilizadas en vehículos, especialmente para fines ornamentales. El enchapado con cromo o níquel de piezas visibles, incluidas piezas poliméricas, se ha realizado durante largo tiempo. En este uso, el polímero se reviste con una capa delgada de metal para producir un efecto visual agradable. La cantidad de metal utilizada es generalmente el mínimo requerido para producir el efecto visual deseado y para que sea duradero.

La patente US 4.406.558 describe un muñón del pistón para un motor de combustión interna que es polímero enchapado con metal. La patente US 6.595.341 describe una pieza de plástico enchapada con aluminio para un embrague. Ninguna de estas patentes menciona a las TPs.

El documento WO 2005/120798 A2 describe carcasas para automóviles que han sido moldeadas de polímeros basados en resina cargada conductora con el fin de reducir el coste de los materiales y que permiten una fabricación sencilla. Debido a la adición de microgránulos conductores o microfibras conductoras al polímero, este último exhibe excelentes características de disipación térmica y de conductividad eléctrica y, así, las carcasas para automóviles producidas a partir de un material de este tipo se pueden interconectar fácilmente a un circuito 45 eléctrico o poner a tierra. Además, para una revalorización visual, se puede conformar una capa metálica sobre la superficie del material basado en resina cargada conductora.

El documento WO 2006/063469 A1 describe artículos ligeros que comprenden material polimérico revestido, al menos en parte, con un material metálico de grano fino. Como ejemplos de los artículos ligeros se mencionan,

entre otros, artículos deportivos. El documento WO 2006/063469 A1 se refiere a la deposición de materiales metálicos de grano fino directamente sobre sustratos que son vástagos cilíndricos, cónicos o ahusados hechos a partir de, p. ej., un polímero con el fin de proveer a estos vástagos de una envuelta estructural.

El documento DE 199 09 191 A1, el cual describe las características del preámbulo de la reivindicación 1, se 55 refiere a piezas de transmisión de polímeros reforzados con fibras, de ligero peso, para una resistencia estructural, lubricidad y comportamiento al desgaste mejorados.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a una pieza de transmisión para vehículos que comprende una composición de polímeros orgánicos que tiene las características de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

DETALLES DE LA INVENCIÓN

En esta memoria se utilizan determinados términos y expresiones y algunos de ellos se definen a continuación: por una “composición de polímeros orgánicos” se quiere dar a entender una composición que comprende uno o más polímeros orgánicos. Preferiblemente, uno o más de los polímeros orgánicos se encuentra en la fase continua.

Por un “polímero orgánico” (OP – siglas en inglés) se quiere dar a entender un material polimérico que tiene enlaces carbono-carbono en las cadenas poliméricas y/o tiene grupos en las cadenas poliméricas que tienen un carbono unido a hidrógeno y/o halógeno. Preferiblemente, el polímero orgánico es sintético, es decir, está hecho por el hombre. El polímero orgánico puede ser, por ejemplo, un polímero termoplástico (TPP – siglas en inglés) o un polímero termoendurecible (TSP – siglas en inglés) .

Por un “TPP” se quiere dar a entender un polímero que no está reticulado y que tiene un punto de fusión y/o una temperatura de transición vítrea por encima de 30ºC, preferiblemente por encima de aproximadamente 100ºC y,

más preferiblemente, por encima de aproximadamente 150ºC. El punto de fusión y/o la temperatura de transición vítrea más elevado se encuentra también por debajo del punto en el que se produce una importante degradación térmica del TPP. Puntos de fusión y temperaturas de transición vítrea se miden utilizando el método ASTM ASTM D3418-82. La temperatura de transición vítrea se toma en el punto medio de transición, mientras que el punto de fusión se mide en el segundo calentamiento y se toma como el pico de la endoterma de fusión.

Por un “TSP” se quiere dar a entender un material polimérico que está reticulado, es decir, es insoluble en disolventes y no se funde. También se refiere a este tipo de material polimérico antes de ser reticulado, pero en el TP final está reticulado. Preferiblemente, la composición de TSP reticulada tiene una temperatura de deflexión térmica de aproximadamente 50ºC, más preferiblemente de aproximadamente 100ºC, muy preferiblemente de aproximadamente 150ºC o más a una carga de 0, 455 MPa (66 psi) cuando se mide utilizando el método ASTM D648-07.

Por una “composición” polimérica se quiere dar a entender que el polímero orgánico está presente junto con cualesquiera otros aditivos habitualmente utilizados con este tipo de polímero (véase más abajo) .

Por “revestida con un metal” se quiere dar a entender que parte o la totalidad de una o más de las superficies de la TP está revestida con un metal. El metal no contacta necesariamente de forma directa con una superficie de la composición de polímeros orgánicos. Por ejemplo, un adhesivo se puede aplicar a la superficie del polímero orgánico, y el metal se puede revestir sobre ello. Se puede utilizar cualquier método de revestimiento con metal

(véase más abajo) .

Por “metal” se quiere dar a entender cualquier metal puro o aleación o combinación de metales. Puede estar presente más de una capa de metal, y las capas pueden tener la misma o diferentes composiciones.

Las transmisiones se encuentran en la mayoría de los vehículos auto-propulsados, siendo los tipos principales transmisiones manuales, transmisiones automáticas, transmisiones continuamente variables y casos de transferencia, todos los cuales están incluidos en esta memoria. Virtualmente, todas las transmisiones tienen una carcasa que aloja a la mayoría de las piezas operativas de la transmisión. Esta carcasa está típicamente enclavijada al motor y/o bastidor o chasis del vehículo y habitualmente soporta el considerable peso de la 50 transmisión y, quizás, de otros componentes fijados a la transmisión tales como parte del árbol motor.

Piezas de la transmisión que se pueden hacer de la composición de OP revestido con metal descrita en esta memoria incluyen la caja de cambios y otras piezas de las carcasas exteriores, para transmisiones manuales y cajas de derivación una o más de las horquillas... [Seguir leyendo]

1. Una pieza de transmisión para vehículos, que comprende una composición de polímeros orgánicos que incluye una carga/agente de refuerzo, siendo el polímero orgánico un polímero termoplástico con un punto de fusión y/o una temperatura de transición vítrea de 100ºC o superior, y estando el polímero orgánico revestido, al menos en parte, por un metal, caracterizada porque la energía de impacto de acuerdo con la norma ISO 0179 de dicha sección revestida con metal de dicha composición de polímeros orgánicos es al menos 1, 5 veces la energía de impacto de una sección no revestida de dicha composición de polímeros orgánicos, en donde al menos una capa de dicho revestimiento de metal tiene un tamaño de grano medio de 5 nm a 200 nm, en donde un módulo de flexión de la sección no revestida de la composición de polímeros orgánicos es mayor que 200 MPa, en donde el módulo de flexión de dicha sección revestida con metal de la composición de polímeros orgánicos es al menos 2 veces un módulo de flexión de la sección no revestida de la composición de polímeros orgánicos, y en donde la carga/agente de refuerzo incluido en la composición de polímeros orgánicos constituye al menos el 45% en peso y como máximo el 65% en peso de la composición de polímeros orgánicos, basado en el peso total de todos los ingredientes presentes.

2. La pieza de transmisión para vehículos según la reivindicación 1, en donde dicha pieza de transmisión para vehículos está revestida con metal en más de una cara de dicha pieza de transmisión para vehículos.

3. La pieza de transmisión para vehículos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde una capa más gruesa de dicho revestimiento con metal tiene un tamaño de grano medio de al menos 500 nm y/o tiene un tamaño de grano máximo medio de 5000 nm.

4. La pieza de transmisión para vehículos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho revestimiento con metal tiene un espesor de 0, 010 mm a 1, 3 mm.

5. La pieza de transmisión para vehículos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la pieza de la transmisión es al menos una pieza seleccionada del grupo que consiste en una caja de cambios u otra pieza de una carcasa exterior, una caja de derivación, una horquilla para transmisiones, un cambio de velocidades, un engranaje, un conjunto de engranajes, un sincronizador, un cuerpo de válvula, un convertidor del par motor, una placa de embrague, un disco de embrague, una bomba, un conjunto de engranajes, una transmisión continuamente variable, una correa de transmisión, una polea motriz, un disco o rodillo toroidal, una bomba de desplazamiento variable y un conjunto de engranajes planetarios.

6. La pieza de transmisión para vehículos de la reivindicación 1, que comprende una poliamida que contiene opcionalmente uno o más aditivos seleccionados del grupo de consiste en cargas, agentes de refuerzo, pigmentos, colorantes, estabilizantes, agentes de endurecimiento, agentes de nucleación, antioxidantes, ignifugantes, auxiliares del proceso y fomentadores de la adherencia.

7. La pieza de transmisión para vehículos de la reivindicación 1, que comprende un material metálico que comprende al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en cobre, cobalto, hierro y níquel.

8. La pieza de transmisión para vehículos de la reivindicación 1, en donde dicho metal comprende más de una capa, y en donde dichas capas de metal comprenden diferentes composiciones.