Brevet FR2124293A1 — publié le 19720922

: La présente invention a pour objet une cuurroie dentée de transmission qui possède des dents sur deux de ses surfaces ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle courroie. Les courroies de transmission connues qui possèdent des ^ dents distribuées sur les côtés opposés d'un cordon de renforcement présentent de sérieux inconvénients en ce qui concerne à la fois leur conception et leur fabrication. Normalement, de telles courroies sont initialement fabriquées avec des dents espacées sur seulement un côté de la courroie, la 1o couche de caoutchouc sur le côté du cordon de renforcement à l'opposé des dents est cependant légèrement plus large que les dents. Après que la courroie a été complètement vulcanisée, cette couche épaisse de caoutchouc est découpée ou fraisée transversalement pour réaliser la deuxième surface dentée. A côté •1 ç du fait que cette méthode donne des pertes, elle exige que la surface dentée sur-" un côté soit de la même composition que le corps de la courroie. Normalement, un constituant qui peut correctement réaliser un matériau devant posséder des dents ne présente pas les caractéristiques de résistance à l'usure 20 requises à la surface des dents. En outre, un tel système ne permet pas la réunion d'un tissu ou analogue résistant à l'usure aux dents externes, comme couche protectrice avant vulcanisation. Par ailleurs, les courroies sans fin classiques de ce type peuvent être fabriquées par moulage. Un tel procédé exige un 25 ensemble de moulage complexe, comprenant un moule interne et un moule externe qui définissent une cavité de moulage déterminant la configuration globale de la courroie. Les moules interne et externe doivent être positionnés avec précision l'un par rapport à l'autre, l'utilisation de tels moules interne et ^0 externe présente des difficultés particulières lorsqu'un filament renforçant doit être situé à l'intérieur du corps de la courroie. Si, dans;in tel procédé de fabrication, le filament renforçant est enroulé directement autour du moule interne, le filament est nécessairement exposé entre les dents sur un côté de la courroie. Etant donné l'engagement direct du filament avec les dents de Ja poulie, il s'use rapidement. Bien qu'il soit possible de placer le filament entre les moules externe 72 02883 2 212^+293 et interne sans engager directement l^moule interne, ceci nécessite le positionnement supplémentaire d'éléments de suspension du filament dans les moules. Un tel système ne permet pas de placer centralement le filament de renforcement 5 entre les plats ou les intervalles reliant les dents adjacentes ou d'utiliser un tissu de renforcement ou analogue sur les deux surfaces de la courroie. En outre, de tels systèmes de moules fermés emprisonnent l'air durant le moulage ce qui forme des trous ou des "bulles dans la courroie finie. 10 La présente invention a pour "but de remédier aux inconvénients susmentionnés et est constituée par une paire' de bandes multi-couches avec dents, reliées l'une à l'autre. Un filament de renforcement est au moins partiellement logé dans au moins l'une des bandes. 15 Selon le procédé conforme à la présente invention, un film formant revêtement, en un matériau élastomère, et résistant à l'usure est déposé sur la surface d'un mandrin comportant des rainures longitudinales. Un composé fortement visqueux, en un matériau élastomère, et destiné à 20 former les dents est alors appliqué de manière à remplir les rainures dans le revêtement formant film correspondant aux rainures d^hiandrin de façon à recouvrir la surface entière du revêtement formant film et à se répandre suivant une profondeur prédéterminée au-delà du revêtement formant film dans 25 les plats ou intervalles situés entre les rainures. Un filament de renforcement sensiblement non extensible est enroulé hélicoïdalement autour du mandrin sur approximativement la moitié de la ■ largeur de la partie recouverte du mandrin de façon à être au moins partiellement logé ou enfermé dans le. composé de 30 remplissage. La partie non enroulée des matériaux en élastomère est ensuite tirée vers l'arrière sur elle-même par dessus le filament de renforcement pour entourer ce dernier. La moitié des matériaux en élastomère qui possédait le filament de renforcement initialement enroulé autour d'elle est reliée à la bande inversée 35 pour former une courroie présentant deux bandes avec des dents sur chacune des bandes. Après l'opération d'inversion, tout l'ensemble est vulcanisé. La courroie résultante est ensuite 72 028Ô3 3 2124293 dépouillée du mandrin et le rebord ou les matériaux élastomères forment une doublure est ébarbé. la courroie résultante peut ensuite être découpée en des largeurs plus petites si on le désire. 5 D'autres buts, caractéristiques et avantages de la courroie de l'invention et de son procécé de fabrication apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquene nt à titre d'exemple et dans lesquels : 10 - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle et en élévation d'une courroie conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en élévation d'un mandrin utilisé dans la fabrication d'une courroie selon la présente invention, ^ 5 et sur lequel est montée une tranche de courroie norjA.nversée, une partie de Ja. tranche de courroie ayant été arrachée ; - la figure 3 est une coupe transversale du mandrin de la figure 2 et des constituants de la courroie sur lui avant l'opération d'inversion, la coupe étant faite suivant la 20 ligne III-III de la rigure 2 ; et - la figure 4 est une vue en élévation du mandrin et de la iranche de courroie de la figure 2 après que la tranche de courroie a été inversée et repliée sur elle-même. 25 Comme on peut le voir sur la figure 1/êur laquelle une courroie sans fin 10 conforme à l'invention a été représentée en coupe longitudinale, la courroie comporte des bandes externes 12 et 16jchacune comportant respectivement des dents transversales 14 et 18, distribuées longitudinalement sur toute 20 la longueur de la courroie. les bandes 12 et 16 sont respectivement revêtues par un film externe en élastomère 20 et 22 réalisé en un matériau résistant à l'usure et au frottement. Alternativement, on peut utiliser un tissu résistant à l'usure à la place des films de revêtement 20 et 22„ les bandes 12 et 16 comportent également respectivement des couches intérieures en un matériau élastomère 24 et 26, de préférence réalisées en caoutchouc d'uréthane. Entre les bandes 12 et 16 un filament ou cordon de renforcemsnt 28 est enroulé de manière hélicoïdale à l'intérieur de la courroie 10. le 72 02883 2124293 filament de renforcement 28 est au moins en partie enfermé dans au moins l'une des couches 24 et 26. Ceci fait que le cordon de renforcement 28 est situé dans un plan sensiblement neutre et à mi-chemin entre les surfaces exposées de la 5 courroie 10. Le filament de renforcement 28 que l'on préfère est un filament continu en fibre de verre imprégné avec un caoutchouc convenable tel que celui connu sous la dénomination commerciale "Paracril", un caoutchouc d'acrylonitrile et de 1 g butadiène tel que décrit dans le brevet américain n° 3 287 204 au nom de Marzocchi et délivré le 22 Novembre 1966, ou un produit connu sous la dénomination commerciale "Estane", qui est un polyuréthane thermoplastique que l'on peut trouver dans le commerce. De nombreux autres filaments ou fibres de 15 renforcement peuvent être utilisés, tels que le nylon, le dacron imprégné de polyuréthane, un cordon de coton, un cordon de fil, de soie, de jute, rayonne ou analogue. Le film de revêtement 20, 22 est positionné sur les deux surfaces de travail de la courroie de façon à protéger 20 le filament de renforcement 28 et les couches internes 24 et 26 du contact direct avec les dents de l'engrenage qui doivent coopérer avec les deux surfaces de la courroie 10 lorsqu'elle est en fonctionnement. Cette structure assure une durée de vie plus longue à la courroie 10. 25 La courroie dentée 10 conforme à l'invention est fabriquée sur un mandrin 30 montre en élévation sur les figures 2 et 4 et en coupe transversale sur la figure 3. Les figures 2, 3 et 4 représentent un mandrin sur lequel est positionné une courroie en partie achevée. 30 mandrin 30 a une configuration allongée et sensiblement cylindrique et peut être réalisé en tout matériau solide et relativement rigide tëL que le plastique, le métal, le bois ou le verre. Le mandrin 30 a une paroi 32 sensiblement cylindrique possédant des rainures externes et 35 longitudinales 34 réparties autour de l'axe longitudinal du mandrin. La paroi cylindrique 2 est positionnée entre une paire de flasques d'extrémité 36 qui ont des rainures annulaires 38. 72 02883 5 2124293 Des orifices 40 sont prévus dans les flasques 36 et dans l'élément de support 37 de sorte que l'air peut circuler dans l'intérieur dij&andrin 30„ Les rainures 38 comportent des trous radiaux 42 formant des passages entre l'intérieur et l'extérieur 5 du mandrin. Un arbre 44 traverse et est fixé aux flasques 36, et est fileté de manière à recevoir des écrous 46 qui pressent les flasques 36 l'un contre l'autre afin de maintenir fermement a_e cylindre de mandrin 32 entre lesdits flasques 36. L'arbre 44 10 peut être monté sur une machine appropriée pour enrouler de manière hélicoïdale le filament de renforaement 28 autour du mandrin selon la matière qui sera décrite ci-après avec plus de détail. Initialement, la surface externe du mandrin 30 est 15 traitée avec un agent anti-adhérent. Cet agent anti-adhérent ou lubrifiant de moule a une composition qui dépend d'abord du matériau utilisé pour réaliser la paroi cylindrique 32. Des cires diverses, des silicones, des stéarates et d'autres séparateurs vulgaires peuvent être utilisés avec succès. 20 Un revêtement 31 qui est destiné à former les films 20 et 22 sur la courroie finie est appliqué, sur le mandrin de façon à recouvrir la surface extérieure en entier de la paroi cylindrique 32. Un caoutchouc d'uréthane liquide auto-vulcanisant et ayantd.es caractéristiques élevées de résistance à l'usure 25 et au frottement constitue le matériau préféré pour les revêtements 31 . On a trouvé qu'un caoutchouc d'uréthane liquide ayant un poids moléculaire voisin de 2000 et qui est le/produit de réaction d'un diisocyanate et d'un polyalcylène éther glycol présente les caractéristiques nécessaires de résistance 20 à. l'usure. Le caoutchouc d'uréthane liquide (prépolymère) doit contenir un agent de vulcanisation tel que la méthylène-dianiline. Alternativement, des systèmes classiques de vaporisation d'uréthane à deux constituants peuvent être utilisés. Le revêtement 31 est de préférence appliqué grâce aux techniques de vaporisation électrostatique . Les films de revêtement résultants 20 et 22 sur la courroie finie 10 présentent une épaisseur variable, les parties les plus épaisses 35 72 02883 6 2124293 étant sur le fond et les côtés des dents, comme il est représenté. Le mandrin 30 peut alors être laissé à l'air pendant un temps suffisant pour réaliser une vulcanisation partielle du 5 revêtement 31• Un polyuréthane de viscosité élevée et de poids moléculaire faible est alors appliqué par des moyens tels qu'une raclette afin de réaliser une couche 35 qui est appelée à devenir les couches intérieures 24 et 26 de la courroie finie 10. On peut ajouter à ce polyuréthane un stabilisant convenable 10 pour augmenter sa viscosité. Un agent de vulcanisation peut également être ajouté juste avant que le polyuréthane soit appliqué. Avant que la couche 35 de viscosité élevé.e soit vulcanisée, le filament renforçant 28 est enroulé de manière hélicoïdale 15 autour de la paroi cylindrique 32 du mandrin sur légèrement moins que la moitié de la longueur de la tranche de courroie 51 constituée par 1-e revêtement 31 et la couche 35. Pendant l'enroulement, le cordon renforçant 28 est au moins partiellement tiré dans la tranche de courroie 51. 20 Bien que l'on préfère employer la méthode ci-dessus, l'ordre d'application de/La couche 35 et du filament de renforcement 28 peut être inversé, de sorte que l'enroulement du filament de renforcement a lieu avant le dépôt de la couche 35. Les circonvolutions du filament de renforcement doivent être 25 espacées l'une de l'autre de sorte que la couche 35 peut être déposée par une raclette ou autre moyen convenable de telle manière qu'elle pénètre à force entre les circonvolutions ou boucles du filament de renforcement pour remplir complètement les rainures et entourer au entourer en partie le filament 28 de 30 sorte que ce dernier est au moins partiellement logé ou enfermé dans la tranche de courroie 51. Comme on peut le voir sur la figure 2, uneextrémité du filament de renforcement 28 est positionnée dans une rainure inclinée 50 dans l'un des flasques 36. Le filament renforçant 28 35 est attaché après passage dans une rainure 50, et ce par exemple en nouant une extrémité du filament 28 de façon à ce qu'il soit attaché à l'extrémité externe de la rainure 50. Le 72 02883 7 2124293 mandrin tourne sur une machine convenable d'enroulement de façon à réaliser l'enroulement hélicoïdal montré sur la figure 2. les "boucles d'enroulement peuvent être espacées l'une de l'autre comme indiqué sutfla figure 2 de faç on à correspondre à des 5 courroies séparées de largeurs plus petites, lesquelles courroies peuvent être ultérieurement coupées. A ce stade il est possible si on le désire de vulcaniser la partie ou tranche de courroie 51 non inversée. Si l'on fait ceci, le filament renforçant 28 doit évidemment être complètement 10 enfermé dans la couche 35. Si on désire que la courroie ne soit pas vulcanisée à ce stade, le filament de renforcement 28 doit être seulement en partie enfermé dans la couche en élastomère 35 de façon à positionner centralement le filament 28 dans la courroie finie. 15 Dans lrun ou l'autre cas, la partie de la tranche de courroie 51 qui n'est pas entourée par le filament 28 est inversée ou repliée vers l'arrière sur le reste de la tranche de courroie 51 .de façon à former la courroie finie 52 comme on le voit sur la figure 4. Cette inversion ou ce repliement 20 positionne les bandes 12 et 16 de la courroie finie 10 par rapport au filament de renforcement 28. Dans l'éventualité où les parties deia couche 35 (lui sont appelées à devenir les couches 24 et 26 ne glissent pas facilement l'une dans l'autre, un ciment qui agit également 25 comme lubrifiant jusqu'à ce qu'il se durcisse peut être utilisé pour faciliter l'opération d'inversion aussi bien que pour améliorer l'adhérence entre les bandes 11 et 16 . Un tel ciment est particulièrement nécessaire si la partie ou tranche de courroie 52 était vulcanisée avant l'opération d!inversion. le 30 ciment lubrifiant peut être appliqué simultanément avec le filament renforçant 28. lorsque la paroi cylindrique 32 du mandrin est recouverte - sur une moitié de s^longueur par la tranche de courroie inversée 52, tout l'ensemble est soumis à la vulcanisation pour achever 35 de vulcaniser toutes les couches. Après que la courroie 52 vulcanisée est enlevée du mandrin 30, le rebord courbe 53 de la courroie 52 où elle est inversée ou 72 02883 8 2124293 repliée sur elle-même est enlevé par découpage. La courroie 52 peut ensuite être découpée en courroies de largeurs plus petites, si on le désire. L'exemple suivant servira à illustrer la pratique de 5 l'invention en plus de détails. Exemple. La formulation vaporisée pour former le revêtement 31 fut préparée en mélangeant deux solutions et un agent mouillant. La première solution comprenait un polyuréthane de polyéther 10 (poids moléculaire approximatif de 2000 et vendu- sous la dénomination commerciale "Adiprène-L~100) dilué dans 50 % en poids de produit solide total dans la méthyléthylcétone. la deuxième solution comprenait de la 4»4-méthylènedianiline (MDA) diluée avec de la méthyléthylcétone dans 10 i<> en poids de 15 produit solide total. 200 parties en poids de la première solution furent mélangées avec 80 parties de la seconde solution et 0,5 partie d'agent mouillant (silicone SF-1034). Un lubrifiant du commerce pour moulage, connu sous la dénomination commerciale 'Brulin 406-1" fut appliqué sur le mandrin avant l'application du 20 revêtement 31. Le revêtement 31 fut déposé sur le mandrin suivant une épaisseur qui variait entre 2,5/ Après vaporisation sur le mandrin, le matériau put sécher 25 pendant 15 minutes dans les conditions de température ambiante pour le durcissement ou vulcanisation partielle du matériau. Après un temps suffisant pour la vulcanisation partielle à l'air du revêtement 31, de la couche 15, une compostion d'uréthane fut également appliquée. La composition d'uréthane 30 avait une viscosité élevée et comprend un polyuréthane ayant un poids moléculaire approximatif de 1300 (nom commercial:"Adiprène L-167) combiné avec de la méthylène-bis-ortho-chloroaniline suivant un rapport en poids de 100 ^18. Le filament de renforcement 28, c'est-à-dire de la fibre 35 de verre imprégnée avec du "Paracril", fut enroulé sur une moitié de la partie ou tranche de courroie 51. Le filament de renforcement 28 avait un diamètre approximatif de 250Mr et 72 02883 9 2124293 chaque boucle était espacée des autres d'approximativement 1,25 Ma. Le filament de renforcement 28 fut tiré dans la couche d'uréthane 35 jusqu'à approximativement la moitié de la grosseur du filament. Pour réduire la friction de surface pendant 5 l'inversion ou le repliement, et pour améliorer l'adhérence, un ciment lubrifiant d'uréthane fut appliqué simultanément avec le filament renforçant 28. Les formulations utilisées pour cet adhésif consistaient en un mélange d'Adiprène 1-167 et de méthylène-bis-orthochloroaniline fondue suivant un rapport en 10 poids de 100 -^18. Après inversion, la courroie fut vulcanisée pendant 3 h à 93 °C. Chaque surface dentée de la courroie résultante était formée d'un matériau spécifique lié à une couche de surface avec des caractéristiques de résistance à l'usure. Elle avait 15 également moins de bulles d'air que celles réalisées en utilisant des moules fermés. La précision du positionnemen1^&u filament de renforcement procure une meilleure distribution des déformations dans la courroie. Ces caractéristiques coopèrent pour conférer à la courroie selon la présente 20 invention une durée de vie plus longue que les courroies classiques qui ont des dents sur les deux surfaces. Bien que le procédé préféré tel que "décrit ci-dessus utili ^e des couches de caoutchouc de polyuréthane pour réaliser la courroie, d'autres matériaux peuvent être substitués avec 25 succès sans sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, à la place des films de revêtement 20 et 22, un tissu extensible résistant à l'usure peut être utilisé. Egalement, des caoutchoucs, des plastiques et d'autres matériaux appropriés peuvent être utilisés pour réaliser une ou plusieurs 30 des couches de la courroie. Dans des cas spéciaux, le revêtement protecteur peut être entièrement éliminé. D'un autre côté, bien que les dessins montrent que les rainures du mandrin 34 présentent une section transversale u-niforme, la section de ces rainures peut être variable afin de 35 P^cà uire différentes dents sur les surfaces interne et externe de la courroie. 72 02883 10 2124293 Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée au mode de usalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs 5 combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. . 72 02883 2124293 REVENDICATIONS 1. - Procédé de fabrication d'une courroie possédant des dents sur ses surfaces opposées, par lequel on recouvre la surface d'un mandrin rainuré avec un matériau résistant à l'usure, on recouvre ledit matériau résistant à l'usure et on 5 remplit les rainures dans le matériau résistant à l'usure correspondant aux rainures du mandrin avec un matériau élastomère afin de réaliser une tranche ou partie de courroie, caractérisé en ce qu'il consiste à enrouler un filament de renforcement autour dudit mandrin sur moins de la moitié de la 10 largeur de ladite partie de courroie, à inverser, replier,6u analogue la partie de ladite tranche de courroie qui ne possède pas de filament enroulé/sur la partie restante de ladite tranche de courroie afin de recouvrir le filament de renforcement, à vulcaniser la courroie ainsi inversée, et à découper ladite 15 courroie en une/6u plusieurs courroies finies. 2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le filament renforçant est enroulé autour du mandrin et est en contact avec-ledit matériau résistant à l'usure avant le remplissage des rainures dans le matériau résistant à l'usure 20 avec ledit composé de remplissage. 3. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau résistant à l'usure est recouvert par le composé de remplissage avant l'enroulement du filament de renforcement, et ledit filament, lorsqu'il est enroulé autour du mandrin, 25 est enfermé au moins partiellement dans le composé de remplissage. 4. - Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant l'inversion de la courroie sur elle-même, le filament de renforcement est complètement enfermé 30 dans le composé de remplissage et la courroie résultante non finie est au moins partiellement vulcanisée. 5. - Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ciment lubrifiant est appliqué sur la surface extérieure du composé de remplissage juste avant que la 35 courroie soit inversée ou repliée sur elle-même. 72 02883 12 2124293 6. - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau résistant à l'usure et le composé de remplissage sont tous les deux au moins partiellement constitués par du caoutchcouc d'uréthane. 5 7. - Procédé suivant l'une des revendicat. ins précédentes, caractérisé en ce que le matériau résistan-yk l'usure est du tissu élastique et extensible. 8. - Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ma'idrin est recouvert avec un matériau 10 résistant à l'usure par vaporisation électrostatique d'un caoutchouc d'uréthane sur ledit mandrin. 9. - Courroie dentée présentant des dents intérieure et extérieure réparties sur toute sa longueur, caractérisée par une bande interne et externe, (12,16) liées l'une à l'autre et un 15 filament de renforcement sensiblement non extensible (28) au moins partiellement enfermé dans l'une des bandes dans la région desdites bandes rejoignant l'autre, et en ce que chacune desdites bandes est constituée par un corps intérieur en un matériau élastomère (24, 26), et une couche externe (20,22) en 20 un matériau résistant à l'usure/ét au frottement. 10. - Courroie dentée selon la revendication 9, caractérisée en ce que le corps intérieur en matériau élastomère et la couche extérieure qui constituent chaque bande sont en des caoutchoucs de polyuréthane différents.