Brevet FR2445912A1 — publié le 19800801

La présente invention concerne des courroies sans fin de transmission de puissance susceptibles de s'allonger d'au moins 1 1/2 %. La présente invention concerne également un procédé pour fabriquer des courroies de ce type. Les courroies de transmission réalisées en un matériau élastique souple tel que du caoutchouc sont normalement utilisées dans des dispositifs- de transmission à courroie pour transmettre la puissance d'une poulie d'entraînement par engagement sous tension sur les surfaces d'entraînement des poulies et fonctionnant par frottement. Ces courroies comprennent en général une section destinée à supporter la charge, réalisée en cordes textiles ou un tissu à armure croisée, destinée à apporter à la courroie le renfort longitudinal, -la stabilité et la souplesse qui lui sont nécessaires. Pour un fonctionnement convenable, la courroie de transmission doit être tendue correctement. La tension de la courroie est tout particulièrement nécessaire quand il s'agit de courroies de transmission de section transversale de forme trapézordale appelées généralement courroies trapezoîdales, du fait que ces courroies sont conformées pour s'engager dans les gorges en V de forme correspondante des poulies ou roues à gorge et remplir ainsi leur fonction d'entraînement. On peut mettre sous tension les courroies de transmission en réglant la distance entre les axes de la poulie entraînée et de la poulie d'entraînement. Si les poulies sont montées d'une manière qu'il ne soit pas possible de régler la distance entre leux axes r il est alors nécessaire de prévoir une poulie de "tension" ou de "raidissement" dont la fonction est de rattraper le jeu qui résulte de l'allongement naturel de la courroie, afin d'obtenir la tension correcte de la courroie. Bien souvent, quand on doit remplacer une courroie, les outils nécessaires à l'installation de la courroie et à sa mise sous tension correcte ne sont pas facilement disponibles. Ainsi, il est possible que la courroie d'un ventilateur d'automobile casse alors que le conducteur est loin de chez lui ou d'un garage. Il est clair que dans une telle situation, il soit bon de disposer d'une courroie extensible susceptible d'être mise en place sans outils. Bien que les courroies extensibles soient connues dans la technique, ces courroies ont généralement entraîné la nécessité d'étapes additionnelles et souvent coûteuses de fabrication et/ou de materiaux additionnels. Par exemple, la courroie extensible écrite dans les brevets américains Nos.3 566 706 et 3 666 584, tous les deux au nom de Sidney R.Fix, exige que les cordes destinées à supporter la charge soient conditionnées d'une certaine façon avant leur incorporation dans le corps de la courroie. Les objets de la présente invention consistent donc en une courroie extensible et en un procédé nouveau pour fabriquer une courroie extensible. Cela est obtenu en créant une courroie de transnission de puissance susceptible de s'allonger après vulcanisation, la courroie étant caractérisée par un corps en une matière souple du genre élastomère et en une section de résistance à la charge noyée dans le corps et comprenant un organe résistant de forme ondulee. La courroie extensible de la présente invention est fabriquée par un procédé qui est caractérisé en ce qu'on a) assemble concentriquement des couches d'une matière souple du genre élastomère et d'un organe de renfort autour d'un mandrin de formage cylindrique pour réaliser la structure de la courroie b) dispose la structure de la courroie autour d'un mandrin de vulcanisation cylindrique d'un diamètre plus faible que celui du mandrin de formage ; et c) vulcanise la structure formant la courroie de manière à obtenir une structure de courroie terminee. L'invention s'étend également à une structure de courroie de transmission pouvant être allongée d'au moins 1 1/2 % après vulcanisation, qui est caractérisée en ce qu'elle est constituée par une partie en matière souple du genre élastomère constituant le corps et par une zone de support de charge qui est noyée dans ledit corps et comprend un organe de résistance de forme ondulée. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description detaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 représente une vue en coupe partielle illustrant la courroie- de l'invention. La fig. 2 est une coupe selon ia ligne 2-2 de la fig.l. Les fig. 3 à 10 montrent les étapes de la fabrication de la courroie représentée à la fig. 1. Les fig. 11 et 12 représentent des modes de réalisation de la courroie de l'invention. Si l'on se reporte maintenant en détail au dessin, les fig. 1 et 2 représentent un mode de réalisation d'une courroie sans fin de transmission de puissance 10 de l'invention. La courroie 10 a une forme en croupe transversale sensiblement trapézoldale et est particulièrement conçue pour fonctionner sur un trajet sans fin dans un système entre une poulie ou une roue à gorge d'entraînement et une ou plusieurs poulies entraînées, ce qui est bien connu dans la technique. La courroie 10 est réalisée essentiellement en une matière souple du genre élastomère et comprend une zone de tension 12, une zone de résistance à la charge 14 et une zone de compression 16. La courroie 10 représentée à la fig. 1 est en général exempte d'un matériau de recouvrement sur le dessus 18, le dessous 20 et les côtés opposés non parallèles 22. Le résultat est que la courroie 10 est ce que l'on appelle une courroie à bords bruts. La zone de tension 12 et la zone de compression 16 de la courroie 10 sont constituées en des matières souples appropriées du genre élastomère représentées dans cet exemple parx des hachures analogues à celles d'un composé de caoutchouc. La matière souple qui constitue la zone de compression 16 peut être une matière en caoutchouc synthétique ou naturel non vulcanisé, ce qui est bien connu dans la technique de la fabrication des courroies. Cette matièrepeut contenir jusqu'à environ 40 parties, pour 100 parties de caoutchouc, de fibres hachées ou fibres discrètes 17 orientées sur un angle d'environ 900 par rapport à l'axe longitudinal de la courroie 10, et elle contient généralement de 0,5 à 15 parties environ de ces fibres pour 100 parties de caoutchouc. Ces fibres peuvent être réalisées en tout matériau approprié tel que du coton, de la rayonne, du nylon, du polyester ou analogue. La matière souple qui constitue la zone de tension 12 peut également être réalisée en un matériau en caoutchouc synthétique ou naturel non vulcanisé, ce qui est bien connu dans la technique de la fabrication des courroies La zone 14 de résistance à la charge est constituée par plusieurs cordes ondulées 24 résistant à la charge et qui sont noyées dans une masse 25 constituant un coussin souple approprié. La masse 25 constituant le coussin peut être réali- sée en un matériau en caoutchouc naturel ou synthetique ou un mélange de caoutchoucs, ce qui est bien connu dans la technique de la fabrication des courroies.L'organe de résistance 24 peut également être constitué par un tissu tendu et de préférence une étoffe tricotée. Les cordes 24 qui supportent la charge peuvent être réalisées en des matériaux tels que du nylon, du coton, de la rayonne, du polyester, de l'aramide ou des fibres de verre. Ces cordes sont représentées à la fig. 2 sous forme ondulée, disposées côte à côte dans un plan horizontal en travers de la zone 14 de résistance à la charge de la courroie 10. Ces cordes peuvent également être disposées verticalement et avec une forme ondulée. Comme montré à la fig. 3, on fabrique la courroie 10 en commençant par constituer un manchon 26. La matière souple 28 qui constitue la zone de compression de la courroie, et la masse 30 qui forme le coussin, sont enroulées autour d'un mandrin de formage ou de fabrication 32. Une corde de renfort 34 est enroulée sur le côté supérieur de la masse 30 d'une manière bien connue pour constituer un enroulement hélicoldal le long de la surface externe de l'ensemble. Après cette étape, on termine la constitution du manchon 26, comme représenté à la fig. 4, en entourant la couche de corde par une seconde couche d'une masse 30 formant coussin et en surmontant cette dernière par une couche externe 36 d'une matière souple constituant la zone de tension. Le manchon 26 qui forme la courroie est alors retiré du mandrin 32 de fabrication, comme représenté à la fig. 5, et disposé sur un mandrin de vulcanisation 38, comme montré à la fig. 6, ce mandrin 38 ayant une circonférence plus faible que celle du mandrin de fabrication 32. En général, la circonférence du mandrin de vulcanisation est d'environ 1,5 à 13 % plus faible que celle du mandrin de fabrication. Un dispositif de retrait approprié 40 est fixé au mandrin 32 tandis que des moyens de retenue indiqués schématiquement par une paire. de fleches 42 sont utilisés pour maintenir l'ensemble 26 en position sensiblement fixe tandis que le mandrin 32 est simplement tiré de l'intérieur du manchon que constitue l'ensemble 26.Les moyens de retenue 42 peuvent- être constitués sous la forme d'une plaque présentant une ouverture circulaire suffisamment grande pour que le mandrin 32 puisse la traverser quand il est tiré. Les moyens de retenue 42 peuvent egalement se présenter sous la forme d'un appareil de maintien comprenant plusieurs plaques de serrage coopérant les unes avec les autres pour serrer la surface externe du manchon 26 et le maintenir fermement en position tandis que le mandrin 32 est retiré par le dispositif de retrait 40. Le manchon 26 est alors installe sur le manchon de vulcanisation 38. Une fois que le manchon 26 a été installé- autour du mandrin de vulcanisation 38, il est compacté ou mis sous compression par tout moyen approprié tel qu'un manchon de vulcanisation en caoutchouc ou une bande de recouvrement classique. Les matériaux assemblés qui définissent le manchon 26 non vulcanisé de courroie, le mandrin de vulcanisation 38 et la bande de recouvrement de compression (non représentée) sont placés sous forme d'un ensemble 44 dans un dispositif de vulcanisation approprié 46, comme montré à la fig. 7. Le manchon non traité 26 est vulcanisé ou cuit selon les procédés connus dans la technique. On réalise cette vulcanisation en introduisant et évacuant de la vapeur à des températures et des pressions contrôlées dans le dispositif 46. En particulier, et comme montré en 50, la vapeur est introduite dans~et évacuée de l'espace 48 qui entoure l'ensemble 44. De plus, et comme montré eh 52, on introduit de la vapeur à une témpérature et à une pression contrôlées (qui peuvent être différentes dé la température et de la pression de la vapeur située dans-l'espace 48) dans le dispositif 46 et à l'interieur du mandrin 38. Le résultat de ce qui précède est que la cuisson et/ou la vulcanisation du manchon 26 se réalisent.Le dispositif de vulcanisation 46 peut être de tout type approprié et connu dans la technique et il est représenté schématiquement à la fig.7 sous la forme d'un "pot chauffant". Après vulcanisation, l'ensemble 44 qui comprend le manchon 26, le tambour de vulcanisation 38 et la bande de compression est refroidi comme il convient. Bien que tout procédé de refroidisse ment approprié puisse être utilisé, l'ensemble 44 est représenté à la fig. 8 comme étant refroidi par un liquide froid tel que de l'eau froide 54 provenant du robinet, qui est mis en circulation de manière continue dans un réservoir 56. L'action de refroidissement est obtenue en immergeant l'ensemble 44 dans l'eau 54 et en utilisant tout mécanisme approprié, ce qui est indiqué schématiquement sous la forme d'un dispositif d'actionnement 58 comprenant un origine de fixation 60.Le dispositif 50 est fixé à une extrémit de l'ensemble 4-6 et en particulier au mandrin 38 de cet ensemble, et à son extrémité opposée il est fixé au dispositif d'actionnement qui est susceptible de déplacer l'ensemble 44 vers lehautet vers le bas comme représenté par la flèche double 62. Comme le montre la fig. 9, le manchon de courroie 26 qui est maintenant vulcanisé et refroidi est découpé en supportant le mandrin 38 sur une paire de supports 64 de manière à ce qu'il puisse tourner, et en utilisant des moyens de coupe appropriés zls qu'un couteau rotatif 66 pour couper le manchon 26 et séparer plusieurs courroies sans fin de transmission de puissance 10. Le couteau 66 peut être entraîné en rotation lorsqu'on fait tourner le manchon 26, et il peut être pourvu de moyens appropriés indiqués par une double flèche 68 pour le rapprocher et l'éloigner du manchon 26. Les courroies terminées sont ensuite retirées du mandrin 38. Dans un procédé de fabrication différent, le manchon assemblé 26 peut être découpé, comme représenté à la fig. 9, avant vulcanisation, les courroies individuelles 10 sont placées dans un moule annulaire 70- (fig. 10) ayant la forme désirée suivant laquelle la courroie doit être moulée. Un organe de compression tel qu'une bande 72 est appliqué autour de la surface externe pour comprimer le corps 10 de la courroie et lui imposer la forme du moule. Le moule et le corps de la courroie sont alors placés dans un dispositif de vulcanisation approprié, comme décrit précédemment. Les fig. 11 et 12 montrent deux modes de réalisation additionnels de la courroie extensible de l'invention, la courroie 13 étant alors au moinsxpartiellement recouverte d'un tissu extensible approprié. La courroie 13 de la fig. 11 est pourvue d'une couche de tissu inférieure 74 et d'une couche de tissu supérieure 76. Si l'on se -reporte à nouveau à la fig. 3, la courroie de la fig. 11 est fabriquée en enroulant une couche d'un tissu élastique 74 autour du mandrin de fabrication 32, puis en enroulant successivement la matière souple 28, la première couche de la masse 30 formant coussin, la corde de renfort 34, la seconde couche de la masse 30 formant coussin, et la couche externe de matière souple 36, suivie par l'enroulement d'une couche externe ou supérieure d'un tissu extensible 76 autour de l'ensemble. Le manchon de courroie est alors vulcanisé et découpé en courroies individuelles, ou bien encore coupe et vulcanisé, comme décrit précédemment. La courroie 15 représentée à la fig. 12 est recouverte sur tous ses côtés d'un tissu extensible approprié 78. Cette courroie est fabriquee selon l'autre procédé décrit précédemment mais à cette exception que la courroie individuelle 15, après sa découpe, est entourée -d'un tissu extensible approprié 78 selon les techniques connues. Les courroies individuelles sont alors vulcanisées comme décrit précédemment. Les tissus extensibles convenant cet usage sont constitués par des étoffes tricotées, des tissus mis en relief sous contrainte et -analogues. La courroie de la présente invention est extensible à l'intérieur de certaines limites définies, et lorsqu'elle a été vulcanisée pour obtenir une longueur prédéterminée et inférieure à sa longueur de fonctionnement, elle est alors susceptible d'être étirée pour être mise en place sur un dispositif de transmission à courroie. Cette mise en place peut être réalisée soit en tirant, soit en faisant rouler la courroie par dessus le rebord des poulies et en la faisant pénétrer dans les surfaces internes des poulies. Cet étirage de la courroie tend à mettre en lignes droites les cordes de résistance à la charge de forme ondulée de la courroie terminée.Après la tension initiale qui est nécessaire à la mise en place, la masse formant coussin fait revenir la corde dans sa position ondulée initiale et resserre la courroie dans sa position d'entraînement par rapport aux poulies, tout en maintenant une tension suffisante pour qu'un engagement à frottement soit établi avec les surfaces des poulies et que la courroie puisse exercer sa fonction d'entraînement. La courroie de la présente invention peut être étirée d'une quantité substantielle. Comme il est clair que toute courroie renforcée en matière souple peut être étirée d'au moins une quantité incrémentale, l'expression "étirée d'une quantité substantielle" signifie que ladite quantité est supérieure à celle selon laquelle les courroies de transmission pratiquement non extensibles peuvent être étirées Plus spécifiquement, cette expression désigne une extension d'au moins 1 1/2 %. Par contraste, les courroies de transmission classiques ne peuvent pas être étirées, dans des conditions normales, de plus de 1 % sans être endommagées de façon permanente. La courroie de la présente invention peut être étirée initialement jusqu'à environ 15 % de sa longueur libre d'origine, ce qui permet d'obtenir un-étirage général d'au moins 1 1/2 % et pouvant atteindre environ 15 %. Cependant, il est clair pour l'homme de l'art que les courroies représentées aux fig. 11 et 12!et qui sont au moins partiellement recouvertes d'un tissu extensible approprié, sont limitées en ce qui concerne la quantité selon laquelle ces courroies peuvent être étirées. Ces courroies recouvertes sont susceptibles d'être étires d'au moins 1 1/2 % et jusqu'à environ 5 % de leur longueur libre d'origine. REVENDICATIONS 1 - Structure de courroie de transmission de puissance, susceptible d'un allongement d'au moins 1 1/2 % après vulcanisation, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une partie en matière souple du genre élastomère constituant le corps et par une zone de support de charge (14) qui est noyée dans ledit corps et comprend un organe de résistance de formeondulée (24) 2 - Courroie selon la revendication 1, caractérisée en S ce que ledit corps comprend une zone interne de compression (16), ladite zone de résistance a la charge (14) et une zone externe de tension (12). 3 -- Courroie selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite zone de compression (16) est constituée par une matière souple du genre élastomère contenant jusqu'à environ 40 parties de fibres discrètes (17) pour lOO parties de caoutchouc et dispersées dans celui-ci. 4 - Courroie selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites fibres (17r -sont orientées dans une direction formant un angle d'approximativement 900 par rapport au trajet sans fin de ladite courroie. 5 - Courroie selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que ladite matière du genre elastomère de ladite zone de compression (16) contient de 0,5 à 15 parties environ desdites fibres (17) pour 100 parties de ladite matière. 6- - Courroie selon l'une -quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite zone de résistance à la charge (14) comprend plusieurs résistances (24) disposées côte à côte et noyées dans une masse (25)formant coussin; 7 - Courroie selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites cordes de renfort (24) sont constituées en un matériau tel que du nylon, du coton, de la rayonne, du polyester, de l'aramide et du verre. 8 - Courroie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit organe de renfort (24) est constitué par un tissu extensible tel qu'une étoffe tricotée. 9 - Courroie selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les surfaces supérieure et inférieure de la courroie sont recouvertes d'un tissu extensible. 10 - Courroie selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que toutes les surfaces de la courroie sont recouvertes d'un tissu extensible.. 11 - Courroie selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que ledit organe de renfort (24) est constitué par une corde de renfort continue enroulée hélicoldale- ment. 12 - Courroie selon'l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que ladite structure de la courroie est de forme générale trapézoïdale. 13 - Procédé de fabrication d'une structure de courroie de transmission de puissance du type décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'on a) assemble concentriquement des couches 28, 36 d'une matière souple et d'un organe de renfort (34) autour d'un mandrin de formage cylindrique (32) pour constituer ladite structure de courroie b) place ladite structure de courroie autour d'un organe de vulcanisation cylindrique (38) ayant un diamètre plus faible que le diamètre dudit mandrin de formage (32), c) vulcanise ladite structure de courroie pour obtenir une structure de courroie terminee. 14 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que -ladite étape d'assemblage comprend l'enroulement d'une couche d'une matière souple (28) autour dudit organe de formage (32) pour constituer la zone de compression de ladite structure de courroie, à enrouler une première couche d'une masse souple (30) formant coussin autour de ladite couche de compression, à enrouler un organe de résistance (34) autour de ladite masse formant coussin, à enrouler une seconde couche de ladite masse (30) formant coussin au-dessus dudit organe de résistance, lesdites première et seconde couches de la masse formant coussin et ledit organe de résistance formant la zone de résistance à la charge de ladite structure de courroie, et à enrouler une couche externe d'une matiere souple (36) sur ladite seconde couche de la masse formant coussin pour former la zone de tension de ladite structure de courroie. 15 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite étape d'assemblage comprend 1 t enroulement d'une couche d'un tissu extensible (74) autour dudit organe de formage (32), à enrouler-une couche d'une matière souple (28) autour de ladite couche de tissu pour former la zone de compression de ladite courroie, à enrouler une première cquche d'une masse souple (30) formant coussin autour de ladite couche de compression, à enrouler un organe de résistance (34) autour de ladite masse formant coussin, à enrouler une seconde couche de ladite masse (30) formant coussin autour dudit organe de résistance, lesdites premiers et seconde couches de la masse formant coussin et ledit organe de résistance formant la zone de résistance à la charge de ladite structure de courroie, à enrouler une couche d'une matière souple (36) autour de ladite seconde couche de la masse formant coussin pour former la zone de tension de ladite courroie, et à enrouler une couche de tissu extensible (75) autour de ladite couche de tension. 16 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14r caractérisé en ce que ladite structure de courroie est entourée d'un tissu extensible avant de la placer autour dudit organe de vulcanisation (38). 17 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que ledit organe de vulcanisation (38) a un diamètre qui est inférieur d'environ 1,5 à 13 % à celui du diamètre dudit organe de formage (32).