Brevet FR2472118A1 — publié le 19810626

La présente invention a trait à une transmission à courroie et poulies fonctionnant sans lubrification, dans laquelle le mouvement est transmis par le contact entre les surfaces latérales de la courroie et les flancs d'une gorge circonférentielle présente sur les poulies. L'invention concerne plus particulièrement une transmission telle que celle définie plus haut et dans la- quelle au moins une poulie est munie d'une gorge variable de façon à former une transmission du type connu appelée variateur de vitesse. Pour posséder un rendement élevé et une grande longévité, les transmissions de ce type doivent présenter certaines caractéristiques. Parmi ces caractéristiques, l'une consiste à ga- rantir un fort coefficient d'adhérence entre les surfacesen contact de la courroie et de la gorge de la poulie. Ce fort coefficient d'adhérence est obtenu dans certaine transmission connue au moyen d'un revêtement ap- proprié appliqué sur des supports métalliques fixés au corps de la courroie. Ce revêtement vient ainsi constituer la surface de la courroie qui entre en contact avec les flancs de la gorge prévue sur la circonférence de la poulie. Ce type de transmission a donné de bons résultats en ce qui concerne le coefficient d'adhérence entre la cour- roie et la gorge de la poulie et, par conséquent, également en ce qui concerne le rendement et la puissance transmise. En même temps, on a observé certains inconvénients et, plus particulièrement, l'apparition d'une vibration de valeur faible mais cependant observable dans les deux brins libres de la courroie, c'est-àdire dans les deux parties de la courroie qui ne sont pas en prise avec les poulies et l'apparition de vibrations acoustiques qui rendent ce type de transmission connu très bruyant. Le but de l'invention est de réaliser une trans- mission à courroie et poulies sans lubrification qui garan- tisse un grand coefficient d'adhérence, qui possède un ren- dement important une haute résistance à l'usure et, par conséquent une longue durée et qui n'engendre pas pendant son fonctionnement de vibrations dans le corps de la cour- roie ni de vibrations acoustiques. L'invention a pour objet une transmission fonc- tionnant sans lubrification, qui comprend au moins deux poulies munies d'une gorge circonférentielle et une cour- roie qui s'enroule autour de ces poulies en pénétrant dans lesdites gorges, cette transmission étant caractérisée en ce que les surfaces des gorges sont revêtues d'une matière à grand coefficient de frottement et en ce que les surfaces de la courroie qui sont destinées à entrer en contact avec lesdites surfaces revêtues sont métalliques. Les figures du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée: la figure l représente une transmission suivant l'invention; la figure 2 montre à plus grande échelle une coupe selon la ligne II-Il de la transmission de la figure 1; la figure 3 illustre une variante de réalisation d'une courroie utilisée dans une transmission suivant l'in- vention'; la figure 4 illustre un autre mode de réalisation d'une courroie utilisée dans une transmission suivant l'in- vention; là figure 5 est une coupe à plus grande échelle d'un détail d'une transmission suivant l'invention; la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5. Suivant le principe général de la résolution du problème de réalisation d'une transmission sans lubrifica- tion suivant l'invention, cette transmission comprend au moins deux poulies munies de gorges circonférentielles dans lesquelles s'engage une courroie qui transmet le mouvement de l'une à l'autre des poulies, les gorges des poulies sont 24721 18 revêtues d'une matière à haut coefficient de frottement et au moins les surfaces de la courroie qui sont en contact avec cette gorge sont métalliques. Dans le présent mémoire, on entend par transmis- sion sans lubrification, une transmission dans laquelle il n'est prévu aucun lubrifiant entre les surfaces en contact de la gorge des poulies et de la courroie. On entend également dans le présent mémoire par matière à haut coefficient de frottement propre à revêtir les gorges des poulies une matière qui possède un coeffi- cient de frottement compris entre 0,15 et 0,50 et qui est capable de conserver ce haut coefficient de frottement après une période d'utilisation prolongée et même à des températures de service élevées. Sur la figure 1, on a représenté une transmission sans lubrification suivant l'invention. Cette transmission 1 comprend une poulie motrice 2, une poulie menée 3 et une courroie 4 servant à trans- mettre le mouvement de l'une à l'autre des deux poulies. Ces poulies sont munies de gorges circonféren- tielles et, dans l'exemple représenté, au moins l'une des poulies est munie d'une gorge variable de manière à réa- liser un type de transmission connu sous le nom de varia- teur de vitesse. La poulie à gorge variable peut être en parti- culier la poulie menée 3 et la figure 2 montre une coupe diamétrale de cette poulie. Cette poulie menée 3 comprend deux disques 5 et 6. Par exemple, le premier de ces disques (le disque 5) est solidaire de l'arbre 7 tandis que le deuxième (le disque 6) est mobile en translation axiale le long de l'arbre 7, grâce à une liaison à cannelures 8, connue en soi, qui per- met donc en même temps au disque 6 de se déplacer le long de l'axe de l'arbre 7. Au moyen d'un manchon 9 solidaire du disque 6, et relié à un dispositif de commande connu en soi (non repré- senté sur le dessin), le disque 6 peut être éloigné ou rap- 24721 t8 proché du disque 5 solidaire de l'arbre 7 de manière à augmenter ou à réduire les dimensions de la gorge 10 pré- sente sur la circonférence extérieure de la poulie 3. Les surfaces 11 et 12 diamétralement extérieures des disques 5 et 6 sont inclinées l'une par rapport à l'autre comme on l'a représenté sur la figure 2 et forment ainsi les flancs de la gorge 10. Ces surfaces 11 et 12 sont revêtues d'une matière à haut coefficient de frottement. Suivant une forme de réalisation préférée, ce revêtement comprend deux couches et, en particulier, et comme,on l'a représenté sur la figure 2, deux couches de matière élastomère 13 et 14. La première couche 13 de matière élastomère est constituée par-un mélange possédant d'excellentes caracté- ristiques d'adhérence sur les surfaces il et 12 des disques tandis que la deuxième des couches, c'est-à-dire la couche 14 est constituée par un mélange à haut coefficient de frottement comme, par exemple un mélange communément uti- lisé pour la fabrication des freins et des organes de fric- tion. Un exemple de mélange pouvant constituer la cou- che 13 et qui présente une bonne adhérence sur les sur- faces 1-1 et 12, en particulier si ces surfaces sont métal- liques, peut être, par exemple le mélange suivant: - caoutchouc nitrilique 13 parties en poids - résine phénolique 13 - baryte 30 - amiante en fibres 40 - mercaptobenzothiazole 0,4 - acide stéarique 0,3 - oxyde de zinc 0,8 soufre 2,5 Un exemple de mélange à haut coefficient de frottement capable de constituer la couche 14 peut être le suivant - caoutchouc nitrilique 10 parties en poids - mercaptobenzothiazole 0,3 parties en poids - acide stéarique 0,2 " - oxyde de zinc 0,5 "' - soufre l - résine phénolique 10 poudre phénolique 5 (poudre de friction) - baryte il " - amiante en fibres 60 J0 - poudres métalliques 2 En outre, on peut utiliser dans la couche de revêtement des flancs de la gorge, présente sur ladite poulie qui est en contact direct avec les surfaces métal- liques de la courroie, un mélange de matière élastomère possédant une dureté élevée. Dans la gorge 10 s'enfonce une courroie dont au Loins les surfaces destinées à entrer en contact avec les flancs de la gorge 10 sont faites d'une matière métallique. Toujours sur la figure 2, on a indiqué le brin supérieur 4' de la courroie 4 et le brin inférieur 4" de cette courroie. Ladite courroie 4 comprend (voir également fi- gure 1) un corps annulaire 15 en matière élastomère, fermé sur lui-même en anneau et muni d'une denture sur un côté. Dans ce corps annulaire 15 est noyée une arma- ture résistante longitudinale faite de matière flexible mais inextensible. Sur les flancs latéraux de la courroie sont mon- tées d'une façon connue en soi des plaquettes métalliques 16, par exemple au droit des flancs des dents de la den- ture. Lesdites plaquettes 16 et les flancs de la cour- roie ont la même inclinaison que les surfaces il et 12 des poulies de façon à pouvoir s'accoupler à ces dernières le long d'une surface plane. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué plus haut, pour une transmission suivant l'invention, il est fondamental qu'au moins les surfaces de la courroie utilisée qui sont en contact avec les flancs de la gorge soient faites d'une matière métallique. On doit donc considérer comme faisant également partie de l'invention les transmissionscomprenant des pou- lies revêtues comme celles décrites plus haut et dans les- quelles la courroie est constituée par un câble métallique ou par une courroie plate en matière élastomère munie d'une armature résistante longitudinale, sur lequel câble ou la- quelle courroie sont montées des plaquettes métalliques ou autres éléments rigides métalliques orientés transversale- ment, destinés à entrer en contact avec les flancs de la gorge, ou encore par une chaîne métallique qui est composée d'éléments reliés entre eux par des articulations de façon à posséder des propriétés de flexibilité longitudinale et de rigidité transversale. Un exemple d'une chaîne métallique pouvant être utilisée dans la transmission suivant l'invention est re- présenté à la figure 3. Sur cette figure 3 on a montré un tronçon d'une chaîne articulée 17 comprenant plusieurs éléments rigides 18 reliés entre eux. Chacun des éléments 18 présente deux surfaces latérales métalliques 19 sur les côtés opposés par rapport à l'axe de la chaîne 17 et qui ont même incliné les parois de la gorge (non représentée) dans laquelle cette chaîne articulée 17 s'engage. Ces éléments 18 sont reliés entre eux par des axes 20 dont chacun est enfilé à travers une ouverture traversante 21 dont les parois sont formées par des trous ménagés dans des oeillets 22 prévus dans des positions décalées sur les faces transversales des éléments 18 con- sécutifs. Sur -la figure 4, on a représenté en perspective un tronçon d'une autre forme de réalisation d'une courroie qui peut être utilisée dans une transmission suivant L'in- vention. Sur cette figure 4, on a représenté un morceau "1une courroie dentée trapézoldale 23 qui comprend un corps 24 en matière élastomère muni d'une armature résis- tante longitudinale faite d'une matière flexible mais inextensible et composée d'une série ou nappe de câblés , faits par exemple, d'une matière métallique ou d'une matière textile, de fibre du verre ou d'une matière syn- thétique connue en soi de l'homme du métier comme, par exemple le nylon ou un -polyamide aromatique. Sur un côté de la courroie 23 est prévue une série de dents, également faites d'une matière élastomère, sur lesquelles sont emboîtées des capsules rigides 26. Les capsules 26 sont munies d'ailettes 27 rabat- tues sur le côté de la courroie 23 qui est à l'opposé du côté sur lequel sont formées les dents. La surface latérale 28 de la capsule est métal- lique et elle est inclinée avec la même pente que les flancs de la gorge de la poulie (non représentée sur le dessin) dans laquelle la courroie 23 s'engage. Sur les figures 5 et 6, on a représenté une au- tre variante de réalisation d'une courroie dentée 29 munie de capsules 38. Cette courroie dentée 29 est représentée en coupe transversale au niveau d'une dent sur la figure 5 tandis que la figure 6 est une vue en coupe de la dent prise sui- vant la ligne VI-VI de la figure 5. La courroie dentée 29 est représentée sur les figures 5 et 6 engagée dans une gorge 30 délimitée par deux disques 31 et 32 qui présentent des surfaces inclinées. Les surfaces inclinées des deux disques 31 et 32 sont de préférence revêtues de deux couches 33 et 34 de matières identiques à celles qui ont été citées plus haut pour les revêtements 13 et 14 de la figure 2. Ladite courroie dentée 29 comprend un corps an- nulaire 35 fait d'une matière élastomère et qui est muni d'une denture sur un côté. Dans le corps annulaire 35 est noyée une armature résistante longitudinale formée d'une série de câblés 36 en matière métallique. En variante, ces câblés peuvent être faits d'une matière textile, de fibre de verre ou d'une matière synthé- tique telle que, par exemple le nylon ou un polyamide aro- matique. Au niveau de chaque dent 27 de la denture, est montée, sur la dent 37 ellemême, une capsule 38 faite d'une matière rigide, plus précisément.métallique. Cette capsule 38 est fixée au corps de la cour- roie 35 par deux ailettes 39 qui prennent naissance sur les flancs 40 de la capsule 38. Ces ailettes 39 sont de préférence en contact avec la surface du corps annulaire 35 de la courroie dentée 29 qui est à l'opposé du côté sur lequel est formée la-dite denture, le long d'un segment 41 qui est situé à proximité des côtés du corps annulaire 35. La fixation des capsules 38 au corps annulaire 35 peut être réalisée en variante en rabattant les ailettes 39 pour les mettre en contact avec la surface du corps annu- laire 35 qui est à l'opposé du côté muni de la denture, ainsi qu'on l'a indiqué dans la solution représentée sur la figure 4. - En outre, cette fixation peut être également obte- nue à l'aide d'une liaison caoutchouc-mital établie entre les oarois transversales 42 des dents 37 et les parois transversales des capsules 38 qui sont en contact avec les parois trans- versales 42. Les capsules 38 sont en contact avec les dents 37 le long des parois transversales 4-2 de ces dents 37 (voir figure 6). Les flancs 40 des capsules 38 ne sont pas en contact avec les flancs 43 des dents et, de même, les ai- lettes 39 ne sont pas en contact avec les flancs 44 du corps annulaire 35, ainsi qu'on l'a représenté clairement sur la figure 5. - Les flancs 44 du corps annulaire 35 sont de pré- férence inclinés en sens inverse des flancs 43 des dents. -2472118 Il est prévu en outre de former entre les flancs et lesdites parois transversales de la capsule 38 qui sont en contact avec les parois transversales42 des dents, un raccordement dont le rayon est indiqué en r (voir figure 6). En outre, il doit exister entre les flancs 40 de la capsule 38 et le fond de cette capsule, un raccordement dont le rayon est indiqué en R (voir figure 5). R doit être de préférence supérieur à r. La présence du raccordement du rayon R facilite le coincement de la courroie dans les gorges des poulies qui sont revêtues de la façon qui a été décrite plus haut. En effet, le glissement qui se produit entre les flancs métalliques des capsules et les surfaces en matière élastomère des poulies peut entraîner une détérioration de ces dernières surfaces, car ce sont les plus faibles des deux sortes de surfaces en contact. La forme particulière du raccordement de rayon R permet au contraire aux capsules de se déplacer radialement sur la poulie sans brouter contre la matière du revêtement et, par conséquent, sans endommager ce dernier. Ce glisse- ment se produit avec sécurité lorsqu'on fait varier la lar- geur de la gorge de poulie à gorge variable, mouvement au cours duquel la courroie est contrainte à se déplacer ra- dialement pour passer d'une circonférence à une autre. Pour faciliter le déplacement radial de la cour- roie dans les deux sens, il est préférable que les ailettes 39 soient également raccordées avec un grand rayon de rac- cordement (de préférence égal au rayon R défini plus haut), du moins dans la première zone o elles prennent naissance sur les flancs latéraux 40 des capsules (voir figure 5). Le raccordement de rayon r prévu entre les flancs latéraux de la capsule et les parois transversales de cette capsule a pour fonction de garantir l'établissement d'un contact étroit entre les deux surfaces en contact, c'est- â-dire entre le flanc latéral de la capsule et la surface revêtue de la gorge, tout en réduisant en même temps le plus possible le glissement entre ces deux surfaces. Ces résultats sont obtenus grâce au fait que les pressions engendrées dans la matière de revêtement, dans l'empreinte que les flancs des capsules forment dans la matière de revêtement, sont mieux réparties aussi bien à proximité de 'la zone avant de l'empreinte, considéré dans le sens d'avancement de la courroie, que dans la zone ar- rière de cette empreinte. En effet, à proximité de la zone frontale de l'empreinte, il tend à se produire une concentration de sollicitations notamment grâce à une pénétration superfi- -cielle du flanc latéral de la capsule dans le revêtement de la poulie, dans une mesure capable de favoriser l'adhé- rence entre la courroie et la poulie sans entraîner de dé- térioration de la surface de matière élastomère, qui est la plus faible des deux surfaces. Au contraire, le raccordement présent à proxi- mité de la zone arrière de l'empreinte permet à la matière élastomère de revenir plus efficacement et plus progressi- vement de sa position déformée (c'est-à-dire en contact avec le flanc de la capsule) à sa position de repos non déformée, avec de plus faibles pertes par hystérésis. On comprend aisément à la lecture de la descrip- tion donnée ci-dessus, que les transmissions suivant l'in- 25. vention permettent d'atteindre les buts visés. En effet, la solution particulière consistant à revêtir les surfaces des gorges des poulies permet d'obte- nir des avantages d'ordre constructif en ce sens que le revêtement des surfaces des poulies peut être réalisé fa- cilement et avec un excellent degré de précision. La double couche de revêtement permet en outre d'obtenir de meilleures caractéristiques de fixation sur la surface de la poulie, en ce sens que l'on utilise pour la première couche une composition de matière de revêtement particulièrement bien appropriée pour la fixation sur le métal, ce qui. a pour conséquence un plus faible risque de décollement entre le revêtement et la surface métallique de la gorge de la poulie, tandis que, pour la deuxième couche, on utilise une composition mieux adaptée à résister aux sollicitations de contact avec la courroie, en parti- culier à résister à l'abrasion. En outre, en revêtant les surfaces des poulies de ladite matière à haut coefficient de frottement, on obtient une meilleure répartition des efforts sur cette matière à haut coefficient de frottement, ce qui est de nature à lui garantir une durée beaucoup plus élevée. En outre, l'espace libre laissé entre les flancs de la courroie et les flancs de la capsule permet à la matière élastomère de la dent de se maintenir dans un état de sollicitation globalement plus faible en ce sens que ladite matière élastomère est libre de se déformer sur au moins deux de ses cinq faces qui sont enfermées dans les capsules. Finalement, il ressort d'essais effectués par la Demanderesse sur des transmissions connues et des transmis- sions suivant l'invention, que les vibrations sur les seg- ments libres de la courroie qui sont compris entre les deux poulies sont considérablement réduites et que la courroie conserve une position stable et fixe pendant l'utilisation. En outre, le bruit dû aux vibrations de la trans- mission est lui aussi considérablement réduit. On a également remarqué, pendant les essais exé- cutés sur les transmissions suivant l'invention que l'usure affectant la matière élastomère à haut coefficient de frot- tement est très réduite et qu'après une phase initiale de tassement, l'usure est réduite à des niveaux très modérés, en garantissant ainsi à la transmission des durées très longues. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Transmission fonctionnant sans lubrification, comprenant au moins deux poulies munies chacune d'une gorge circonférentielle et une courroie qui s'enroule autour des poulies, dans lesdites gorges, cette transmission étant ca- ractérisée en ce que les surface (11, 12) des gorges sont revêtues d'une matière à haut coefficient de frottement qui sont destinées à entrer en contact avec lesdites surfa- ces ainsi revêtues sont métalliques. 2. Transmission suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce que le revêtement présent sur les surfaces de gorges est un revêtement en deux couches (13 et 14). 3. Transmission suivant l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite courroie comprend une série d'éléments métalliques (18) relié2s entre eux par des articulations (20, 21, 22). 4. Transmission suivant l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite courroie (4)'comprend un corps annulaire en matière élastomère (15) muni d'une denture sur un côté, une armature résistante longitudinale noyée dans le corps annulaire, et des pla- quettes métalliques (16) fixées aux flancs de la courroie. 5. Transmission suivant l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite courroie (23,29) comprend un corps annulaire en matière élastomère (24, 35) muni d'une denture sur un côté, une armature résistante longitudinale intérieure (25,36) noyée dans ledit corps an- nulaire et une série de capsules métalliques (26,38) qui enve- loppent les dents de la denture et font saillie en porte-à- faux par rapport aux flancs du corps annulaire. 6. Transmission suivant la revendication 5, ca- ractérisée en ce que chacune desdites capsules métalliques- (26,38) est en contact avec la dent par les surfaces qui déli- mitent cette dent dans la direction transversale. 7. Transmission suivant l'une quelconque des re- vendications 5 et 6, caractérisée en ce que lesdites cap- sules (26,38) sont munies d'ailettes (27, 39) qui s'étendent vers le côté opposé au côté du corps annulaire (24, 35) qui est muni d'une denture, lesdites ailettes (27,39) étant en contact avec le corps annulaire le long de segments (41) présents sur ledit côté opposé. 8. Transmission suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que lesdites cap- sules (26, 38) sont munies d'ailettes (27, 39) qui s'étendent vers le côté opposé au côté du corps annulaire (24,35) qui est muni d'une denture, lesdites ailettes (27, 39) étant en contact avec le corps annulaire (24, 35) dans des zones adja- centes aux bords dudit côté opposé au côté muni d'une denture. 9. Transmission suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que les côtés des capsules (38) sont raccordés entre eux, le rayon (r) du raccordement existant entre les parois transversales et les flancs latéraux (40) étant plus petit que le rayon (R) du raccordement existant entre les flancs latéraux et le fond des capsules.