Brevet FR2492934A1 — publié le 19820430

La présente invention se rapporte à une cour- roie de transmission et plus particulièrement à une courroie de transmission pour variateur de vitesse continu. On connait divers types de courroies de trans- mission pour variateurs de vitesse continus et, en général, les courroies de transmission en question sont constituées par un ruban de matière polymère et plus précisément de matière élastomère, fermé sur lui-même en anneau, qui enrobe une struc- ture résistante à la traction constituée par un ensemble de cablés flexibles et inextensibles parallèles entre eux et contenus dans un même plan. A ce ruban de matière polymère sont en outre fixés de préférence englobés dans la masse de ce ruban un en- semble d'éléments rapportés rigides servant à conférer de la rigidité au ruban dans la direction transversale et à augmen- ter par conséquent la capacité de transmission du couple. Les courroies de transmission connues pour va- riateurs de vitesse continus présentent de nombreux inconvé- nients. Un premier inconvénient consiste dans la faible durée de service de ces courroies de transmission pour varia- teurs et cet inconvénient est tellement grave qu'il a fait obstacle au développement des variateurs continus, en dépit du fait que l'utilisation de ces variateurs estthéoriquement en mesure d'apporter de considérables avantages &économie d'énergie aux machines qui les adoptent ou qui pourraient les adopter. Pour supprimer cet inconvénient, on a déjà pro- posé de nombreux types de courroies pour variateurs qui dif- fèrent essentiellement les uns des autres par la forme des éléments rapportés rigides, par la forme du ruban de matière polymère et par la façon dont a été réalisé l'assemblage des éléments rapportés rigides et du ruban de matière polymère ou l'enrobage de ces éléments dans la matière polymère. Tou- tefois,aucune de ces solutions n'a été en mesure de surmon- ter l'inconvénient de la faible durée de service des courroies pour variateurs déjà connues. Un deuxième inconvénient consiste dans le bruit important de ces courroies lorsqu'elles travaillent dans lesdits variateurs de vitesse et, en dépit de tous les perfectionnements apportés aux divers éléments des varia- teurs, il n'a pas été possible-de réduire sensiblement ce bruit excessif. Le but de l'invention est d'éliminer les incon- vénients précités des courroies connues pour variateurs de manière à conférer une longue durée de service à ces courroies et de permettre un fonctionnement silencieux des variateurs de vitesse qui les utilisent. L'invention a pour objet une courroie de trans- mission comprenant un corps de courroie en matière polymère fermé sur lui-même en anneau qui enrobe une structure résis- tante à la traction formée d'un ensemble de câblés parallèles entre eux et contenus dans un même plan, cependant que des corps rigides espacés les uns des autres le long du développe- ment de la courroie sont fixés au corps de la courroie de ma- nière à définir dans celle-ci deux séries-de segments présen- tant des rigidités transversales différentes, la courroie étant caractérisée en ce que la longueur des segments d'une série est variable tandis que la longueur des segments de l'autre série est constante. Les figures du dessin annexé, données à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'une courroie pour variateurs de vitesse suivant l'invention. La figure 2 montre par une vue de côté une variante de réalisation d'une courroie pour variateurs de vitesses suivant l'invention. Suivant le principe le plus général de réali- sation d'une courroie pour variateurs de vitesses, suivant l'invention,cette courraoe comprend un corps annulaire en ma- tière élastomère qui présente en section normale à son dé- veloppement une forme en trapèze et qui enrobe une structure résistante à la traction constituée par un ensemble de cablés parallèles entre eux et contenus dans un même plan et un en- semble de corps sensiblement rigides qui sont espacés les uns des autres dans la direction du développement de la courroie. L'élément qui est essentiel pour l'invention consiste dans le principe de résolution du problème principe suivant lequel, des deux séries de segments possédant des rigi- dités transversales différentes, qui sont définis par la pré- sence des corps rigides fixés à la courroie, les segments d'une îO série ont une longueur variable tandis que les segments de l'autre série ont une longueur constante. La séquence suivant laquelle les segments de différentes longueurs ne succèdent le long du développement de la courroie n'est pas nécessairement purement aléatoire mais, de préférence, elle est conçue judicieusement avec des moda- lités qui entrent dans les limites de l'objet de l'invention. En particulier, l'invention s'appuie sur la so- lution consistant à réaliser les segments de différentes lon- gueurs en rendant variable le long du développement de la cour- roie la distance entre les centres des corps rigides continus, distance qui sera appelée le pas. La variation de pas peut être obtenue de deux façons: a) en utilisant comme corps rigides des corps dont les dimensions varient dans la direction du développement de la courroie et en plaçant ces corps rigides dans la courroie de telle manière que la distance qui les sépare soit constante; b) en utilisant comme corps rigides des corps dont les dimensions sont identiques dans la direc- tion du développement de la courroie et en plaçant ces corps rigides dans la courroie de telle manière que la distance qui les sépare soit variable. Des deux modes précités de variation de la distance entre les centres des corps rigides adjacents, celui qui est préféré, est celui indiqué ci-dessus en b). Sur la figure 1, on a représenté à titre - d'exemple non limitatif, par une vue en perspective, un segment d'une courroie pour variateur de vitesse suivant l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 1, la courroie pour variateur comprend un corps de courroie 1 en matière élastomère ayant un corps de forme trapézoïdale dans sa section normale au développement de la courroie et elle présente par conséquent une grande base 2, une petite base 3 et deux flancs 4 et 5. Dans la masse du corps de la courroie 1 est noyée une structure résistante à la traction formée d'un en- semble de câblés 6, flexibles, inextensibles et contenus dans - un même plan dont les axes sont contenus dans un plan parallè- le aux bases de la courroie. En ce qui concerne les matières, les câblés peuvent être faits de fibres de verre, d'acier de polyamides aliphatiques ou aromatiques, de fibres de carbone ou d'une autre matière possédant une grande résistance à la traction. Dans la masse du corps 1 de la courroie sont noyés un ensemble d'éléments rapportés rigides 7 tous identi- ques entre eux. Chaque élément rapporté rigide est constitué par un morceau de tôle pliée de la façon qui sera indiquée plus bas et qui ne doit être considérée que comme un mode de réalisation et non pas comme étant susceptible de limiter l'invention. Chaque élément intérieur présente deux ailes 8 situées dans des plans parallèles aux côtés 4 et 5 de la courroie et une âme 9 parallèle aux bases de la courroie et disposée à l'intérieur de celle-ci de façon à être adjacente aux câblés de renforcement; en outre, les zones 10 de l'élé- ment rapporté o se produit la liaison entre les ailes et l'âme sont en forme en U, avec la concavité dirigée vers la petite base de la courroie. Une caractéristique qui est importante suivant l'invention pour atteindre les buts proposés consiste dans la détermination du nombre des éléments rapportés 7 qui doivent être enrobés dans le corps 1 de la courroie ou, de toute façon, liés à ce corps. On a constaté expérimentalement que la condition à remplir pour obtenir les meilleurs résultats consiste à trou- ver le nombre des éléments intérieurs 7 par la formule suivante: SM N= (1 + E)a O N est le nombre des éléments rapportés 7 qu'il s'agit de trouver; Sm est le développement moyen de la courroie, défini par la longueur de la circonférence qui passe par le milieu de l'épaisseur des éléments rapportés au niveau de l'âme de ces éléments; a est la longueur des éléments rapportés,mesurée dans la direction du développement de la courroie; î est un coefficient déduit expérimentalement et dont les valeurs peuvent être choisies dans l'intervalle dont les bornes sont 0,6 et 1,4 Le choix de la valeur du coefficient cx est effectué par le technicien sur la base des caractéristiques de rigidité à la flexion et de rigidité transversale que l'on veut donner à la courroie. En particulier, si l'on veut obtenir des courroies rigides, on choisit pour le coefficient a des va- leurs voisines de la plus petite valeur de l'intervalle éta- blie expérimentalement tandis que, si l'on veut obtenir des courroies possédant une plus faible rigidité, on choisit pour le coefficient a des valeurs voisines de la valeur supérieure de l'intervalle précité. Ainsi qu'on l'a dit plus haut, la caractéris- tique fondamentale d'une courroie suivant l'invention consiste dans le fait qu'on évite de donner une succession ordonnée aux éléments rapportés rigides enrobés dans la courroie ou fixés à la courroie d'une autre façon, qui sont tous de mêmes dimensions et disposés à des distances mutuelles cons- tantes (c'est-à-dire dans le fait qu'on évite une disposition à pas constant). Toutefois, parmi le nombre infini de modes suivant lesquels on peut obtenir la variabilité du pas, les meilleurs résultats en ce qui concerne la simplicité de construction peuvent être obtenus en choisissant deux valeurs de pas déterminées de la façon décrite ci-après. Des deux pas précités, l'un sera plus petit que l'autre et dans le présent mémoire, le plus petit pas sera Io appelé pas court et sera désigné par le symbole Pc tandis que le grand pas sera appelé pas long et sera désigné par le symbole pe. Le nombre total de pas; pas courts plus pas - longs est égal au nombre N d'éléments rapportés qui a été défini plus haut. La répartition entre les pas longs et les pas courts doit être établie de la façon suivante: nombre total de pas longs Ne est déterminé par la relation: Ne = EN Par conséquent, le nombre de pas courts Nc est Nc = ( 1 - 3) N o le coefficient 3 possède une valeur choisie dans l'inter- valle compris entre 0,3 et 0,7 et de préférence la valeur 0,5. La longueur des différents pas peut être défi- nie de la façon suivante: le pas court Pc peut être déterminé par la for- mule suivante Sm Pc (i + XX)N o Sm est le développement moyen de la courroie; N est le nombre d'éléments rapportés rigides enrobés dans la courroie ou fixés à la courroie d'une façon quelconque; X est un coefficient choisi dans l'intervalle de valeurs dont les limites sont 0,1 et 0,9 et il est choisi de préférence dans l'intervalle compris entre 0, 25 et 0,50; f est le coefficient indiqué plus haut. Le pas long pe peut être déterminé sur la base de la formule suivante: pe (i Pc Les dimensions des pas, le pas long pe et le pas court pc. une fois établies, le nombre des combinaisons possibles de ces pas est infini et toutes ces combinaisons doivent être considérées comme comprises dans le domaine de l'invention, en ce sens que toutes sont-capables de diminuer dans une certaine mesure les vibrations et d'atténuer le bruit d'une courroie pour variateur conforme à l'invention. Toutefois, parmi toutes les combinaisons possi- bles, il en existe certaines qui sont capables d'apporter une AD5 ienazian 5es viDt.ons et ces z.its puar toues ies plssan- ces transmises par la courroie suivant l'invention dans un variateur de vitesse et qui permettent également d'obtenir une simplification avantageuse d'une courroie pour variateur suivant l'invention du point de vue de la construction. Le critère pour établir ces combinaisons avan- tageuses et leur définition est le suivant. Etant donné que la zone de contact entre la courroie et les poulies est sensiblement inférieure en longueur au développement de la courroie ellemême, il est possible de subdiviser théoriquement la courroie en plusieurs segments égaux entre eux de manière à pouvoir établir la même séquence de pas pour tous les segments. Ceci permet de simplifier la construction de la courroie pour variateur suivant l'invention. Dans chaque segment, la séquence qui est en mesure d'assurer une réduction des vibrations pour toutes les vitesses et toutes les puissances transmises est celle du critère de symétrie obtenu par des groupements symétriques des pas. En particulier, le groupement le plus élémentaire est celui formé par un seul pas court ou un seul pas long. On peut former des groupements plus complexes en utilisant une succession de deux ou plus de deux pas courts ou de deux ou plus de deux pas longs ou encore finalement, en uti- lisant dans chaque groupement des pas courts et des pas longs disposés dans un ordre symétriquement comme, par exemple, pas long, pas long, pas court, pas court. Les groupements décrits constituent les élé- ments qui peuvent être utilisés pour la formation des séquences précitées, lesquelles sont obtenues en disposant l'un à la suite de l'autre des groupements de types différents. La ca- ractéristique essentielle de l'invention qui permet dabaisser à une valeur réduite et uniforme les vibrations et le bruit émis par une courroie, de variateur en cours de fonctionnement consiste en ce que chaque groupement de pas est suivi d'un groupement symétrique. Par exemple, si un groupement est formé de trois pas courts, il sera immédiatement suivi d'un groupe- ment de trois pas longs et, ensuite, on pourra insérer, par exemple le groupement pas court - pas long - pas court, auquel fera suite le groupement pas long - pas court - pas long. Une autre caractéristique fondamentale de l'in- vention est la séquence qui permet d'atténuer le bruit et de diminuer les vibrations avec le plus d'uniformité. La séquence en question est la suivante Pepe P P e e acPc Pe e Pccc c ec ee PcPc Pepe PCPC Pepe PCPc PCPc Pepe Pepe PcPc cPc Pepe PcPc Pepe Pepe PcPc Pepe Pcpc PCPc Pepe Pepe PcPc Pcpc Pepe Pepe PcPc Pepe PcPc Pepe PcPc PcPcs Pepe Pcc PCPC PCPc PCPC Pepe Pepe Pepe ee o évidemment, pe indique un pas long et Pc indique un pas court. Tout ce qui a été dit plus haut se rapporte à la forme particulièrement de réalisation représentée sur la figure 1 o les éléments rapportés rigides sont enrobés dans le corps en matière élastomère de la courroie. Toutefois, tout ce qui a été dit à propos de la forme de réalisation représentée sur la figure 1 peut être répété pour la variante de réalisation représentée sur la fi- gure 2, sur laquelle les éléments rapportés rigides sont exté- rieurs au corps de la courroie et sont fixés extérieurement à cette dernière. Comme on peut le voir en effet sur la figure 2, la courroie pour variateur représentée sur cette figure présente un corps de courroie 1 en matière élastomère qui en- robe une structure résistante à la traction formée d'un ensem- ble de cablés flexibles et inextensibles 12 parallèles entre eux et contenus dans un même plan. Sur une face du corps Il de la courroie se trouvent des reliefs 13 dont le nombre, les distances mutuelles et la distribution sont calculés au moyen des formules indiquées dans la description du mode de réalisation illustré par la figure 1. Sur les reliefs 13 sont montés des éléments rapportés 14 dont chacun possède la forme d'un petit bloc prismatique qui présente des surfaces inclinées dans les plans des flancs du corps 11 de la courroie et qui est muni d'une cavité capable de contenir un relief 13. En outre, chaque petit bloc prismatique pré- sente deux ailettes 15 destinées à entrer en contact avec la face du corps de la courroie qui est à l'opposé de celle d'o partent les reliefs 13. Ainsi qu'on l'a déjà dit plus haut, la forme préférée de réalisation d'une courroie pour variateur suivant l'invention est celle qui est indiquée au point b) décrit précédemment, c'est-à-dire celle qui est obtenue en assemblant au corps de la courroie ou en enrobant dans ce corps de courroie, des corps rigides de dimensions identiques qui sont disposés de manière que les distances séparant les corps rigides soient variables. Les formules expérimentales indiquéesplus haut sont donc également valables dans ce cas. Toutefois, le domaine de l'invention comprend également l'idée de solution indiquée au point a) décrit plus haut, dans laquelle les corps rigides ont des dimensions qui varient dans la direction du développement de la courroie tandis que les distances séparant les corps rigides sont constantes. Pour les solutions actuellement décrites, les formules indiquées plus haut sont formellement identiques bien que la signification du symbole a qui y est portée soit modifiée et soit la suivante: a désigne la largeur des espaces libres, c'est-à-dire la dis- tance entre un élément rapporté et l'élément rapporté suivant. Avec les modifications de signification du sym- bole précité, les valeurs de f et de i sont les mêmes que celles indiquées plus haut et les variantes décrites pour la forme de réalisation préférée qui ont été indiquées plus haut sont toutes valables. Avec une courroie suivant l'invention, on atteint les buts visés et ceci peut être démontré expérimen- talement. L'explication de la raison pour laquelle ces ré- sultats expérimentaux sont obtenus peut être la suivante. Une courroie pour variateur de vitesse est* un élément de transmission qui, par conséquent, comprend au moins deux poulies avec lesquelles la courroie est en prise. La transmission du mouvement entre la courroie et les poulies s'effectue par contact entre les flancs de la courroie et les flancs des gorges des poulies. Dans la courroie pour variateur sont enrobés ou fixés d'une façon quelconque des corps rigides qui, lorsqu'ils sont en contact avec les flancs des gorges des poulies, produisent des phénomènes de choc qui donnent naissance à des vibrations de la courroie et/ou de la poulie. L'existence de ces vibrations est, en premier lieu, une source de bruit et elle provoque, en deuxième lieu, des surcharges incontrôlables de la courroie. Ces surcharges Il 2492934 entraînent des fissurations de cette courroie et sont par con- séquent à l'origine de la courte durée de service de la courroie. Il est donc évident qu'en réduisant et en uni- formisant les vibrations de la courroie grâce à la solution suivant l'invention, on réussit à augmenter la durée de service de la courroie et à atténuer le bruit des variateurs de vitesse au cours de leur fonctionnement. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées, aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Courroie de transmission comportant un corps de courroie en matière polymère, fermé sur lui-même en anneau, qui enrobe une structure résistante à la traction formée d'un ensemble de cablés parallèles entre eux et contenus dans un même plan, cependant que des corps rigides, espacés les uns des autres le long du développement de la courroie sont fixés au corps de la courroie de manière à définir dans cette courroie deux séries de segments possédant des rigidités transversales différentes, cette courroie étant caractérisée en ce que la longueur des segments d'une série est variable tandis que la longueur des segments de l'autre série est constante. 2.- Courroie de transmission suivant la reven- dication 1 caractérisée en ce que la série-de segments de longueur constante est celle o se trouvent les corps rigides, dont le nombre est donné par la formule Sm N = (1 +z) a o Sm est le développement moyen de la courroie, a est la dimension du corps rigide, mesurée dans la direction du dévelop- pement de la courroie et x est le coefficient choisi dans l'intervalle de valeurs dont les limites sont 0,6 et 1,4. -3.- Courroie de transmission suivant la reven- dication 1, caractérisée en ce que la variation de la longueur de la série de segments de longueur variable est une varia- bilité du pas des corps rigides fixés dans la courroie. 4.- Courroie de transmission suivant la reven- dication 3, caractérisée en ce que la variabilité du pas des corps rigides est due à la présence de deux pas constants dont l'un est de valeur supérieure à celle de l'autre et le rapport (1 +) liant le pas long au pas court étant comprise entre les valeurs limites 0,1 et 0,9. 5.- Courroie de transmission suivant la re- vendication 4, caractérisée en ce que le rapport (1 + Y) liant le pas long au pas court est de préférence compris entre les valeurs limites 0,25 et 0,50. 6.- Courroie de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pas court (pc) est défini par la formule suivante: Sm pc (1 +)N o Sm est le développement moyen de la courroie, N est le nombre de corps rigides fixés à la courroie, y est le rap- port liant le pas long au pas court, moins un et Y est un coefficient compris entre les valeurs limites 0,3 et 0,7 7.- Courroie de transmission suivant la reven- dication 6 caractérisée en ce que la valeur du coefficient 3 est de préférence égale à 0,5. 8.- Courroie de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pas long Pe est défini par la formule Pe = (1 + X)Pc 9.- Courroie de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, sur le développement de la courroie on peut distinguer des segments répétés o, dans chaque segment, il existe des séquences symétriques de pas. 10.- Courroie de transmission suivant la reven- dication 9, caractérisée en ce que la séquence symétrique est la séquence suivante: pePe - Pcc - PePe - PcPc - PePe - PcP c Pc Pc PePe - PcPc PePe Pcpc - PePe -pcPc - PcPc PePe PePe -pcPc - pP- pe - pcP - p epe -Pepe - pcPc Pepe pppp -Pcp - c c e e c c e e e e c c e e c c c c PePe - PePe pcpc -PcPc - PePe - PePe -pcpc - ePe - PCPC - PePe PcPc -pcPc - PePe -PcPc pcPc -PcPc c- Pcpc - PePe - PePe - Pepe - Pe Pe- O Pe est un pas long et Pc un pas court.