Brevet FR2501815A1 — publié le 19820917

La présente invention a trait à une courroie de transmission et en particulier à une courroie de transmis- sion trapézoïdale spécialement destinée aux variateurs devitesoe. On connaît déjà des courroies de transmission trapézoïdales pour variateurs de vitesse qui comprennent, à l'intérieur d'un corps en matière élastomère ou plastomère, une série d'éléments intérieurs rigides capables de garantir à la courroie de la rigidité transversale et, ainsi que de la flexibilité longitudinale. Ces caractéristiques sont indis- pensables à une courroie de variateur de vitesse parce que cette courroie doit pouvoir résister aux pressions transver- sales qui agissent sur ses flancs lorsqu'elle est coincée dans les gorges des poulies à gorge variable formant le va- riateur de vitesse et parce qu'en même temps, elle doit pou- voir s'enrouler autour de ces poulies, même lorsque les dia- mètres des poulies sont très réduits. Ce type de courroie con- nue présente cependant des inconvénients en ce qui concerne l'usure des surfaces de travail des courroies et, en consé- quence, en ce qui concerne leur durée. Le but de l'invention est d'éliminer les in- convénients des courroies de transmission connues et, en par- ticulier, d'augmenter la durée des courroies de transmission, notamment pour variateurs de vitesse, en agissant à la fois par diminution de l'usure des surfaces de travail et par abaissement de la température de service, et d'augmenter le rendement de la transmission en réduisant la quantité d'éner- gie absorbée par la courroie par hystérésis. L'invention a pour objet une courroie de trans- mission qui comprend un corps de matière élastomère ou plas- tomère muni d'une grande base, d'une petite base et de deux flancs latéraux convergents, une armature résistante à la traction comprenant une série de cablés en matière flexible et inextensible parallèles entre eux et contenus dans un même plan et une série d'éléments intérieurs résistants transversaux englobés dans le corps et répartis sur la lon- longueur de ce corps, cette courroie étant caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'uniformisation des pressions de contact sur les deux flancs convergents. Les figures du dessin annexe donné à titre d'exemple non limitatif feront bien comprendre comment l'in- vention peut être réalisée La figure 1 montre en coupe et en perspective une forme particulière de réalisation d'une courroie de transmission suivant l'invention. Les figures 2 et 3 montrent des variantes de réalisation de la courroie de transmission de la figure 1. La figure 4 montre en coupe et en perspective une variante de réalisation d'une courroie de transmission suivant l'invention.. Suivant son principe le plus général, l'inven- tion a pour objet une courroie de transmission trapézoïdale comprenant un corps en matière élastomère ou plastomère qui incorpore une armature résistante à la traction formée d'une série de cablés parallèles entre eux faits d'une matière flexible et inextensible ainsi qu'une série d'éléments inté- rieurs transversaux, la courroie comprenant également des moyens d'uniformisation des pressions de contact qui agissent sur les flancs latéraux de la courroie. Sur la figure 1, on a représenté en coupe et en perspective une courroie de transmission trapézoldale 1 particulièrement destinée à être utilisée dans des variateurs de vitesse équipés de poulies à gorge variable. Cette courroie 1 comprend un corps 2 en matière élastomère ou plastomère qui présente une grande base 3, une petite base 2 et deux flancs latéraux convergents 5. L'intérieur du corps 2 con- tient une armature résistante à la traction 6 formée d'une série de cablés parallèles situés dans un même plan, et dis- posés sur toute l'étendue de la courroie. Ces cablés sont formés d'une matière flexible et inextensible telle que l'acier, le nylon, la fibre de verre, une fibre de polyamide, d'aramide, de polyester, la rayonne et les autres matières analogues. Dans le corps 2 sont également incorporésune série d'éléments intérieurs qui résistent aux pressions transversa- les exercées sur la courroie et qui sont répartis sur toute l'étendue de la courroie, avec un pas pratiquement constant et/ ou un pas variable. Ces éléments intérieurs sont rigides et ils sont constitués de préférence par des bandes d'une matière métallique (acier à ressorts) pliée et mise en forme puis soumise à un traitement thermique et convenablement revêtue d'un adhésif destiné à en améliorer les caractéristiques lo d'adhérence sur la matière élastomère de la courroie. Ces ban-, des 7 présentent deux segments 8 parallèles aux flancs laté- raux convergents 5 et, en particulier, ces segments 8 sont parallèles et adjacents aux flancs 5 de la courroie et ils s'étendent pratiquement sur toute la longueur de ces flancs 5. 215 Deux segments courbes 9 respectivement adjacents aux segments 8, forment chacun, dans l'ordre, une première anse à 1801C suivie d'une deuxième anse à 900. Ces deux anses sont disposées de manière à reporter le développement des bandes 7 vers l'intérieur de la courroie 1 (comme on l'a représenté sur le dessin). Pour relier entre eux les deux segments courbes 9 des bandes 7, il est prévu finalement un segment rectiligne 10 parallèle à la grande base 3 ou à la petite base 4. Dans la forme particulière de réalisation représentée sur la figure 1, ce segment rectiligne 10 est parallèle et adjacent à la petite base 4. Comme on l'a représenté sur la figure 1, cette petite base 4 présente une rainure longitudinale continue 11, qui peut être absente dans certaines applications. En outre, les câblés de l'armature 6 résistante à la traction sont de préférence sensiblement en contact avec le segment rectiligne 10 des bandes 7; on entend par cela qu'il n'existe qu'une mince couche de caoutchouc entre les cablés et le segment rectiligne 10. Ces câblés sont en outre de préférence super- posés aux segments rectilignes 10, c'est-à-dire qu'ils sont de préférence disposés entre ces segments et la grande base 3. La courroie 1 suivant l'invention qui est re- présentée sur le dessin comprend en outre des moyens d'unifor- misation des pressions de contact qui agissent sur les flancs convergents de la courroie. Dans une forme particulière de réa- lisation de l'invention,ces moyens comprennent une couche 12 de matière élastomère ou plastomère qui englobe des morceaux de fi- bres pratiquement dans une direction perpendiculaire à la surface des flancs latéraux convergents 5 de la courroie. Ces morceaux de fibres sont indiqués d'une façon générale par de petits traits continus à l'intérieur de la masse des couches 12. Ces couches 12 s'étendent sur toute la hauteur des flancs et sur tout le développement longitudinal de ces flancs. Ces fibres sont de préférence des fibres de polyamides'aromatiques ou des fibres de carbone, d'autres fibres synthétiques ou, naturelles et éventuellement, également des morceaux de fils métalliques. - Sur la figure 2, on a représenté en coupe et. en perspective une courroie 13 suivant l'invention, analogue - à la courroie 1 décrite plus haut et, pour cette raison, on a utilisé les mêmes références numériques pour désigner les mêmes éléments. Dans cette courroie, les moyens d'uniformisa- tion des pressions de contact agissant sur les deux flancs latéraux convergents revêtent une forme différente. En effet, ces moyens comprennent, outre les couches de matière élastomère 12 précitées, qui renferment des morceaux de fibres orientés perpendiculairement à la sur- face des flancs latéraux convergents 5, une autre couche 14 de matière élastomère ou plastomère renfermant des morceaux de fibres du type indiqué précédemment pour les fibres de couches 12, sensiblement orientés perpendiculairement au plan de symétrie longitudinale de la courroie 13. En d'autres termes, les fibres de la couche 14 se trouvent dans des plans parallèles au plan de la section transversale de la courroie 13 représentée sur la figure 2. Cette couche 14 est disposée dans la région de l'une des bases de la courroie et, dans la solution particulière représentée sur la figure 1, elle est disposée dans la région de la grande base 3. Cette couche 14 s'étend donc transversalement entre les extrémités libres des segments 8 des bandes 7 qui sont parallèles aux flancs laté- raux convergents 5. En effet, comme on l'a représenté sur la figu- re 2, les extrémités libres des segments 8 sont comprises entre la couche 14 et les couches 12. En variante, la couche 14 peut s'étendre jusqu'à couvrir la totalité de la surface de la grande base 3, jusqu'à entrer en contact avec les couches 12 par ses bords d'extrémités, en formant ainsi un élément d'un seul tenant avec ces couches 12. Sur la figure 3, on a représenté en coupe et en perspective une courroie 15 suivant l'invention qui comprend une variante de réalisation pour la couche 14 de la courroie 13 de la figure 2. En effet, dans la courroie 15, la couche 16 adjacente à la grande base 3, qui renferme des morceaux de fibres disposés perpendiculairement au plan de symétrie longi- tudinale, se prolonge par deux segments 17 dans le corps 2, en direction de la petite base 4. Ces segments 17 sont donc adjacents au côté des segments 8 des bandes 7 qui est dirigé vers l'axe de symétrie longitudinale de la courroie. Ces deux segments 17 peuvent varier entre une longueur nulle (cas de la courroie 13 de la figure 2) et à une longueur dans laquelle ils remplissent chacun la concavité formée par l'anse à 1800 du segment courbe 9 des bandes 7 et ils comprennent eux aussi des morceaux de fibres orientés perpendiculairement au plan de symétrie longitudinale de la courroie 7, comme le reste de la couche 16. Les modes de réalisation d'une courroie de transmission suivant l'invention qui sont représentés sur les figures 1 à 3 peuvent en outre comprendre un tissu de revêtement, du type connu en soi et utilisé pour les courroies de transmission trapézoïdales, placé dans la région des bases et en particulier de la petite base 4. Sur la figure 4, on a représenté en coupe et en perspective une autre variante de réalisation d'une cour- roie de transmission suivant l'invention. Selon cette varian- te une courroie 18 comprend un corps 19 en matière élasto- mère ou plastomère muni d'une grande base 20, d'une petite base 21 et deux flancs latéraux convergents 22. Ce corps 19 renferme une armature résistante à la traction 23 formée de plusieurs cablés contenus dans un même plan, parallèles entre eux, faits d'une matière flexible et inextensible comme celle indiquée pour les cablés de la courroie 1 de la figure 1, et une série d'éléments intérieurs transversaux formés de bandes 24, de préférence métalliques, pliées et façonnées puis sou- mises à un traitement thermique, de manière à présenter des segments 25 parallèles aux flancs latéraux convergents 22 et qui s'étendent sur toute la longueur de ces flancs, des segments courbes 26 qui présentent, dans l'ordre, une anse à 1800 et, ensuite une anse à 900.et un segment rectiligne 27 qui relie les deux segments courbes 26, et qui est adjacent et parallèle à la grande base 20. Ce segment rectiligne 27 est en outre sensiblement en contact avec les cablés de l'ar- mature résistante à la traction 23 et cette armature se trouve entre ledit segment 27 et la grande base 21. La courroie 18 représentée sur la figure 4 comprend en outre, comme moyens d'uniformisation des pressions de contact qui agissent sur les flancs latéraux convergents 22, des couches 28 d'une ma- tière élastomère ou plastomère qui renferment des morceaux de fibres (faites de la même matière que celle indiquée plus haut) orientées perpendiculairement à la surface des flancs latéraux. Comme on l'a représenté sur la figure 4, lesdits moyens d'uniformisation peuvent comprendre une autre couche 29 de matière élastomère ou plastomère qui renferme des fibres orientées perpendiculairement au plan de symétrie longitudinal de la courroie, cette couche 29 étant disposée dans la région de la petite base 21 de la courroie 18. Comme pour la variante décrite en regard des figures 2 et 3, cette couche 29 peut s'étendre transversalement jusqu'à ren- contrer les couches 28 et se souder à ces dernières ou encore elle peut se prolonger par deux segments vers la grande base 20, le long du côté des segments 25 qui est dirigé vers le plan de symétrie longitudinale, et jusqu'à s'engager dans l'anse à 1800 du segment courbe 26. A titre d'exemple, on indique ci-après un mélange élastomère destiné à former le corps des courroies suivant l'invention qui ont été décrites plus haut. - néoprène GRT 100 parties en poids - oxyde de zinc (ZnO) 5 " - oxyde de magnésium (Mgo) 4 " -noir SRF 50 + 100 le - acide stéarique 2 " - agent anti-veillissement 2 Comme mélange élastomère pour les différentes couches renfermant les morceaux de fibres des courroies sui- vant l'invention qui a été décrite plus haut, on peut indiquer le suivant: - néoprène GRT 100 parties en poids - oxyde de zinc (ZnO) 5 " - oxyde de magnésium (MgO) 4 " - noir SRF 30 + 50 - acide stéarique 2 " - agent anti-vieillissement 2 " - fibres 20 Avec une courroie de transmission suivant l'invention ou avec ses variantes décrites plus haut, on atteint les buts visés précités. En effet, les courroies suivant l'invention ont montré au cours d'essais effectués par la demanderesse une usure très réduite comparativement aux courroies analogues mais dépourvues des couches renfer- mant des fibres orientées perpendiculairement à la surface des flancs latéraux convergents. En effet, on peut imaginer, avec une excellente approximation que les courroies suivant l'invention ont principalement comme surfaces de contact avec les surfaces des gorges des poulies les extrémités des mor- ceaux de fibres, qui supportent la partie principale de la pression de contact, tandis que, au contraire, la matière élastomère ou plastomère qui les englobe supporte une faible part de cette pression, qui est suffisante pour garantir l'adhérence entre la courroie et la poulie. En effet, la dureté de ces petits morceaux de fibres est beaucoup plus grande que la dureté de la matière qui les englobe et, par suite, après une première et légère usure de la matière englobante, lorsque l'extrémité des morceaux de fibres affleure à la surface du flanc de la courroie, c'est la surface de ces morceaux de fibres qui supporte la plus forte proportion des pressions exercées par les gorges des poulies. En outré, ces morceaux étant englobés dans la matière élastomère ou plasto- mère, se comportant comme des branches en forme de cercles en ce sens qu'elles transfèrent les pressions de la surface rigide des gorges des poulies à une autre surface rigide de la courroie, constituée par le segment parallèle aux flancs des bandes enrobées dans la courroie et, par conséquent, pourront résister à des charges de pointe plus élevées sans subir de flambage, ce qui se traduit par la possibilité -- d'exercer de plus grandes pressions sur les flancs de la courroie. Tout ceci permet de diminuer l'usure des flancs de la courroie et, par conséquent, d'augmenter la durée de la vie utile de la courroie. Ce comportement des branches en forme de cer- cle des morceaux de fibres avec les avantages résultants qui ont été exposés plus haut et ceux qui sont indiqués ci- après est dû aux caractéristiques fournies par le matériau composite constitué à la fois par les morceaux de fibres et par la matière élastomère ou plastomère qui les englobe et ne constituent pas le résultat d'une simple addition des caractéristiques des différents éléments qui constituent ce matériau composite. En outre, les morceaux de fibres englobés dans les couches disposées le long des flancs permettent d'uni- formiser les pressions exercées sur les flancs de la courroie dans le sens du développement de cette courroie. En effet, ces couches qui englobent les morceaux de fibres sont des couches continues qui recouvrent les flancs aussi bien dans les zones situées face aux éléments intérieurs de raidissement transversal que dans les zones comprises entre les éléments rapportés transversaux adjacents. La continuité de la couche a pour effet que les forces qui ten- -dent le plus à déformer la matière élastomère présente entre les éléments rapportés transversaux adjacents sont le plus lo fortement absorbées par lesdites couches qui englobent les fibres, en particulier lorsquela courroie s'enroule autour des poulies. En effet, d'un côté, les fibres s'appuient contre la surface rigide des gorges des poulies et, par con- séquent, freinent la déformation de la matière élastomère qui les englobe et, en même temps, dans la région des zones munies d'un élément rapporté transversal, elles freinent le glissement vers l'intérieur de la matière qui englobe les fibres présentes dans les zones situées entre les éléments rapportés adjacents, justement grâce à la continuité de la couche qui englobe toutes les fibres. Il convient finalement de tenir compte du fait que l'orientation des fibres perpendiculairement à la surface des flancs est très importante pour l'obtention d'une usure réduite et, par conséquent, d'une longue durée. En effet, l'orientation est telle que les fibres se trouvent disposées perpendiculairement à deux surfaces rigides parallèles entre elles (la gorge de la poulie à l'extérieur et l'élément intérieur Transversal à l'intérieur) et, par conséquent, elles pourront mieux trans- mettre la pression de contact desdites gorges à la courroie avec un meilleur rendement et avec un état de sollicita- tion de ces fibres globalement réduit. En effet, grâce au fait qu'elles sont englobées dans la matière élastomère ou plastomère, les fibres se comportent comme des branches en forme de cercles sollicitées en bout. Si, au contraire, les fibres étaient inclinées par rapport à ces surfaces (si, par exemple elles étaient disposées perpendiculairement au plan de symétrie longitudinale de la courroie, comme les fibres de la couche adjacente aux bases) la pression de con- tact serait alors transformée en partie en une charge en bout transmise d'une surface (gorge des poulies) à l'autre surface parallèle à celle-ci (élément intérieur résistant transversal englobé dans la courroie) c'està-dire en travail utile effectué par-la courroie mais également en partie en un couple qui tendrait à déplacer chaque morceau de fibre en le faisant tourner par rapport à la matière qui l'englobe et, par conséquent, cette proportion de la pres- sion de contact serait dissipée dans la couche qui englobe lesdits morceaux de fibres et serait par conséquent un tra- vail perdu pour la transmission, en entraînant ainsi une diminution du rendement de la transmission. En outre, cette dissipation de travail c'est- à-dire d'énergie) provoquerait une augmentation de la tempé- rature de travail de la courroie, avec une diminution consé- cutive de la vie utile de cette courroie. Tout ceci est nui- sible à l'augmentation de l'angle réel entre l'axe des mor- ceaux de fibres et la perpendiculaire à la surface des flancs de la courroie. En outre, la structure particulière des cou- ches disposées sur les flancs et qui englobent les morceaux de fibres garantit le maintien à une valeur constante des caractéristiques de contact entre flancs de la courroie et gorges des poulies pendant toute la durée de vie utile de la courroie (en particulier pression de contact et adhérence). En effet, bien que l'usure soit réduite comparativement aux courroies connues, il existe également un certain degré d'usure dans les courroies suivant l'invention mais cette usure n'est pas au détriment des caractéristiques précitées par suite de modification de la structure superficielle des flancs de la courroie. Au contraire, l'usure des flancs de la courroie suivant l'invention renouvelle la couche super- ficielle des flancs en mettant à jour sur la surface des flancs une couche qui possède des caractéristiques égales 11. à celles de la couche usée et, par conséquent, les caracté- ristiques de la couche superficielle restent constantes dans le temps. En outre, en faisant varier l'épaisseur de la couche qui englobe l'épaisseur de fibres et qui est placée sur les flancs de la courroie, on peut construire une courroie dans laquelle la durée des flancs est presque égale à la durée de l'élément intérieur résistant à la traction. La couche de matière élastomère ou plastomère qui englobe les morceaux de fibres orientées perpendiculaire- ment au plan de symétrie longitudinale de la courroie et qui est placée dans la région de l'une des bases d'une courroie suivant l'invention concourt elle aussi à la possibilité d'atteindre les buts précités. En effet, cette couche qui englobe les fibres orientées s'oppose aux mouvements des extrémités des bandes façonnées qui constituent l'ossature résistante transversale et, en conséquent, elle réduit égale- ment l'amplitude du cycle de déformation transversale de la courroie, en réduisant par conséquent la température du corps de la courroie et en augmentant la résistance à la fatigue des bandes façonnées qui constituent l'ossature résistante trans- versale. En effet, lorsque la courroie commence à s'enrouler sur une poulie, les extrémités des bandes tendraient à s'in- fléchir vers le plan de symétrie longitudinale de la courroie. Toutefois, cette déformation est empêchée par la présence de ladite couche qui englobe les fibres orientées. En effet, cette couche se comporte comme un ponton, puisqu'elle est sensiblement en contact avec les deux extrémités dans la région de ses flancs latéraux. En outre, la courbure que prend la courroie a pour effet de forcer davantage ladite couche contre lesdites extrémités des bandes qui ne peuvent donc plus se déformer. Ceci est encore davantage garanti jus- tement par le fait que les morceaux de fibres orientés travaillent eux aussi en bout. Ceci se traduit principale- ment par un contact uniforme sur toute la surface du flanc, dans le sens de la hauteur du flanc, entre le flanc de la courroie et les surfaces des gorges des poulies puisque ce 1- 2501815 - 12 flanc est rendu incapable de se déformer, justement par la présence du segment desdites bandes façonnées parallèle et adjacent auxdits flancs. Ce segment est en effet bloqué à ses extrémités par un côté de la couche qui renferme les fibres orientées et qui est adjacente à la base et, de l'autre côté par la continuité fournie par le segment cour- be de la bande. En pratique, il en résulte que ledit segment de la bande façonnée qui est parallèle aux flancs de la courroie reste de toute façon parallèle aux flancs de la courroie, et plus particulièrement à la gorge des. poulies. Ceci est également vrai dans le cas o cette couche s'étend vers la base opposée, sur le côté dudit seg- ment des bandes qui forment l'ossature résistante transver- sale dirigée vers le plan de symétrie longitudinale de la courroie. Le contact plus uniforme entre le flanc de la courroie et la gorge de la poulie se traduit par une usure plus uniforme et mieux répartie sur tout le flanc de la courroie et, par conséquent, par un meilleur rendement de la transmission utilisant la courroie suivant l'invention. - Surtout, la réduction des déformations des- dits éléments, intérieurs transversaux réduit considérable- ment les pertes par hystérésis en ce sens que le corps de la courroie ne subit pratiquement pas de déformations.transver- salement à son corps. Cette diminution des pertes par hys- térésis augmente le rendement de la transmission mais, surtout, et comme ceci a été démontré par des essais expé- rimentaux effectués sur des courroies suivant l'invention, elle diminue la température de service des courroies et, par conséquent,en augmente la durée de vie utile. Tous ces avantages ont été obtenus, pour les courroies suivant l'invention, par une structure qui, tout en assurant pratiquement l'absence de toute déformation transversale du corps de la courroie, garantit une flexibi- lité longitudinale adéquate et une bonne adhérence entre caoutchouc et métal. 250 1 8 1 5 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 comprenant un corps en matière élastomère ou plastomère qui présente, une grande base, une petite base et deux flancs latéraux conver- gents, une armature résistante à la traction comprenant une série de cablés de matière flexible et inextensible parallèles entres eux et situés dans un même plan, et une série d'élé- ments rapportés transversaux englobés dans le corps et répar- tis sur la longueur de ce corps cette courroie étant carac- térisée en ce qu'elle comprend des moyens d'uniformisation (12, 14, 16, 29) des pressions de contact sur les deux flancs convergents (5, 22). 2.- Courroie suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que lesdits moyens d'uniformisation des pres- sions comprennent une couche (12) prévue sur les flancs laté- raux convergents, (5,22) faite d'une matière élastomère ou plastomère qui renferme des morceaux de fibres orientés per- pendiculairement à la surface des flancs latéraux convergents. 3.- Courroie suivant la revendication 2, carac- térisée en ce que lesdits moyens comprennent en outre une couche de matière élastomère ou plastomère renfermant des morceaux de fibres orientés perpendiculairement au plan de symétrie longitudinale de la courroie (13) à la hauteur de la grande base de cette courroie. 4.- Courroie suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que lesdits éléments rapportés sont des bandes (7,24) d'une matière métallique façonnées de manière à présenter deux segments (8, 25) parallèles aux flancs latéraux convergents grande base ou à la petite base (2,3 et 20,21). 5.- Courroie suivant la revendication 4, ca- ractérisée en ce que ledit segment rectiligne (10) est adja- cent à la petite base (3). 6.- Courroie suivant la revendication 5, 2501815 caractérisée en ce que ladite petite base présente une rai- nure longitudinale continue (11). 7.- Courroie suivant la revendication 4, caractérisée en ce que ledit segment rectiligne (27) est adjacent à la grande base (20). 8.- Courroie suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits câblés (23) sont sensiblement en contact avec le segment rec- tiligne (27) de l'élément rapporté résistant transversal qui est parallèle et adjacent à la grande base (20) ou à la petite base (21) et que ces câblés sont situés au-dessus de ce segment rectiligne.