Brevet FR2500100A1 — publié le 19820820

La présente invention se rapporte à une transmis- sion à courroie trapézoïdale constituée par au moins deux poulies présentant, en coupe axiale, une forme en "V", et par une courroie continue de section trapézoïdale entourant les poulies et dont les flancs d'appui sont inclinés d'un angle qui est identique à celui des surfaces formant portées des poulies, courroie qui présente sur sa face intérieure en re- gard des axes de poulies, des entailles transversales augmen- tant sa flexibilité. Les flasques de poulies peuvent être réalisés de façon à permettre leur coulissement axial, l'un par rapport à l'autre afin de pouvoir faire varier en continu le rayon d'enroulement de la courroie et de ce fait le rapport de transmission (variateur de vitesse) Les transmissions de ce type comportent habituelle- ment en tant que courroie de transmission, une courroie tra- pézoIdale qui présente au niveau de sa zone neutre une couche d'éléments de traction, par exemple des câbles métalliques, des cordes ou des tresses qui sont incorporés dans un élastomère formant la surface d'appui de la courroie. Les crans sur la face intérieure de la courroie, formés par les entailles men- tionnées peuvent être réalisés en une matière plus dure et dont l'élasticité est inférieure à celle de la matière formant la couche extérieure de la courroie et recouvrant les éléments de traction du fait que cette dernière couche se trouve plus ou moins allongée lors de l'enroulement de la courroie autour des poulies. Lorsqu'il s'agit d'une courroie crantée d'une largeur relativement importante il est connu, par les demandes de brevet DE 2 249 488 et 2 442 335, de prévoir à l'intérieur des crans des éléments de renforcement transversaux de forme cylindrique qui sont apparents au niveau des flancs de la courroie. Les courroies trapézoïdales du type définies ci-dessus présentent l'inconvénient de ne pas permettre a transmission de forces importantes et ceci notamment lorsque la friction entre les flancs de la courroie et les surfaces de portée des poulies est insuffisante pour empêcher un glissement. Même lors d'un faible glissement, il se produit au niveau de la surface de la courroie en contact avec la poulie un échauf- fement qui nuit sensiblement à la résistance de la matière synthétique utilisée. Cet effet peut provoquer rapidement la destruction de la courroie notamment dans le cas de variateurs de vitesse à petits rayons d'enroulement dans lesquels appa- raissent des effets de broutage ou de foulage et qui néces- sitent des couples de rotation très importants. Il est, en outre, impossible d'utiliser des courroies crantées capables de supporter des charges élevées pour des transmissions à rapport réglable en continu du fait que l'on est tributaire du nombre des crans. La présente invention a pour objet de combiner les avantages du réglage en continu d'une transmission à courroie trapézoïdale et la capacité de charge d'une courroie crantée en vue d'obtenir des capacités de charge encore plus élevées. L'utilisation d'une courroie crantée de section trapézoïdale qui, sur l'un des côtés de la transmission, se déplace sur une poulie de section axiale en "V" et, sur l'autre côté, sur une roue dentée permet en effet d'obtenir ce résultat partiellement parce que les crans peuvent engrener avec la roue dentée. Lorsqu'on tient compte de la limite de charge d'une poulie à courroie trapézoïdale utilisée dans un varia- teur de vitesse, il subsiste cependant le problème d'une correction du réglage de, la tension de la courroie (brevet US 2 333 006). Les problèmes exposés ci-dessus sont résolus con- formément à l'invention par une transmission qui est caracté- risée en ce que la transmission du couple de rotation entre les poulies et la courroie s'effectue en plus des forces de friction par des forces magnétiques. Ce résultat est obtenu du fait que sur ou à l'intérieur des flasques, des poulies sont prévus des aimants et à l'intérieur de la courroie des noyaux à conductibilité magnétique qui, à l'intérieur de l'angle d'enroulement viennent en contact avec les pièces polaires des aimants. Il est également possible de munir la courroie de transmission d'aimants permanents qui, à l'intérieur de l'angle d'enroulement sont en contact magnétique avec les flasques des poulies réalisés entièrement en une matière magné- tique. Dans la zone d'enroulement la poulie peut être en- tourée des pièces polaires d'un électro-aimant et dans ce cas il est alors nécessaire de prévoir entre les flasques de pou- lies elles-mêmes ou entre les poulies et leur arbre des élé- ments non magnétiques afin d'empêcher que s'établisse un flux magnétique par l'intermédiaire de l'arbre au lieu des noyaux incorporés dans la courroie de transmission. A la place de poulies aimantées au moyen d'électro-aimants on peut utiliser des poulies réalisées en une matière non magnétique et qui sont équipées d'aimants permanents dont les pièces polaires s'étendent radialement à l'intérieur des surfaces formant portée des poulies. Dans le cas d'une poulie équipée d'un électro-aimant et dont les flasques peuvent être déplacés axialement afin de faire varier en continu l'angle d'enroulement il est avantageux de réaliser l'enroulement de l'électro-aimant autour d'un noyau en forme de cylindre creux qui est relié à la pièce polaire pour l'un des flasques et à l'intérieur duquel est disposé pour coulisser axialement un autre noyau cylindri- que qui est relié à la pièce polaire pour l'autre flasque de la poulie. La courroie de transmission qui peut être réalisée en élastomère et présenter des éléments de traction dans sa zone neutre, peut comporter dans la zone crantée et subdivisée uniformément par les entailles transversales, des noyaux en une matière magnétique. Au lieu des noyaux, une courroie de ce type peut comporter des aimants permanents qui coopèrent alors avec des flasques en matière magnétique et qui sont reliés ma- gnétiquement l'un à l'autre. Afin de transmettre les forces d'entraînement des éléments de traction sur les noyaux ou sur les aimants permanents il est avantageux de faire passer les différents éléments de traction autour de ces derniers. Dans une forme de réalisation particulièrement effi- cace, les noyaux sont constitués par un empilage de tôle assem- blées par rivetage ou par soudage par points et qui sont si- tuées dans un plan qui est parallèle et tangentiel par rapport aux arbres des poulies. Suivant une autre forme de réalisation permettant la transmission de charges extrêmement élevées les éléments de traction sont formés par au moins un ruban sans fin en acier sur le ou lesquels sont montés fixement les noyaux cons- titués par les piles de tôles qui présentent en coupe et vues dans le sens du déplacement la forme de dents trapézoïdales. De ce fait, on obtient une surface de contact maximale pour les forces magnétiques. Dans cette forme de réalisation, il n'est pas nécessaire d'enrober les noyaux d'une matière synthé- tique. Dans tous ces exemples, il est important que les no- yaux soient en contact direct avec les poulies et qu'ils ne soient pas recouverts par la matière synthétique. On doit également éviter toute inclusion d'air nuisant au bon contact. Les surfaces de portée des noyaux ainsi que celles des poulies doivent présenter exactement le même angle d'inclinaison et être exemptes de toute rugosité augmentant l'usure. Pour ces raisons il est avantageux de réaliser au moins la partie avant, vue dans le sens de déplacement, des novaux en une matière qui est plus tendre que celle des poulies. Les aimants permanents utilisés sont de préférence des aimants en samarium qui peuvent en conséquence être de petites dimensions. Lorsque ces aimants sont incorporés dans les poulies ils peuvent être plus courts dans le sens radial que les pièces polaires en forme de barrettes auxquelles ils sont reliés. Dans le cas o les courroies sont équipées d'aimants permanents, les aimants en samarium peuvent être placés à l'intérieur des courroies et être munis de pièces po- laires qui assurent le contact extérieur avec les poulies. Lorsqu'on utilise des électro-aimants il est possible de régler les forces magnétiques effectives en fonction de la charge et en fonction de la position de la courroie de façon à obtenir pour toutes les conditions de fonctionnement le même couple de rotation. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La fig. 1 représente schématiquement et en coupe radiale suivant le plan I-I de la fig. 2 une poulie de trans- mission réglable suivant l'invention. La fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la poulie de la fig. 1. La fig. 3 est une élévation latérale d'une courroie de transmission suivant l'invention ainsi qu'une coupe par- tielle verticale de cette dernière suivant la ligne III-III de la fig. 4. La fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 3 et transversale par rapport au sens de déplacement de la courroie. La fig. 5 est une coupe analogue à celle de la fig. 4 mais pour une forme de réalisation différente. La fig. 6 représente une autre variante. La fig. 7 est une élévation latérale en coupe par- tielle suivant la ligne VII-VII de la fig. 8 d'une autre forme de 'réalisation d'une courroie de transmission suivant l'inven- tion. La fig. 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 7. La fig. 9 montre en coupe longitudinale une autre variante d'une courroie suivant l'invention. La fig. 10 est une coupe radiale dans le plan X-X de la fig. il représentant une autre forme de réalisation d'une poulie de transmission suivant l'invention. La fig. 11 est une coupe axiale suivant la ligne XI-XI de la fig. 10. Aux fig. 1 et 2 un arbre 1 porte une poulie dont le flasque de gauche 2 est relié fixement à l'arbre 1 tandis que le flasque de droite 3 est monté sur ce dernier de façon à pouvoir coulisser axialement. Les deux flasques 2 et 3 sont coniques afin que l'angle des flancs 4 de la courroie de transmission 5 corresponde à celui de la surface de portée 6 des deux flasques ce qui est important non seulement pour obtenir une friction maximale mais également pour obtenir un contact magnétique exempt d'inclusion d'air. Les parties inté- rieures radiales 7 et 8 des flasques 2 et 3 sont réalisées en une matière non magnétique afin d'éviter tout flux magnétique entre les deux flasques 2 et 3 par l'intermédiaire de l'arbre 1. Les parties extérieures 9, 10 des flasques 2.et 3 sont en une matière magnétique. Le rayon d'enroulement de la courroie de transmission 5 peut être modifié en faisant coulisser axiale- ment le flasque 3 comme cela ressort de la partie inférieure de la fig. 2. Lors de l'écartement maximum des flasques on obtient en conséquence le plus petit rayon d'enroulement pour la courroie comme le montre le trait interrompu de la fig. 1. Chacun des flasques 2 et 3 présente une fente 9 qui est prévue pour éviter tout échauffement des flasques par suite de courants de Foucault. Les flasques 2 et 3 sont entourés latéralement de pièces polaires Il et 12 d'un électro-aimant 13 qui, sans toucher les flasques 2 et 3 sont placées à proximité immédiate des surfaces extérieures de ces derniers. Les deux pièces po- laires s'étendent au-dessus du côté d'enroulement des flasques 2 et 3 et établissent un champ magnétique entre ces derniers et des noyaux 14 prévus dans la courroie de transmission 5 et qui sont réalisés en fer doux d'une faible rémanence ou en une matière présentant des propriétés analogues. La pièce polaire 12 peut être déplacée axialement avec le flasque 3 à l'encontre de la force élastique d'un ressort soit hydrauliquement, soit également par un électro- aimant, soit par des moyens analogues dont la représentation est superflue. L'enroulement de l'électro-aimant 13 se trouve sur le noyau 15 en forme de cylindre creux qui est fixé à la pièce polaire il et réalisé dans la même matière que cette dernière. Un deuxième noyau cylindrique 16 fixé à la pièce polaire 12 et réalisé dans la même matière que celle-ci, est disposé pour coulisser axialement à l'intérieur du noyau 15. Lors d'un coulissement vers la gauche du flasque 3 et de la pièce polaire 12 le noyau 16 plonge dans le noyau 15 mais, lors d'un coulissement vers la droite du flasque 3, le noyau 16 ne sort jamais complètement du noyau 15 afin de ne pas interrompre le flux magnétique quelle que soit la position occupée par la courroie de transmission 5. La courroie de transmission 5 des fig. 1 et 2 est représentée en détail aux fig. 3 et 4. Cette courroie est une courroie trapézoldale dont le corps est constitué, de façon habituelle, par un élastomère résistant, par exemple du po- lyuréthane, au niveau de sa zone crantée 20, par des éléments de traction 21 au niveau de sa zone neutre et par une couche de recouvrement plus élastique 22 en une matière synthétique se liant avec la matière synthétique de la zone crantée soit par collage soit par réticulation. Les éléments de traction 21 sont avantageusement des câbles ou des fils d'acier mais ils peuvent également être constitués par des fibres en matière synthétique, des fibres de verre ou des fibres textiles dont chacune, par exemple chaque deuxième, passe>comme cela est visible en 23, autour des noyaux 14. Au niveau des deux flancs 4 de la courroie 5 les noyaux 14 sont apparants et viennent, comme déjà décrit, en contact avec les flasques 2 et 3. Aux autres endroits les noyaux, les éléments de traction et les boucles entourant les noyaux sont complètement recouverts de matière synthétique. Les dents ou crans 24 formés par des entailles 25 améliorant la flexibilité de la courroie de transmission 5 peuvent présenter une forme trapézoïdale (fig. 3) ou une forme arrondie (fig. 8). Les noyaux 14 sont réalisés en une matière qui est plus tendre que celle des flasques 2 et 3 afin d'éviter l'usure de ces derniers et de conserver une surface de contact magné- tique parfaitement lisse. La fig. 5 montre une forme de réalisation différente de celle représentée aux fig. 3 et 4. Dans cette variante les 2500 100 noyaux 14 sont divisés en noyaux 14' et 14'' dont chacun présente un pôle sud et un pôle nord. Grâce à la couche de matière synthétique prévue entre ces noyaux 14' et 14'' ceux-ci assurent un contact uniforme avec des flasques 2 et 3 lors de leur passage sur la poulie. Les fig. 6 et 7 montrent une forme de réalisation dans laquelle chaque noyau 26 est constitué par un paquet de tôles 27 en fer doux et d'une faible rémanence. Ces tôles sont assemblées par rivetage ou par soudage par points. Le plan occupé par les tôles est tangentiel et parallèle à l'arbre 1. Les tôles peuvent également être réalisées en une autre matière présentant les mêmes propriétés magnétiques que le fer doux et qui est plus tendre que la matière des flasques 2 et 3. Les noyaux 26 sont analogues aux noyaux 14 entourés par les éléments de traction 28 et ils sont également noyés dans la matière synthétique à l'exception de leurs surfaces de portée 28 au niveau des flancs 4. Etant donné que les noyaux présentent une forme trapézoIdale vus en coupe et dans le sens de déplacement de la courroie, on obtient une surface de contact nettement plus grande qu'avec des noyaux 14 de forme ronde. La fig. 8 représente une courroie de transmission destinée à supporter des charges très élevées et des condi- tions de service rudes. Dans cette forme de réalisation les éléments de traction sont formés par une ou plusieurs bandes en acier 30 sans fin et d'une grande flexibilité sur lesquelles sont fixés par rivetage ou par soudage par points des paquets de tôles 27 en fer doux et qui forment les noyaux 31. La forme de ces paquets et la matière dans laquelle ils sont réalisés correspondent à celles des noyaux 26 représentés aux fig. 6 et 7. Les fig. 9 et 10 illustrent une autre forme de réa- lisation d'une poulie réglable axialement et dans laquelle les forces magnétiques sont créées par des aimants permanents 40, 41. Les aimants permanents sont disposés dans des fentes ra- diales des deux flasques 42 et 43 qui doivent être réalisés en une matière non magnétique. Des pièces polaires 44 et 45 en forme de barrette et en contact avec les aimants permanents, s'étendent de part et d'autre des fentes au-dessus de la zone de la surface des flasques 42, 43 à l'intérieur de laquelle se déplace la courroie 46 et les noyaux 47 de cette dernière viennent en contact magnétique direct avec les pièces polaires 44, 45. Etant donné que le nombre des noyaux 47 présents dans l'angle d'enroulement s'accroit en fonction de l'augmentation du rayon d'enroulement, le nombre de noyaux en contact magné- tique avec les pièces polaires 44, 45 reste toujours le même de façon que la distance angulaire séparant ces dernières et augmentant en même temps que le rayon d'enroulement ne produise aucun effet défavorable. Lors d'un rayon plus important les différents noyaux impriment, en outre, un couple de rotation plus grand à la poulie ou inversement. Le coulissement du flasque 43 vers la droite est représenté en bas de la fig. 10. La courroie de transmission 46 correspond en ce qui concerne sa conception à celle des fig. 3 et 4 à l'exception de la forme différente des entailles 48. La fig. 11 montre qu'il est également possible d'incorporer des aimants permanents 50 dans la courroie de transmission. Ces aimants permanents sont disposés fixement entre les noyaux partiels 51 et 52 qui, dans ce cas, forment les pièces polaires. Les noyaux partiels et les aimants per- manents 50 peuvent être reliés avec les éléments de traction 51 grâce à des boucles 53 formées par ces éléments et entou- rant les noyaux et les aimants. La conception de cette courroie correspond pour le reste à celle de la courroie des fig. 3 et 4. Les aimants permanents 40, 41 prévus dans les flasques 42, 43 ainsi que les aimants permanents 50 incorporés dans la courroie suivant la fig. 11 peuvent être des aimants en samarium ce qui permet de les réaliser sous les petites dimensions représentées. REVENDICATIONS 1 - Transmission à courroie trapézoïdale constituée par au moins deux poulies présentant, en coupe axiale, une forme en "V" et par une courroie continue de section trapézol- dale entourant les poulies et dont les flancs d'appui sont inclinés d'un angle qui est identique à celui des surfaces formant portées des poulies, courroie qui présente sur sa face intérieure en regard des axes des poulies des entailles transversales augmentant sa flexibilité, caractérisée en ce que la transmission du couple de rotation entre les poulies et la courroie (5) s'effectue en plus des forces de friction par des forces magnétiques. 2 - Transmission à courroie trapézoïdale suivant la revendication 1, caractérisée en ce que sur ou à l'intérieur des flasques (2, 3, 42, 43) des poulies sont prévus des aimants (13, 40, 41) et à l'intérieur de la courroie (5) des noyaux à conductibilité magnétique (14, 24, 25, 26, 31, 47) qui, à l'intérieur de l'angle d'enroulement viennent en contact avec les pièces polaires (11, 12, 44, 45) des aimants (13, 40, 41). 3 - Transmission à courroie trapézoïdale suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la courroie de trans- mission (5) contient des aimants permanents (50) qui, à l'intérieur de l'angle d'enroulement sont en contact magnétique avec la poulie réalisée entièrement en une matière magnétique. 4 - Transmission à courroie trapézoïdale, suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que dans la zone d'enroulement les flasques (2, 3) sont entourés de pièces polaires (11, 12) d'un électro-aimant (13) et en ce que des parties (7, 8) non magnétiquessont prévues entre les flasques (2, 3) et l'arbre (1) portant ces derniers. - Transmission à courroie trapézoïdale suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que des aimants permanents (40, 41) avec des pièces polaires (44, 45) s'étendant radialement dans les surfaces de portée des flas- ques (42j 43) sont prévus à l'intérieur de ces derniers réa- lisés en une matière non magnétique. 2500 100 6 - Transmission à courroie trapézoïdale suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la bobine de l'électro-aimant (13) est réalisée autour d'un noyau (15) en forme de cylindre creux et relié à la pièce polaire (11) agissant sur le flasque (2) lorsqu'il s'agit de flasques (2, 3) qui pour faire varier en continu le rayon d'enroulement peuvent être déplacés axialement l'un par rapport à l'autre et en ce qu'à l'intérieur du cylindre creux est disposé pour coulisser axialement un deuxième noyau cylindrique (16) qui est relié à la pièce polaire (12) agissant sur l'autre flasque (3). 7 - Transmission à courroie trapézoïdale suivant l'une des revendications 1, 2 et 4 à 6, caractérisée en ce que la courroie de transmission (5) comportant des éléments de traction (21) au niveau de sa zone neutre, est réalisée en élastomère et présente dans sa zone crantée (20) subdivi- sée uniformément par des entailles transversales, des noyaux (14, 24, 25, 26, 31, 47) en une matière magnétique. 8 - Transmission à courroie trapézoïdale suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la courroie de trans- mission (5) comportant des éléments de traction (21) au niveau de sa zone neutre est réalisée en élastomère (20, 22) et présente des aimants permanents (50) dans sa zone crantée (20) subdivisée par des entailles transversales. 9 - Transmission à courroie trapézoïdale suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que les noyaux (14, 24, 25, 26, 31, 47) réalisés en une matière ma- gnétique ainsi que les aimants permanents (50) sont entourés par des boucles formées par les différents éléments de trac- tion (23, 28, 53). - Transmission à courroie trapézoïdale suivant la revendication 7, caractérisée en ce que les paquets de tôles (27) sont assemblés par rivetage ou par soudage par points. Il - Transmission à courroie trapézoïdale suivant l'une des revendications 7 et 10, caractérisée en ce que les éléments de traction sont constitués par une ou plusieurs bandes en acier (30) auxquelles sont reliés par rivetage ou par soudage par points les noyaux formés par les paquets de tôle (27) 12 - Transmission à courroie trapézoïdale suivant la revendication 11, caractérisée en ce que les bandes en acier (30) et les noyaux formés par des paquets de tôles (27) ne sont pas incorporés dans une matière synthétique. 13 - Transmission à courroie trapézoïdale suivant l'une des revendications 3 et 5, caractérisée en ce que les aimants permanents (40, 41, 50) sont des aimants en samarium. 14 - Transmission à courroie trapézoïdale suivant l'une des revendications 3 et 13, caractérisée en ce que les aimants en samarium (50) prévus à l'intérieur de la courroie (5) présentent des pièces polaires (51, 52) sur leurs côtés extérieurs.