Brevet FR2547008A1 — publié le 19841207

La présente invention se rapporte aux transmissions à courroie et poulie et elle a trait plus particulièrement à une transmission de ce type dans laquelle la transmission du mouvement entre la poulie et la courroie est établie à l'aide de tous petits éléments portés par la courroie et par la poulie qui s'accrochent les uns aux autres et qui assurent une transmission du mouvement sans glissement. L'invention se rapporte également à un procédé correspondant pour fabriquer de telles transmissions à courroie et poulie sans glissement. On connait déjà, du fait du modèle d'utilité japonais publié sous le n" 45197/82 le 5 octobre 1982,unagencement de transmission à courroie et poulie métalliques dans lequel une série de stries irrégulières sont formées sur la surface de la poulie métallique, les extrémités extérieures de ces stries pendant le fonctionnement de la poulie et de la courroie, en combinaison, étant repoussées dans la surface de la courroie métallique de façon à provoquer une déformation plastique de cette dernière pour accroître la force de frottement entre la courroie métallique et la poulie métallique. Il est probable que ce type d'accrochage coopérant entre la poulie et la courroie réduit le patinage entre la courroie et la poulie lorsque le mouvement est transmis d'un organe à l'autre. L'un des principaux buts de la présente invention est de réaliser une transmission à courroie et poulie sans glissement quelque peu voisine de celle du modèle d'utilité japonais précité mais qui est nettement perfectionnée par rapport au dispositif décrit dans ce modèle d'utilité afin de permettre son emploi dans des machines telles que, par exemple, des tables traçantes ou traceurs de courbes en coordonnées cartésiennes pour positionner avec précision, avec une très bonne répétabilité et avec une excellente résolution un organe d'entraînement associé dans une direction de coordonnées,cette transmission ayant également d'autres caractéristiques, telles qu'un faible coût, une faible inertie, une longue durée de vie, un montage facile et l'absence de vibrations. L'invention se rapporte à une transmission à courroie métallique et à poulie métallique qui peut être utilisée, par exemple, pour entraîner un organe mené dans une direction de coordonnées, la courroie ayant une face qui présente une surface rugueuse exposée en appui contre la poulie et la poulie ayant, de même,une surface rugueuse exposee en appui contre la courroie. Les surfaces rugueuses coopérantes de la courroie et de la poulie sont toutes deux formées par de très petites irrégularités de surface uniformément dispersées, c'est-à-dire sans aucun motif directionnel,sur toute l'étendue des surfaces et, au cours de la transmission du mouvement entre la poulie et la courroie, ces très petites irrégularités s'accrochent mécaniquement les unes aux autres pour assurer une prise dynamique desmodromique, sans glissement entre la courroie et la poulie. L'invention réside également en ce que la courroie et la poulie sont toutes deux métalliques dans les régions qui comportent leur faces coopérantes,en ce que les très petites irrégularités de surface de chaque face coopérante ont approximativement la même dureté - une dureté Rockwell C d'environ 55 à 60 - que celles de l'autre face coopérante et en ce que les très petites irrégularités de surfaces des deux faces coopérantes sont solidaires du métal de la courroie ou, respectivement, de la poulie. D'une manière plus détaillée, une caractéristique de l'invention réside en ce que la courroie a un corps principal en acier dont on a décapé une face au jet de sable pour former une surface sablée primaire et en ce que l'on a ensuite revêtu cette surface sablée primaire d'un métal plus dur, tel que du nickel, pour former la surface de courroie rugueuse exposée ou active. La poulie est une poulie dont la surface extérieure est fabriquée en aluminium, cette surface étant décapée au jet de sable puis durcie pour former la surface de poulie rugueuse exposée ou active.Les irrégularités de surface de la courroie et de la poulie sont toutes, par conséquent, d'une nature relativement dure et, au cours du fonctionnement, elles ont tendance à s'accrocher les unes aux autres d'une manière qui produit un engrènement mécanique plutôt que de provoquer des déformations de surface. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une transmission à courroie et poulie qui consiste à décaper au jet de sable la surface active de la courroie puis à la revêtir d'un métal plus dur et à décaper au jet de sable la surface de la poulie puis à provoquer le durçisse- ment de cette surface. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel: la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une table traçante qui comporte deux transmissions à courroie et poulies qui toutes deux font application de présente invention; la Fig. 2 est une vue partielle, à plus grande échelle, montrant la poulie et la courroie associée d'une des transmissions à courroie et poulie de la Fig. 1; et la Fig. 3 est une vue en coupe transversale,à échelle encore plus grande,de la courroie de la Fig. 2 et sur laquelle on a exagéré,aux fins de l'illustration,les dimensions des irrégularités de surface par rapport à celles du reste de la courroie. A titre d'exemple, la Fig. 1 représente un traceur de courbes en coordonnées cartésiennes ou table traçante,désigné par la référence générale 10, qui comporte deux transmissions à courroie et poulie qui mettent en oeuvre l'enseignement de la présente invention pour entraîner respectivement une tête traceuse 12 dans deux directions de coordon- nées différentes ou directions X et Y par rapport à une feuille de papier 14 ou analogue portée par une surface support plate horizontale 16 prévue sur une table 18. Plus particulièrement, la tête traceuse 12 est portée de façon à pouvoir se déplacer dans la direction des coordonnées Y sur un chariot X 20.Le chariot X est monté à cheval au-dessus de la surface à dessin repésentée par le papier 14 et il est porté par des moyens appropriés, non représentés,de façon à pouvoir se déplacer dans la direction des coordonnées X. Par conséquent, au moyen d'un mouvement combiné du chariot X 20 dans la direction des coordonnées X par rapport à la table 18 et de la tête traceuse 12 dans la direction des coordonnées Y par rapport au chariot 20, la tête traceuse peut être déplacée suivant un trajet désiré quelconque par rapport au papier 14 pour tracer une ligne telle que celle représentée et désignée par la référence 22. Pour assurer l'entraînement du chariot X 20 dans la direction des coordonnées X, les extrémités opposées du chariot X sont fixées à deux courroies 24 et 26 dont chacune passe autour d'une paire de poulies associées 28, 30 et, respectivement, 32, 34. Les deux poulies 28 et 32 montées à l'extrémité gauche de la table sont des poulies menantes qui sont calées sur un arbre menant 35 entraîné en rotation autour d'un axe transversal 36 par un moteur d'entrainement X 38, l'arbre 35 étant porté à rotation par un roulement 40 fixé à la table 18. Les deux poulies 30 et 34 montées à l'extrémité droite de la table 18 sont calées sur un arbre transversal commun fou 42 porté à rotation autour d'un axe transversal 44 par deux roulements 46 et 48. Les roulements 46 et 48 sont, à leur tour, portés de manière réglable par la table 18 au moyen de supports 50 et 52 munis de boutons 54 et 56 que l'on peut faire tourner dans:un sens ou dans l'autre pour déplacer les roulements correspondants 46 et 48 dans la direction des coordonnées X en rapprochement ou en éloignement de l'arbre 35 afin de commander la tension des courroies 24 et 26. Chacune des courroies 24 et 26 comprend un brin supérieur et un brin inférieur qui s'étendent dans la direction des coordonnées X et les extrémités opposées du chariot 20 sont fixées aux deux brins supérieurs. Bien qu'on ait représenté deux courroies 24 et 26 sur la Fig. 1 pour entraîner le chariot X 20, on peut,si désiré, n'utiliser qu'une seule courroie dans certains cas pour produire un tel mouvement. En outre, sur la Fig. 1 les poulies 28, 30, 32 et 34 sont toutes montées à rotation autour d'axes horizontaux de sorte que la largeur de chaque courroie s'étend dans une direction horizontale mais on pourrait, si désiré, monter les poulies à rotation autour d'axes verticaux de façon que la largeur des courroies correspondantes s'étende également dans la direction verticale. La transmission d'entraînement dans la direction des coordonnées Y de la tête d'écriture 12 utilise une unique courroie 58 qui passe autour de deux poulies 60 et 62 montées aux extrémités opposées du chariot X 20. La poulie 60 est la poulie menante et elle est entraînée en rotation par un arbre cannelé 64 entraîné par un moteur Y 66. La poulie 62 est une poulie folle et elle est montée réglable à l'aide de moyens, non représentés, dans la direction Y de façon qu'on puisse modifier sa position en la rapprochant ou en l'éloignantdelapoulie menante 60 afin de commander la tension de la courroie 58.Dans ce cas également, on pourrait, si désiré, monter les deux poulies 60, 62 avec leurs axes de rotation verticaux plutôt qu'horizontaux, comme représenté, auquel cas la largeur de la courroie associée 58 s'étendrait dans la direction verticale et non dans la direction horizontale. Les trois courroies 24, 26 et 58 et les poulies menantes associées 28, 32 et 60 représentées sur la Fig. 1 font application des principes de la présente invention et peuvent avoir des constructions à peu près identiques, comme représenté en plus de détail sur les Fig. 2 et 3. En d'autres termes, les Fig. 2 et 3 représentent, à titre d'exemple, la construction de la poulie menante 28 et celle de la courroie associée 24 et les autres poulies et courroies de la Fig. 1 peuvent avoir des constructions semblables. Comme représenté sur les Fig. 2 et 3 auxquelles on se référera et conformément à l'invention, la poulie menante 28 a une surface extérieure 68, destinée à venir en prise avec la courroie, de forme générale cylindrique, surface qui est rugueuse du fait qu'elle est formée par de minuscules irrégularités de surfacedisposées uniformément, sans aucun motif directionnel, sur toute l'étendue de la surface. Ces irrégula rités donnent, de préférence, à la surface une hauteur de rugosité comprise entre environ 1,6 mm et environ 3,175 mm. Elles peuvent être formées de diverses manières, par exemple par décapage chimique de la surface ou en faisant adhérer des particules de matière dure à la surface. Cependant, dans le mode de réalisation actuellement préféré, on la forme en donnant tout d'abord à la poulie 28 une surface extérieure 68 lisse puis en décapant au jet de sable cette surface pour former les irrégularités et pour donner à la surface une hauteur de rugosité comprise entre environ 1,6 mm et environ 3,175 mm puis en durcissant la surface de la poulie dans la région de la surface extérieure pour rendre les irrégularités relativement dures, d'une dureté Rockwell d'environ 50 à 60, et résistantes à la déformation par la courroie. De préférence, la totalité de la poulie 28 ou, au moins, sa partie annulaire extérieure qui forme la surface 68 est en aluminium. Avant l'opération de décapage au jet de sable, l'aluminium qui forme la surface 68 est dans un état tendre ou non durci puis, après le décapage au jet de sable,on le durcit par un traitement chimique bien connu de formation d'une couche dure pour former une pellicule superficielle dure constituée par ou contenant de l'oxyde d'aluminium. Toujours conformément aux enseignements de la présente invention, la courroie 24 des Fig. 2 et 3 comporte une surface rugueuse exposée 70 destinée à venir en prise avec la surface rugueuse extérieure et exposée 68 de la poulie 28, la rugosité de la surface 70 produisant, sur cette surface, de minuscules irrégularités de surface uniformément dispersées sur toute la surface et qui ont, dans l'ensemble, une taille, une répartition et une dureté semblables à celles des irrégularités de surface de la surface 68 de la poulie. La courroie 24 peut être fabriquée en divers métaux différents et les irrégularités de surface formées sur sa surface 70 destinée à venir en prise avec la poulie peuvent être obtenues de diverses manières différentes comme, par exemple, par un décapage chimique ou en faisant adhérer des particules dures à sa surface. Dans le mode de réalisation actuellement préféré, et comme représenté sur la Fig. 3, la courroie 24 comporte un corps principal 72 en acier, tel que de l'acier inoxydable à limite élastique élevée, dont une surface 74 est décapée au jet de sable pour former une surface décapée au jet de sable primaire ayant une hauteur de rugosité comprise entre environ 1,6 mm et environ 3,175 On revêt ensuite cette surface décapée au jet de sable primaire 74, après l'étape de sablage, d'une mince couche 76 de nickel ou autre métal dur.La couche de revêtement 76 épouse, par conséquent, la forme des irrégularités de surface de la surface décapée au jet de sable primaire et forme la surface décapée au jet de sable exposée 70 qui vient effectivement en prise avec la poulie 28. Le nickel ou autre métal de la couche de revêtement est choisi ou traité de fa çon à avoir une dureté Rockwell C d'environ 55 à 60, qui correspond étroitement à la dureté des irrégularités de surface de la poulie, de sorte que la dureté de surface des irrégularités de la poulie est à peu près la même que la dureté des irrégularités de surface de la courroie. Si désiré, on peut rendre rugueuses les deux grandes surfaces de la courroie de la manière ci-dessus décrite de façon à rendre la courroie réversible mais, naturellement, en service, il n'y a jamais qu' une seule de ces surfaces qui soit en prise avec la poulie. Etant donné que,dans la construction décrite ci-dessus, les surfaces coopérantes de la poulie 28 et de la courroie 24 ont des irrégularités-de surface qui ont approximativement les mêmes petites dimensions, la même répartition et la même dureté, les irrégularités d'un des éléments ont tendance à s'enclencher et à s'accrocher mécaniquement à celles de l'autre élément de façon à assurer une Yransmis- sion du mouvement sans glissement entre la courroie et la poulie. En outre, en dehors du fait qu'elle comporte cette caractéristique d'absence de glissement, une transmission d'entraînement mettant-en oeuvre la présente invention peut être construite de façon à avoir une faible inertie,notamment,en fabriquant la courroie de transmission avec une épaisseur relativement faibleet en fabriquant les poulies menante et menée en une matière légère,telle que l'aluminium, et une telle transmission est égalent relativement facile à monter dans une table traçante ou autre mécanisme, elle est d'une fabrication relativement économique et elle a une longue durée de vie en service. REVENDICATIONS 1 - Une transmission pour entraîner un organe mené dans une direction de coordonnées, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe mené (20) susceptible d'être déplacé dans une direction de coordonnées, une paire de poulies (28, 30) espacées l'une de l'autre dans ladite direction de coordonnées et chacune montée à rotation autour d'un axe respectif (36, 44) perpendiculaire à ladite direction de coordonnées, l'une (28) des deux poulies étant une poulie menante, une courroie métallique sans fin (24) passée autour des deux poulies de façon à avoir, au moins, un brin qui s'étende suivant ladite direction de coordonnées, des moyens assemblant l'organe mené (20) à la courroie (24) en un point de ce brin, et des moyens (38) entraînant la-poulie menante en rotation autour de son axe de façon à entraîner également la courroie et l'organe mené, la courroie métallique ayant une face rugueuse exposée (70) en prise avec la poulie menante et la poulie menante ayant une face circonférentielle rugueuse (68) en prise avec la face rugueuse exposée (70) de la courroie métallique, les faces rugueuses coopérantes de la courroie et de la poulie menante étant toutes deux formées par de minuscules irrégularités de surface qui sont régulièrement dispersées sur la surface, sans aucun motif directionnel,et qui donnent à la surface une hauteur de rugosité comprise -entre environ 1,6 mm et environ 3,175 mm, les irrégularités de surface de la face de la poulie menante ayant approximativement les mêmes dimensions, les mêmes formes, la même répartition et la même dureté que celles de la face de la courroie de sorte que les irrégularités de la face de la poulie menante s'enclenchent et s'accrochent à celles de la face de la courroie pour assurer une transmission desmodromique, sans glissement,du mouvement entre la poulie menante et la courroie. 2 - Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que les irrégularités de la face (58) de la poulie menante (28) ont une dureté Rockwell C comprise entre environ 55 et 60 et en ce que les irrégularités de la face (70) de la courroie (24) ont, de même, une dureté Rockwell C comprise entre environ 55 et 60. 3 - Une transmission pour entraîner un organe mené dans une direction de coordonnées, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe mené (20) susceptible d'être déplacé dans une direction de coordonnées, une paire de poulies (28, 30) espacées l'une de l'autre dans ladite direction de coordonnées et chacune montée à rotation autour d'un axe respectif (36, 44) perpendiculaire à ladite direction de coordonnées, l'une (28) des deux poulies étant une poulie menante, une courroie métallique sans fin (24) passée autour des deux poulies de façon à avoir, au moins, un brin qui s'étende suivant ladite direction de coordonnées, des moyens assemblant l'organe mené (20) à la courroie (24) en un point de ce brin, et des moyens (38) entrainant la poulie menante en rotation autour de son axe de façon à entraîner également la courroie et l'organe mené, la courroie métallique ayant une face décapée au jet de sable exposée (70) en prise avec la poulie menante et la poulie menante ayant une face circonférentielle décapée au jet de sable exposée (68) en prise avec la face décapée au jet de sable exposée (70) de la courroie métallique de telle sorte que les faces coopérantes de la courroie et de la poulie comportent de minuscules irrégularités de surface qui s'enclenchent et s'accrochent les unes aux autres pour assurer une transmission desmodromique,sans glissement,du mouvement entre la poulie menante et la courroie. 4 - Une transmission selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'une des faces coopérantes (68, 70) de la poulie (28) et de la courroie (24) est formée par un corps principal (72) de métal ayant une surface décapée au jet de sable primaire (74), surface décapée au jet de sable primaire qui est recouverte d'une couche de revêtement (76) en un métal plus dur pour former la surface décapée au jet de sable exposée (70). 5 - Une transmission selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'une (60) des faces coopérantes (68, 70) de la poulie (28) et de la courroie (24) est formée par une masse de métal qui présente la surface décapée au jet de sable exposée, métal qui, dans la région de la surface décapée au jet de sable exposée est durci superficiellement de fa çon à comporter une pellicule superficielle dont la dureté est supérieure à celle de la partie restante du métal. 6 - Une transmission selon la revendication 3, caractérisée en ce que la courroie comporte un corps principal (72) en acier inoxydable dont une surface (74) est décapée au jet de sable pour former une surface décapée au jet de sable primaire et une couche de revêtement (76) en nickel recouvrant la surface décapée au jet de sable primaire pour former la surface décapée-au jet de sable exposée de la courroie. 7 - Une transmission selon la revendication 3, caractérisée en ce que la poulie (28) est fabriquée en aluminium, au moins pour ce qui est de sa partie qui forme la surface décapée au jet de sable exposée (68) de la poulie,et en ce que l'aluminium situé dans la région qui forme la surface décapée au jet de sable exposée de la poulie est muni d'un revêtement durci. 8 - Une transmission selon la revendication 3, caractérisée en ce que la courroie (24) est constituée par un corps principal (72) en acier inoxydable ayant une surface décapée au jet de sable primaire (74) et par une couche de revêtement (76) en nickel qui recouvre la surface décapée au jet de sable primaire pour former la surface décapée au jet de sable exposée de la courroie et en ce que la poulie (28) est formée, dans la région de sa surface décapée au jet de sable exposee (68), par de l'allminiumaxri d'un revêtement durci. 9 - Procédé de fabrication d'une transmission sans glissement à courroie et poulie caractérisé en ce qu'il consiste à former une poulie (28) ayant une surface extérieure lisse approximativement cylindrique, à dépolir cette surface cylindrique lisse de la poulie pour y former de minuscules irregularités de surface puis à durcir cette surface extérieure rendue rugueuse (68) de la poulie, à former une courroie métallique (24) ayant une surface lisse, à dépolir la surface lisse de la courroie pour y former de minuscules irrégularités de surface puis à revêtir la surface rendue rugueuse de la courroie d'un métal plus dur pour former une surface rendue rugueuse exposée (70) et ensuite à associer la courroie à la poulie de façon que la surface rugueuse exposée (68) de la poulie et la surface rugueuse exposée (70) de la courroie soient entre elles en prise de transmission d'entraînement. 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on effectue le dépolissage de la surface (68) de la poulie par décapage au jet de sable de la surface de la poulie etoneffectue le dépolissage de la surface (70) de la courroie par décapage au jet de sable de la surface de la courroie. 11 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la poulie (28) est fabriquée en aluminium dans la région de sa surface extérieure et en ce que l'étape de durcissement de la surface de la poulie consiste en un traitement chimique de formation d'un revêtement dur sur la surface extérieure de la poulie. 12 - Procédé selon l'une des revendications 9 et 11, caractérisé en ce que la courroie initialement fabriquée est en acier et en ce que l'étape de revêtement consiste à revêtir la surface décapée au jet de sable de la courroie avec un métal plus dur que l'acier. 13 - Procédé selon llune des revendications 9 et 11, caractérisé en ce que la courroie initialement fabriquée est en acier et en ce que l'étape de revêtement consiste à revêtir la surface décapée au jet de sable de la courroie avec du nickel.