Brevet FR2546256A1 — publié le 19841123

La présente invention se rapporte à une poulie pour courroie de transmission, du type muni de picots saillants dans une direction radiale par rapport à son axe et prévus pour S engager dans des trous correspon- dants de la courroie elle-même. Les poulies de ce type qui sont déjà connues présentent certains inconvénients. Le principal inconvénient consiste en ce qu'el- les ne peuvent pas être utilisées en combinaison avec des courroies de transmission pour réaliser des transmis- sions capables de transmettre des couples élevés; en ef- fet, les dimensions et la forme des différentes parties de ces poulies ne permettent pas d'utiliser des cour- roies de transmission dans lesquelles il est possible de réaliser une bonne transmission du flux des contraintes échangées entre chaque picot et la courroie, aux deux bandes annulaires de la courroie qui se trouvent de part et d'autre des picots eux-mêmes En raison de ces dimen- sions et formes, en présence de couples élevés, il se produit des déformations anormales de certaines parties de la courroie, en particulier, des pontets dce matière qui sont compris entre deux trous adjacents de cette courroie, ou même des ruptures de cette courroie dans les bandes annulaires précitées. En outre, chaque picot tend à appliquer & la partie de la courroie contre laquelle il s'appuie des pressions dont la résultante est sensiblement inclinée par rapport à un plan tangent à la surface d'appui de la courroie et présente donc une composante radiale relati- vement grande; cette composante radiale peut facilement donner lieu à des déformations anormales de la matière de la courroie et à une perte de l Vengrènement entre le picot et lé trou. En outre, avec les poulies du type décrit qui sont déjà connues, 1 lengrènement entre chaque picot et le trou correspondant ne se produit pas avec douceur et régularité, ce qui a pour conséquence la production de sollicitations anormales dans la courroie et la produc- tion de bruits particulièrement pénibles aux très gran- des vitesses. Finalement, certaines poulies du type décrit ne permettent de réaliser que des transmissions dans les- quelles les plans médians des poulies sont contenus sen- siblement dans le même plan et dans lesquelles les pou- lies sont calées sur des axes parallèles; en effet, si les plans médians des poulies ne sont pas en coïncidence ou si ces poulies sont montées sur des axes non parallè- les, il se produit des irrégularités dans la transmis- sion et la courroie subît des sollicitations anormales qui entraînent rapidement sa rupture. Le but de la présente invention est de réaliser une poulie du type décrit qui soit dépourvue des inconvé- nients précités, c'est-à-dire qui puisse donc être uti- lisée pour transmettre des couples élevés, qui assure la transmission du mouvement avec régularité et douceur et sans bruits gênants et qui puisse être montée dans une transmission dans laquelle les poulies sont disposées dans des plans différents ou calées sur des axes non pa- rallèles. Selon l'invention, on réalise une poulie pour courroie de transmission munie de picots qui font sail- lie dans une direction radiale par rapport à son axe et sont prévus pour s'engager dans des trous correspondants de ladite courroie, caractérisée en ce qu'elle comprend une surface d'appui pour la courroie dont la largeur, me- surée parallèlement à cet axe, est comprise entre deux fois et quatre fois la dimension de la section du pied d'un picot, mesurée parallëment audit axe, la dimension de la section du pied de chacun des picots, mesurée dans une direction orthogonale à la précédente, étant compri- se entre 3/10 et 8/10 de la distance entre les axes de deux picots contigus, mesurée au niveau de leur section de pied. Selon une forme avantageuse de réalisation, cha- cun desdits picots est délimité latéralement par une sur- face de révolution dont la courbe génératrice est consti- tuée par un arc de circonférence de rayon compris entre /100 et 45/100 du rayon de la poulie; selon une va- riante de solution de construction, chacun desdits pi- cots est délimité latéralement-par une surface de révolu- tion dont la courbe génératrice est constituée par au moins deux arcs de circonférence dont les centres sont situés des deux côtés de ladite courbe, de manière que cette courbe présente un point d'inflexion. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'in- vention peut être réalisée Sur ce dessin, la figure 1 représente schématiquement la pou- lie selon la présente invention en engrènement avec une courroie de transmission munie de trous; la figure 2 est une coupe de la poulie de la fi- gure 1 prise dans un plan diamétral-; la figure 3 est une coupe analogue à celle de la figure 2, montrant une poulie légèrement différente de la précédente; la figure 4 représente schématiquement la pou- lie selon l'invention, qui correspond à une forme de réa- lisation différente de celle de la figure 1; les figures 5 à 8 représentent des profils géné- rateurs des picots dont la poulie selon l'invention est munie; les figures 9 à 11 représentent schématiquement différentes configurations obtenues pendant l'engrène- ment entre la courroie et la poulie; - les figures 12 à 14 représentent différentes so- lutions de construction de la poulie selon l'invention. La poulie selon l'invention comprend essentiel- lement une jante cylindrique 1 munie d'une surface d'ap- pui 2 pour la courroie, sur laquelle font saillie radia- lement des picots 3; cette poulie comprend d'autres par- ties connues en soi, d'une forme appropriée quelconque, qui sont capables de relier la jante 1 à un axe de rota- tion dont la poulie elle-même est solidaire Cette pou- lie peut avantageusement faire partie d'une transmission qui comprend une courroie de transmission 5 ayant une section sensiblement rectangulaire, munie d'une plurali- té de trous 6 dont chacun est capable de s'accoupler à un picot 3 correspondant. Selon l'invention, la surface d'appui 2 qui re- çoit la courroie présente une largeur 1, mesurée dans la direction parallèle à l'axe 4, qui est comprise entre le double et le quadruple de la dimension de la section de pied d'un picot 3, mesurée dans la direction parallèle à l'axe; si, comme cela se produit de préférence, la sec- tion de chaque picot est circulaire, la largeur 1 est comprise entre le double et le quadruple du diamètre d de la section du picot. on a observé que, si le rapport entre le diamè- tre d et la largeur 1 est choisi dans l'intervalle indi- qué ci-dessus, on obtient sur la surface d'appui 2 de la poulie deux bandes 7 qui sont disposées respectivement des deux côtés des picots 3 et possèdent des dimensions suffisantes pour permettre d'utiliser une courroie dans laquelle le flux de contraintes est transmis correcte- ment, de la façon qui sera indiquée plus bas de chaque zone de contact entre picots et courroie, aux parties de la courroie qui se trouvent sur lesdites bandes. Selon l'invention, la dimension de la section de pied de chacun des picots (égale au diamètre d lors- que cette section est circulaire), mesurée dans une di- rection orthogonale à la précédente, est comprise entre 3/10 et 8/10 de la distance o entre les axes-de deux pi- cots adjacents, distance mesurée elle aussi au niveau de leur section de pied, comme représenté clairement sur la figure 1 On a constaté que le choix du rapport entre le diamètre d et la distance p dans l'intervalle indiqué plus haut permet d'utiliser une courroie de transmission dans laquelle la matière comprise entre deux picots ne subit pas de déformations appréciables, en maintenant ainsi de façon correcte l'engrènement entre les picots et les trous. La surface 2 peut être cylindrique, comme cela se présente dans la forme de réalisation de la figure 2 e ou encore, elle peut être légèrement bombée ainsi qu'il ressort de la section de la figure 3. Chaque picot 3 est de préférence délimité par une surface de révolution 10 qui peut être obtenue en faisant tourner une courbe génératrice appropriée autour de l'axe 1 du picot (figure 5) Selon une première forme de réalisation, représentée sur la figure 5 e la courbe génératrice précitée est constituée par un arc de circon- férence 12 dont le rayon r est compris entre 15/100 et 45/100 du rayon P, de la poulie Chaque picot est alors déliimité extérieurement par une partie de surface cylin- drique convenablement raccordée à la dite surface de ré- volution 10 La hauteur de chaque picot est avantageuse- menk légèrement supérieure à l'épaisseur h de la cour- roie, qui a également été indiquée sur la figure 5 cet- te hauteur du picot est avantageusement égale à 1 D 5 fois l'épaisseur h de la courroie. Les centres O des arcs de circonférence 12 sont choisis sur la droite t 1 qui est tangente à la circonfé- rence obtenue en coupant la surface d'appui 5 de la cour- roie par le plan équatorial de la poulie et qui coupe en C l'axe 11 du picot. Selon une autre forme de réalisation, représen- tée sur la f igure 6, la surface de révolution 10 qui dé- limite latéralement chaque picot est obtenue par une courbe génératrice 12, encore constituée Ear un arc de circonférence dont le rayon est compris dans l'interval- le indiqué plus haut mais la position des centres O de ces arcs est différente de celle indiquée sur la figure 5; en effet, ces centres sont positionnés sur la droite t 2 qui se trouve à une distance de la droite tl définie plus haut égale à la moitié de l'épaisseur h de la cour- ro ie. Selon une autre forme de réalisation de la sur- face de révolution 10 de chaque picot 3, qui est repré- sentée sur la figure 8, la courbe génératrice de cette surface est constituée par deuxr arcs de circonférence 13, 14 dont les centres se trouvent de part et d'autre de la courbe elle-même, de sorte que la courbe présente un point d'inflexion Les centres précités se trouvent sur une même droite t 3 orthogonale à l'axe 11 du picot et les rayons rl et r 2 sont égaux entre eux La di-stance qui sépare le point d'inflerion et, par conséquent, la droite t 3, de la droite tl (qui passe par le point d'in- tersection C) est avantageusement sensiblement égale à la moitié de l'épaisseur h de la courroie, comme on l'a indiqué clairement sur la figure 8. La courbe génératrice qui engendre la surface latérale du picot de la figure 8 comprend avantageuse- ment un troisième arc de circonférence 15, de rayon r 3, qui engendre la partie de surface de révolution qui déli- mite le picot à sa partie supérieure La courbe généra- trice ainsi obtenue, qui comprend les arcs de circonfé- rence de rayon rl, r 2, r 3, est intérieure au profil géné- rateur 12 (figure 8) de la surface du picot représenté sur la figure 5; ce profil a été indiqué par une ligne tiretée. Chaque picot 10 peut également être délimité par une surface latérale conique, comme on l'a représen- té sur la figure 7. La poulie selon l'invention peut comprendre plu- sieurs séries de picots disposés dans différents plans parallèles, comme on l'a représenté dans la forme de réa- lisation de la figure 4; on peut imaginer cette poulie à plusieurs séries de picots sensiblement obtenue par la juxtaposition de plusieurs poulies élémentaires du type de celle représentée sur la figure 1. La poulie selon l'invention peut être construi- te de n'importe quelle façon appropriée; sur les figu- res 12 à 14, on a représenté trois différentes formes de réalisation qui diffèrent l'une de l'autre par la façon dont la jante 1 et les picots 3 sont réalisés et par la façon dont les parties qui relient la jante à l'axe 4 sont construites. Dans la forme de réalisation de la figure 12, la jante 1 est construite en tôle et en une seule pièce avec une partie 20 formant disque, laquelle est destinée à être reliée à un moyeu (non représenté); chaque picot 3 qui peut être construit, par exemple par des opéra- tions d'usinage par enlèvement de copeaux ou par déforma- tion plastique, est enfoncé dans un trou correspondant ménagé dans la jante 1 et il est fixé à cette jante, par exemple par une soudure. Dans la forme de réalisation de la figure 3, la jante 1, également construite en tôle, est reliée à une partie 21 en forme de disque qui est d'une seule pièce avec un moyeu 22; comme on le voit clairement sur la fi- gure 13, chaque picot 3 est obtenu par une opération d'emboutissage de la matière de la jante 1. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 14, la poulie est obtenue par des techniques de moulage par injection et en utilisant une matière plasti- que; toutes les parties dont elle est formée sont donc réalisées en une seule pièce. Le fonctionnement en service de la poulie décri- te se produit de la façon suivante. Pendant l'engrènement entre les picots 3 et les trous 6 de la courroie de transmission 1, il se transmet entre les premiers et les seconds des pressions qui doi- vent être transmises aux bandes 7 ' de la courroie qui sont disposées respectivement des deux côtés des trous 6 (figure 1) sans qu'il ne se produise de déformations anormales de la courroie et sans que les conditions géo- métriques de l'engrènement ne soient altérées. Lorsque les dimensions de la poulie sont choi- sies de la façon indiquée plus haut, on obtient un flux régulier de pressions de la zone de contact aux bandes 7 ' de la courroie, il ne se produit pas de déformations anormales et les conditions géométriques de l'engrène- ment ne sont pas altérées, même en présence de couples relativement élevés En outre, on bénéficie d'une grande douceur et d'une grande régularité d'engrènement et d'une absence totale de bruit, même à des vitesses rela- tivement élevées; ce résultat est principalement obtenu grace à la forme de la surface 10 qui délimite latérale- ment chaque picot 3, et qui est choisie parmi celles in- diquées plus haut En outre, pendant la transmission du mouvement, les forces transmises entre picot et courroie ne donnent pas naissance à des composantes possédant une direction radiale qui tendraient donc à modifier les con- ditions d'engrènement; ceci résulte clairement de l'exa- men des figures 9 à 11, qui illustrent trois positions relatives entre picot et courroie pendant l'engrènement. La configuration de la figure 9 correspond au début de l'engrènement entre picot (possédant le profil de la fi- gure 8) et courroie; comme on le voit clairement, la partie de surface engendrée par l'arc de circonférence (figure 8) est largement raccordée à la partie restan- te de la surface qui délimite le picot, de manière à fa- ciliter considérablement l'engrènement La figure 10 cor- respond à'la position relative entre courroie et picot à la fin de l'engrènement et au moment o la courroie n'a pas à transmettre de couple; la configuration de la fi- gure 11 est celle qui correspond à l'application d'un couple relativement élevé; comme on le voit clairement sur cette figure, la partie de surface latérale du picot qui est engendrée par l'arc de circonférence 14 (figure 8) constitue un large raccord, qui est de nature à amé- liorer la condition d'appui sur le pontet 23 de la cour- roie 5; lorsqu'il s'échange de grandes pressions entre le picot et le pontet, la matière de ce dernier se défor- me superficiellement en prenant sensiblement la forme de la surface latérale 10 qui délimite latéralement le pi- cot, ainsi qu'on le voit clairement sur la figure 11. Etant donné que le point d'inflexion de la courbe généra- trice de la surface latérale du picot se trouve sensible- ment à mil-auteur de la courroie, on peut supposer que la résultante F des pressions précitées est appliquée au niveau de ce point Etant donné que cette résultante est normale aux surfaces accouplées, elle passe par la droi- te t 3 (figure S) et elle est donc orthogonale à l'aixe 11 du picot De cette façon, il ne se transmet que des for- ces tangentielles entre chaque picot et le pontet 23 cor- respondant. L Tes propriétés avantageuses qui viennent d'être décrites et qui sont obtenues avec des picots possédant un profil correspondant à celui de la figure 8 se mani- festent également avec des picots possédant les profils représentés sur les autres figures. Il va de soi qu'on peut apporter diverses modi- fications au mode de réalisation qui vient d'être dé- crit, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'inven- tion. R E V E N D I C A T I O N S 1 Poulie pour courroies de transmission, mu- nie de picots qui font saillie dans une direction radia- le par rapport & son axe et sont prévus pour s'engager dans des trous correspondants de ladite courroie, carac- térisée en ce qu'elle comprend une surface d'appui ( 2) donnant appui à la courroie ( 5)" et dont la largeur ( 1), mesurée parallèlement audit axe ( 4), est comprise entre deux fois et quatre fois la dimension de la section de pied d'un picot ( 3), mesurée parallèlement audit axe, la dimension de la section de pied de chacun desdits pi- cots, mesurée dans la direction orthogonale à la précé- dente, étant comprise entre 3/10 et 8/10 de la distance (p) entre les axes de deux picots ( 3) contigus, mesurée au niveau de leur section de pied. 2 Poulie selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que chacun des picots ( 3) est délimité latéra- lement par une surface de révolution dont la courbe géné- ratrice est constituée par un arc de circonférence dont le rayon (r) est compris entre 15/100 et 45/100 du rayon (R) de la poulie. 3 Poulie selon la revendication 2, caractéri- sée en ce que le centre (O) dudit arc de circonférence est choisi sur la droite (tj) qui est tangente à la cir- conférence obtenue en coupant ladite surface d'appui ( 2) qui reçoit la courroie par le plan équatorial de la pou- lie et qui passe par l'axe ( 11) du picot. 4 Poulie selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le centre (O) dudit arc de cir- conférence est choisi sur une droite (t 2) qui est espa- cée d'une distance égale à la moitié de l'épaisseur (h) de la courroie de la droite (tl) qui est tangente à la circonférence obtenue en coupant ladite surface d'appui ( 2) qui reçoit la courroie par le plan équato- rial de la poulie qui passe par l'axe ( 11) du picot ( 3). il Poulie selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que chacun des picots ( 3) est délimité latéra- lement par une surface de révolution dont la courbe géné- ratrice est constituée par au moins deux arcs de circon- férence ( 13, 14) dont les rayons (rl et r 2) sont situés de part et d'autre de ladite courbe, de manière que cet- te courbe présente un point d'inflexion. 6 Poulie selon la revendication 5, caractéri- sée en ce que les deux centres précités se trouvent sur une droite (t 3) orthogonale à l'axe ( 11) du picot ( 3) et en ce que les deux rayons précités (rl et r 2) sont égaux. 7 Poulie selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que, dans une coupe prise dans un plan équatorial de la poulie, la distance entre ledit point d'inflexion et la surface d'appui ( 2) est sensible- ment égale à la moitié de l'épaisseur (h) de la courroie ( 5) qui est accouplée à la poulie. 8 Poulie selon l'une quelconque des revendica- tions 5 à 7, caractérisée en ce que ladite courbe généra- trice comprend un troisième arc de circonférence ( 15) qui engendre la partie de la surface de révolution qui délimite le picot ( 3) vers le haut. 9 Poulie selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisée en ce que l'intersection entre ladite surface d'appui ( 2) de la poulie et un plan diamé- tral de cette surface donne naissance à une courbe. Poulie selon la revendication 1, qui com- prend une partie ( 20) en forme de disque reliée à une jante cylindrique ( 1), caractérisée en ce que ladite jan- te est percée de trous dans lesquels lesdits picots ( 3) sont engagés. 11 Poulie selon la revendication 1, compre- nant une partie ( 21) en forme de disque reliée à une jan- te cylindrique ( 1), caractérisée en ce que ladite jante est réalisée en tôle et que lesdits picots ( 3) sont obte- nus par emboutissage de cette tôle. 12 Poulie selon la revendication 1, compre- nant une partie ( 21) en forme de disque et une jante cy- lindrique ( 1) en matière plastique, caractérisée en ce que, sur cette jante, lesdits picots ( 3) sont venus d'une seule pièce avec la partie en forme de disque et avec la jante cylindrique.