Brevet FR2600589A1 — publié le 19871231

Procédé pour réaliser des courroies et Courroies ainsi obtenues ta présente invention concerne les procédés pour réaliser des courroies et les courroies ainsi obtenues, notamment pour des techniques telles que la manutention, la transmission, l'industrie, les transports, les souffleries, ... Actuellement, pour transporter des matériaux ou transmettre de la puissance entre deux axes non-alignés, il existe, soit des charnels, soit des courroies. Le domaine des courroies se subdivise en courroies lisses, crantées, ou striées dans le sens de la longueur, les stries ayant, en général, une forme en "V", d'où le nom de "polype"' donné à ce type de courroies. Elles peuvent être armées d'un câble enroulé "sans fin", recouvertes sur une face d'une couche de protection, soit en tissu de polyamide, soit en caoutchouc, et sur l'autre face d'une couche de frottement également en caoutchouc ou en cuir chromé.Elles peuvent aussi être à couche de traction en bande, en général de polyamide plus ou moins modifiée et recouvertes sur leurs deux faces d'une couche de protection ou de frottement, en tissu de polyamide, cuir ou élastomère. Certaines courroies frottant sur leurs deux faces ont une couche de protection identique sur ces deux faces. Les courroies plates armées de polyester atteignent 100 m/s, ce qui est remarquable. Cependant, une courroie plate doit être longue et étroite pour rester stable sùr des tambours bombés. Si on a besoin de courroies larges, le bombé des tambours devient vite insuffisant et l'on doit même avoir recours à une stabilisation asservie par ordinateur. De plus, afin de garder son équilibre, la courroie est constamment soumise à de micro-réalignements, ce qui fait qu'elle ne défile pas exactement parallèlement à elle-même. Pour la transmission de puissance, cet inconvénient a pour conséquence une légère surconsommation de puissance. Pour une utilisation en soufflerie où la courroie doit être parfaitement contrôlée et exempte de tout parasite latéral, ce phénomène est inadmissible. Les courroies du type "polyvé" résolvent le problème, ayant un guidage positif mécanique extrêmement efficace et fiable. Le problème majeur des polyvées, actuellement, est qu'elles ne sont réalisables qu'avec un matériel "lourd" et onéreux qui ne permet pas de grandes largeurs ni de très grandes longueurs. La limite industrielle actuelle est de 0,43 m de large pour 15 m de longueur développée. Ceci est incompatible avec la réalisation de grandes souffleries échelle 1à tapis roulant. Les courroies plates, par contre, peuvent être produites dans des dimensions atteignant 6,3 m de largeur pour 8 m de distance entre les tambours dans le cas des souffleries aviation. Les problèmes liés à l'emploi de ces courroies sont considérables. En effet, en plus de leur instabilité précédemment décrite, ces courroies sont très fragiles, ayant tendance a se friper, à fondre à grande vitesse. La technologie actuelle des tapis roulants échelle 1 ne permet donc pas de les employer sous fortes charges aérodynamiques et mécaniques, comme cela devrait être le cas dans l'industrie automobile. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser des courroies plus performantes queveelles des technologies traditionnelles pour des applications classiques et de mettre en oeuvre un procédé simple permettant notamment de réaliser de façon relativement simple des courroies de grandes dimensions et ayant les avantages mentionnés ciavant. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé pour réaliser des courroies a armature enrobée, caractérisé par le fait qu'il consiste, à partir d'un filament comportant une âme centrale enrobée d'un gaine, à enrouler ledit filament à spires jointives sur des moyens de tambour pour réaliser un bobinage uniforme ayant la forme et l'épaisseur de la courroie désirée, puis à joindre solidairement les spires entre elles par leurs parois jointives. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels - les Figures 1 à 8 représentent des coupes transversales de différentes formes de courroies, - les Figures lOA, lOB et 11 représentent sous forme schématique des moyens pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et - la Figure 12 représente une coupe transversale d'une courroie réalisée selon le procédé. Dans les exemples de réalisation donnés, il sera possible de réaliser des courroies de différents types garantissant un guidage parfait. Pour ce faire, les courroies comportent des rainures dont la section transversale présente une forme géométrique comme celles illustrées par les Figures 1 à 4, petits triangles pour la Figure 1, trapèzes pour la Figure 2, rectangles pour la Figure 3, ondulations sinusoTdales, paraboliques, circulaires, ou tout autre type de figure représentant une loi géométrique, pour la Figure 4. Naturellement, les tambours sur lesquels tourillonnent de telles courroies doivent avoir des formes de rainures le long de leur périmètre, coopérant avec celles des courroies. Dans le cas où de grandes vitesses sont prévues, on peut avantageusement aménager la géométrie relative des rainures pour obtenir, soit en fond de denture (Figure 5), soit, mieux, en sommet de denture (Pigure 6), un espace dans lequel peut passer l'air piégé entre le tambour et la courroie. Cela évite la formation d'un coin d'air et l'aéroplanning de la courroie. Cependant, pour certaines applications, une courroie plate utilisant la structure décrite plus loin pourrait être une solution satisfaisante. Les structures décrites ci-après sont avantageusement compatibles avec des géométries crantées pour la transmission de puissance. Pour la réalisation des courroies selon l'invention, il sera avantageux de mettre en oeuvre certains matériaux. C'est ainsi que la partie de zone de traction de la courroie est assurée par de la fibre, par exemple de carbone ou préférentiellement de verre. L'originalité de la structure de cette zone est qu'elle est obtenue préférentiellement par enroulement filamentaire d'un câble composite" constitué à la fois par le matériau de traction et par le matériau, par exemple thermoplastique, l'enrobant. On peut ainsi disposer de pré-imprégné thermoplastique, par exemple verre à matrice polyamide ou mieux à matrice polyether block amides, connu sous le nom commercial de Pebax. Naturellement, tout produit équivalent peut être employé. L'avantage d'un tel préimprégné déposé par enroulement filamentaire à matrice préfrentiellement thermoplastique est que l'on obtient une couche de traction noble i très forte capacité de traction, grâce È ses fils, et continue, gracie à sa matrice. La matrice thermoplastique donne la cohésion, le définition gçométrique de la courroie. De plus, dans le cas de l'emploi du polyether block amides, les propriétés de celui-ci sont telles, en tenue i l'usure et au frottement, que l'on n'a pas besoin de prvoir de couche de protection de dos ou de couche de frottement. On peut, en effet, l'utiliser tel quel, directement sur les poulles. Dans le cas d'autres nuances de polyamide ou d'autres matrices thermoplastiques thermodurcissables- ou vulcanisables, exemple le caoutchouc, il est possible d'avoir recours i tout type de couches de recouvrement, soit en caoutchouc synthétique ou naturel, soit en un matériau connu sous le nom commercial de Pebax. On peut notamment avoir recours i du feutre thermoplastique armé de fibre de verre ou i de la bande thermoplastique non-armée pour constituer les couches de frottement et les couches dorsales. Il est à remarquer que, dans le cas des courroies de transmission de puissance, courroies crantées, le recours à une telle couche de frottement est indispensable, de façon i disposer de suffisamment de matière pour générer le profil des barrettes d'entrainement (Figure 7). Dans le cas où une courroie devrait transmettre de la puissance et avoir une bonne propriété de guidage, on peut imaginer de combiner une structure en barrettes telle que celle de la Figure 7 avec une structure striée telle que celles des Figures l à 4. Cela aboutit à une structure combinée telle que, par exemple, celle de la Figure 8. Une structure équivalente peut autre obtenue en réalisant sur la courroie des reliefs disposés en damier et de forme conique (Figure 9). Ainsi, selon l'lnventlon, une courroie peut autre fabriquée à la demande par enroulement filament aire, celui-ci apportant i la fois le matériau de renforcement et la matrice. Il s'agit donc d'une courroie en matériau composite à la structure et i la méthode de fabrication originales qui peut être soit enroulée dans un moule démontable (Figure lOA et lOB), soit enroulée sur un montage défilant (Figure 11). Dans les Figures 10 et 11, 1 désigne le' magasin de fil imprégné préférentiellement thermoplastique, 2 désigne le fil en vol vers le mandrin d'enroulement. Le mandrin est démontable et le tambour 4 peut être placé plus ou moins loin du mandrin 8 (Figure 10) pour définir une courroie 3 de longueur différente. La courroie 3 se moule donc sur les dentelures du ou des tambours côté intérieur. L'extérieur est parachevé soit par fermeture du moule B (Figure 10), soit par une courroie de compression 7 (Figure 11). Une molette 9 (Figure 10) ou un tambour 6 (Figure 11) peut servir à comprimer le fil 2 sur la courroie 3, en cours de fabrication. Le chauffage e la courroie peut se faire, soit par le ou les tambours, A, B ou C (Figure 11) soit en A ou B ou par le tambour (Figure 10). Si bien que, dans le cas de la Figure 10 en particulier, on peut procéder au moulage à chaud après la fin de l'enroulement lorsque lton chauffe par B ou par le tambour, pour obtenir un soudage du matériau d'enrobage. Le procédé de la Figure ll peut se passer de la courroie 7, surtout si l'on conserve une molette optionnelle du type de la 9 (Figure 10). L'avantage d'une telle disposition est de pouvoir permettre de faire un moulage in situ de la courroie en enroulant directement le fil sur les tambours où elle tourillonne par la suite en utilisation normale. Ses propres tambours "d'utilisation" servent alors de moules pendant la fabrication. Ceci permet de concevoir des tapis roulants très grands sans démontabilité ou montabilité possible de courroie, ce qui simplifie considérablement la géométrie des bâtis. On peut aussi concevoir que les spires jointives enroulées sur le tambour sont collées entre elles par un matériau additif apporté, soit au moment de l'enroulement, soit juste avant, par imprégnation préalable du fil. Le procédé selon l'invention permet donc l'utilisation de cable, par exemple, en fil de verre dont la résistance à la traction est six fois supérieure à celle du câble traditionnel en polyester et dont le module est vingt fois supérieur. Les courses de tension de pose sont donc très réduites, alors que l'on repousse très loin la fréquence propre de vibration et que l'on réduit considérablement la déflexion sous charge normale à la courroie. Cette technique se prête donc bien aux bandes transporteuses à grande vitesse telles que celles des souffleries, ainsi qu'aux courroies de transmission à forte puissance (channe de moto) ou à grande rigidité (entralnement d'arbres à cames). De façon à parachever la qualité de planéité des courroies et à augmenter leur rigidité en flexion dans le sens de la largeur, spécialement dans le cas de celles destinées aux souffleries, il est possible de compléter la structure de celles-ci de la façon suivante illustrée sur la Figure 12. La Figure 12 montre une vue en coupe transversale de la courroie, c'est-à-dire perpendiculairement au sens du câblé principal 3. En plus de la couche de frottement dorsale 1 et de la couche de guidage ventrale 5, on trouve une ou deux couches 2 et 4 de câblé disposées dans le sens de la largeur, ce câblé pouvant être mono-directionnel ou constitué d'un tissu préférentiellement à forte prépondérance transversale. Il peut être, par exemple, en fibre de verre ou, préférentiellement, en fibre de carbone. On précise que dans la présente description, par le mot enrobage, on entend tout matériau disposé sur un filament que ce matériau soit disposé de quelque façon que ce soit, de façon uniforme ou non uniforme, et que le filament se trouve complétement enrobé ou pas, qu'il soit centré ou non par rapport à l'enrobage, qu'il soit réparti uniformément ou non à l'intérieur du composite qu'il forme avec le matériau d'enrobage (matrice). Par filament, on entend un ensemble de une ou plusieurs fibres. Bien que préférentiellement antérieure au bobinage, la pré-imprégnation peut avair lieu au cours de la mise en oeuvre du produit, voire même, une fois le produit enroulé. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser des courroies à armature enrobée, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il consiste - à partir d'un filament comportant une âme centrale enrobée d'un gaine, - à enrouler ledit filament en spires jointives, sur des moyens de tambour, pour réaliser un bobinage uniforme ayant la forme et l'épaisseur de la courroie désirée, puis - à joindre solidairement les spires entre elles par leurs parois jointives. 2. Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE lesdites spires sont jointes par chauffage du matériau d'enrobage, pour réaliser un soudage. 3. Procédé selon la revendication 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le chauffage est effectué simultanément à l'enroulage. 4. Procédé selon la revendication 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le chauffage est effectué après l'enroulage, par application d'un moule chauffant. 5. Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE lesdites spires sont jointes solidairement par collage entre elles. 6. Procédé selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la surface latérale du filament est imprégné d'un matériau de collage. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit enroulement est comprimé. 8. Courroie réalisée par le Procédé selon l'une des revendications 1 a 7.