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Cette invention concerne une courroie de commande positive et silencieuse perfectionnée ayant des dents de caoutchouc résistant à l'usure, réunies par une couche amortisseuse de caoutchouc plus mou à une courroie tra- vaillante flexible sans fin.
La courroie selon l'invention est particulièrement utile pour des commandes positives et silencieuses, et à fai-
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ble puissance. Cette courroie constitue un perfectionnement par rapport aux autres courroies de commande positive dans ce domaine, en ce qui concerne sa flexibilité et sa propriété de résister aux efforts de choc imposés.aux dents de caout- chouc, lesquelles sont collées et amorties par une couche amortisseuse de caoutchouc plus mou interposée entre les dents plus dures résistant à l'usure et la courroie travaillante flexible. La surface des dents de caoutchouc élastique et la couche amortisseuse de caoutchouc plus mou viennent en contact direct avec les dents de poulie plus dures et de ce fait forment une courroie de commande silencieuse.
La couche amor- tisseuse évite également que la courroie travaillante soit coupée et rongée par les dents de poulie relativement plus dures.
Le terme "caoutchouc" est utilisé ici pour désigner des compositions de caoutchouc naturel et/ou synthétique, et des plastiques organiques ayant des caractéristiques physiques analogues et des mélanges de ces compositions de caoutchouc et autres plastiques organiques compatibles.
La courroie selon cette invention et ses avantages et caractéristiques sus-indiquées seront décrits plus en détail ci-après, en regard des dessins donnés à titre dtëxem- ple, dans lesquels ; la figure 1 est une vue en élévation de côté de deux poulies et de la courroie selon l'invention, engrenant avec les poulies ; la figure 2 est une vue agrandie en coupe transver- sale de la courroie, suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue du dessus d'une partie de la courroie de la figure 1, comme indiqué par les flèches 3-3; la figure 4 illustre l'état de la courroie subissant une surcharge ou un effort de choc momentané ;
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la figure 5 est une vue en pérpsective d'un ruban de caoutchouc extrudé avec lequel on forme les dents de cour- roie;
la figure 6 est une vue en perspective d'un moule de vulcanisation sur lequel les parties de courroie sont assem; blées et vulcanisées, et la figure 7 est une vue en bout du moule de vulcani- sation de la figure 6, mais muni des parties de courroie assem- blées et enveloppées pour la vulcanisation sous la pression de l'enveloppe.
Suivant les figures 1, 2 et 3, la courroie 10 selon l'invention, est pourvue de dents de caoutchouc 11 également espacées, qui sont collées sur-un côté d'une couche amortis- seuse 12 de caoutchouc plus mou ayant sont côté opposé collé à une courroie travaillante flexible 13 contenant des fils 14 s'étendant dans le sens de la longueur de la courroie 10. Ces fils 14 supportent pratiquement la charge entière imposée à la courroie. Les fils 14 sont disposés de façon à ce que l'angle moyen entre eux et la direction de mouvement de la courroie soit pratiquement nul. Cette disposition force la courroie à courir droit sur les poulies au lieu d'obliquer sur un côté comme dans le cas où les fils font un angle avec le sens de mouvement de la courroie.
La courroie 13, par exem- ple, comme elle est illustrée dans la figure 3, est en tissu ayant une épaisseur de 0,2 m/m, dans laquelle les fils 14 s'étendant dans une direction sont disposés longitudinalement à la courroie, et les fils 15 'étendant transversalement sont disposés en travers de la courroie. Etant donné que les fils 15 placés en travers né supportent aucune charge, ils peuvent être relativement faibles et largement espacés. Une plus grande résistance et flexibilité par unité de poids du
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tissu peut être obtenue grâce à l'application d'un tissu de cette dernière fabrication. D'autres formes de réalisation de courroie travaillante 13 peuvent être appliquées.
Par exemple, on peut omettre les fils 15 placés en travers, et on peut appliquer un tissu sans trame contenant seulement les fila longitudinaux 14, dans lequel les fils sont collés ensemble par un adhésif flexible compatible avec le caoutchouc.
Les fils ou câblés longitudinaux 14 peuvent être fabriqués avec toute matière flexible et résistante, laquelle dans le cas de la fabrication d'une courroie travaillante 13, ne s'allonge pratiquement pas lorsqu'elle subit la charge maxi- mum imposée à la courroie. Des matières appropriées,telles que des fils de coton fabriqués et/ou traités pour éliminer l'al- longement, des fils continus en fibre de verre et des fils métalliques fins peuvent être utilisés comme fils ou câblés longitudinaux 14. la courroie 10 est susceptible de transmettre une force de la poulie de commande 16 à la poulie entraînée 17, dans laquelle les dents 11 de la courroie sont en contact avec les dents 18 des poulies 16 et 17 pour former une trans- mission positive à faible puissance.
Les dents de poulie 18 sont en matière relativement rigide, telle que du métal, ou des plastiques durs, et les dents de courroie 11 sont en
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matière caoutchoucteu;-e élastique pouvant céder quelque peu, mais elle est suffisamment ferme pour conserver sa forme sous la pression d'une charge normale imposée à celle-ci. Ces dents
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en caoutchouc cédantes et cette couche û.rnorti:3c'use 1.2 qui entrent en contact direct avec les dents de poulie plus dures 18 fournissent une transmission positive et sileneieuse.
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Les spécifications des <µ1<J>. ;nls c:i.-d';:3;:-U:3 d.:- la Sion c1 i c:zd;:rt. d.; la ch;i:,,,o en 1 11-ir eu \"1... lirT,v . à 3.rtaa;r à la co-jrruic. Ayant '=.or"iz.': 1-i :>1n'("])'i1'''':' ou l'effort
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de choc maximum à imposer à la courroie, 'la courroie travail- lante est établie pour supporter ces charges sans s'allonger de façon sensible. Les dents de caoutchouc 11 et la couche amortisseuse 12 sont également établies pour supporter ces charges sans se rompre, mais aussi pour céder de façon limitée sous l'effet de ces charges pour diminuer les grands efforts qui autrement seraient induits dans la jonction entre les dents
11 et la bande 13.
Le fonctionnement et le dessin de la courroie 10 sont expliqués en regard de la figure 4. Quand les dents de cour- roie 11 engrènent avec les dents 18 de la poulie de commande
16, le caoutchouc amortisseur 12 est exposé à des efforts de cisaillement entre les bases! 19 des dents 11 et la bande 13.
Sous l'effet de la charge continue ou normale maximum imposée à la courroie, il ne se produit pratiquement pas de changement dans le pas des dents 11. ou de déplacement des dents de cour- roie 11 par rapport à la bande 13. Les caractéristiques de dureté et d'épaisseur de la couche amortisseuse 12 de caout- chouc sont déterminées de façon à donner à la courroie les propriétés décrites ci-dessus.
La coopération entre les éléments de la courroie 10 sous l'effet d'un effort de choc ou d'une surcharge est illus- trée dans la figure 4 à une échelle exagérée. Les efforts que subit .la couche amortisseuse 12 de caoutchouc provenant des .forces de cisaillement entre les dents 11 et la courroie tra- vaillante 13 sont représentées par les lignes en traits inter- rompus 20 lesquelles forment un angle avec les lignes en traits interrompus 20' de la partie de la couche 12, qui avance vers la poulie 16 et qui n'est pas exposée aux forces de cisaille- ment.
Le pas, ou distance entre les dents de courroie 11 encre- nant avec les dents de poulie le ne peut pas se modifier
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qaand l'effort de choc se produit, mais ces dents sont dépla- cées par les forces de cisaillement dans leur ensemble par rap- port à la courroie travaillante 13 d'une distance égale aux efforts de cisaillement subis par la couche amortisseuse 12 comme le représente la distance linéaire 21. Ce déplacement des dents de courroie 11 engrenant avec les dents de poulie 18 produit un changement de la distance entre la dernière dent de courroie 11' engrenant avec les dents de poulie 18 et la dent 11" venant en suivant, ce changement étant égal à ce déplace- ment 21.
Si l'effort de choc est momentané, les efforts de cisaillement et les contraintes subis par la couche amortis- seuse 12 et le changement des pas entre les deux dents de cour- roie llt - 11" peuvent disparaître avant que la dent suivante arrive dans la position où elle est en prise. S'il en est ainsi les dents de courroie qui avancent engrèneront avec les dents de poulie sans qu'il y àit forçage entre la dent de courroie 11" et la dent de poulie 18". Toutefois, si la surcharge conti- nuait à être imposée à la courroie 10, il y aurait un forçage amorti entre les dents jusq'à ce que la surcharge soit sup- primée.
En d'autres termes, si les efforts ne sont pas suppri- més dans la couche amortisseuse 12 au moment où la dent sui- vante 11" commence à engrener avec la dent de poulie 18", les dents 11" et 18" peuvent s'engrener avec quelque forçage, pourvu que le déplacement 21 des.dents 11, 11', qui engrènent avec les dents 18, 18' soit insuffisant pour empêcher le bord arrière 22" de la dent de courroie 11" de passer par dessus le bord avant 23" de la poulie 18". La valeur de l'allongement ou déplacement admissible 21 dépend de la dimension de l'an- gle 24 formé entre les côtés 25 des dents de courroie 11 et une perpendiculaire 26 au c8té plat de la courroie. Dans la limite d'un angle de fonctionnement 24, l'allongement 21 peut augmenter en rapport avec l'augmentation de l'angle 24.
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A mesure que la courroie 10 avance sur la poulie 16, la couche amortisseuse 12 monte sur la partie supérieurs 27 des dents de poulie 18. A des fins pratiques, le bord arrière
22" peut être considéré comme pivotant autour du bord avant
23" de la dent de poulie 18' et comme passant selon un arc 29 alun cercle dont le centre serait le bord avant 23'. On remar- quera que cet arc 29 passe dans le creux 28 légèrement eh avant .du bord avant 23" de la dent de poulie 18",et coupe la dent
18" au point 30. Si les efforts continuent à agir dans la couche amortisseuse 12, le bord arriere 22" entrera en contact, et il y aura forçage, avec la dent de poulie 18" au point 30, mais grâce à l'élasticité de la dent 18" et de la couche 12 plus molle, la dent 11" peut engrener avec la dent 18".
Alors que les dents engrènent, la dent de commande 18" tend à défor- mer le bord 22" de la dent de courroie 11", et l'entraîne vers l'avant pour engrener. La couche amortisseuse de caoutchouc plus mou 12 permet à la base 19 de basculer dans la position exagérée 19' et d'engrener avec la dent de poulie.
Afin que la courroie 10 puisse fonctionner corne décrit ci-dessus, les dents de caoutchouc doivent avoir une dureté de 75 à 90 déterminée au duromètre Shore A et la cou- che amortisseuse 12 de caoutchouc plus mou et d'un module inférieur, doit a voir une durêté de 50 à 65 déterminée au duromètre Shore A. La couche amortisseuse doit avoir une épais- seur comprise entre 0m12 et 0,75 m/m suivant le pas des dents, la dimension des poulies sur lesquelles la courroie est sucep- tible de travailler et la charge par unit,1 de largeur de la courroie qui doit être supportée par celle-ci.
L'épaisseur de la couche de caoutchouc peut être augmentée si le diamètre de ces poulies est augmenté, mais dans le cas où l'épaisseur dépasse 0,75 mm les dents de courroie peuvent avoir trop de
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jeu par rapport à la courroie travaillane 13, et le change- ment dans les pas primitifs des dents peut être trop grand pour leur permettre d'engrener avec les dents de poulie quand la courroie supporte une charge.
Les parties de la courroie peuvent 'être assemblées et vulcanisées sur le moule 32, illustré dans les fibres 5 et 6, lequel peut être porté par les tourillons 33. Les dents de courroie 11 sont extrudées sous forme de longs rubans 34 (figure 5) ayant une section conforme à la coupe transversale des dents comme elles sont représentées dans.la figure 1. La surface du moule est traitée par un lubrifiant et les rubans 34 sont posés dans les rainures 35 du moule, lesquelles sont e @acées les unes des autres à une distance égale au pas des dents de la courroie à fabriquer. Le moule 32 est pourvu d'un certain nombre de rainures 35 égal au nombre de dents à forner sur la courroie.
Après avoir rempli les rainures, une feuille de caoutchouc calandrée 36 ayant la composition et l'épaisseur de la couche amortisseuse de caoutchouc 12 de la courreje 1C est enroulée aitour du moule 32 et aplatie sur le,,- bases 37 des rubans 34 et collée à la feuille 36. Les bords 38 et 39 de la feuille 36 se touchent pour former un joint bout à bout entre ces bords. Cependant, afin d'assurer suffisamment de caoutchouc au joint pour former une jonction entre les bords
38 et 39, ils peuvent se recouvrir légèrement.
La courroie travaillante 13 est alors enroulée au- tour de la feuille 36. La courroie 13 peut être fabriquée avec les matières indiquées ci-dessus. Gomme elle est repré- sentée dans la figure 7, la bande est en tissu 40, et ses bord;-.
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41 et 42 se recoavrbut pour former un joint à racoumerellt z,.3.
Un solvant est appliqué sur la surface de la feuil- le de caoutchouc 36 avant que le tissu 40 soit enroulé autour d'elle afin d' amollir le caoutchouc et l'aire @dnerer le @issu
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sur celui-ci. Le due Ct.;,OUi.,cllÚUC du tissu 40 peut. aussi Stre frouté avuc le solvant pour per'lJ1c:tt.ro à jes bords 41 et 42 de s e join.dre.
En appliquant le tissu 40 autour du moule 32 les fils correspondant aux fils 14 de la courroie s'étendent sur la circonférence du moule, et une tension est appliquée à ces fils pour transmettre une pression radiale à la feuille 36 et . provoquer l'union de ses extrémités 38 et 39. Une fusion sup- plémentaire est appliquée à la feuille 36 et au tissu 40 en enroulant un ruban de tissu 44 sous tension autour du moule 32, suivant la technique habituelle, pour placer le caoutchouc en feuille 36 et les rubans constituant les dents 34 sous pres- sion pendant la vulcanisation des parties en caoutchouc.
Le moule enveloppé 32 est alors placé dans l'appareil de vulcani- sation et les parties en caoutchouc placées sur le moule sont vulcanisées selon la technique habitue],le.
Après avoir vulcanisé la bande de caoutchouc 36 et les rubans constituants les dents 34, collés sur cet ce bande, en un ensemble uni au tissu 40, l'enveloppe 44 est séparé'., du tissu 40, et cet ensemble unitaire et vulcanisé formant une large courroie est retirée du moule 32. Ceci peut être fait en utilisant un moule démontable ou en appliquant un serre- joint à la périphérie extérieure de la courroie et en la poussant en forçant vers une extrémité du moule. La large courroie est alors découpée dans le sens de la circonférence à des distances déterminées suivant sa largeur ou suivant
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l'axe de lal-Ande circonfér0f1tielle pour former des courroies 10 de la largeur désirée.
Bien que la forme préférée de la courroie et le procédé de fabrication de celle-ci soient décrits en détail ci-dessus, on comprendra que l'invention est susceptible do nombreuses variantes conformes à son esprit. et sans sortir de son cadre.