FR2620189A1 - Tendeur automatique pour courroie - Google Patents

Abstract

Tendeur automatique pour courroie, comprenant un corps cylindrique 20 comportant un fond 31. Un écrou 24, présentant un filetage femelle 26 sur sa périphérie intérieure et portant une tige 35 formée ou fixée solidairement à une extrémité, est monté de façon coulissante dans le corps. Une vis 25 est montée dans le corps de sorte que son filetage mâle 27 se visse dans le filetage femelle de l'écrou. Un ressort 36 de tension de courroie est monté entre l'écrou et le fond du corps pour pousser l'écrou dans une direction d'augmentation de la courroie. Un ressort 30 de rotation de vis est monté entre l'écrou et la vis pour pousser et faire tourner la vis dans une direction de pression contre le fond du corps ou dans une direction d'éloignement par rapport à l'écrou. Ainsi, la vis et l'écrou se rapprochent ou s'éloignent l'un de l'autre en fonction de la charge de la courroie qui agit sur la tige, de manière à ajuster automatiquement la tension de la courroie.

Description

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La présente invention concerne un tendeur automatique pour une courroie de transmission de puissance utilisable avec un moteur, et plus particulièrement un tendeur automatique de réglage de la tension d'une courroie crantée de synchronisation utilisée pour transmettre la rotation d'un vilebrequin d'un moteur automobile. La publication de la demande de brevet japonais non examinée n 59-20825 décrit un tendeur automatique suivant l'art antérieur (représenté globalement en A sur la figure 12) qui comporte une poulie folle 4 et est prévu pour régler la tension d'une courroie crantée de synchronisation 3 passant autour d'une poulie 2 d'un vilebrequin 1 monté sur un moteur d'automobile E et d'une poulie d'arbre à cames (non représentée). Ce tendeur automatique A est d'un type hydraulique et comprend un corps 5, un cyclindre 6 monté dans le corps et un plongeur 7 monté de façon coulissante dans le cylindre. Le cylindre 6 et le plongeur 7 définissent une chambre hydraulique 8 dans laquelle sont montés un clapet antiretour 9 et un ressort 10. Un soufflet 11 isole de façon étanche l'huile dans la chambre 8. La courroie de synchronisation 3 est automatiquement réglée en tension par le tendeur automatique. Ce tendeur automatique de l'art antérieur est actionné hydrauliquement et nécessite de nombreux composants et doit être assemblé avec précision. Il est également coûteux et

difficile à assembler.

Un objet de la présente invention est de procurer un tendeur automatique de courroie qui évite les inconvénients précités. Conformément à la présente invention, on obtient un tendeur automatique de courroie qui comprend: un corps cylindrique présentant un fond, un écrou, monté dans le corps de manière à pouvoir coulisser axialement, qui comporte un filetage femelle et porte une tige formée ou fixée solidairement à une extrémité; une vis à filetage mâle prévue pour se visser dans le filetage femelle de l'écrou, la vis pouvant venir en butée contre le fond du corps; un ressort de mise en charge de la courroie, monté entre l'écrou et le fond du corps pour pousser l'écrou dans une direction d'augmentation de la tension de la courroie, de manière à maintenir constante la tension de la courroie; et un ressort de rotation de la vis, monté entre l'écrou et la vis pour pousser et faire tourner la vis dans le sens de l'éloignement par rapport à l'écrou; la vis et l'écrou étant mutuellement en prise pour supporter la charge de la courroie agissant sur la tige de

l'écrou, afin de régler la tension de la courroie.

Dans le tendeur automatique suivant la présente inven-

tion, le nombre de composants est faible et il est constitué de parties usinées relativement simples. Il peut facilement être fabriqué en grande série. La vis s'engage dans l'écrou solidaire de la tige, de manière à engendrer un déplacement de l'un par rapport à l'autre. La tension de courroie est ainsi automatiquement réglée à une valeur appropriée, déterminée par la

longueur de l'assemblage vis-écrou.

D'autres objets et avantages de la présente invention

apparaîtront à la lumière de la description ci-après, avec

référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe d'un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la partie filetée de ce dispositif; la figure 3 est une coupe d'un deuxième mode de réalisation; la figure 4 est une coupe d'un troisième mode de réalisation;

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la figure 5 est une vue en perspective de l'élément d'arrêt; la figure 6 est une coupe d'un quatrième mode de réalisation dans lequel l'élément d'arrêt et la broche d'assemblage sont utilisés; les figures 7 et 8 illustrent le montage de l'élément d'arrêt; les figures 9 et 10 sont des coupes d'un autre mode de réalisation de la broche d'assemblage; la figure 11 est un graphique illustrant les résultats d'un essai de comparaison de la résistance à l'usure d'échantillons fabriqués en diverses matières; et la figure 12 est une coupe d'un tendeur automatique de

courroie suivant l'art antérieur.

la figure 1 représente le premier mode de réalisation de la présente invention, qui comprend un corps cylindrique 20 à fond fermé comportant sur sa périphérie extérieure un filetage 21 pour le réglage de la position de montage. L'extrémité fermée 22 du corps 20 est profilée de manière à pouvoir recevoir un outil d'entraînement. En outre, le corps 20 comporte un alésage cylindrique axial 23 dans lequel sont montés un écrou 24 et une vis 25. L'écrou 24 est monté dans l'alésage 23 avec un jeu qui lui permet de coulisser dans la direction axiale. L'écrou comporte, à sa périphérie intérieure, un filetage femelle 26 à profil en dent de scie qui s'accouple avec un filetage mâle 27 formé sur la

périphérie extérieure de la vis 25.

Un ressort 30 de rotation de vis est monté entre le fond d'un alésage 28 formé dans l'écrou et le fond d'un alésage 29 formé dans la vis 25, de manière à pousser et à tourner la vis vers un fond intérieur 31 du corps 20. Un siège 33 est disposé dans le corps 20 de manière à recevoir une extrémité 32 de la vis 25. On peut monter un manmelon hémisphérique 34 dans l'alésage 29 de la vis 25, pour recevoir le ressort 30 et permettre à la vis 25 de tourner facilement. L'écrou 24 comporte, à une extrémité, une tige solidaire 35 et son autre extrémité est en butée contre un

ressort 36 de mise en tension de la courroie.

Une huile lubrifiante est contenue de façon étanche dans l'alésage 23 du corps 20 afin de lubrifier les surfaces entre l'écrou 24 et le corps 20 et entre le filetage femelle 26 et le filetage mâle 27. Une étanchéité à l'huile (ou joint) 37 est prévue à l'ouverture du corps 20, pour empêcher l'huile lubrifiante de fuir à l'extérieur et pour empêcher les poussières

de pénétrer dans l'alésage 23.

Comme représenté à la figure 2, le filetage mâle 27 de la vis 25 présente un angle d'avance ou d'hélice t relativement grand et son flanc inférieur 39 et son flanc supérieur 40 sont asymétriques. Plus précisément, l'angle 2 du flanc supérieur est plus grand que l'angle t> du flanc inférieur. Le filetage femelle 26 de l'écrou 24 présente un flanc inférieur 41 et un flanc supérieur 42 ayant une section transversale complémentaire du flanc inférieur 39 et du flanc supérieur 40 du filetage mâle 27, respectivement. L'écrou 24 est normalement poussé par le ressort 36 de mise en tension de la courroie, dans une direction qui tend à augmenter la tension d'une courroie (non représentée). Ainsi, si la courroie se détend, l'écrou 24 se déplace vers le côté gauche sur la figure 1, pour amener son filetage femelle 26 en contact avec le filetage mâle 27 de la vis 25, entre leurs flancs inférieurs 41 et 39. La vis 25 est ainsi déplacée vers la gauche avec l'écrou 24 et s'éloigne du siège 33. Dès que la vis 25 se dégage du siège 33, elle est poussée et tournée par le ressort 30 de rotation de vis, de manière à revenir en contact avec le siège 33. Conmme l'angles 1 du flanc inférieur est prévu petit, le frottement entre les flancs inférieurs 41 et 39 est faible. Par suite, le ressort 30 de rotation de vis peut faire tourner rapidement la vis 25. L'angle d'hélice relativement grand c des

filetages contribue également à une rotation rapide de la vis 25.

D'autre part, l'écrou 24 est poussé par le ressort de tension de courroie jusqu'au point o la force du ressort 36 est en équilibre avec la tension de la courroie. La tension de courroie est ainsi

automatiquement maintenue constante.

Si la tension de courroie augmente trop, l'écrou 24 est poussé par la courroie vers la droite sur la figure 1, pour amener son filetage femelle 26 en contact avec le filetage mâle 27 de la vis 25, entre les flancs supérieurs 40 et 42 ayant un angle de

flanc relativement grand.

La vis 25 tourne par rapport à l'écrou 24 sous une charge variable exercée par la courroie, contre la force de frottement entre les flancs supérieurs 40 et 42, dans une direction telle que l'écrou 24 se rétracte dans le corps 20. La force de frottement précitée dépend de la charge variable exercée par la courroie, et la vis 25 s'arrête de tourner lorsque la force de frottement devient trop grande. Ainsi, le mouvement relatif entre l'écrou 24 et la vis 25 se poursuit par intermittence jusqu'à ce que la tension de courroie équilibre la force du ressort 36 de tension de courroie. La tension de la courroie est

ainsi automatiquement réglée à une valeur prédéterminée.

La figure 3 illustre le deuxième mode de réalisation, dans lequel les composants correspondants sont désignés par les mêmes repères. Un siège 43, comportant un alésage central 44, est monté sur la surface 31 du fond intérieur du corps 20. Le bord 45 de cet alésage est conique, pour recevoir à frottement doux

l'extrémité convexe 32 de la vis 25, à son bord périphérique.

L'agencement permet, simplement par changement du diamètre et du profil du bord incliné 45, d'ajuster facilement la résistance de frottement, entre le bord conique 45 et l'extrémité convexe 32, qui est engendrée lorsque la vis 25 est pressée contre le siège 43. Ainsi, on peut régler la résistance de frottement pour minimiser le déplacement à une fréquence élevée de l'écrou 24, indépendamment des valeurs de charge variables exercées par la

courroie, qui diffèrent pour des moteurs de type différent.

La figure 4 illustre le troisième mode de réalisation du tendeur automatique, comprenant un corps cylindrique 20 à fond fermé comportant sur sa périphérie extérieure un filetage 21 pour fixer le corps 20 dans une position réglable, et comportant sur sa périphérie intérieure un filetage femelle en dent de scie 50. Une tige 51 est montée dans le corps 20 et elle a un filetage mâle en dent de scie 52 qui peut s'accoupler avec le filetage femelle 50 du corps 20. La tige 51 comporte une cavité 53 dans laquelle est monté le ressort 36 de mise en tension de la courroie, pour régler

la tension d'une courroie (non représentée). Une première extré-

mité du ressort 36 s'appuie sur une extrémité intérieure 22 du corps 20 et son autre extrémité est supportée sur le fond de la cavité 53 de la tige 51, par l'intermédiaire d'un mamelon hémisphérique 34, de manière à pousser normalement la tige 51 dans une direction de tension de la courroie. La tige 51 tourne sous l'action du ressort 36, pour faire saillie hors du corps 20 jusqu'à ce que la tension de la courroie équilibre la force du ressort 36. Le corps 20 est rempli d'une huile lubrifiante qui sert à lubrifier les surfaces entre le filetage femelle 50 et le filetage mâle 52. Une étanchéité à l'huile (ou joint) 37 est prévue pour empêcher une fuite d'huile à l'extérieur. Le troisième mode de réalisation fonctionne sensiblement de la même façon que

le premier mode de réalisation.

Comme représenté à la figure 6, l'extrémité avant du corps 20 peut être conique et recouverte par un élément d'arrêt 59, pour empêcher l'écrou 24 de glisser hors du corps. Le corps comporte, dans sa périphérie extérieure et près de son extrémité ouverte, une gorge annulaire 58 dans laquelle s'engage une

collerette 62, rabattue vers l'intérieur, de l'élément d'arrêt 59.

Commne représenté sur la figure 5, l'élément d'arrêt 59 est fabriqué par pressage d'une plaque d'acier en une section en forme de]. L'élément 59 comporte un fond plat 60, prévu pour servir de butée à la tige 35 de l'écrou 24, et ses deux ailes 61 sont inclinées pour se conformer à la configuration de la périphérie extérieure de l'extrémité du corps 20. Les bords des ailes 61 sont rabattus vers l'intérieur, pour former des collerettes 62. Les collerettes 62 présentent des bords courbes, de manière à

s'engager exactement dans la gorge annulaire 58, sans aucun jeu.

Le fond 60 comporte un prolongement solidaire 63 dans lequel est ménagé un trou 64. Un outil de dégagement de l'élément d'arrêt 59

peut être inséré dans le trou 64.

Comme représenté à la figure 6, le fond 22 du corps 20 comporte un trou 68 de diamètre plus petit que le diamètre intérieur du siège cylindrique 43. Dans le trou 68 est montée une broche 69 qui comporte une collerette 65 à partie supérieure convexe. La collerette 65 sert de butée pour la broche 69, afin de l'empêcher de glisser hors du corps 20. L'extrémité extérieure de la broche 69 fait légèrement saillie par rapport au corps 20. Une gorge annulaire 66, dans laquelle est logé un joint annulaire d'étanchéité 67, est formée dans la périphérie du trou 68. En variante, la broche 69 peut comporter, dans sa périphérie extérieure, une gorge annulaire dans laquelle peut être logé un

joint annulaire d'étanchéité.

On décrit maintenant la façon dont l'élément d'arrêt 59 est monté sur le corps 20, avec référence aux figures 7 et 8. On place d'abord l'élément d'arrêt 59 sur la tige 35 de l'écrou 24 qui est maintenant dans une position complètement en saillie, sous la poussée du ressort 36 de mise en tension de la courroie. Dans cet état, la vis 25 est pressée contre le siège cylindrique 43, sous l'action du ressort 30 de rotation de vis. Ensuite, on place le tendeur automatique de courroie sur une base d'une presse, de sorte que la broche 69 est repoussée dans le corps 20 pour pousser la vis 25 vers le haut, d'une longueur égale à la longueur de la partie saillante de la broche 69. Le tendeur automatique est

ensuite pressé de façon intermittente par la presse.

Dans cet état, la surface conique 70 de la vis 25 est maintenue éloignée de la surface conique 71 du siège 43 (figure 8) et la vis 25 est en contact avec la collerette à convexité hémisphérique 65, en un seul point. La vis 25 peut ainsi être tournée librement, avec une faible résistance de frottement, dans

une direction de retrait de l'écrou 24 à l'intérieur du corps 20.

Lorsque l'écrou 24 se rétracte dans le corps, l'élément d'arrêt 59 glisse vers le bas, sur la périphérie extérieure du corps 20, tandis que ses ailes 61 s'écartent jusqu'à ce que leurs collerettes 62 s'engagent dans la gorge annulaire 58 dans laquelle les ailes 61 peuvent reprendre élastiquement leur état initial

(figure 6).

On éloigne alors la presse du tendeur automatique, pour permettre au ressort 30 de faire tourner la vis 25 et de la presser à nouveau contre le siège cylindrique 43. L'écrou 24 est poussé par le ressort 36 de mise en tension de la courroie, de

manière à tendre la courroie.

Dans le mode de réalisation représenté par les figures 9 et 10, un autre type de broche 69, dont l'extrémité intérieure présente une convexité hémisphérique, traverse le trou 68 et le siège cylindrique 43. Un élément d'étanchéité circulaire 72 est soudé par vulcanisation à la broche 69, non seulement pour empêcher la fuite d'huile du corps 20 mais également pour empêcher la broche 69 de glisser hors du corps 20. L'élément d'étanchéité 72 comporte, à son bord extérieur, une collerette annulaire 73 qui s'engage dans une gorge annulaire 74 ménagée dans le fond du siège cylindrique 43. L'élément d'étanchéité 72 est ainsi fortement pressé en position entre la base du siège 43 et l'extrémité

intérieure du corps 20.

L'élément d'étanchéité 72 est fabriqué en une matière flexible, de sorte que son collet 75 peut suivre le mouvement coulissant de la broche 69. Comme représenté à la figure 9, l'extrémité extérieure de la broche 69 fait légèrement saillie à l'extérieur du fond du corps 20 lorsque l'élément d'arrêt 59 est en place sur le corps 20. Pour monter l'élément d'arrêt 59 sur le corps, on place d'abord le tendeur automatique sur une base d'une presse. La broche 69 est ainsi repoussée dans le corps et bute contre la vis 25, par son extrémité convexe, et éloigne la vis du siège 43 (figure 10). La vis 25 peut alors tourner librement. On pousse ensuite l'écrou 24 dans le corps, au moyen de la presse

jusqu'à ce que l'élément d'arrêt 59 soit fixé en place.

Bien que les broches 69 représentées dans les dispo-

sitifs illustrés aient une extrémité intérieure hémisphérique

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alors que la vis 25 possède une surface de contact plane, la vis peut avoir une surface de contact hémisphérique alors que les

broches 69 présentent une surface de contact plane.

Cet agencement supprime la nécessité d'un outil spécial pour éloigner la vis du siège cylindrique. On peut assembler facilement le tendeur automatique, simplement en plaçant l'élément d'arrêt sur la tige et en pressant le tendeur automatique au moyen d'une presse. En outre, la présence de l'élément d'étanchéité sur la broche supprime la nécessité d'une vis étanche et d'un trou

taraudé pour celle-ci. Il en résulte une diminution du prix.

L'écrou 24 et la vis 25 tendent à s'user à l'endroit de leur surface de contact, avec le temps. Le coefficient de frottement diminue au fur et à mesure de l'usure. De plus, les débris engendrés par l'usure sur les surfaces de contact réduisent le coefficient de frottement. Par ailleurs, plus la résistance de frottement est faible, plus il devient difficile de supporter la charge variable par une force de frottement. Par suite, l'écrou 24 et une poulie de tension (non représentée) se déplacent avec une grande amplitude. Cela amplifie à son tour la vibration de la courroie et réduit donc sa durée de vie utile. En outre, une telle augmentation de la vibration de la courroie engendre beaucoup de bruit et peut provoquer un décalage de la synchronisation des soupapes. Afin d'éviter cet inconvénient, la présente demanderesse a fabriqué l'écrou 24 et la vis 25 en acier inoxydable

martensitique durci.

La figure 11 illustre les résultats d'un essai de comparaison dans lequel un échantillon conforme à la présente invention a été comparé à d'autres échantillons, en ce qui

concerne la résistance à l'usure.

Conformément à la présente invention, on a fabriqué l'écrou et la vis en acier inoxydable SUS 440C durci. Pour comparaison, on a préparé les échantillons suivants:

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(1) avec les filetages nickelés par dépôt sans courant; (2) fabriqué en acier SCM 415 cementé (anglais: "carburized steel"); (3) fabriqué en acier SUJ2 durci;

(4) fabriqué en aciers SUJ2 et SCM415.

On pensait que le nickelage sans courant donnait une dureté suffisamment élevée et ne présentait pas de pores, puisque c'est un dépôt chimique et qu'il donne en outre un coefficient de frottement de surface très stable. Mais l'essai de comparaison a montré que l'écrou et la vis du tendeur automatique, revêtus par ce procédé, peuvent facilement développer une corrosion par coupure sur leurs surfaces de contact du fait de la charge variable élevée et de la fréquence élevée des vibrations. On a également observé que les débris pulvérulents dûs à l'usure tendent à accélérer encore l'usure. Les échantillons de comparaison (2) à (4) ont été fabriqués par durcissement de matières telles que l'acier cémenté (en anglais: "cemented steel") ou l'acier à roulement (en anglais: "bearing steel") qui sont habituellement employés pour des pistes d'un palier à roulement. On a observé que l'usure progresse rapidement avec le temps et que le déplacement de l'écrou augmente également avec le temps. On a également trouvé que les débris pulvérulents résultant de la corrosion par coupure sont constitués d'un composé du type FeO produit par réaction mécanique-chimique. Il est donc nécessaire que l'écrou et la vis non seulement possèdent une

résistance mécanique mais soient également chimiquement stables.

L'augmentation du déplacement de l'écrou est attribuable au fait que l'usure de la surface de contact et la présence de débris d'usure pulvérulents diminuent le coefficient de frottement jusqu'à ce que l'écrou ne soit plus capable d'équilibrer la charge

variable de la courroie par la force de frottement.

Au contraire, avec l'échantillon conforme à la présente invention, les surfaces de contact des filetages siusent peu et il se produit peu de débris d'usure. On a trouvé également que le coefficient de frottement change peu, même après une longue durée d'utilisation. Ainsi, la vis et l'écrou fabriqués dans une telle matière peuvent supporter de façon stable la charge variable de la

courroie, par la force de frottement.

REVMDICAIONS

1. Tendeur automatique pour courroie, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps cylindrique (20) comportant un fond (31); - un écrou (24), monté dans ledit corps de manière à pouvoir coulisser axialement, présentant un filetage femelle (26) et portant une tige (35) formée ou fixée solidairement à une de ses extrémités; une vis (25) présentant un filetage mâle (27) qui peut se visser dans ledit filetage femelle de l'écrou, ladite vis étant prévue pour venir en butée contre le fond (31) dudit corps; un ressort (36) de tension de courroie monté entre ledit écrou et le fond dudit corps, pour pousser ledit écrou dans une direction d'augmentation de la tension de la courroie, de manière à maintenir constante la tension de la courroie; et un ressort (30) de rotation de vis, monté entre ledit écrou et ladite vis pour pousser et faire tourner ladite vis dans une direction d'éloignement par rapport audit écrou; ledit écrou et ladite vis étant mutuellement en prise pour supporter la charge exercée par la courroie sur ladite

tige dudit écrou, de manière à régler la tension de la courroie.

2. Tendeur automatique pour courroie suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit écrou et ladite vis

sont fabriqués en acier inoxydable martensitique durci.

3. Tendeur automatique pour courroie suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le filetage mâle de ladite vis et le filetage femelle dudit écrou présentent tous deux

un profil en dent de scie.

4. Tendeur automatique pour courroie, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps cylindrique (20) comportant un fond (31) et présentant un filetage femelle (50) sur sa périphérie intérieure;

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une vis (51) présentant un filetage mâle (52) qui peut se visser dans ledit filetage femelle dudit corps, ladite vis comportant une cavité (53); et un ressort (36) monté dans ladite cavité de la vis de manière à s'appliquer contre le fond dudit corps pour pousser ladite vis dans une direction d'augmentation de la tension de la courroie et pour faire tourner ladite vis dans une direction d'éloignement par rapport audit corps jusqu'à ce que la tension de la courroie soit

en équilibre avec la poussée dudit ressort.

5. Tendeur automatique pour courroie suivant la revendi-

cation 4, caractérisé en ce que le filetage femelle dudit corps et le filetage mâle de ladite vis présentent tous deux un profil en

dent de scie.

6. Tendeur automatique pour courroie suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite vis est

fabriquée en acier inoxydable martensitique durci.