FR2742774A1 - Element de tension pour courroie et courroie de transmission de puissance - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un élément de tension pour courroie et une courroie de transmission de puissance. Cet élément de tension pour courroie de transmission de puissance est formé d'un cordon tressé (11) constitué de quatre torons (12) de fibres d'aramide ayant le même numéro de fil compris entre 700 et 1300 deniers, et le rapport p/d du pas de tressage p du cordon tressé au diamètre d de ce dernier est tel que 3,7 =<p/d =<5,5. Application notamment aux courroies de synchronisation pour la transmission de puissance.

Description

La présente invention concerne un élément de tension pour une courroie

utilisé dans différents types de courroies, et une courroie de transmission de puis-

sance utilisant un tel élément de tension.

Dans une courroie de transmission de puis-

sance telle qu'une courroie de synchronisation, une courroie trapézoïdale, une courroie plate et une courroie nervurée il est nécessaire d'avoir une haute résistance, un module d'élasticité élevé et une grande stabilité

dimensionnelle. Pour satisfaire à ces propriétés requi-

ses, des éléments de renfort tels qu'un cordon de renfort formé de fibres et un tissu de renfort sont insérés dans un corps de la courroie de transmission de puissance. De tels éléments de renfort sont en général formés moyennant l'utilisation d'un fil torsadé formé par torsadage d'une pluralité de torons formés de fibres. Les fils torsadés

sont classés, en fonction du mode de torsion, en plu-

sieurs types, tels qu'un fil de poil, un fil à une

torsion et un fil torsadé à torsion Lang.

Une telle courroie de transmission de puissance utilisant le fil torsadé en tant qu'élément de tension ne peut pas satisfaire de façon suffisante aux exigences du marché qui sont une durabilité supérieure, une stabilité dimensionnelle et analogues. Pour atteindre cet objectif, il est proposé une technique dans laquelle un élément de tension est formé d'un cordon torsadé à la place d'un fil torsadé (voir les demandes de brevets mises à l'inspection publique et parues au journal

officiel au Japon sous les NO 3-211041, 3-213747 et 3-

244848).

Cependant, les besoins du marché de disposer d'une courroie de transmission de puissance ont augmenté à un niveau nettement accru ces dernières années, et la courroie de transmission de puissance est utilisée dans des conditions difficiles correspondant à une charge intense, une haute température et analogue. Compte tenu de cela, il est souhaitable d'améliorer l'élément de

tension formé du cordon tressé mentionné précédemment.

Un but de la présente invention est d'amélio-

rer un cordon tressé en tant qu'élément de tension pour une courroie de transmission de puissance, de manière à augmenter la résistance de la courroie à la fatigue par flexion. L'inventeur a étudié pendant longtemps le

mécanisme de fatigue du cordon tressé mentionné précédem-

ment et a trouvé qu'un déplacement relatif entre les torons de fibres du cordon tressé se produit lorsque la courroie est pliée autour d'une poulie, ce qui entraîne une abrasion entre les torons de fibres, et cette

abrasion est une cause de la fatigue du cordon tressé.

Pour atteindre l'objectif indiqué précédem-

ment, conformément à la présente invention, un cordon tressé formé de quatre torons de fibres d'aramide possédant le même numéro de fil est composé de telle sorte que le rapport du pas de tressage au diamètre du cordon est réglé dans une gamme de valeurs appropriées, ce qui permet de prévenir le frottement entre les torons formés de fibres d'aramide du cordon tressé. De façon plus spécifique, un élément de tension qui utilise le cordon tressé selon la présente invention est composé de telle sorte que le rapport p/d du pas de tressage p du cordon tressé au diamètre d du cordon tressé satisfait à la relation suivante: 3,7 Lp/d e 5,5 Lorsque la valeur de p/d est inférieure à 3,7, les variations de qualité deviennent importantes en raison de la performance limitée de fabrication d'une machine de tressage. D'autre part, lorsque la valeur de p/d est supérieure à 5,5, il devient difficile de limiter des déplacements des torons formés de fibres d'aramide de sorte que des endommagements du cordon tressé dûs au frottement entre les torons formés de fibres deviennent importants. Conformément à la présente invention, étant donné que le cordon tressé formé de quatre torons de fibres d'aramide ayant le même numéro de fil est composé de telle sorte que la valeur de p/d satisfait à la relation mentionnée précédemment, l'apparition d'un frottement entre les torons de fibres, qui se produit lors de la circulation de la courroie, peut être limité, ce qui réduit l'abrasion susceptible de se produire à l'intérieur du cordon tressé. Ceci augmente la résistance

de la courroie à la fatigue par flexion.

Selon un autre aspect, l'invention est

caractérisée en ce que dans l'élément de tension men-

tionné précédemment pour courroie, chacun des torons de fibres d'aramide est réglé sur un numéro de fil compris

entre 700 D et 1300 D, RD" étant l'abréviation de denier.

Lorsque le numéro de fil de chaque toron de fibres d'aramide est inférieur à 700 D, on ne peut pas obtenir une résistance suffisante rapportée à la largeur de la courroie. D'autre part, lorsque le numéro de fil de chaque toron de fibres d'aramide dépasse 1300 D, le diamètre du cordon tressé devient important. Ceci rend difficile d'obtenir une excellente flexion d'une courroie de transmission de puissance lorsque la courroie est utilisée de manière à s'enrouler autour d'une poulie de

faible diamètre.

Conformément à l'aspect indiqué précédemment de l'invention, même dans le cas de son utilisation dans le mécanisme d'entraînement à petites poulies, la courroie peut présenter une excellente résistance à la fatigue par flexion, tout en conservant une résistance désirée. Un autre aspect de la présente invention porte sur une courroie de transmission de puissance comportant l'élément de tension mentionné précédemment

pour la courroie.

En outre, selon un autre aspect, la présente invention porte sur une courroie de synchronisation comprenant un élément de tension s'étendant sur toute la longueur de la courroie, une partie de support en

caoutchouc à une face périphérique extérieure de l'élé-

ment de tension, et une multiplicité de parties en forme

de dents en caoutchouc qui sont liées à une face périphé-

rique intérieure de l'élément de tension et sont dispo-

sées à des intervalles spécifiques dans une direction longitudinale de la courroie, et qui est caractérisée en ce que l'élément de tension utilisé dans la courroie de synchronisation est l'élément de tension mentionné précédemment du cordon tressé constitué de quatre torons

de fibres d'aramide.

Avec cette structure, on peut obtenir une

courroie de synchronisation ayant une excellente résis-

tance à la fatigue par flexion.

D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention ressortiront de la description donnée

ci-après prises en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en élévation latérale montrant une forme de réalisation d'un élément de tension formé d'un cordon tressé selon la présente invention; - la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale montrant une forme de réalisation d'une courroie de transmission de puissance selon la présente invention; et - la figure 3 représente un schéma montrant la structure d'une machine pour tester le fonctionnement

de courroies.

(Structures de l'élément de tension et de la courroie de synchronisation) La figure 1 représente un cordon tressé 11 en tant qu'élément de tension pour la courroie. On fabrique le cordon tressé 11 en faisant passer quatre torons 12 formés de fibres d'aramide ayant le même

numéro de fil dans une machine de tressage.

La figure 2 représente une courroie de synchronisation 21 selon la présente invention. La courroie de synchronisation 21 est équipée du cordon tressé 11 en tant qu'élément de tension. Le cordon tressé 11 est disposé en hélice dans la courroie de synchronisation 21 de manière à s'étendre dans une direction longitudinale de cette dernière et à être

disposé à des intervalles spécifiques dans la direc-

tion de la largeur de la courroie. Une partie de sup-

port en caoutchouc 22 est fixée sur la face périphéri-

que extérieure de l'élément de tension 11, de manière à s'étendre continûment sur la longueur de la courroie 21. Une multiplicité de parties en forme de dents en caoutchouc 23 sont fixées sur la face périphérique intérieure de l'élément de tension 11 de manière à être disposées à des intervalles spécifiques dans la direction longitudinale de la courroie 21. La courroie de transmission de puissance 21 est recouverte par un tissu de revêtement 25 sur sa face portant les parties en forme de dents en caoutchouc. Chacune des parties en forme de dents en caoutchouc 23 est légèrement bombée au niveau de ses surfaces avant et arrière dans la direction longitudinale de la courroie 21 de sorte qu'elle possède une section de forme arquée.

(Procédé de fabrication de la courroie de synchronisa-

tion)

On peut fabriquer la courroie de synchroni-

sation 21 au moyen d'une opération de moulage normale.

De façon plus spécifique, on enroule un tissu caout-

chouté en tant que tissu de revêtement autour d'un mandrin, dont la périphérie extérieure possède la forme correspondant aux rainures présentes entre les dents de la courroie de transmission de puissance 21, on enroule selon une disposition hélicoïdale ou en spirale un cordon tressé en tant qu'élément de tension

autour du tissu enroulé et par-dessus on enroule en-

suite une feuille de caoutchouc non vulcanisé pour former une partie de support en caoutchouc et les parties en forme de dents en caoutchouc. Ensuite, on place la substance ainsi obtenue dans une enceinte sous pression de manière qu'elle soit comprimée à partir de l'extérieur. De ce fait, on extrude une partie de la feuille de caoutchouc non vulcanisé à partir de parties adjacentes des cordons de l'élément de tension en direction du tissu caoutchouté, ce qui a pour effet de conférer au tissu caoutchouté une forme adaptée à la forme des rainures entre les dents du mandrin et à la formation des parties en forme de

dents en caoutchouc. On fait durcir la substance mou-

lée ainsi obtenue et on la retire du mandrin. Ensuite, on découpe la substance moulée en pièces circulaires ayant une largeur donnée et on la retourne la face intérieure vers l'extérieur, de sorte que sa face intérieure et sa face extérieure sont dans des posi tions inversées, ce qui permet d'obtenir la courroie

de synchronisation 21.

(Traitement préalable de l'élément de tension) Avant d'utiliser le cordon tressé en tant

qu'élément de tension dans la courroie de synchronisa-

tion, on le soumet au traitement suivant: on immerge le cordon tressé formé par la machine de tressage dans un adhésif liquide contenant un composé d'isocyanate en tant qu'ingrédient principal, ce qui conduit à la formation d'une couche de revêtement sur la surface du cordon tressé. Ensuite, on immerge le cordon tressé

dans un autre adhésif liquide contenant du résorcinol-

formaldéhyde-latex (RFL) en tant que constituant prin-

cipal, ce qui conduit à la formation d'une seconde

couche de revêtement sur la sous-couche de revêtement.

Ensuite, on immerge le cordon tressé dans une dissolu-

tion de caoutchouc contenant du caoutchouc chloroprène de manière à former ainsi une couche supérieure de

revêtement sur la seconde couche de revêtement.

(Effets qu'a le rapport p/d du pas de tressage p cor-

don tressé à son diamètre d sur la résistance de la courroie de transmission de puissance à la fatigue par flexion) Pour examiner les effets que le rapport p/d du pas de tressage p du cordon tressé au diamètre d de

ce cordon a sur la résistance d'une courroie de trans-

mission de puissance à la fatigue par flexion, on a fabriqué des cordons tressés conformément aux formes

de réalisation respectives de l'invention et aux exem-

ples comparatifs, de la manière indiquée ci-après, et on a effectué des tests de fonctionnement sur des

courroies de synchronisation en utilisant respective-

ment les cordons tressés indiqués précédemment en tant qu'éléments de tension. Les structures respectives des formes de réalisation et des exemples comparatifs sont

représentées dans le tableau la mentionné ci-dessous.

Sur la figure 1, d désigne le diamètre du cordon tressé et p désigne le pas d'un motif qui fait sail- lie, selon un mode répétitif, sur la surface du cordon

tressé, dans une direction longitudinale de ce der-

nier.

- Forme de réalisation 1 -

En utilisant des torons formés de fibres d'aramide formés de "Technora" (marque déposée d'une fibre d'aramide fabriquée par la société dite TEIJIN LIMITED) de 1000 D, on a fabriqué un cordon tressé de manière qu'il comporte 37 tressages par longueur de

10 cm, un pas de tressage p égal à 2,7 mm et un diamè-

tre d égal à 0,73 mm. De ce fait, le rapport p/d était égal à 3,7. On a soumis le cordon tressé au traitement précédent mentionné plus haut et ensuite on a fabriqué

une courroie de synchronisation échantillon en utili-

sant le cordon tressé, au moyen du procédé indiqué précédemment. Dans ce mode de mise en oeuvre, le nombre des dents de la courroie de synchronisation 21 est égal à 113, le pas des dents des parties en forme de dents en caoutchouc 23 est de 8 mm et la largeur de la courroie est de 19 mm. On règle à 0,25 mm la distance entre les parties adjacentes du cordon dans le sens de la largeur de la courroie de l'élément de tension 11 formée sur le cordon tressé pour obtenir la résistance

nécessaire de la courroie, tout en conservant la pro-

priété d'adhérence de l'élément de tension 11 à la partie de support en caoutchouc 22 et aux parties en

forme de dents en caoutchouc 23.

- Forme de réalisation 2 -

On a fabriqué une courroie de synchronisa tion échantillon dans les mêmes conditions et de la même manière que dans le mode de mise en oeuvre 1, hormis qu'on a fabriqué un cordon tressé de manière qu'il possède 34 tressages par longueur de 10 cm, un pas de tressage p égal à 2,9 mm et un diamètre d égal à 0,71 mm et par conséquent le rapport p/d était égal

à 4,1.

- Forme de réalisation 3 -

On a fabriqué une courroie de synchronisa-

tion échantillon dans les mêmes conditions et de la même manière que dans le mode de mise en oeuvre 1, hormis qu'on a fabriqué un cordon tressé de manière qu'il possède 27 tressages par longueur de 10 cm, un pas de tressage p égal à 3,7 mm et un diamètre d égal à 0,69 mm, et par conséquent le rapport p/d était égal

à 5,4.

- Forme de réalisation 4 -

On a fabriqué une courroie de synchronisa-

tion échantillon dans les mêmes conditions et de la

même manière que dans la forme de réalisation 1, hor-

mis qu'on a utilisé des torons formés de fibres d'ara-

mide constitués de "Technora" de 1500 D, pour un cor-

don tressé, on a fabriqué le cordon tressé de manière qu'il possède 27 tressages par longueur de 10 cm, un pas de tressage p de 3,7 mm et un diamètre d de 0,91

mm, et par conséquent le rapport p/d étai égal à 4,1.

- Forme de réalisation 5 -

On a fabriqué une courroie de synchronisa-

tion échantillon dans les mêmes conditions et de la

même manière que dans la forme de réalisation 1, hor-

mis qu'on a utilisé des torons formés de fibres d'ara-

mide formés de eTechnora" de 720 D, pour un cordon tressé, on a fabriqué le cordon tressé de manière qu'il possède 41 tressages par longueur de 10 cm, un pas de tressage p de 2,4 mm et un diamètre d de 0,59

mm, et par conséquent le rapport p/d était égal à 4,1.

- Forme de réalisation 6 -

On a fabriqué une courroie de synchronisa- tion échantillon dans les mêmes conditions et de la

même manière que dans la forme de réalisation 1, hor-

mis qu'on a utilisé des torons formés de fibres d'ara-

mide constitués de "Technora" de 500 D pour un cordon tressé, on a fabriqué le cordon tressé de manière qu'il possède 50 tressages par longueur de 10 cm, un pas de tressage p de 2 mm et un diamètre d de 0,49 mm

et par conséquent le rapport p/d était égal à 4,1.

- Exemple comparatif 1 -

On a fabriqué une courroie de synchronisa-

tion échantillon dans les mêmes conditions et de la même manière que dans le mode de mise en oeuvre 1, hormis qu'on a fabriqué un cordon tressé de manière qu'il possède 13 tressages par longueur de 10 cm, pas de tressage p de 7,7 mm et un diamètre d de 0,61 mm,

et par conséquent le rapport p/d était égal à 12,6.

- Exemple comparatif 2 -

On a fabriqué une courroie de synchronisa-

tion échantillon dans les mêmes conditions et de la

même manière que dans la forme de réalisation 1, hor-

mis qu'on a fabriqué un cordon tressé de manière qu'il possède 20 tressages par longueur de 10 cm, un pas de tressage p de 5,0 mm et un diamètre d de 0,65 mm et

par conséquent le rapport p/d était égal à 7,7.

- Exemple comparatif 3 -

On a fabriqué une courroie de synchronisa-

tion échantillon dans les mêmes conditions et de la

même manière que dans la forme de réalisation 4, hor-

mis qu'on a fabriqué un cordon tressé de manière qu'il possède 20 tressages par longueur de 10 cm, un pas de tressage de 5 mm et un diamètre d de 0,90 mm et par

conséquent le rapport p/d était égal à 5,6.

[Détails du test de fatigue par flexion] Comme cela est représenté sur la figure 3, on a enroulé chacune des courroies échantillons 21 autour de quatre grandes poulies 31 (diamètre: 60 mm) et de quatre petites poulies 32 (diamètre: 30 mm) disposées respectivement entre les grandes poulies adjacentes 31. Les poulies 31, 32 constituent une machine de test de flexion de la courroie. On a fait circuler la courroie échantillon 21 enroulée autour des poulies 31, 32 à 5500 tr/mn sous une charge de 784 N (80 kgf) à l'aide d'un poids 33. Ensuite, on a calculé les taux respectifs de résistance résiduelle de la courroie après 1 x 108 flexions et après 5 x 108 flexions et on a évalué la fatigue à la flexion des courroies échantillons 21 sur la base des résultats du test. [Résultats du test] Les résultats du test sont indiqués dans

les tableaux la et lb donnés ci-après.

Tableau la

Deniers Nombre Pas de Diamè- p/d du toron de tressage tre du de tressages (mm) cordon fibres (n/10 cm) P (mm) d'aramide d Forme de 1000 37 2,7 0,73 3,7 réalisa tion 1 Forme de 1000 34 2,9 0, 71 4,1

réalisa-

tion 2 Forme de 1000 27 3,7 0,69 5,4

réalisa-

tion 3 Forme de 1500 27 3,7 0,91 4,1

réalisa-

tion 4 Forme de 720 41 2,4 0,59 4,1

réalisa-

tion 5 Forme de 500 50 2,0 0,49 4,1

réalisa-

tion 6 Exemple 1000 13 7,7 0,61 12,6 comparatif 1 Exemple 1000 20 5,0 0,65 7,7 comparatif 2 Exemple 1500 20 5,0 0,90 5,6 comparatif 3

Tableau lb

Nombre de Nombre de flexions flexions 1 x 108 5 x 108

Résistance Taux de résistan- Taux de ré-

initiale ce résiduelle: % sistance résiduelle:

%

(x 9,8 N) (Résistance rési- (Résistance résiduelle:kgf clle:kgf (x 9, 8 N) (x 9,8 N) Forme de réa- 1130 95(1074) 93(1051) lisation 1 Forme de réa1180 95(1121) 88(1038) lisation 2 Forme de réa- 1250 93(1162) 83(1038) lisation 3 Forme de réa- 1380 88(1214) 80(1104) lisation 4 Forme de réa1030 97(999) 95(979) lisation 5 Forme de réa- 885 98(867) 96(850) lisation 6 Exemple com- 1320 85(1122) 68(898) paratif 1 Exemple com- 1350 78(1053) 55(742) paratif 2 Exemple com- 1460 80(1168) 65(949) paratif 3 Le rapport p/d correspond à la tangente de l'angle d'inclinaison d'un toron formé d'une fibre du cordon tressé. Comme cela ressort à l'évidence des tableaux la et lb indiqués précédemment, si l'angle est réglé de façon appropriée, la résistance de la

courroie à la fatigue par flexion peut être accrue.

Par exemple, lorsque l'on compare les formes de réali-

sation 1 à 3 aux exemples comparatifs 1 et 2, les formes de réalisation 1 à 3 possèdent une excellente résistance à la fatigue par flexion par rapport aux

exemples comparatifs 1 et 2. De façon analogue, lors-

que l'on compare la forme de réalisation 4 à l'exemple comparatif 3, la forme de réalisation 4 possède une excellente résistance à la fatigue par flexion par

rapport à l'exemple comparatif 3.

Ci-après, on va comparer les formes de réalisa-

tion 2, 4, 5 et 6. Lorsque le nombre de deniers du toron formé de fibres diminue, la résistance initiale de la courroie diminue. Comme on le voit à partir de là, le nombre de deniers du toron formé de fibres est de préférence égal à 700 D ou plus pour permettre l'obtention d'une valeur appropriée de la résistance initiale de la courroie, c'est-à- dire 1000 kgf / 19 mm (9800 N/19 mm), mais une valeur supérieure de deniers

du toron formé de fibres est nuisible pour la résis-

tance de la courroie à une fatigue par flexion.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Elément de tension (11) formé d'un cordon tressé constitué de quatre torons de fibres d'aramide, possédant le même numéro de fil, caractérisé en ce que le rapport p/d du pas de tressage p du cordon tressé au diamètre d du cordon tressé satisfait à la relation suivante: 3,7 < p/d < 5,5

2. Elément de tension (11) pour courroie selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des torons formés de fibres d'aramide est réglé sur un

numéro de fil de 700 à 1300 deniers.

3. Courroie de transmission de puissance (21)

caractérisée en ce qu'elle comporte l'élément de ten-

sion (11) pour courroie selon la revendication 1 ou 2.

4. Courroie de synchronisation (21), comprenant un élément de tension (11) s'étendant sur la longueur de la courroie, une partie de support en caoutchouc

(22) liée à une face périphérique extérieure de l'élé-

ment de tension (11), et une multiplicité de parties en forme de dents en caoutchouc (23) qui sont liées à

une face périphérique intérieure de l'élément de ten-

sion (11) et sont disposées à des intervalles spécifi-

ques dans une direction longitudinale de la courroie,

caractérisée en ce que l'élément de tension (11) uti-

lisé dans la courroie de synchronisation (21) est

l'élément de tension pour courroie selon la revendica-

tion 1 ou 2.