FR2894313A1 - Belt transmission comprises a notched belt running between two toothed pulleys so that when one tooth is in the entry-into-contact position of one pulley, a tooth space is in the exit-from-contact position of the other - Google Patents
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Abstract
Description
TRANSMISSION A COURROIE CRANTEE, NOTAMMENT POUR UNE DIRECTION ASSITEE DETRANSMISSION WITH A CRANKED BELT, IN PARTICULAR FOR AN ASSISTED DIRECTION OF
VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne une transmission à courroie crantée, notamment pour une direction assistée de véhicule automobile, comprenant une courroie crantée qui est en prise par sa denture avec une première poulie à courroie crantée et avec une seconde poulie à courroie crantée. The invention relates to a toothed belt transmission, in particular for a power steering of a motor vehicle, comprising a toothed belt which is engaged by its toothing with a first toothed belt pulley and with a second toothed belt pulley.
On peut trouver dans le document DE 100 52 275 Al une transmission à courroie crantée pour une servodirection électrique de véhicule, dans laquelle un arbre moteur d'un servomoteur électrique porte une première poulie à courroie crantée. Une seconde poulie à courroie crantée est assemblée solidairement en rotation à un écrou à circulation de billes appartenant à un mécanisme de direction. L'écrou à circulation de billes sert à convertir son mouvement de rotation en un mouvement de réglage d'une vis et, par ce moyen, celui d'un composant mobile du mécanisme de direction. Une roue du véhicule peut être reliée cinématiquement au composant mobile d'une façon connue, pour le réglage de son angle de braquage, au moyen d'une barre d'accouplement et d'un levier de fusée. Une courroie crantée embrasse circonférentiellement la première et la seconde poulie à courroie crantée, sa denture étant adaptée aux poulies à courroie crantée, et sert à la transmission positive et sans jeu du couple et du nombre de tours de l'arbre moteur du servomoteur au mécanisme de direction. DE 100 52 275 A1 discloses a toothed belt transmission for an electric vehicle power steering, in which a drive shaft of an electric servomotor carries a first toothed belt pulley. A second toothed belt pulley is integrally rotatably connected to a ball nut belonging to a steering mechanism. The ball circulation nut is used to convert its rotational movement into a screw adjusting movement and, thereby, that of a movable component of the steering mechanism. A vehicle wheel can be kinematically connected to the moving component in a known manner, for adjusting its steering angle, by means of a coupling rod and a rocket lever. A toothed belt circumferentially embraces the first and the second toothed belt pulley, its toothing being adapted to the toothed belt pulleys, and serves for the positive transmission without play of the torque and the number of revolutions of the motor shaft of the servomotor to the mechanism. of management.
La production de bruit d'une telle transmission à courroie crantée n'est pas minimisée. The noise production of such a timing belt transmission is not minimized.
Le document DE 198 36 897 Al décrit une courroie crantée et une transmission à courroie crantée présentant une faible usure et une production de bruit réduite. La courroie crantée se caractérise par une denture dont le pas de denture est adapté à la denture des roues crantées d'engrenages standards. En outre, la hauteur des dents de la courroie crantée est fixée de manière que les dents de la courroie crantée s'étendent radialement vers l'intérieur au-delà du diamètre primitif de la roue crantée, en pénétrant dans les entredents de la roue crantée. On obtient par ce moyen que la roue crantée entre en prise et se dégage de prise avec la courroie crantée dans un mouvement de déroulement qui est lié à un faible frottement et à une faible usure. Lorsqu'on utilise des roues crantées standards en tant que poulies à courroie crantée, il est possible d'obtenir un mouvement de déroulement lors de l'entrée en contact et lors de la séparation de la courroie crantée sur la roue crantée. Ceci réduit l'usure et la production de bruit de la transmission à courroie crantée. DE 198 36 897 A1 discloses a toothed belt and a toothed belt transmission having low wear and reduced noise output. The toothed belt is characterized by a toothing whose tooth pitch is adapted to the teeth of the standard toothed gear wheels. In addition, the tooth height of the toothed belt is set so that the teeth of the toothed belt extend radially inward beyond the pitch diameter of the toothed wheel, penetrating into the toothed wheel of the toothed wheel . By this means, the toothed wheel is engaged and disengages from engagement with the toothed belt in unwinding movement which is related to low friction and low wear. When standard toothed wheels are used as toothed belt pulleys, it is possible to obtain unwinding movement when coming into contact and during separation of the toothed belt from the toothed wheel. This reduces the wear and noise production of the timing belt transmission.
La publication JP 2003 22 2227 A montre et décrit une transmission à courroie crantée présentant une production de bruit réduite. Deux courroies crantées parallèles sont en prise avec deux poulies à courroie crantée, et une poulie à courroie crantée, tout en ayant la même dimension de dents que l'autre poulie crantée, possède un plus grand pas qui représente un multiple du pas de la poulie à courroie crantée parallèle. Grâce à cette disposition de construction, la fréquence d'entrée en prise des dents d'une des deux transmissions à courroie crantée est réduite et la production de bruit de la transmission à courroie crantée est réduite. JP 2003 22 2227 A discloses and describes a toothed belt transmission with reduced noise output. Two parallel toothed belts are engaged with two toothed belt pulleys, and a toothed belt pulley, while having the same tooth size as the other toothed pulley, has a larger pitch which represents a multiple of the pitch of the pulley. parallel toothed belt. With this construction arrangement, the tooth engaging frequency of one of the two toothed belt transmissions is reduced and the noise output of the toothed belt transmission is reduced.
La thèse de doctorat "Geràuschverhalten und Gerâuschminderung von Zahnriementrieben", U. Jansen, TU Aachen, Fortschritt-Berichte VCI n 136, traite de l'étude systématique des sources de bruit possibles sur les transmissions à courroie crantée, et du classement des causes en causes essentielles et causes moins essentielles. La production de bruit a été étudiée en fonction d'un grand nombre de paramètres de conception et de fonctionnement. Comme causes du bruit de fonctionnement des transmissions à courroie crantée, on peut citer le choc d'entrée en prise des dents, les vibrations transversales des courroies crantées, les sorties d'air des entredents arrivant en prise, le nombre de tours et la vitesse de la courroie, ainsi que la fréquence d'entrée en prise des dents. Toutefois, la distance entre axes des poulies à courroie crantée appartenant à une transmission à courroie crantée constitue elle aussi un élément déterminant pour le niveau de puissance acoustique d'une transmission à courroie crantée. Avec l'accroissement de la distance entre axes, on observe une faible élévation du niveau de puissance acoustique, indépendamment du type de construction de la courroie crantée, car, avec de plus grandes longueurs des brins, on observe de plus forts allongements. Ceci signifie une plus haute vitesse effective de l'oscillation et de plus fortes pressions acoustiques. The doctoral thesis "Geräuschverhalten und Geräuschminderung von Zahnriementrieben", U. Jansen, TU Aachen, Fortschritt-Berichte VCI No. 136, deals with the systematic study of possible noise sources on toothed belt drives, and the classification of causes in essential causes and less essential causes. Noise production has been studied based on a large number of design and operating parameters. As causes of the operating noise of toothed belt transmissions, there may be mentioned the tooth engaging shock, the transverse vibrations of the timing belts, the air outlets of the intermeshing entrances, the number of turns and the speed of the belt, as well as the frequency of engagement of the teeth. However, the distance between the axes of the toothed belt pulleys belonging to a toothed belt transmission is also a determining factor for the sound power level of a toothed belt transmission. With the increase in the distance between axes, there is a small increase in the sound power level, regardless of the type of construction of the toothed belt, because, with longer lengths of the strands, there is greater elongation. This means higher effective velocity of the oscillation and higher acoustic pressures.
Les niveaux déterminants se manifestent directement au moment de l'entrée en contact de la courroie crantée, mais il n'y a pas de différence notable entre le côté menant de la courroie crantée. Le bruit de la courroie crantée est provoqué en majeure partie par l'impact de la courroie crantée sur les parties de la poulie à courroie crantée d'entraînement qui sont en prise, mais aussi, ce que démontrent des recherches récentes, par le bruit transmis dans les solides. Le bruit d'impact est déterminant pour le niveau. Ceci s'explique par un effet de polygone. Le contact entre la courroie crantée et la poulie à courroie crantée est interrompu périodiquement par la denture au point de tangence géométrique, ce qui peut donner naissance à une composante radiale de la vitesse relative entre la courroie crantée et la poulie à courroie crantée. Au moment de l'entrée en prise, la courroie crantée subit un déplacement descendant en direction de l'axe de rotation d'une poulie à courroie crantée, et une dent de la poulie à courroie crantée subit un déplacement ascendant dans la direction radiale qui s'éloigne de l'axe de rotation de la poulie à courroie crantée. La vitesse de l'impact est le vecteur différence entre les vitesses radiales de la courroie crantée et de la poulie à courroie crantée. La vitesse de l'impact est fonction du nombre de tours et du pas mais, en revanche, elle est largement indépendante du nombre des dents et de la dimension des poulies à courroie crantée utilisées. Decisive levels occur directly when the toothed belt comes into contact, but there is no noticeable difference between the driving side of the toothed belt. The noise of the toothed belt is caused largely by the impact of the toothed belt on the parts of the drive belt pulley that are engaged, but also, as recent research shows, by the transmitted noise. in solids. Impact noise is decisive for the level. This is explained by a polygon effect. The contact between the toothed belt and the toothed belt pulley is interrupted periodically by the teeth at the point of geometric tangency, which can give rise to a radial component of the relative speed between the toothed belt and the toothed belt pulley. At the time of engagement, the toothed belt descends toward the axis of rotation of a toothed belt pulley, and a tooth of the toothed belt pulley undergoes upward movement in the radial direction which away from the axis of rotation of the toothed belt pulley. The speed of impact is the difference between the radial velocities of the toothed belt and the toothed belt pulley. The speed of the impact is a function of the number of revolutions and the pitch but, on the other hand, it is largely independent of the number of teeth and the size of the toothed belt pulleys used.
Les transmissions à courroie crantée connues ne sont pas optimisées au niveau de leur bruit de fonctionnement. Known timing belt transmissions are not optimized for their operating noise.
L'invention a pour but de proposer des dispositions d'insonorisation pour transmissions à courroie crantée qui puissent être réalisées avec des moyens simples et qui soient efficaces. The object of the invention is to propose soundproofing arrangements for toothed belt transmissions which can be produced with simple means and which are effective.
Ce problème est résolu avec une transmission à courroie telle que définie en préambule et caractérisée en ce que la courroie crantée relie les première et seconde poulies à courroie crantée en plaçant leurs dentures pour que, lorsqu'une dent se met en place dans l'entrée en contact d'une des poulies à courroie crantée, un entredent se met en place dans la sortie de l'autre poulie à courroie crantée ou, en variante, en ce que la courroie crantée relie les première et seconde poulies à courroie crantée en plaçant leurs dentures respectives dans des positions angulaires telles pour que, lorsqu'une dent se met en place dans l'entrée en contact d'une des poulies à courroie crantée, un entredent se met en place dans l'entrée en contact de l'autre poulie à courroie crantée. This problem is solved with a belt transmission as defined in the preamble and characterized in that the toothed belt connects the first and second toothed belt pulleys by placing their teeth so that when a tooth is set up in the entrance in contact with one of the toothed belt pulleys, an entry is made in the output of the other toothed belt pulley or, alternatively, in that the toothed belt connects the first and second toothed belt pulleys by placing their respective teeth in angular positions such that, when a tooth is placed in the contacting input of one of the toothed belt pulleys, an input is put in place in the input contact of the other toothed belt pulley.
Ces formes de réalisation créent une disposition efficace pour l'insonorisation de la transmission à courroie crantée qui est simple à réaliser. En effet ceci produit, au moment de l'entrée en contact d'une dent et de la séparation simultanée d'une dent respectivement sur les deux poulies à courroie crantée, des composantes radiales de la vitesse relative entre la courroie crantée et la poulie à courroie crantée concernée qui sont orientées l'une en sens inverse de l'autre sur les deux poulies. Ceci assure une réduction de l'excitation de la fréquence d'engrènement. These embodiments create an effective arrangement for the soundproofing of the toothed belt transmission which is simple to perform. Indeed this produces, at the moment of contact of a tooth and the simultaneous separation of a tooth respectively on the two toothed belt pulleys, radial components of the relative speed between the toothed belt and the pulley. concerned toothed belt which are oriented one in the opposite direction of the other on the two pulleys. This ensures a reduction in the excitation of the meshing frequency.
On a constaté avec surprise qu'en ce qui concerne une insonorisation de la transmission à courroie crantée, on obtient des résultats particulièrement bons lorsque la poulie à courroie crantée, qui est disposée avec une dent au moment de l'entrée en contact, est une poulie à courroie crantée motrice. On peut obtenir une réduction du niveau de bruit de façon étonnamment bonne avec un rapport des nombres de dents entre la première poulie à courroie30 crantée et la seconde poulie à courroie crantée d'environ 2.85 et de préférence d'exactement 2,85. Surprisingly, with regard to soundproofing of the timing belt transmission, particularly good results are obtained when the toothed belt pulley, which is arranged with a tooth at the moment of contact, is a toothed belt pulley. A surprisingly good reduction in the noise level can be obtained with a ratio of the number of teeth between the first toothed belt pulley and the second toothed belt pulley of about 2.85 and preferably of exactly 2.85.
Dans un exemple de réalisation de la transmission à courroie crantée qui est particulièrement préféré, une poulie à courroie crantée comporte 117 dents et une poulie à courroie crantée 41 dents. Dans un mode préféré, la poulie à courroie crantée motrice comporte 41 dents. In an exemplary embodiment of the timing belt transmission which is particularly preferred, a toothed belt pulley has 117 teeth and a toothed belt pulley 41 teeth. In a preferred embodiment, the toothed toothed belt pulley has 41 teeth.
Dans une transmission à courroie crantée particulièrement avantageuse au niveau du rapport du bruit de fonctionnement, la distance entre l'axe de rotation de la première poulie à courroie crantée et l'axe de rotation de la seconde poulie à courroie crantée est d'environ 70 mm et de préférence d'exactement 70 mm, la longueur de la courroie crantée étant de 332 mm. In a particularly advantageous toothed belt transmission with regard to the operating noise ratio, the distance between the axis of rotation of the first toothed belt pulley and the axis of rotation of the second toothed belt pulley is about 70.degree. mm and preferably exactly 70 mm, the length of the toothed belt being 332 mm.
La transmission à courroie crantée selon l'invention est bien appropriée pour un système de direction assistée dans lequel un servomoteur entraîne un composant mobile d'un mécanisme par l'intermédiaire d'une transmission à courroie crantée, le composant mobile étant relié cinématiquement à une roue orientable. Le mécanisme est un mécanisme de direction à écrou a billes dans lequel le composant mobile est une vis qui peut être déplacée en translation axiale au moyen d'un mouvement de rotation d'un écrou à billes bloqué dans la direction axiale et qui roule sur la vis. La poulie à courroie crantée entraînée est fixée solidairement en rotation sur l'écrou à billes. The toothed belt transmission according to the invention is well suited for a power steering system in which a servomotor drives a movable component of a mechanism via a toothed belt transmission, the movable component being kinematically connected to a power transmission. steerable wheel. The mechanism is a ball nut steering mechanism in which the movable component is a screw which can be moved in axial translation by means of a rotational movement of a ball nut locked in the axial direction and which rolls on the screw. The driven toothed belt pulley is fixed integrally in rotation on the ball nut.
La transmission à courroie crantée selon la présente invention convient comme étage réducteur pour une direction assistée électrique d'une voiture automobile ou d'un véhicule utilitaire léger. The toothed belt transmission according to the present invention is suitable as a reducing stage for electric power steering of a motor car or a light utility vehicle.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail en référence à un exemple de réalisation et aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un mécanisme de direction à écrou à billes avec une transmission à courroie crantée de véhicule, la figure 2 est une coupe schématique de la transmission à courroie crantée de 5 la figure 1, et la figure 3 est une autre coupe schématique d'une transmission à courroie crantée selon l'invention. The invention will now be described in more detail with reference to an exemplary embodiment and the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a schematic longitudinal section of a ball nut steering mechanism with a toothed belt transmission of a vehicle, Fig. 2 is a schematic sectional view of the toothed belt transmission of Fig. 1; and Fig. 3 is another schematic sectional view of a toothed belt transmission according to the invention.
10 La figure 1 représente une coupe longitudinale d'une direction assistée électrique 16 qui est essentiellement formée d'un mécanisme de direction à écrou à billes 19 comprenant un écrou à billes 20 qui est monté rotatif autour d'un composant mobile 17 constitué par une vis 18. La vis 18 est déplacée dans la direction axiale lors de la rotation de l'écrou à billes 20. On peut, par ce 15 moyen, faire pivoter une ou plusieurs roues orientables d'un véhicule. Sur l'écrou à billes 20 monté immobilisé dans la direction axiale, est fixée une poulie à courroie crantée 4, par la suite appelée seconde poulie, qui est reliée positivement, sans glissement, par une courroie crantée 2, à une poulie à courroie crantée 3, appelée par la suite première poulie, appartenant à une 20 transmission à courroie crantée 1. La première poulie à courroie crantée 3 est montée solidairement en rotation sur l'arbre moteur 21 d'un servomoteur électrique 15. Les poulies à courroie crantée 3, 4 et la courroie crantée 2 forment la transmission à courroie crantée 1. FIG. 1 shows a longitudinal section of an electric power steering 16 which is essentially formed of a ball nut steering mechanism 19 comprising a ball nut 20 which is rotatably mounted around a movable component 17 consisting of a The screw 18 is moved in the axial direction as the ball nut 20 rotates. By this means, one or more steerable wheels of a vehicle can be rotated. On the ball nut 20 mounted immobilized in the axial direction, is fixed a toothed belt pulley 4, hereinafter called second pulley, which is positively connected, without slippage, by a toothed belt 2, to a toothed belt pulley 3, hereinafter referred to as the first pulley, belonging to a toothed belt transmission 1. The first toothed belt pulley 3 is integrally rotatably mounted on the drive shaft 21 of an electric servomotor 15. The toothed belt pulleys 3 , 4 and the toothed belt 2 form the toothed belt transmission 1.
25 Comme le montre la figure 2, la courroie crantée 2 est montée sur les deux poulies à courroies crantées 3, 4 de manière que la position angulaire de la denture 5 de la première poulie à courroie crantée 3 soit fixée, relativement à la position angulaire de la denture 6 de la seconde poulie à courroie crantée 4, pour que lorsqu'une dent 8 se met en place dans l'entrée en contact 7 de la 30 première poulie à courroie crantée 3, un entredent 10 se met en place dans la sortie 9 de la seconde poulie à courroie crantée 4. La première poulie à courroie crantée 3 est motrice, du fait de son montage sur l'arbre 21 du servomoteur 15 et la seconde poulie à courroie crantée 4 est entraînée. De cette façon, dans l'entrée en contact 7 de la première poulie à courroie crantée 3, il se forme une composante radiale orientée en sens inverse de la vitesse relative existant entre la courroie crantée 2 et la première poulie à courroie crantée 3, par comparaison avec la sortie 9 de la seconde poulie à courroie crantée 4. Ce choix de la position angulaire des dentures 5, 6 des poulies à courroies crantées 3, 4 représente une disposition d'insonorisation efficace pour la transmission à courroie crantée 1. As shown in FIG. 2, the toothed belt 2 is mounted on the two toothed belt pulleys 3, 4 so that the angular position of the toothing 5 of the first toothed belt pulley 3 is fixed relative to the angular position. of the toothing 6 of the second toothed belt pulley 4, so that when a tooth 8 is put into place in the contacting inlet 7 of the first toothed belt pulley 3, an interstice 10 is put in place in the output 9 of the second toothed belt pulley 4. The first toothed belt pulley 3 is driving, because of its mounting on the shaft 21 of the servomotor 15 and the second toothed belt pulley 4 is driven. In this way, in the contacting input 7 of the first toothed belt pulley 3, a radial component is formed oriented in the opposite direction to the relative speed existing between the toothed belt 2 and the first toothed belt pulley 3, by comparison with the output 9 of the second toothed belt pulley 4. This choice of the angular position of the teeth 5, 6 of the toothed belt pulleys 3, 4 represents an effective soundproofing arrangement for the toothed belt transmission 1.
Comme le montre la figure 3 dans une autre coupe schématique de la transmission à courroie crantée 1 selon l'invention, la position angulaire des dentures 5 et 6 respectivement de la première et de la seconde poulie à courroie crantée 3, 4 peut aussi être choisie, par la disposition de la courroie crantée 2, pour que, lorsqu'une dent 8 se met en place dans l'entrée en contact 7 de la première poulie à courroie crantée 3, un entredent 10 se met en place dans l'entrée en contact 11 de la seconde poulie à courroie crantée 4. As shown in Figure 3 in another schematic section of the toothed belt transmission 1 according to the invention, the angular position of the teeth 5 and 6 respectively of the first and the second toothed belt pulley 3, 4 can also be chosen , by the arrangement of the toothed belt 2, so that when a tooth 8 is placed in the contacting input 7 of the first toothed belt pulley 3, an inlet 10 is put in place in the inlet. contact 11 of the second toothed belt pulley 4.
Le rapport des nombres de dents des deux poulies à courroies crantées 3, 4 est de 2,85, la première poulie à courroie crantée 3 comportant 41 dents et la 20 seconde poulie à courroie crantée 4 comportant 117 dents. The ratio of the number of teeth of the two toothed belt pulleys 3, 4 is 2.85, the first toothed belt pulley 3 having 41 teeth and the second toothed belt pulley 4 having 117 teeth.
La distance a entre l'axe de rotation 13 de la première poulie à courroie crantée ou poulie à courroie crantée motrice 3 et l'axe de rotation 14 de la seconde poulie à courroie crantée, ou poulie à courroie crantée entraînée 4, est de 25 préférence égale à 70 mm dans les deux transmissions à courroie crantée représentées par les figures 2 et 3, pour une longueur de la courroie crantée 2 de 332 mm. The distance a between the axis of rotation 13 of the first toothed belt pulley or toothed toothed belt pulley 3 and the axis of rotation 14 of the second toothed belt pulley, or driven toothed belt pulley 4, is 25 mm. preferably equal to 70 mm in the two toothed belt transmissions shown in Figures 2 and 3, for a length of the toothed belt 2 of 332 mm.
La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation préférées 30 décrites, mais peut subir différentes modifications ou variantes évidentes pour l'homme du métier. The present invention is not limited to the preferred embodiments described, but may be subject to various modifications or variations obvious to those skilled in the art.
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