WO2014162259A1 - Courroie de transmission de puissance presentant une denture a base elastomerique munie, en surface, d'un tricot. - Google Patents

Courroie de transmission de puissance presentant une denture a base elastomerique munie, en surface, d'un tricot. Download PDF

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WO2014162259A1
WO2014162259A1 PCT/IB2014/060346 IB2014060346W WO2014162259A1 WO 2014162259 A1 WO2014162259 A1 WO 2014162259A1 IB 2014060346 W IB2014060346 W IB 2014060346W WO 2014162259 A1 WO2014162259 A1 WO 2014162259A1
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WO
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belt
thread
elastomeric
polyamide
yarn
Prior art date
Application number
PCT/IB2014/060346
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Guillaume Blanchet
Julie Rognon
Arthur Van Eibergen
Hervé Varin
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Hutchinson
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Publication date
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    • F16G5/00—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
    • F16G5/20—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section with a contact surface of special shape, e.g. toothed
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    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
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    • D02G3/32—Elastic yarns or threads ; Production of plied or cored yarns, one of which is elastic
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    • F16G5/04—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section made of rubber
    • F16G5/06—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section made of rubber with reinforcement bonded by the rubber

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission belt having an elastomer-based toothing provided on the surface with a knit.
  • Such a belt is for example used for internal combustion engines.
  • An internal combustion engine rotates about a quasi - sinusoidal around its nominal speed.
  • the variation of speed with respect to a perfect sinusoidal is related to the successive combustions on the cylinders.
  • the typical phenomenon of internal combustion engines called acycHsme and acyciism is all the more significant that the compression ratio in the cylinders is high (case of sharp engines! In particular) and / or the number of cylinders reduced.
  • This acycHsme is transmitted to engine accessories such as water pump, power steering, air conditioning or alternator.
  • Another phenomenon likely to cause noise is the relative misalignment of two successive pulleys (for example the engine pulley and the alternator pulley). This phenomenon is very dependent on factors such as the length of the belt strand connecting these two pulleys, the nature of the materials forming the belt, the structure of this belt or the coefficient of friction between the pulley and the tooth flank of the belt.
  • the belt comprises on the surface a warp knit comprising two types of yarns, one of which has a modulus greater than or equal to 5/1000 dtex (based on a 5% extension) and the other of which has a lower modulus. or 2 cN / diex (based on an extension of 5%), the yarns forming a network in which they are not wound together and furthermore in which the warp knit is constructed in a particular manner, ie in " according to Anglo-Saxon terminology.
  • the particular case presented in this document is to use a first polyamide yarn and a second elastane yarn (polyurethane).
  • the belt thus obtained has improved performance compared to noise generation while meeting the requirements of service life (abrasion resistance).
  • noise can be generated by the belt in wet conditions.
  • D1 proposes to add an anti-friction treatment to the belt on the surface of the warp knit.
  • This treatment results in the formation of an outer layer on the warp knit formed by a combination of a polyurethane and a lubricant, advantageously taken from the family of fluoropolymers, such as PTFE.
  • the polyurethane of this outer layer appears to cooperate with the elastane included in the knit to reduce noise generation under humid conditions.
  • US 2010/0167880 also discloses power transmission belts having an elastomeric-based toothing provided on the surface with a knit to reduce noise generation thereof.
  • Example 15 (Ex ⁇ 15) of Table 1 of the document D2.
  • Table 4 specifies the particular case of a knit comprising a first polyamide yarn and a second polyurethane yarn in Example 21 (Ex ⁇ 21).
  • the replacement of the first polyamide yarn with cotton (cellulose) is the subject of Example 17 (Ex-17).
  • An object of the invention is to provide an alternative design belt known belts, providing improved performance on noise behavior wet.
  • Another object of the invention is to propose an alternative design belt known belts, offering both improved performance on noise behavior in wet conditions and comparable performance on noise behavior in dry conditions.
  • Another object of the invention is to provide an alternative design belt known belts, providing improved performance in both wet conditions in dry conditions.
  • Another object of the invention is to propose a belt that reaches at least one of the above-mentioned noise behavior objectives and also exhibits satisfactory abrasion behavior.
  • the invention proposes a power transmission belt having an elastomer-based toothing which is coated on the surface of a knit made with a polyamide or cellulosic main yarn and a polyurethane secondary yarn, characterized in that the knit has a basis weight of at least iSOg / m 2 when the main yarn is cellulosic and at least 200g m 2 when the main yarn is polyamide.
  • This belt may also have at least one of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • the grammage is less than or equal to 300g / m 2 ;
  • the secondary yarn is elastane
  • the secondary yarn is covered by a first synthetic yarn, the latter being itself covered by at least one second synthetic yarn;
  • each synthetic yarn is chosen from polyamide (PA), polyethylene (PE), polypropylene (PP) or polyethylene terephthalate (PET);
  • PA polyamide
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • the synthetic thread is textured;
  • the elfe comprises, between the elastomer-based toothing and the knit, a barrier layer to improve the abrasion resistance;
  • the barrier layer is made of thermoplastic thermoplastic TPE or TPV having a polymer matrix which is the combination of a thermoplastic matrix and an elastomeric matrix;
  • the elastomeric matrix of the thermoplastic TPE or TPV is an ethylene alpha olefin such as EPM or PEPDM;
  • thermoplastic matrix of the thermoplastic elastomeric TPE or TPV is an olefinic thermoplastic (TPG), for example a low density polyethylene LDPE;
  • the toothing is made on the basis of ethylene alpha olefinic elastomer, for example an EPM or an EPDM;
  • knit is a weft knit
  • the weft knit is of the 2x2 dimension type.
  • FIG. 1 is a general view, in section, of a power transmission belt having an ethylene-based toothing provided on the surface with a knit;
  • FIG. 2 (a) is a partial perspective view of a belt according to that of FIG. 1 on which a weft knit is provided and FIG. 2 (b) an enlarged view of the weft knit concerned, in this case 2x2 type rating;
  • FIG. 3 shows a belt according to an alternative embodiment of the belt shown in Figure 1, on which there is provided a barrier layer between the toothing and te fricot.
  • FIG. 1 A power transmission belt according to the invention is shown in FIG. 1
  • This belt 1 has an elastomer-based toothing 3 which is coated on the surface of a knit 5 made with a polyamide (PA) or cellulosic main yarn and a polyurethane secondary yarn.
  • the teeth 3 with an elastomeric base may be based on ethylene alpha olefin elastomer, ethylene-propylene-diene-monomer (EPDM) or ethylene-type. propylene-monomer (EPM).
  • the belt also comprises a backing layer 2 in which mechanical reinforcing threads 10 are embedded.
  • This belt can be a belt for automotive application, type K.
  • the knit is advantageously a weft knit.
  • the polyurethane forming the secondary wire is advantageously elastane.
  • the fi! secondary is elastane. These tests are distinguished from each other, either by the nature of the main fit (polyamide, cellulosic) and / or by the nature of the knit used (jersey-type weft knit or weft knit type 2x2 rating) and / or the grammage of this knitting
  • the CREF belt is a reference belt comprising a cellulosic main yarn and a spandex secondary yarn.
  • the CREF belt is a belt of the type proposed in the prior art document D2, with a conventional weight for humans. of career.
  • a basis weight of 1 10 or 120 g / m 2 is found to be highest in the state of the art, this basis weight being generally less than 1 ⁇ g / m 2 .
  • each test is carried out according to the following procedures.
  • the tests each consist of an acoustic test (noise) of the misalignment belt designed on the basis of the test protocol JA2432-2000 described in the SAE standards.
  • the belt is mounted on two pulleys, namely a driving pulley and a pulley driven via the belt, where the driven pulley is misaligned, relative to the driving pulley, according to this test protocol.
  • the belt is also energized by a tensioner.
  • the details of the test facility are provided in Table 1 below.
  • the geometric center (O) of the driving pulley serves as an origin in an orthonormal referential (O; X; Y).
  • the positions, in this frame of reference, of the fixed roller, the driven pulley and the tensioner are specified in this table 1.
  • test conditions are as follows:
  • the driving pulley rotates at 2000 rpm
  • the tension applied on the tensioner shaft is constant, approximately 40 daN;
  • the temperature is between 20 ° and 25 ° C (room temperature):
  • the misalignment angle is incremented every 0.5 ", from the zero value (no misalignment) to the value of 5 ⁇ ,
  • the belt is a type 6PK automotive belt (1200mrn wide), the toothing 3 is made of EPDfvi Before the actual measurement, the belt is stabilized in temperature and hygrometry for 24 hours, at a temperature of 20 ° C at 25 ° C (room temperature) and at a relative humidity of 50%,
  • the measurement consists in determining the angle of misalignment between the driving pulley and the driven pulley to which the grinding appears.
  • the squeak is characterized by an audible noise.
  • the value three (3) is assigned;
  • ⁇ if the noise is audible for an angle of misalignment greater than or equal to 2.5 ° and strictly less than 5 °, then the value four (4) is assigned;
  • the tests consist of placing the belt on a DW8 5-axis kinematic engine (accessories: alternator and power steering only).
  • This engine is a commercial series engine, known to those skilled in the art.
  • the details of the test facility are given in Table 2 below.
  • the geometric center (O) of the crankshaft of the engine serves as an origin in an orthonormal referential (O; X; Y).
  • the positions, in this frame of reference, of the tensioner of the belt, the alternator, the power steering and the roller are specified in this table 2,
  • test conditions are described below.
  • the laying tension of the belt is 1 15 N / dt / b (Newton / tooth strand). This tension is obtained by adjusting a belt tensioner.
  • the engine is rotated at idle (85 rpm) without any additional load for a period of 15 minutes.
  • the alternator in this case 70 ⁇
  • the power steering operating at 50 bar
  • the engine is idle again without any accessories charge for 15 minutes.
  • the measurement is performed during this last sprinkling.
  • This measurement consists, on the one hand, in measuring the time elapsed between the beginning of the sprinkling of the belt (beginning of the measurement), which coincides with the appearance of an audible noise, and the moment when this noise does not occur. is more audible (end of measurement) and on the other hand, to measure the maximum noise level reached during this time interval.
  • This measurement provides the noise behavior of the tested belt.
  • the belt is a belt for automobile application of type PK 6 (1200 mm wide), of which the tooth 3 is made of EPD.
  • the noise behavior is then translated on a scale of values, ranging between the null value (0) and the value five (5), which takes into account the duration of the audible noise, if it exists.
  • the scale breaks down as follows:
  • a basis weight of at least 15Qg / m 2 of the knit can improve the noise performance in wet conditions, compared to the CREF belt. This improvement in performance in wet conditions is achieved without loss of performance in dry conditions, always compared to the CREF belt,
  • a basis weight of the knitted fabric of at least 2QGg / m 2 is required to have improved performance in wet conditions (C3 and C4 belts). An improvement in the noise performance is then also observed in dry conditions.
  • the belt C4 has a slightly higher basis weight and a different weft knit, in this case of dimension type 2x2.
  • dimension type 2x2 In addition to the effect of the grammage, the inventors consider that the use of a weft fricot type 2x2 rating brings a performance gain over a jersey-type weft knit.
  • the explanation could be The fact that the 2x2 dimension has, at a comparable basis weight, a more dense network than the jersey.
  • the grammage can be between 200g / m 2 and SGOg / m 2 , preferably between 200g / m 2 and 25Gg / m 2
  • the inventors have also been able to show that a covering with a synthetic thread secondary fit could further improve the noise performance
  • the synthetic yarn covering the secondary yarn of polyurea is a polyamide yarn (PA).
  • the secondary wire of the belt C5 is reiasfhanne.
  • the comparison of the belt C5 with the belt CREF shows that a belt equipped, on the surface, with a knitting of a grammage between 150g / m 2 and 300g m 2 and a covering of the secondary thread brings a improvement in noise performance, in both dry and wet conditions.
  • the wrapping of the secondary yarn brings an improvement complementary to that which is achieved by the reasoned choice of grammage.
  • This synthetic yarn may be polyamide (PA), polyethylene (PE), polypropylene (PP) or polyethylene terephthalate (PET).
  • PA polyamide
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • the secondary wire can be wrapped by a first synthetic fii, the latter itself being wrapped by at least a second synthetic yarn.
  • each synthetic thread is chosen from PA, PP, PE or PET.
  • the synthetic yarn can be extensible. This provides a swelling effect on the synthetic yarn thus textured, so that the effect is likely to improve the behavior of the belt in wet conditions.
  • Table 5 compares a belt C8 distinguished from the belt CREF by the mere presence of a polyamide wrapping thread around the secondary wire, which is in this case made of elastane.
  • CREF confirms that covering alone improves noise performance in both dry and wet conditions.
  • the invention also relates to a power transmission belt having an elastomer-based toothing 3 which is coated on the surface of a knit made with a polyamide main yarn or Cellulose and a secondary polyurethane fiber, characterized in that the secondary yarn is wrapped with a synthetic yarn.
  • the secondary wire can be of the same name.
  • the secondary yarn may be wrapped with a first synthetic yarn, the latter being itself covered by at least one second synthetic yarn.
  • the synthetic fiber or, as the case may be, each synthetic yarn is chosen from polyamide (PA), polyethylene (PE), polypropylene (PP) or polyethylene terephthalate (PET).
  • PA polyamide
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • the synthetic thread for covering can be textured.
  • the knit is advantageously a fricot weft.
  • the weft knit can be of the jersey type or of the 2x2 type.
  • the belt may comprise, between the emulsion-based toothing and the knit, a barrier layer to improve the abrasion resistance,
  • the different types of belts according to the invention described above also offer very good resistance to abrasion. This is particularly related to the nature of the materials forming fricot, such as polyamide or cellulose. In this respect, one can refer to documents 01 and / or D2.
  • Such a barrier layer is shown in its environment in FIG.
  • it may be a barrier layer of TPE (non-crosslinked thermoplastic) or TPV (partially or fully crosslinked thermoplastic) having a polymer matrix which is the combination of a thermoplastic matrix and an elastomeric matrix.
  • the elastomeric part of the thermoplastic thermoplastic TPE or TPV is advantageously an ethylene alpha olein such as ⁇ or EPD.
  • the thermoplastic matrix of the thermoplastic thermoplastic TPE or TPV is advantageously an olefinic thermoplastic (TPO), for example a low density polyethylene LDPE (for "Low Density PolyEthylene" according to the English terminology).
  • TPO olefinic thermoplastic
  • LDPE low density polyethylene
  • the thickness of this barrier layer may be between 50 microns and 500 microns.
  • the knit is then partially included in a portion of the thickness of this barrier layer, which ensures good performance of the assembly.
  • a belt according to the invention made with a knit whose main yarn is made of polyamide generally has better abrasion resistance than the same belt in which the polyamide main yarn is replaced by a yarn.
  • a belt with, on the surface, a knit fabric whose main yarn is made of polyamide and the secondary yarn made of polyurethane for which knitting weight is greater than .200g / m 2 if one wishes to obtain the best performances both on the noise in dry conditions and wet conditions as on the abrasion.
  • a barrier layer of the type described in FIG. 3 can be added.
  • main polyamide yarn with a cellulosic main yarn by providing a grammage greater than i 50 g / m 2 , by associating, for example, a barrier layer such as that described in support of FIG. Figure 3 to improve the abrasion resistance performance and thereby achieve the same abrasion performance as the belt with a polyamide main yarn.
  • the knit may in particular be a weft knit of type 2x2 with possibly additionally a covering of the secondary yarn, in particular with a synthetic thread of the aforementioned type (PA, PP, PE, PET), advantageously texture.

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Abstract

L'invention concerne une courroie (1) de transmission de puissance présentant une denture (3) à base élastomérique qui est revêtue en surface d'un tricot (5) réalisé avec un fil principal en polyamide ou cellulosique et un fil secondaire en polyuréthane, caractérisée en ce que te tricot (5) présente un grammage d'au moins 150g/m2 lorsque le fil principal est cellulosique et d'au moins 200g/m2 lorsque le fil principal est en polyamide.

Description

La présente invention concerne une courroie de transmission de puissance présentant une denture à base éiastomérique munie, en surface, d'un tricot.
Une telle courroie est par exemple utilisée pour les moteurs à combustion interne.
Un moteur à combustion interne tourne selon une toi quasi - sinusoïdale autour de sa vitesse nominale. La variation de vitesse par rapport à une sinusoïdale parfaite est liée aux combustions successives sur les cylindres. Le phénomène typique des moteurs à combustion interne appelé acycHsme et cet acyciisme est d'autant plus significatif que te taux de compression dans les cylindres est élevé (cas des moteurs dièse! en particulier) et/ou le nombre de cylindres réduit. Cet acycHsme se transmet aux accessoires du moteur tels que ia pompe à eau, la direction assistée, la climatisation ou encore l'alternateur.
Certains de ces accessoires, tel que l'alternateur, possèdent des inerties élevées qui, couplées avec le phénomène d'acyciisme, engendrent des niveaux de couples dynamiques importants. Ces niveaux de couple se transforment en écarts de tension très importants sur la courroie et modifient les propriétés tribologiques à l'interface entre la poulie d'entraînement de l'accessoire considéré et ia courroie.
Ainsi, lorsqu'une courroie passe par des niveaux de tension trop bas, elle peut glisser sur la poulie. L'entraînement n'est alors plus assuré, ce qui peut générer du bruit.
Lorsqu'une courroie possède un coefficient de frottement trop élevé, on peut observer un phénomène d'accrochage important de la courroie sur la poulie suivi d'un décrochage brusque de cette courroie (connu sous le phénomène de « stick-siip » dans la terminologie anglo-saxonne). Ce phénomène est générateur de bruit.
Un autre phénomène susceptible de provoquer du bruit est le désalignement relatif de deux poulies successives (par exemple ia poulie du moteur et la poulie d'alternateur). Ce phénomène est très dépendant de facteurs tels que la longueur du brin de courroie reliant ces deux poulies, la nature des matériaux formant ia courroie, la structure de cette courroie ou encore du coefficient de frottement entre la poulie et le flanc de denture de la courroie.
En particulier, un tel désalignement combiné à un coefficient de frottement élevé génère un bruit important car cela favorise le phénomène de « stick-slip ».
Pour résoudre ces problèmes de bruit, il a déjà été proposé de mettre en œuvre, à la surface de ia denture à base élastomérique, un tricot.
Un exemple d'une telle courroie est proposé dans le document US 2008/0261739 (D1 ).
A cet effet, la courroie comporte en surface un tricot chaîne comprenant deux types de fils dont l'un présente un module supérieur ou égaie à 5 /1000 dtex (basé sur une extension de 5%) et dont l'autre présente un module inférieur ou égale à 2 cN/diex (basé sur une extension de 5%), les fils formant un réseau dans lequel ils ne sont pas enroulés ensemble et par ailleurs dans lequel le tricot chaîne est construit d'une manière particulière, à savoir en « counternotation » selon la terminologie anglo-saxonne.
Le cas particulier présenté dans ce document est d'utiliser un premier fil en polyamide et un deuxième fil en élasthanne (polyuréthane).
Selon la demandeur du document D1 , la courroie ainsi obtenue présente des performances améliorées par rapport à la génération de bruit tout en répondant aux exigences de durée de vie (résistance à l'abrasion).
Toutefois, il convient de noter qu'une source de bruit possible pour la courroie existe également en conditions humides. En effet, outre les contraintes précitées, du bruit peut être généré par la courroie en conditions humides.
Pour traiter ce cas particulier de la génération de bruit en conditions humides, D1 propose d'ajouter un traitement antifriction à ia courroie à ia surface du tricot chaîne, Ce traitement résuite en ia formation d'une couche externe sur le tricot chaîne formée par une combinaison d'un polyuréthane et d'un lubrifiant, avantageusement pris dans la famille des fluoropoiymères, tel que le PTFE. Le poiyuréthane de cette couche externe semble coopérer avec l'èiasthanne compris dans le tricot pour réduire ia génération de bruit en conditions humides.
Le document US 2010/0167880 (02) divulgue également des courroies de transmission de puissance présentant une denture à base élastomêrique munie, en surface, d'un tricot en vue de réduire Sa génération de bruit.
Le cas particulier d'un tricot comportant un premier fil en polyamide et un deuxième fi) en poiyuréthane fait l'objet de l'exemple 15 (Ex~ 15) du tableau 1 du document D2.
Les résultats concernant fa réduction du bruit, en conditions sèches, sont fournis au tableau 3 du document D2.
Dans le tableau 3 du document D2, on note que ia courroie selon l'exemple 15 génère moins de bruit qu'une courroie non munie d'un tricot en surface (CE-8), ce qui est cohérent avec le contenu du document D1. Toutefois, les tableaux 1 et 3 du document D2 montrent que l'utilisation de coton (Ex-11 ) à la place de polyamide (Ex- 15} pour former le premier fil apportent des performances améliorées quant à la génération de bruit.
En conditions humides, on peut se référer aux tableaux 4 et 6. Le tableau 4 précise le cas particulier d'un tricot comportant un premier fil en polyamide et un deuxième fil en poiyuréthane dans l'exemple 21 (Ex~21 ). Le remplacement du premier fil en polyamide par du coton (cellulose) fait l'objet de l'exemple 17 (Ex-17).
Comme on peut le constater dans te tableau 8, l'utilisation de coton à la place de polyamide semble également améliorer, en conditions humides, le comportement au bruit de la courroie.
Du point de vue de la diminution du bruit généré par la courroie, la solution proposée dans ie document D2 (fit principal en coton + fil secondaire en poiyuréthane) apparaît donc meilleure que fa solution proposée dans le document D1 (fil principal en polyamide + fi! secondaire en poiyuréthane), en conditions sèches ou en conditions humides.
Par ailleurs, la solution proposée dans le document D1 ne met pas en œuvre une couche d 'antifriction à la surface du tricot externe pour améliorer le comportement au bruit en conditions humides. II convient de noter que pour tes tests réalisés dans le document D2, la nature du tricot n'est pas fournie. Toutefois, Il apparaît que seul un tricot trame est en réalité envisagé,
Un objectif de l'invention est de proposer une courroie de conception alternative aux courroies connues, offrant des performances améliorées sur te comportement au bruit à l'humide.
Un autre objectif de l'Invention est de proposer une courroie de conception alternative aux courroies connues, offrant à la fois des performances améliorées sur le comportement au bruit en conditions humides et des performances comparabtes sur le comportement au bruit en conditions sèches.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une courroie de conception alternative aux courroies connues, offrant des performances améliorées tant en conditions humides qu'en conditions sèches.
Un autre objectif de l'invention est de proposer une courroie atteignant l'un au moins des objectifs de comportement au bruit précités et présentant également un comportement à l'abrasion satisfaisant,
A cet effet, l'invention propose une courroie de transmission de puissance présentant une denture à base élastomérique qui est revêtue en surface d'un tricot réalisé avec un fil principal en polyamide ou cellulosique et un fil secondaire en poiyurélhane, caractérisée en ce que le tricot présente un grammage d'au moins iSOg/m2 lorsque le fil principal est cellulosique et d'au moins 200g m2 lorsque le fil principal est en polyamide.
Cette courroie pourra également présenter l'une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison :
- le grammage est inférieur ou égal à 300g/m2 ;
- le grammage est compris entre 200g/m2 et 30'Og/m2, de préférence entre 200g m2 et 250g ma ;
- le fil secondaire est de i'éîasthanne ;
- elle comprend au moins un fil synthétique guipant le fil secondaire ;
- le fil secondaire est guipé par un premier fil synthétique, ce dernier étant lui-même guipé par au moins un deuxième fil synthétique ;
~ le fil synthétique ou, selon le cas, chaque fil synthétique, est choisi parmi le polyamide (PA), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) ou le poiytéréphtalate éthylène (PET) ;
~ le fil synthétique est texturé ; - elfe comprend, entre la denture â base éiastomérique et le tricot, une couche barrière pour améliorer la tenue à l'abrasion ;
- la couche barrière est en thermoplastique éiastomérique TPE ou TPV ayant une matrice polymère qui est la combinaison d'une matrice thermoplastique et d'une matrice éiastomérique ;
- la matrice éiastomérique du thermoplastique éiastomérique TPE ou TPV est un éthyiène alpha olèfine tel que i'EPM ou PEPDM ;
- la matrice thermoplastique du thermopiastique éiastomérique TPE ou TPV est un thermoplastique oléfinique (TPG), par exemple un polyéfhylène basse densité LDPE ;
- la denture est réalisée à base d'élastomère éthyiène alpha oléfinique, par exemple un EPM ou un EPDM ;
- te tricot est un tricot trame ;
- 1e tricot trame est du type cote 2x2.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue généraie, en coupe, d'une courroie de transmission de puissance présentant une denture à base éiastomérique munie, en surface, d'un tricot ;
- la figure 2(a) est une vue partielle en perspective d'une courroie conforme â celle de Sa figure 1 sur laquelle est prévue un tricot trame et la figure 2(b) une vue agrandie du tricot trame concerné, en l'occurrence de type cote 2x2 ;
- la figure 3 représente une courroie selon une variante de réalisation de la courroie illustrée sur la figure 1 , sur laquelle il est prévu une couche barrière entre la denture et te fricot.
Une courroie de transmission de puissance conforme à l'invention est représentée sur la figure 1.
Cette courroie 1 présente une denture 3 à base éiastomérique qui est revêtue en surface d'un tricot 5 réalisé avec un fil principal en polyamide (PA) ou cellulosique et un fil secondaire en poiyuréthane. La denture 3 à base éiastomérique peut être è base d'élastomère éthyiène alpha oléfinique, de type éthylène-propylène-diène-monomère (EPDM) ou éthyiène- propylène-monomère (EPM). La courroie comporte par ailleurs une couche dorsale 2 dans laquelle sont noyés des fils de renfort mécanique 10.
Cette courroie peut être une courroie pour application automobile, de type K.
Le tricot est avantageusement un tricot trame.
Le polyuréthane formant le fil secondaire est avantageusement de i'éiasthanne.
Des résultats d'essais sont fournis dans le tableau 3.
Dans ces essais, le fi! secondaire est de i'éiasthanne. Ces essais se distinguent les uns des autres, soit par la nature du fit principal (polyamide ; cellulosique) et/ou par la nature du tricot utilisé (tricot trame de type jersey ou tricot trame de type cote 2x2) et/ou le grammage de ce tricot
La courroie CREF est une courroie de référence comportant un fil principal cellulosique et un fil secondaire en élasthanne, La courroie CREF est une courroie du type de celle qui est proposée dans le document d'art antérieur D2, avec un grammage classique pour l'homme du métier. Un grammage de 1 10 ou 120g/m2 est ce qu'on rencontre de plus élevé dans l'état de la technique, ce grammage étant généralement inférieur à 1 Û0g/m2.
Pour déterminer les valeurs permettant de caractériser le comportement au bruit d'une courroie, on réalise chaque test selon les modalités qui suivent,
En conditions sèches, les tests consistent chacun en un test acoustique (bruit) de la courroie sur banc de désalignement conçu sur fa base du protocole de test JA2432-2000 décrit dans les normes SAE. A cet effet, la courroie est montée sur deux poulies, à savoir une poulie motrice et une poulie menée par l'intermédiaire de la courroie, où la poulie menée est désalignée, par rapport à la poulie motrice, conformément à ce protocole de test. La courroie est par ailleurs mise sous tension par un tendeur.
Le détail de l'installation de test est fourni dans te tableau 1 ci- dessous. Le centre géométrique (O) de la poulie motrice sert d'origine dans un référentiel orthonormé (O ; X ;Y). Les positions, dans ce référentiel, du galet fixe, de la poulie menée et du tendeur sont précisées dans ce tableau 1.
Figure imgf000009_0001
tableau 1
Les conditions de test sont tes suivantes :
~ la poulie motrice tourne à 2000 ir/mn ;
- la tension appliquée sur l'axe tendeur est constante, d'environ 40 daN ;
- la température est comprise entre 20° et 25°C (température ambiante):
- le taux d'humidité relative est de 50% ;
- l'angle de désalignement est incrémenié tous les 0,5", depuis la valeur nulle (pas de désalignement) jusqu'à la valeur de 5ϋ,
La courroie est une courroie automobile de type 6PK (1200mrn de largeur), dont la denture 3 est réalisée en EPDfvi Avant d'effectuer la mesure proprement dite, la courroie est stabilisée en température et hygrométrie pendant 24 heures, à une température de 20°C à 25°C (température ambiante) et à un taux d'humidité relative de 50%,
La mesure consiste à déterminer l'angle de désalignement entre la poulie motrice et la poulie menée auquel apparaît le grincement. Le grincement est caractérisé par un bruit audible.
Pour classer les différentes courroies, une échelle s'étaiant entre la valeur nulle (0) et la valeur (5) dont les extrémités sont définies comme suit ;
- si le bruit est audible pour un angle de désalignement strictement inférieur à 1 °, alors on attribue la valeur nulle (0),
- si le hnûi est audible pour un angle de désalignement supérieur ou égal à 1° et strictement inférieur à 1 ,5°, alors on attribue la valeur unité (1 ) ;
- si le bruit est audible pour un angle de désalignement supérieur ou égal à 1 ,5° et strictement inférieur à 2°, alors on attribue la valeur deux (2) ;
- si le bruit est audible pour un angle de désalignement supérieur ou égal à 2° et strictement inférieur à 2,5°, alors on attribue la valeur trois (3) ; ·· si le bruit est audible pour un angle de désalignement supérieur ou égai à 2,5° et strictement inférieur à 5°, alors on attribue la valeur quatre (4) ;
- si aucun bruit n'est audible pour un angle de désalignement égal à 5°, alors on attribue la valeur cinq (5), le test s'arrêîant pour cette valeur de 5°.
En conditions humides, les tests consistent à placer la courroie sur un moteur thermique DW8 de cinématique 5 axes (accessoires : alternateur et direction assistée seulement). Ce moteur est un moteur série du commerce, connu de l'homme du métier.
Le détail de l'installation de test est fourni dans le tableau 2 ci- dessous. Le centre géométrique (O) du vilebrequin du moteur sert d'origine dans un référentiel orthonormé (O ; X ;Y). Les positions, dans ce référentiel, du tendeur de la courroie, de l'alternateur, de la direction assistée et du galet sont précisées dans ce tableau 2,
Figure imgf000010_0001
tableau 2
Les conditions de tests sont décrites ci-dessous.
La tension de pose de la courroie est de 1 15 N/dt/b (Newton/dent brin). Cette tension est obtenue par le réglage d'un tendeur de courroie.
On procède à la mise en rotation du moteur au ralenti (85Ûir/mn) sans charge accessoire pendant une durée de 15 minutes.
Puis, on asperge la courroie pendant une durée de 30s avec une quantité de 300ml d'eau.
Ensuite, on laisse tourner le moteur au ralenti sans charge d'accessoires pendant une durée de 15 minutes. Le moteur tournant toujours au ralenti, on procède alors à la mise en charge simultanée de l'alternateur (en l'occurrence de 70Â) et de la direction assistée (fonctionnant à 50 bars) en aspergeant la courroie pendant une durée de 30s, avec une quantité de 300ml d'eau.
On laisse à nouveau tourner le moteur au ralenti sans charge d'accessoires pendant 15 minutes.
Enfin, on procède à nouveau à la mise en charge simultanée de l'alternateur et de la direction assistée en aspergeant ia courroie pendant une durée de 5s, avec une quantité de 5ml d'eau.
La mesure est effectuée lors de cette dernière aspersion.
Cette mesure consiste d'une part, à mesurer le temps écoulé entre le début de l'aspersion de la courroie (début de ia mesure), laquelle coïncide avec l'apparition d'un bruit audible, et le moment où ce bruit n'est plus audible (fin de la mesure) et d'autre part, à mesurer le niveau de bruit maximum atteint pendant cet intervalle de temps.
Cette mesure fournit le comportement au bruit de ia courroie testée.
La courroie est une courroie pour application automobile de type 6 PK (1200 mm de largeur), dont ia denture 3 est réalisée en EPD .
Le comportement au bruit est alors traduit sur une échelle de valeurs, s'étalant entre la valeur nulle (0) et la valeur cinq (5), qui prend en compte la durée du bruit audible, s'il existe.
Plus précisément, l'échelle se décompose comme suit :
- si le bruit est audible sur une durée supérieure ou égaie à 14s, alors on attribue la valeur nulle (0) ;
- si le bruit est audible sur une durée supérieure ou égale à 1 1 s et strictement inférieure à 14s, alors on attribue la valeur unité (1 ) ;
- si le b uû est audible sur une durée supérieure ou égale à 7s et strictement inférieure à 1 1 s, alors on attribue la valeur deux (2) ;
- si le bruit est audible sur une durée supérieure ou égale à 4s et strictement inférieure à 7s, alors on attribue la valeur trois (3) ;
- si le bruit est audible sur une durée strictement inférieure à 4s, alors on attribue la valeur quatre (4) ;
- en l'absence de bruit audible, ors attribue la valeur cinq (5). Des résultats, en conditions sèches et humides sont fournis ci-dessous, pour différentes courroies pour application automobile. Les « valeurs » attribuées par les échelles précisées précédemment sont fournies dans les dernières lignes du tableau.
Figure imgf000012_0001
tableau 3
On note que dans le cas où le fil principal est cellulosique (courroie C1), un grammage d'au moins 15Qg/m2 du tricot permet d'améliorer tes performances au bruit en conditions humides, par rapport à la courroie CREF. Cette amélioration de la performance en conditions humides s'effectue sans perte de performance en conditions sèches, toujours par rapport à la courroie CREF,
Lorsque le fil principal est en polyamide, un grammage du tricot d'au moins 2QGg/m2 est nécessaire pour avoir des performances améliorées en conditions humides (courroies C3 et C4). Une amélioration en de la performance au bruit est alors également constatée en conditions sèches.
Le meilleur résultat est obtenu pour un grammage allant au- delà de 200g/m2 pour un tricot trame de type cote 2x2 (courroie C4).
Par comparaison à la courroie C3, la courroie C4 présente un grammage légèrement plus élevé et un tricot trame différent, en l'occurrence de type cote 2x2. Outre l'effet du grammage, les inventeurs considèrent que l'utilisation d'un fricot trame de type cote 2x2 apporte un gain de performance par rapport à un tricot trame de type jersey. L'explication pourrait être fiée au fait que ie cote 2x2 présente, à grammage comparable, un réseau pius dense que te jersey.
Par ailleurs, quel que soit ie type de courroie conforme à l'invention, il n'apparaît pas nécessaire de mettre en œuvre un tricot présentant un grammage allant au-delà de 300g/m2, voire même au-delà de 2Sûg/m2, Ainsi, pour l'ensemble des courroies conformes à l'invention, le grammage peut être compris entre 200g/m2 et SGOg/m2, de préférence entre 200g/m2 et 25Gg/m2
Les inventeurs ont par ailleurs pu montrer qu'un guipage avec un fil synthétique du fit secondaire permettait d'améliorer encore plus les performances au bruit
Les résultats sont présentées dans le tableau 4 (dans le tableau 3, les courroies ne présentent pas de guipage du fil secondaire).
En {'occurrence, le fil synthétique guipant ie fii secondaire en polyuréîhane est un fil polyamide (PA).
Le fil secondaire de la courroie C5 est de reiasfhanne.
Figure imgf000013_0001
tableau 4
La comparaison de la courroie C5 à la courroie CREF met en évidence qu'une courroie munie, en surface, d'un tricot d'un grammage compris entre 150g/m2 et 300g m2 et d'un guipage du fil secondaire apporte une amélioration sur la performance au bruit, en conditions sèches comme en conditions humides.
Par ailleurs, la comparaison de la courroie C5 à la courroie Ci montre que te guipage a probablement un effet dans les très bons résultats obtenus pour cette courroie C5, En effet, le jersey en grammage 200g/m2 semble, à la lecture du tableau 4, offrir une performance comparable au cote 2x2 en grammage 150g/m2, si bien que l'écart de performance mesurée â l'avantage de fa courroie C5 apparaît traduire un effet bénéfique du seul guipage. D'ailleurs, ceci est confirmé par les résultats présentés ci-après à l'appui du tableau 5.
En d'autres termes, le guipage du fil secondaire apporte une amélioration complémentaire à celle qui est réalisée par le choix motivé du grammage.
Ce fil synthétique peut être du polyamide (PA), du polyéthylène (PE), du pclypropyiène (PP) ou du poiytéréphtalate d'étbyiène (PET).
Par ailleurs» le fil secondaire peut être guipé par un premier fii synthétique, ce dernier étant lui-même guipé par au moins un deuxième fil synthétique. Dans ce cas, chaque fil synthétique est choisi parmi le PA, le PP, le PE ou te PET.
Enfin, le fil synthétique peut être îexturé, Cela procure un effet gonflant au fil synthétique ainsi texturé, iequei effet est susceptible d'améliorer le comportement de la courroie en conditions humides.
Le tableau 5 compare une courroie C8 se distinguant de la courroie CREF par la seule présence d'un fil de guipage en polyamide autour du fil secondaire, qui est en l'occurrence en éîasthanne.
Figure imgf000014_0001
Tableau 5 La comparaison de la courroie C8 à la courroie de référence
CREF confirme que le guipage seul permet d'améliorer les performances au bruit, tant en conditions sèches qu'en conditions humides.
Ainsi, l'invention concerne également une courroie de transmission de puissance présentant une denture 3 à base éiastomérique qui est revêtue en surface d'un tricot réalisé avec un fii principal en polyamide ou cellulosique et un fii secondaire en poiyuréthane, caractérisée en ce que le fil secondaire est guipé avec un fii synthétique.
Le fil secondaire peut être de i'éiaeihanna.
Le fil secondaire peut être guipé par un premier fil synthétique, ce dernier étant lui-même guipé par au moins un deuxième fii synthétique.
Le fii synthétique ou, selon le cas, chaque fil synthétique, est choisi parmi polyamide (PA), le poiyéthylène (PE), le polypropyiène (PP) ou le polytéréphîalate éthylène (PET),
Le fii synthétique servant au guipage peut être texturé.
Le tricot est avantageusement un fricot trame. Le tricot trame peut être du type jersey ou du type cote 2x2.
Enfin, la courroie peut comprendre, entre la denture à base éiastomérique et ie tricot, une couche barrière pour améliorer la tenue à l'abrasion,
Les différents types de courroies conformes â l'invention décrits précédemment offrent également une très bonne résistance à l'abrasion. Ceci est en particulier lié à la nature des matériaux formant le fricot, tel que le polyamide ou la cellulose. Sur ce plan, on peut d'ailleurs se référer aux documents 01 et/ou D2.
Cependant, et comme précisé précédemment, si l'on souhaite améliorer la résistance à l'abrasion, il est avantageux de prévoir, entre la denture 3 à base éiastomérique et le tricot 5, une couche barrière 4 pour améliorer la tenue â l'abrasion.
Une telle couche barrière est représentée, dans son environnement, sur la figure 3.
Par exemple, il peut s'agir d'une couche barrière en TPE (ihermopiastique non réticulé) ou TPV (thermopiastique partiellement ou totalement réticulé) ayant une matrice polymère qui est la combinaison d'une matrice thermoplastique et d'une matrice éiastomérique. La partie éiastomérique du thermoplastique éiastomérique TPE ou TPV est avantageusement un éthylène alpha oléine tel que ΓΕΡΜ ou i'EPD , La matrice thermoplastique du thermoplastique éiastomérique TPE ou TPV est avantageusement un thermopiastique oiéfinique (TPO), par exemple un poiyéthylène basse densité LDPE (pour « Low Density PolyEthylene » selon la terminologie anglo-saxonne). L'épaisseur de cette couche barrière peut être comprise entre 50 microns et 500 microns.
Lors de la fabrication, ie tricot est alors partiellement inclus dans une partie de l'épaisseur de cette couche barrière, ce qui assure une bonne tenue de l'ensemble.
Il convient toutefois de rappeler qu'une courroie conforme à l'invention réalisée avec un tricot dont ie fil principal est en polyamide présente généralement une résistance à l'abrasion meilleure que la même courroie dans laquelle le fil principal en polyamide est remplacé par un fil principal cellulosique- Dans le cadre de l'invention, et à titre d'exemple non limitatif, on pourra donc choisir une courroie avec, en surface, un tricot dont le fil principal est en polyamide et le fil secondaire en polyurét ane pour lequel ie grammage du tricot est supérieur à .200g/m2 si l'on souhaite obtenir les meilleurs performances tant sur le bruit en conditions sèches et conditions humides que sur l'abrasion.
Une couche barrière du type de celle décrite à "appui de la figure 3 peut être ajoutée.
Selon un autre exemple non limitatif, on pourra remplacer le fil principal en polyamide par un fil principal cellulosique en prévoyant un grammage supérieur à i 50g/m2, en y associant par exemple une couche barrière telle que celte décrite à l'appui de la figure 3 pour améliorer les performances de résistance â l'abrasion et ainsi atteindre des performances identiques, en termes d'abrasion, à la courroie avec un fil principal en polyamide.
Dans ces deux derniers exemptes, le tricot pourra en particulier être un fricot trame de type cote 2x2 avec éventuellement en plus, un guipage du fil secondaire, en particulier avec un fil synthétique du type précité (PA, PP, PE, PET), avantageusement texturè.

Claims

REVE DICATIQMS
1. Courroie (1 ) de transmission de puissance présentant une denture (3) à 5 base élastornérique qui est revêtue en surface d'un tricot (5) réalisé avec un fil principal en polyamide ou ceHufosique et un fil secondaire en polyuréthane, caractérisée en ce que le tricot présente un grammage d'au moins 150g/m2 lorsque te fil principal est cellulosique et d'au moins 200g/m2 lorsque le fil principal est en polyamide.
10
2. Courroie (1 ) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le grammage est inférieur ou égal à 300g/m2.
3. Courroie (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée 15 en ce que le grammage est compris entre 20Gg/rn2 et 3<00g m2, de préférence entre 2GGg/m2 et 250g/m2.
4. Courroie (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fil secondaire est de Télasthanne.
20
5. Courroie (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un fil synthétique guipant le fil secondaire.
6. Courroie (1 ) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que 25 le fil secondaire est guipé par un premier fil synthétique, ce dernier étant lui- même guipé par au moins un deuxième fil synthétique.
7. Courroie (1 ) selon i'une des revendications 5 ou 8, caractérisée en ce que te fil synthétique ou, selon le cas, chaque fil synthétique, est choisi parmi
30 le polyamide (ΡΆ), le pol éthyiène (PB), le polypropylène (PP) ou le polytéréphtalate éthyfène (PET).
8. Courroie (1) selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le fil synthétique est texturé.
■¾
0. Courroie (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend, entre la denture (3) à base élastomérique et le tricot (5), une couche barrière (4) pour améliorer la tenue â l'abrasion.
10. Courroie (1 ) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la couche barrière (4) est en thermopiastique élastomérique TPE ou TPV ayant une matrice polymère qui est la combinaison d'une matnce thermopiastique et d'une matnce élastomérique,
11 , Courroie (1) selon ia revendication précédente, caractérisée en ce que la matrice élastomérique du thermoplastique élastomérique TPE ou TPV est un éthylène alpha oléfine tel que ΙΈΡΜ ou l'EPDM
12. Courroie (1) selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que la matrice thermoplastique du thermopiastique élastomérique TPE ou
TPV est un thermoplastique oléfinique (TPO), par exemple un polyéthyiène basse densité LDFE,
13. Courroie (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la denture {3} est réalisée à base d'éiastomère éthylène alpha oléfinique, par exemple un EPM ou un EPD .
14. Courroie (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tricot est un tricot trame.
15. Courroie (1 ) selon ia revendication précédente, caractérisée en ce que le tricot trame est du type cote 2x2.
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