FR2686959A1 - Transmission assembly with oblique toothing - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne le domaine des transmissions par lien souple de mouvement de rotation entre éléments montés sur axes parallèles. Ces liens souples sont, généralement, des courroies sans fin, à synchronisation dudit mouvement par des dents d'élastomère, portées par lesdites courroies engrénant sur des pignons associés. De telles transmissions sont utilisées en particulier sur moteurs de véhicules automobiles pour l'entraînement des arbres à cames et sur des installations industrielles à poste fixe.The invention relates to the field of transmissions by flexible link of rotational movement between elements mounted on parallel axes. These flexible links are, generally, endless belts, synchronized with said movement by elastomer teeth, carried by said belts meshing on associated pinions. Such transmissions are used in particular on motor vehicle engines for driving camshafts and on industrial fixed station installations.
L'entraînement, nécessairement positif, des arbres à cames sur moteurs de véhicules automobiles, a été longtemps réalisé par chaines de Galle ou par cascade de pignons ; il a été rénové, dans les dernières décennies, par l'usage de courroies à armatures souples, solidaires de dents en composition élastomérique qui assurent la synchronisation par engrènement avec des pignons conjugués. Cette technique permet d'extraire cette transmission du carter d'huile et d'assurer, en conséquence, son fonctionnement à sec. Les efforts latéraux, suivant l'axe desdits pignons, sont en principe nuls et des flasques simples complètent ces pignons pour former des poulies dentées. De telles poulies sont, le plus souvent, réalisées en tôle emboutie, roulée ou matricée, sans nécessité d'usinage coûteux, avec précision par déformation de matière ou bien par moulage d'alliages coulables ou de fonte, éventuellement par frittage de poudres.The necessarily positive drive of the camshafts on motor vehicle engines has long been carried out by Galle chains or by cascade of pinions; it has been renovated in recent decades by the use of flexible reinforcement belts, integral with teeth in elastomeric composition which ensure synchronization by meshing with conjugated pinions. This technique makes it possible to extract this transmission from the oil pan and therefore ensure its dry operation. The lateral forces, along the axis of said pinions, are in principle zero and simple flanges complete these pinions to form toothed pulleys. Such pulleys are most often made of stamped, rolled or stamped sheet metal, without the need for expensive machining, with precision by deformation of material or else by molding of castable alloys or of cast iron, possibly by sintering of powders.
La forme de dents dont la section longitudinale est trapézoïdale a fait l'objet d'une norme universellement utilisée. Cependant, l'entrée en contact périodique des faces d'appui planes de dents en composition élastomérique sur les faces obliques de pignons rigides, dans une enceinte en communication avec l'air libre, est toujours source de bruits à la fréquence fondamentale de l'engrènement ou de ses harmoniques. Diverses formes de profil de denture, toujours engendré de façon cylindrique - c'est à dire dont les faces d'engrènement restent parallèles à l'axe du pignon sur la largeur de la courroie - ont pour but une amélioration de l'engrènement par délocalisation des contraintes dynamiques. The shape of teeth whose longitudinal section is trapezoidal has been the subject of a standard universally used. However, the coming into periodic contact of the plane bearing faces of teeth in elastomeric composition on the oblique faces of rigid pinions, in an enclosure in communication with the open air, is always a source of noise at the fundamental frequency of the meshing or its harmonics. Various forms of toothing profile, always generated in a cylindrical manner - that is to say whose meshing faces remain parallel to the axis of the pinion over the width of the belt - are intended to improve the meshing by delocalization. dynamic constraints.
Une première forme curviligne est issue des documents
FR 2.024.199, 2.412.009 et FR 2.412.762 d'UNIROYAL, la motivation initiale étant de s'approcher de la forme de la frange isochromatique représentant les contraintes subies par une dent sous l'effet d'un couple. Une autre forme curviligne est décrite dans les documents FR 2.335.749, FR 2.238.094, FR 2.335.750 et FR 2.362.312 de GOODYEAR. Une géométrie en forme d'arc de cercle sous-entend un engrènement en développante de cercle qui est à la base de la définition de tous les engrenages rigides. Les trois derniers documents décrivent l'existence, en fonctionnement, d'une compression relative de la dent de courroie, qui est, hors contraintes, plus haute que le fond de denture du pignon. Cette configuration permet de répartir la contrainte résultant de la tension de l'armature souple dans des zones autres que la face d'appui en fond de denture déformable de la courroie qui vient s'enrouler sur le sommet cylindrique des dents de pignon, mais de préférence, également, sur le sommet des dentures de la courroie, donc en fond de denture du pignon.A first curvilinear shape comes from the documents
FR 2.024.199, 2.412.009 and FR 2.412.762 of UNIROYAL, the initial motivation being to approach the shape of the isochromatic fringe representing the stresses undergone by a tooth under the effect of a couple. Another curvilinear form is described in documents FR 2,335,749, FR 2,238,094, FR 2,335,750 and FR 2,362,312 from GOODYEAR. Geometry in the shape of an arc of a circle implies a meshing in the involute of a circle which is at the base of the definition of all rigid gears. The last three documents describe the existence, in operation, of a relative compression of the belt tooth, which is, without constraints, higher than the bottom of the toothing of the pinion. This configuration makes it possible to distribute the stress resulting from the tension of the flexible reinforcement in zones other than the bearing face at the bottom of the deformable toothing of the belt which comes to be wound on the cylindrical top of the pinion teeth, but of preferably also on the top of the teeth of the belt, therefore at the bottom of the toothing of the pinion.
Une argumentation analogue se retrouve dans le document
W086/02982 de DAYCO où est décrite la disposition selon laquelle les flancs arrondis de chaque dent de courroie portent sur les flancs de denture du pignon sans que les sommets de l'une ne touchent les creux de l'autre.A similar argument is found in the document
W086 / 02982 from DAYCO, which describes the arrangement according to which the rounded flanks of each belt tooth bear on the toothing flanks of the pinion without the vertices of one touching the hollows of the other.
Cependant, de tels perfectionnements n'ont que partiellement résolu les problèmes de bruit dus à l'engrènement des courroies synchrones, l'inconvénient acoustique de toutes les courroies à profil cylindrique de section constante, c'est à dire engendrée par des génératrices rectilignes parallèles à l'axe des pignons - restant vraissemblablement dû à la discontinuité matérielle de la structure de la courroie.However, such improvements have only partially resolved the noise problems due to the engagement of synchronous belts, the acoustic disadvantage of all belts with a cylindrical profile of constant section, that is to say caused by parallel rectilinear generators. to the pinion axis - likely remaining due to the material discontinuity of the belt structure.
En effet, chaque dent, même si elle est légèrement déformée du fait de la courbure de l'armature de renforcement sousjacente, succédant à une trajectoire rectiligne, représente un solide. Indeed, each tooth, even if it is slightly deformed due to the curvature of the underlying reinforcement, succeeding a straight path, represents a solid.
Celui-ci possède une masse et une inertie qui, à vitesse linéaire inchangée et donc énergie de translation conservée, subit une mise en rotation à l'entrée sur denture et un arrêt brutal de l'inertie de rotation acquise, à la fin de la trajectoire courbe ; ce phénomène est dli au passage tangentiel du mouvement de la courroie d'une trajectoire rectiligne à une trajectoire courbe.This one has a mass and an inertia which, at unchanged linear speed and therefore conserved energy of translation, undergoes a rotation at the entry on teeth and a sudden stop of the acquired inertia of rotation, at the end of the curved trajectory; this phenomenon is due to the tangential passage of the movement of the belt from a rectilinear trajectory to a curved trajectory.
Aussi faible que soit l'inertie de rotation d'une denture cylindrique à génératrices parallèles à l'axe du pignon, la succession des mises en rotation après trajectoire rectiligne et des arrêts brutaux à la fin d'une trajectoire courbe sont sources d'accélérations et décélérations périodiques de l'ensemble en mouvement, quelle que soit la perfection de la définition des formes théoriques associées dans l'engrènement. Il est vraisemblable que cet argument limite l'intérêt des perfectionnements cités plus haut et que subsiste un phénomène inertiel dans la corde vibrante matérialisée par la courroie, entre deux pignons, du fait de la tension de son armature.As low as the inertia of rotation of a cylindrical toothing with generators parallel to the pinion axis, the succession of rotations after a straight path and abrupt stops at the end of a curved path are sources of acceleration and periodic decelerations of the whole in motion, whatever the perfection of the definition of the theoretical forms associated in the meshing. It is likely that this argument limits the interest of the improvements mentioned above and that there remains an inertial phenomenon in the vibrating cord materialized by the belt, between two pinions, due to the tension of its frame.
Le phénomène est de même nature que celui engendré par une chaîne articulée sur une succession d'axes de rotation entre chacun de ses maillons, donnant à l'ensemble de ces masses toutes les raisons pour émettre des vibrations à la fréquence de l'engrènement. Si les accélérations et décélérations dues à ces échanges d'énergie arrivent à se compenser par symétrie de part et d'autre d'un pignon, prédomine alors l'harmonique d'ordre trois, par conséquence d'imperfections dans le caractère sinusoïdal de la vibration, ce qui est effectivement observé sur l'acoustique de certains moteurs.The phenomenon is of the same nature as that generated by a chain articulated on a succession of axes of rotation between each of its links, giving all of these masses all the reasons for emitting vibrations at the frequency of meshing. If the accelerations and decelerations due to these exchanges of energy manage to compensate for each other by symmetry on either side of a pinion, the third order harmonic predominates, as a consequence of imperfections in the sinusoidal character of the vibration, which is actually observed on the acoustics of some engines.
Divers perfectionnements proposent un remède différent pour parvenir à la réduction du bruit reproché aux courroies synchrones en général.Various improvements offer a different remedy for achieving the reduction in noise criticized for synchronous belts in general.
Une amélioration en ce sens pourrait être attendue des dispositifs décrits dans les documents DE 3.140.147 et
DE 3.140.189 de EICHHORN, où une poulie et une courroie à dentures sont illustrées équipées chacune d'une double rangée de dents obliques, rectilignes ou bien curvilignes. Leur but est, essentiellement, d'équilibrer les réactions axiales par la symétrie de leur disposition, sans que soit explicitée la complication des moules permettant non seulement leur fabrication mais surtout leur démoulage.An improvement in this direction could be expected from the devices described in documents DE 3,140,147 and
DE 3.140.189 by EICHHORN, where a pulley and a toothed belt are illustrated, each equipped with a double row of oblique, straight or curvilinear teeth. Their purpose is, essentially, to balance the axial reactions by the symmetry of their arrangement, without being explained the complication of the molds allowing not only their manufacture but especially their demolding.
Pour rendre la fabrication et, plus particulièrement le démoulage, aisés la présente invention propose un engrènement des dentures présentant une obliquité constante sur les pignons et la courroie, avec appui latéral des réactions, lors de transmission d'effort, cet appui s'avérant favorable à l'amortissement des pulsations de couple.To make the manufacturing and, more particularly the demolding, easy, the present invention proposes a meshing of the teeth having a constant obliquity on the pinions and the belt, with lateral support of the reactions, during force transmission, this support proving favorable. the damping of torque pulsations.
L'invention est donc un ensemble synchrone de transmission de mouvement entre axes parallèles par lien souple comportant une armature flexible enrobée de composition élastomérique comprenant une courroie synchrone et des poulies conjuguées, ledit ensemble étant caractérisé en ce que la courroie synchrone porte, sur 1 'une au moins de ses faces, des dents moulées de synchronisation engrénant sur les pignons desdites poulies conjuguées et présentant, lorsqu'elle est au rond, un profil oblique engendré par des génératrices hélicoïdales inclinées par rapport à une section droite de ladite courroie synchrone, cette inclinaison permettant de décaler l'engrènement d'au moins une dent entre un flanc latéral oblique et l'autre de la courroie synchrone à denture oblique, et en ce que lesdites poulies conjuguées, l'une portant le pignon moteur, l'autre le pignon mené, sur lesquels engrène ladite courroie synchrone à denture oblique, équilibrent les réactions en direction de leur axe par appui de l'un des flancs latéraux obliques sur un flasque latéral conique qui limite leur denture rigide.The invention is therefore a synchronous movement transmission assembly between parallel axes by flexible link comprising a flexible frame coated with elastomeric composition comprising a synchronous belt and conjugated pulleys, said assembly being characterized in that the synchronous belt carries, on 1 ' at least one of its faces, molded synchronization teeth meshing on the pinions of said conjugated pulleys and having, when it is round, an oblique profile generated by helical generators inclined with respect to a cross section of said synchronous belt, this inclination making it possible to offset the engagement of at least one tooth between an oblique lateral flank and the other of the synchronous belt with oblique teeth, and in that said pulleys conjugate, one carrying the driving pinion, the other the driven pinion, on which said oblique toothed synchronous belt meshes, balance the live reactions ion of their axis by pressing one of the oblique lateral flanks on a conical lateral flange which limits their rigid toothing.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description accompagnant les dessins dans lesquels - la figure 1 est formée de perspectives et de vues de dessus
décrivant la denture d'une courroie synchrone selon
l'invention, mise à plat dans sa trajectoire rectiligne ; - la figure 2 est une vue perspective d'ensemble montrant
l'usage de la courroie sur un moteur de véhicule
automobile ; - la figure 3 est une coupe transversale agrandie d'une
courroie synchrone selon l'invention.The invention will be better understood on reading the description accompanying the drawings in which - Figure 1 is formed from perspectives and top views
describing the toothing of a synchronous belt according to
the invention, laid flat in its rectilinear trajectory; - Figure 2 is an overall perspective view showing
the use of the belt on a vehicle engine
automobile; - Figure 3 is an enlarged cross section of a
synchronous belt according to the invention.
La figure 1 est une vue d'une courroie synchrone selon l'invention, dans sa partie rectiligne.Figure 1 is a view of a synchronous belt according to the invention, in its rectilinear part.
La vue la est une perspective mettant en évidence l'emplacement de la denture oblique sur la face interne de la courroie synchrone.The view la is a perspective highlighting the location of the oblique toothing on the internal face of the synchronous belt.
La vue lb est une vue de dessous montrant ladite face interne de la courroie synchrone portant la denture oblique.View 1b is a bottom view showing said internal face of the synchronous belt carrying the oblique toothing.
Comme les courroies synchrones classiques, la courroie synchrone à denture oblique selon l'invention comporte une armature flexible (1), le plus souvent constituée d'une nappe de cablés textiles jointifs, et des dents (2) venues de moulage, formées d'une composition élastomérique intimement liée à ladite armature flexible (1).Like the conventional synchronous belts, the synchronous belt with oblique toothing according to the invention comprises a flexible reinforcement (1), most often consisting of a sheet of contiguous textile cables, and teeth (2) coming from molding, formed of an elastomeric composition intimately linked to said flexible frame (1).
Un tissu élastique de revêtement (3) recouvre la surface extérieure de la denture.An elastic covering fabric (3) covers the outer surface of the teeth.
Le dos de ladite courroie synchrone est constitué d'une composition élastomérique de nature identique ou différente de celle constituant la denture. Les flancs latéraux sont, le plus généralement, obtenus par tranchage.The back of said synchronous belt consists of an elastomeric composition of the same or different nature as that constituting the toothing. The lateral flanks are, most generally, obtained by slicing.
Dans la présente invention, la denture présente, par rapport à la section droite de la courroie synchrone, une obliquité et la courroie synchrone présente, elle, un flanc latéral oblique (4), de faible angularité par rapport à un plan qui serait perpendiculaire à celui défini par l'armature flexible (1). In the present invention, the toothing has, with respect to the cross section of the synchronous belt, an obliquity and the synchronous belt has, for its part, an oblique lateral flank (4), of low angularity with respect to a plane which would be perpendicular to that defined by the flexible frame (1).
La disposition oblique de la denture, plus nettement visible sur la vue lb, est définie de façon que le décalage soit de l'ordre d'une dent d'un flanc à l'autre de la courroie synchrone.The oblique arrangement of the teeth, more clearly visible in view 1b, is defined so that the offset is of the order of a tooth from one side to the other of the synchronous belt.
Les flancs latéraux obliques (4) sont symétriquement disposés pour former, après remise au rond de la courroie synchrone, un cône d'angle par rapport à l'axe voisin de 90 degrés, donc peu différent d'un plan, de façon qu'un appui soit rendu possible le long de la ligne primitive où se situe l'armature flexible (1), lors de l'enroulement sur les pignons. Les génératrices de la denture oblique - ici représentées rectilignes - sont, alors, des hélices à pas constant. The oblique lateral flanks (4) are symmetrically arranged to form, after resetting the synchronous belt to the round, a cone of angle with respect to the neighboring axis of 90 degrees, therefore little different from a plane, so that support is made possible along the pitch line where the flexible frame (1) is located, when winding on the pinions. The generators of the oblique toothing - here represented rectilinear - are, then, helices with constant pitch.
La figure 2 est une vue en perspective d'un ensemble de transmission faisant usage d'une courroie synchrone selon l'invention, préférentiellement utilisée sur moteur de véhicule pour l'entraînement d'arbres à cames en tête.FIG. 2 is a perspective view of a transmission assembly using a synchronous belt according to the invention, preferably used on a vehicle engine for driving overhead camshafts.
Le cycle à quatre temps, à allumage commandé aussi bien qu'en cycle Diesel, demande l'indexation de l'arbre à cames (5) par rapport au vilebrequin (6) au moyen de l'engrènement d'une courroie synchrone à denture (7) sur un pignon moteur (8) et un pignon mené (9).The four-stroke cycle, with spark ignition as well as in Diesel cycle, requires the camshaft (5) to be indexed relative to the crankshaft (6) by means of the engagement of a synchronous toothed belt. (7) on a motor pinion (8) and a driven pinion (9).
Les autres accessoires sont symbolisés par l'alternateur (10), dont la transmission est formée par une courroie à adhérence mécanique (11), une poulie motrice (12) fixée, comme le pignon moteur (8), sur l'axe du vilebrequin (6), et une poulie réceptrice (13) fixée sur l'axe dudit alternateur (10). En particulier pour les petits moteurs Diesel où le volant d'inertie est particulièrement allégé, l'irrégularité cyclique de la rotation du vilebrequin, au ralenti tout particulièrement, provoque des tensions dans les brins des courroies dont les variations pulsatoires peuvent dépasser la valeur moyenne, c'est à dire que le brin théoriquement tendu pour transmettre un couple moteur passe cycliquement par une valeur détendue et, conséquemment, par des valeurs maximales très supérieures à celles du couple moyen.The other accessories are symbolized by the alternator (10), the transmission of which is formed by a mechanically adhered belt (11), a driving pulley (12) fixed, like the driving pinion (8), on the axis of the crankshaft (6), and a receiving pulley (13) fixed on the axis of said alternator (10). In particular for small diesel engines where the flywheel is particularly lightened, the cyclic irregularity of the rotation of the crankshaft, especially at idle, causes tensions in the strands of the belts, the pulsating variations of which can exceed the average value, that is to say that the strand theoretically stretched to transmit a motor torque passes cyclically through a relaxed value and, consequently, through maximum values much higher than those of the average torque.
Dans une transmission à adhérence mécanique, que la courroie à adhérence mécanique (11) soit à section trapézoïdale ou à surface interne multistries comme représenté, l'inertie de la poulie réceptrice (13), tournant généralement très vite sur l'axe de l'alternateur (10), s'accomode de variations de la tension, sachant qu'un glissement moyen de l'ordre de un pour cent par rapport à la poulie motrice (12) peut subir des variations pulsatoires importantes.In a mechanical adhesion transmission, whether the mechanical adhesion belt (11) is of trapezoidal section or with multistrip internal surface as shown, the inertia of the receiving pulley (13), generally turning very quickly on the axis of the alternator (10), accommodates variations in tension, knowing that an average slip of the order of one percent relative to the drive pulley (12) can undergo significant pulsating variations.
Comme représenté, le réglage par boutonnière de l'entraxe, qui reste ensuite constant, est la solution généralement appliquée pour maintenir une tension sur ladite courroie.As shown, the buttonhole adjustment of the center distance, which then remains constant, is the solution generally applied to maintain tension on said belt.
Au contraire, pour une transmission synchrone indexée, un réglage d'entraxe par un galet de réglage (14), roulant sur le dos lisse de la courroie synchrone, est une nécessité due à l'impossibilité de déplacer l'arbre à cames. On the contrary, for an indexed synchronous transmission, a center distance adjustment by an adjustment roller (14), rolling on the smooth back of the synchronous belt, is a necessity due to the impossibility of moving the camshaft.
En effet, des variations cycliques de couple ne pourraient s'accommoder d'un tendeur élastique éventuel que par des variations rédhibitoires de la tension allant jusqu'à la formation de boucle sur le brin détendu. Ces circonstances et la grande rigidité longitudinale donnée à l'armature flexible (1) ne pourraient que conduire au saut de dent qui, par décalage de l'indexation entre arbre à cames et vilebrequin, est synonyme de destruction du moteur, par contact de soupapes sur les pistons ou par allumage intempestif.In fact, cyclical variations in torque could only accommodate a possible elastic tensioner by unacceptable variations in the tension, up to the formation of a loop on the relaxed strand. These circumstances and the great longitudinal rigidity given to the flexible reinforcement (1) could only lead to a jump in the tooth which, by shifting the indexing between camshaft and crankshaft, is synonymous with destruction of the engine, by valve contact. on the pistons or by accidental ignition.
Les courroies synchrones, à denture oblique aussi bien que celles à denture droite, exigent donc un positionnement fixe du galet de réglage (14).Synchronous belts, with oblique teeth as well as those with straight teeth, therefore require a fixed positioning of the adjustment roller (14).
Lorsque l'engrènement est assuré par une courroie synchrone à denture oblique selon l'invention, la pente par rapport à l'axe des surfaces engrênantes, qui déphase progressivement l'engrènement d'une dent entre un flanc et l'autre de la courroie synchrone, reste d'une valeur insuffisante pour provoquer la réversibilité d'un mouvement axial qui ferait glisser hélicoïdalement la courroie synchrone sur ses pignons.When the meshing is ensured by a synchronous belt with oblique toothing according to the invention, the slope relative to the axis of the meshing surfaces, which progressively phase the meshing of a tooth between one side and the other of the belt synchronous, remains of insufficient value to cause the reversibility of an axial movement which would cause the synchronous belt to slide helically on its pinions.
Une vitesse constante assure une certaine position d'équilibre d'une telle courroie sur un pignon conjugué qui aurait une longueur illimitée, c'est à dire qui serait dépourvu de flasques latéraux. Il est bien évident que pour transmettre un couple moteur constant, un flanc latéral oblique (4) de la courroie synchrone à denture (7) doit venir prendre appui sur un flasque latéral conique (15) de la poulie portant le pignon moteur (8). En l'absence de frottements, la réaction axiale de ce flanc latéral oblique (4), d'une faible inclinaison par rapport au plan de la denture ou au plan du dos de la courroie synchrone, sur le flasque latéral conique (15), dont la forme vient tangenter ce flanc latéral oblique (4), atteindra, par rapport au couple transmis, une valeur relative égale à la tangente de l'angle d'obliquité des dentures, par exemple un rapport égal à 1/2, si le pas des dents est moitié de la largeur de la courroie. A constant speed ensures a certain equilibrium position of such a belt on a conjugated pinion which would have an unlimited length, that is to say which would be devoid of lateral flanges. It is quite obvious that to transmit a constant driving torque, an oblique lateral flank (4) of the synchronous toothed belt (7) must come to bear on a conical lateral flange (15) of the pulley carrying the driving pinion (8) . In the absence of friction, the axial reaction of this oblique lateral flank (4), of a slight inclination relative to the plane of the teeth or to the plane of the back of the synchronous belt, on the conical lateral flange (15), whose shape comes to tangent this oblique lateral flank (4), will reach, relative to the transmitted torque, a relative value equal to the tangent of the angle of obliquity of the teeth, for example a ratio equal to 1/2, if the pitch of the teeth is half the width of the belt.
Pour transmettre un couple moteur notable, il est évident que le pignon mené (9) doit présenter un flasque latéral analogue, mais disposé sur le côté opposé en appui sur le flanc latéral oblique (4') (non représenté ici pour laisser visible la denture oblique de la courroie synchrone, mais nécessaire à l'invention). Cependant, lors d'inversions du couple moteur, l'équilibre des forces transmises va provoquer, dans la mesure où une déformation légère de cisaillement de l'armature flexible (1) le permet, un décollement de cet appui latéral. Si l'inversion du couple se poursuivait - lors de l'engrènement continu pendant le passage de plusieurs dents - un décalage de l'indexation commencerait, au taux réduit de 1 millimètre mesuré circonférentiellement sur la longueur primitive de la courroie synchrone pour 2 millimètres de décalage axial, dans l'exemple choisi. Or, les variations cycliques d'un moteur par exemple à quatre cylindres - ne peuvent se poursuivre plus d'un demi-tour de pignon par cycle, ce qui ne peut intéresser que quelques dents. Le décalage axial, si le décollement de l'appui sur le flasque latéral conique (15) se produit effectivement, ne peut avoir pour effet qu'un amortissement de la partie pulsatoire négative du couple transmis, pendant une fraction de tour du pignon, sans qu'un décalage mesurable de l'indexation ne puisse réellement - ou durablement - apparaître entre vilebrequin et arbre à cames.To transmit a significant driving torque, it is obvious that the driven pinion (9) must have a similar lateral flange, but disposed on the opposite side bearing on the oblique lateral flank (4 ') (not shown here to leave visible the toothing oblique of the synchronous belt, but necessary for the invention). However, during reversals of the engine torque, the balance of the transmitted forces will cause, to the extent that a slight shear deformation of the flexible reinforcement (1) allows, detachment of this lateral support. If the reversal of the torque continues - during the continuous meshing during the passage of several teeth - an indexation shift would start, at the reduced rate of 1 millimeter circumferentially measured on the original length of the synchronous belt for 2 millimeters of axial offset, in the example chosen. However, the cyclical variations of an engine for example with four cylinders - cannot continue more than half a turn of pinion per cycle, which can only interest a few teeth. The axial offset, if the separation of the support on the conical lateral flange (15) actually occurs, can only have the effect of damping the negative pulsating part of the transmitted torque, during a fraction of a turn of the pinion, without that a measurable shift in indexing cannot really - or permanently - appear between crankshaft and camshaft.
De fait, le couple transmis par le système vilebrequin/arbre à cames est de faible valeur, mesurable en Newton sur chaque dent oblique et en général inférieur au décaNewton par brin de courroie, même si, outre les frottements de cames, le système entraîne par exemple une pompe à huile, pompe à essence, ou une pompe à vide. La non-permanence de l'appui latéral sera donc un gage d'amortissement très favorable des pulsations motrices qui se produiraient en direction de l'arbre à cames sans décalages temporaires réellement mesurables. In fact, the torque transmitted by the crankshaft / camshaft system is of low value, measurable in Newton on each oblique tooth and in general lower than decaNewton by strand of belt, even if, in addition to the friction of cams, the system drives by example an oil pump, fuel pump, or a vacuum pump. The non-permanence of the lateral support will therefore be a pledge of very favorable damping of the driving pulsations which would occur in the direction of the camshaft without temporary real measurable shifts.
La figure 3 est une coupe à grande échelle, perpendiculaire aux câblés de l'armature flexible, pour une courroie synchrone à denture oblique. La géométrie correspond à la coupe de ladite courroie synchrone selon l'axe XX' de la figure 1.Figure 3 is a section on a large scale, perpendicular to the cables of the flexible frame, for a synchronous belt with oblique teeth. The geometry corresponds to the section of said synchronous belt along the axis XX 'of FIG. 1.
Le plan contenant la nappe de cablés formant l'armature flexible (1) définit l'axe primitif (16) de la courroie synchrone qui, d'une situation plane dans les parties rectilignes, va s'enrouler cylindriquement sur le rayon primitif de chaque pignon. Ainsi le flanc latéral oblique (4), obtenu par tranchage ou moulage des bords vient en contact conique avec le flasque latéral conique (15) d'une poulie à pignon moteur, sans qu'apparaisse de différence de vitesse entre la courroie synchrone et le pignon sur le rayon primitif où se place l'armature flexible (1). Ce contact conique diffère d'un plan d'une faible valeur, par exemple comprise entre zéro et 10 degrés et, préférentiellement entre 4 et 8 degrés. Sur la figure, cet angle est représenté à une valeur nettement supérieure pour faciliter la compréhension.The plane containing the layer of cables forming the flexible reinforcement (1) defines the pitch axis (16) of the synchronous belt which, from a flat position in the rectilinear parts, will wind cylindrically on the pitch radius of each pinion. Thus the oblique lateral flank (4), obtained by slicing or molding the edges, comes into conical contact with the conical lateral flange (15) of a drive pinion pulley, without any difference in speed appearing between the synchronous belt and the pinion on the pitch radius where the flexible frame (1) is placed. This conical contact differs from a plane by a small value, for example between zero and 10 degrees and, preferably between 4 and 8 degrees. In the figure, this angle is shown at a significantly higher value to facilitate understanding.
Au regard des efforts, inférieurs au décaNewton pour les dimensions usuelles de la courroie synchrone, la tenue à l'usure sur ce flan latéral oblique (4) est aisément satisfaite par le choix de la composition élastomérique constituant le corps des dents moulées (2) et l'imprégnation de l'armature flexible (1).With regard to the forces, less than decaNewton for the usual dimensions of the synchronous belt, the wear resistance on this oblique lateral blank (4) is easily satisfied by the choice of the elastomeric composition constituting the body of the molded teeth (2). and the impregnation of the flexible reinforcement (1).
La nécessité de transmettre les efforts, dus essentiellement à des frottements mécaniques, demande qu'un appui sur le flanc latéral oblique (4'), antagoniste, limite le déplacement transversal de la courroie synchrone sur la poulie réceptrice que constitue chaque pignon mené (9) équipé d'un flasque latéral conique (15), analogue à celui de la poulie du pignon moteur.The need to transmit the forces, mainly due to mechanical friction, requires that a support on the oblique lateral flank (4 '), antagonistic, limit the transverse movement of the synchronous belt on the receiving pulley that constitutes each driven pinion (9 ) fitted with a conical side flange (15), similar to that of the motor pinion pulley.
Le réglage des positions axiales relatives des flasques portés par les poulies doit veiller à ce qu'un véritable jeu - amortisseur des pulsations de couple - demeure limité à une fraction de millimètre. The adjustment of the relative axial positions of the flanges carried by the pulleys must ensure that a real play - damping of the torque pulsations - remains limited to a fraction of a millimeter.
Le procédé de fabrication de courroies synchrones à denture oblique selon l'invention ne diffère pas fondamentalement de celui des courroies synchrones à denture droite de l'art antérieur. Il consiste en la réalisation de manchons de grande longueur, confectionnés sur un tambour cylindrique portant l'empreinte des dents, puis vulcanisés pour figer la forme et enfin tranchés en courroies de largeur unitaire.The method of manufacturing synchronous belts with oblique toothing according to the invention does not differ fundamentally from that of synchronous belts with straight toothing of the prior art. It consists of making long sleeves, made on a cylindrical drum bearing the imprint of the teeth, then vulcanized to fix the shape and finally cut into belts of unit width.
La confection consiste à enrouler le matériau de renforcement, le plus souvent constitué d'un cablé textile, à spires preque jointives, pour former l'armature flexible (1) par dessus le tissu élastique de revêtement (3), l'ensemble étant recouvert d'une composition élastomérique qui, sous l'effet de la pression, vient former la denture et le dos de la courroie synchrone, reproduisant les empreintes du tambour.The confection consists of winding the reinforcement material, most often made of a textile cable, with almost contiguous turns, to form the flexible reinforcement (1) over the elastic covering fabric (3), the whole being covered. an elastomeric composition which, under the effect of pressure, forms the toothing and the back of the synchronous belt, reproducing the imprints of the drum.
Les différences entre les procédés de réalisation de courroies synchrones à denture droite et de courroie synchrone à denture oblique résident dans les étapes de démoulage et de tranchage. En effet, le démoulage, pour les courroies synchrones à denture oblique, demande un mouvement de glissement relatif hélicoïdal selon la pente de la denture et non plus un mouvement selon des génératrices rectilignes.The differences between the processes for producing synchronous belts with straight teeth and synchronous belts with oblique teeth lie in the demolding and slicing stages. In fact, demolding, for synchronous belts with oblique toothing, requires a relative helical sliding movement according to the slope of the toothing and no longer a movement according to straight generatrices.
D'autre part, le tranchage en courroies synchrones à denture oblique unitaires, par un couteau ou une meule, doit alors former les flancs latéraux obliques (4), (4'), symétriques, nécessitant une chute de matière, triangulaire, de très faible angle au sommet, par exemple 8 à 16 degrés.On the other hand, the slicing into synchronous belts with unit oblique toothing, by a knife or a grinding wheel, must then form the oblique lateral flanks (4), (4 '), symmetrical, requiring a material fall, triangular, of very small angle at the top, for example 8 to 16 degrees.
Quelle que soit la section choisie pour la denture, sa définition, en ce qui concerne la courroie synchrone à denture oblique (7), est engendrée par rotation hélicoïdale d'empreintes de dents sur la surface cylindrique du tambour de confection dont la longueur des génératrices est notable par rapport à la largeur de la courroie. Un tambour permet, en effet, la réalisation simultanée de plusieurs dizaines de courroies unitaires. Whatever the section chosen for the toothing, its definition, as regards the synchronous belt with oblique toothing (7), is generated by helical rotation of tooth impressions on the cylindrical surface of the building drum, the length of the generatrices of which is noticeable in relation to the width of the belt. A drum allows, in fact, the simultaneous production of several tens of unitary belts.
Au contraire, en service, les trajectoires rectilignes de la courroie synchrone entre poulies sont satisfaites par redressement de l'armature flexible (1) et donc léger redressement,par rapport à leur forme de fabrication, du corps des dents moulées (2), dont la surface interne (17) et la surface entre dents (18) ont été, lors de la fabrication, inscrites sur deux cylindres coaxiaux du tambour de confection. Par conséquent, en service, ces surfaces sont redressées jusqu'à une valeur pratiquement plane lorsque l'armature souple (1) devient rectiligne. A l'opposé, c'est à dire en contreflexion, par contact du dos lisse sur un galet de réglage (14), les rayons de courbure de ces surfaces se trouvent inversés, ce qui demande aux dents moulées (2) de présenter une flexibilité d'ensemble plus grande que celle des dents d'une courroie synchrone classique. La conception des constituants de la courroie synchrone à dents obliques doit tenir compte de ce qu'il n'est pas souhaitable que les rotations d'une dent par rapport à l'autre se produisent exclusivement par flexion, entre les dents, de la zone plus mince correspondant à la surface entre dents (18), pour les raisons mécaniques de mises en rotation successives de solides discontinus qui ont été développées. Les caractéristiques de module élastique de la composition élastomérique et l'élasticité du tissu élastique de revêtement (3) sont donc choisis pour permettre la légère flexion nécessaire de chacune des dents moulées (2), dans le sens de sa plus grande dimension, obliquement par rapport à l'axe de contreflexion.On the contrary, in service, the rectilinear paths of the synchronous belt between pulleys are satisfied by straightening the flexible frame (1) and therefore slightly straightening, relative to their manufacturing form, the body of the molded teeth (2), of which the internal surface (17) and the surface between teeth (18) were, during manufacture, inscribed on two coaxial cylinders of the construction drum. Consequently, in service, these surfaces are straightened to a practically flat value when the flexible reinforcement (1) becomes rectilinear. In contrast, that is to say in counter-bending, by contact of the smooth back on an adjustment roller (14), the radii of curvature of these surfaces are inverted, which requires the molded teeth (2) to present a overall flexibility greater than that of the teeth of a conventional synchronous belt. The design of the components of the synchronous belt with oblique teeth must take into account that it is not desirable that the rotations of one tooth relative to the other occur exclusively by bending, between the teeth, of the area thinner corresponding to the surface between teeth (18), for mechanical reasons of successive rotations of discontinuous solids which have been developed. The characteristics of elastic modulus of the elastomeric composition and the elasticity of the elastic covering fabric (3) are therefore chosen to allow the slight necessary bending of each of the molded teeth (2), in the direction of its largest dimension, obliquely by relative to the axis of deflection.
En fonctionnement, lors de l'enroulement sur un pignon moteur ou mené, dont le rayon est plus faible que celui du tambour de confection, la raideur propre des dentures s'oppose, là aussi, à une flexion parfaite et introduirait, en fonctionnement, le risque que le contact de l'engrènement se fasse de façon préférentielle sur le milieu de la denture des pignons, accroissant l'usure locale de la courroie synchrone. In operation, during winding on a motor or driven pinion, the radius of which is smaller than that of the building drum, the inherent stiffness of the teeth opposes, here too, perfect bending and would introduce, in operation, the risk that the engagement of the meshing is made preferentially on the middle of the teeth of the pinions, increasing the local wear of the synchronous belt.
En vue d'y remédier, il convient d'adapter la géométrie de la denture du pignon à la forme que prend, par résistance à la courbure théorique, la denture de la courroie synchrone ; une bonne approximation, par rapport à la définition purement hélicoïdale de la denture rigide sur ces pignons, consiste à engendrer lesdites dentures rigides par des génératrices rectilignes.In order to remedy this, it is necessary to adapt the geometry of the toothing of the pinion to the shape which, by resistance to the theoretical curvature, takes the toothing of the synchronous belt; a good approximation, compared to the purely helical definition of rigid toothing on these pinions, consists in generating said rigid toothing by rectilinear generatrices.
Cette amélioration s'applique plus spécialement au pignon moteur (8) de plus petit diamètre. La définition géométrique de sa denture rigide est donc formée d'hyperboloïdes de révolution, engendrés par rotation de génératrices rectilignes beaucoup plus faciles à générer, en cas d'usinage par des outils à déplacement droit, que les formes hélicoïdales théoriquement nécessaires.This improvement applies more specifically to the motor pinion (8) of smaller diameter. The geometrical definition of its rigid toothing is therefore formed of hyperboloids of revolution, generated by rotation of rectilinear generators much easier to generate, in the case of machining by tools with straight displacement, than the helical shapes theoretically necessary.
Ainsi,le contact théorique de l'engrènement de la courroie synchrone à denture oblique sur le pignon de la poulie conjuguée - qui, pour éviter toute discontinuité, se décale progressivement d'un flanc à l'autre de la courroie sur un pas de la denture - n'est-il qu'une approximation.Thus, the theoretical contact of the meshing of the synchronous belt with oblique toothing on the pinion of the conjugate pulley - which, to avoid any discontinuity, gradually shifts from one side of the belt to one step of the dentition - is it only an approximation.
Le décalage d'une valeur égale au pas sur la largeur de la courroie est un ordre de grandeur à satisfaire sans rigueur.The shift of a value equal to the step over the width of the belt is an order of magnitude to be met without rigor.
Pour un exemple courant de courroie synchrone à denture oblique pour application sur véhicule automobile, au pas de 9,525 millimètres et de largeur 19 millimètres, l'engrènement dure toute la longueur d'un pas pour une inclinaison par rapport à l'axe de 0,50 radians, soit 29 degrés environ.For a common example of a synchronous belt with oblique teeth for application on a motor vehicle, with a pitch of 9.525 millimeters and a width of 19 millimeters, the engagement lasts the entire length of a pitch for an inclination relative to the axis of 0, 50 radians, or about 29 degrees.
Dans une application industrielle, où la courroie synchrone présente une largeur de 20 millimètres et où le pas de la denture oblique est de 8 millimètres, l'inclinaison de la denture n'a pas besoin de dépasser 0,40 radians soit 23 degrés environ.In an industrial application, where the synchronous belt has a width of 20 millimeters and where the pitch of the oblique toothing is 8 millimeters, the inclination of the toothing need not exceed 0.40 radians or approximately 23 degrees.
Les avantages de la disposition oblique de la denture sur un ensemble de transmission synchrone selon l'invention sont - la réalisation d'une continuité de ltengrènement supprimant
les causes de bruit accompagnant la fréquence d'engrènement
discontinu des dentures classiques et ce, sans grande
modification des procédés de fabrication ; - une bien meilleure continuité aussi bien dans les effets
acoustiques que dans la tension instantanée de l'armature
flexible de la courroie synchrone, réduisant les causes de
fatigue alternative des câblés qui la constituent - un amortissement intrinsèque des pulsations de couple qui
ne parviennent plus jusqu'à l'axe de l'arbre à cames,
réduisant les bruits et les fatigues alternatives dans les
éléments mécaniques en aval de la transmission.The advantages of the oblique arrangement of the teeth on a synchronous transmission assembly according to the invention are - the achievement of a continuity of the suppression eliminating
the causes of noise accompanying the engagement frequency
discontinuous classic teeth and this without much
modification of manufacturing processes; - a much better continuity as well in the effects
acoustic than in the instantaneous tension of the armature
flexible synchronous belt, reducing the causes of
alternative fatigue of the cables which constitute it - an intrinsic damping of the torque pulsations which
no longer reach the axis of the camshaft,
reducing noise and alternative fatigue in
mechanical elements downstream of the transmission.
Sans sortir du cadre de l'invention, l'homme de l'art pourra adapter l'obliquité de la denture de l'ensemble de transmission selon l'invention, à la largeur de la courroie synchrone, pour satisfaire les exigences de différentes applications. Without departing from the scope of the invention, those skilled in the art will be able to adapt the obliquity of the toothing of the transmission assembly according to the invention, to the width of the synchronous belt, to meet the requirements of different applications. .
Claims (6)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |