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WO2025120262A1 - Courroie de transmission comprenant deux couches de renforts superposées noyées dans une matrice et procédé d'assemblage de ladite courroie - Google Patents

Courroie de transmission comprenant deux couches de renforts superposées noyées dans une matrice et procédé d'assemblage de ladite courroie Download PDF

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Publication number
WO2025120262A1
WO2025120262A1 PCT/FR2024/051463 FR2024051463W WO2025120262A1 WO 2025120262 A1 WO2025120262 A1 WO 2025120262A1 FR 2024051463 W FR2024051463 W FR 2024051463W WO 2025120262 A1 WO2025120262 A1 WO 2025120262A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
end portions
belt
transmission belt
matrix
thermoplastic elastomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/FR2024/051463
Other languages
English (en)
Inventor
José Merino Lopez
Johan FERRI
Frédéric Perrin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Publication of WO2025120262A1 publication Critical patent/WO2025120262A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G1/00—Driving-belts
    • F16G1/28—Driving-belts with a contact surface of special shape, e.g. toothed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D29/00—Producing belts or bands
    • B29D29/08—Toothed driving belts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G3/00—Belt fastenings, e.g. for conveyor belts
    • F16G3/10—Joining belts by sewing, sticking, vulcanising, or the like; Constructional adaptations of the belt ends for this purpose

Definitions

  • TITLE Transmission belt comprising two superimposed layers of reinforcements embedded in a matrix and method of assembling said belt
  • the present invention relates to the field of transmission of drive forces, more particularly transmission belts, in particular synchronous belts.
  • the present invention may also relate to rubber tracks for agricultural, military, public works and leisure vehicles (snowmobiles, motorcycles, etc.)
  • a belt is presented, in a manner known per se, in the form of a closed band capable of transmitting the forces from a driving pulley to a driven pulley, preferably synchronously.
  • Such belts are commonly referred to as “welding belts”.
  • the aim of the invention is to provide an improved belt, or an improved track, which is easy to manufacture and install on the installation site and which still allows a neutral fiber to be maintained.
  • the subject of the invention is a transmission belt or a track comprising a body extending in a longitudinal direction, comprising a main portion and two end portions each extending from one end of the main portion, and produced in a matrix and delimited by two end portions.
  • Said transmission belt is configured to pass from an initial, unassembled state, in which the end portions are free, to an assembled state in which the end portions are secured to one another via a contact surface.
  • Each of the end portions comprises at least one layer of reinforcing elements embedded in said body and a contact surface.
  • At least the contact surfaces are made of thermoplastic elastomer.
  • the reinforcing elements extend in at least two superimposed reinforcing layers in a transverse direction in the thickness of the matrix in the assembled state of the belt.
  • each end portion has the same number of reinforcement layers.
  • the transmission belt is a so-called "open” belt, that is, it is stored in an initial unassembled state and is configured to be installed in a complex mechanical environment requiring its assembly directly on the installation site.
  • Each reinforcement layer is embedded in the matrix, that is to say surrounded by the matrix.
  • the superposition of the two end portions makes it possible to maintain a neutral sheet (also commonly called a sheet of “neutral fibers”) at the same transverse position. at the junction area as in the rest of the drive belt body.
  • a neutral sheet also commonly called a sheet of “neutral fibers”
  • each layer of reinforcing element comprises a plurality of reinforcing elements parallel to each other in a vertical direction.
  • each reinforcement layer has a transverse dimension, i.e. a thickness, of between 0.1 mm and 7 mm.
  • the contact surfaces are located transversely between the two reinforcement layers.
  • the end portions have a thickness less than the total thickness of the matrix.
  • one of the end portions comprises a first section having a thickness less than the total thickness of the body of the belt and a single external reinforcing layer and the other of the end portions comprises a second section having a thickness less than the total thickness of the body of the belt and a single internal reinforcing layer.
  • the internal surface of the first section is superimposed transversely on the external surface of the second section so that the sheet of neutral fibers of the belt is at the same transverse position at the main portion and at the end portions when the belt is in the assembled state of the belt.
  • the internal reinforcing layer of one of the end portions is opposite in the longitudinal direction the internal reinforcing layer of the other of the end portions and the external reinforcing layer of one of the end portions is opposite in the longitudinal direction the external reinforcing layer of the other of the end portions.
  • one of the end portions is composed of a first section of the belt and the other of the end portions is composed of a second section of the belt.
  • the joining of the end portions makes it possible to superimpose the first and second sections of the belt and to reconstitute the belt in the assembled state.
  • the inner surface of one of the end portions is offset transversely outwardly relative to the inner surface of the die and the outer surface of the other of the end portions is offset transversely inwardly relative to the outer surface of the die.
  • the inner surface of the first section forms an inner contact surface and the outer surface of the second section forms an outer contact surface.
  • Said contact surfaces are intended to come into contact along the transverse axis perpendicular to the belt when the belt is in the assembled state. Said contact surfaces are parallel or slightly inclined relative to the extension axis of the belt.
  • the matrix is made of a first thermoplastic elastomer material and the internal surface of one of the end portions forms a first contact surface and the external surface of the other of the end portions forms the second contact surface, said contact surfaces being configured to be integral or assembled with each other, for example during a heat welding step, in the assembled state of the transmission belt.
  • the end portions of the transmission belt in the free state are configured to be assembled at a junction zone, by bringing the first section and the second section into contact together in a direction perpendicular to the direction of extension of the belt, then by connecting the end portions by applying a pressure of between 0.1 bar and 20 bar and heat, in particular a temperature of between 80°C and 200°C, preferably between 120°C and 200°C.
  • the matrix is made of a second non-thermoplastic elastomer material and the internal surface of one of the end portions is coated at least in part with an internal bonding layer crosslinked only locally at the interface with the elastomer matrix and the external surface of the other end portions are coated at least in part with an external bonding layer crosslinked only locally at the interface with the elastomeric matrix, said bonding layers being made of a third thermoplastic elastomer material and configured to be secured or assembled to one another, in particular during a heat welding step, in the assembled state of the transmission belt.
  • the end portions of the transmission belt in the free state are configured to be assembled at a junction zone, by bringing the bonding layers into contact together in a direction perpendicular to the direction of extension of the belt, then by bonding between said bonding layers by applying a pressure of between 0.1 bar and 20 bar and heat, in particular a temperature of between 80°C and 200°C, preferably between 120°C and 200°C.
  • outer and inner are defined relative to the center of the drive belt, with the outer surfaces being further apart than the inner surfaces.
  • the bonding layers are located exclusively on each of the end portions of the transmission belt, respectively at the first and second sections.
  • the transmission belt according to the invention is dimensional. In other words, it is designed so that once in the closed or assembled state, the belt has a length adapted to the desired dimension.
  • the transmission belt can be prepared upstream in a production site, which can be separate from the installation site to avoid any additional material being brought to the installation site.
  • the bonding system can be directly included in the transmission belt, without the need to provide external glue or adhesive.
  • Such a connection of the free end portions of the transmission belt makes it possible to obtain good mechanical strength at a junction zone in the assembled state of the belt.
  • each bonding layer has a transverse dimension, i.e. a thickness, of between 20 pm and 100 pm, preferably between 30 pm and 60 pm.
  • thickness is meant the dimension of the belt in the transverse direction, perpendicular to the direction of longitudinal extension of the belt in the free state.
  • the bonding layers have the same length in the direction of belt extension.
  • each of the end portions extends along a plane comprising the vertical axis and the transverse axis.
  • each of the end portions extends along an inclined plane comprising the transverse axis and an axis inclined at an angle of between 0° and 60° relative to the vertical axis, so that the contact surface between the ends of the end portions extends along a vertically inclined plane.
  • the contact surfaces of the end portions are beveled.
  • the belt comprises a mechanical drive surface comprising a plurality of ribs or teeth each extending in the direction perpendicular to the direction of extension of the transmission belt.
  • the teeth are intended to be engaged in grooves or grooves of complementary shape, for example provided on pulleys on which the belt is intended to be mounted.
  • the transmission belt When the transmission belt is in its initial state, before assembly, it extends along the longitudinal axis and its teeth extend along the transverse axis.
  • Each tooth has, in a non-limiting manner, a trapezoidal section along a plane perpendicular to the axis transverse.
  • the general directions of the teeth are approximately parallel to each other.
  • the internal surface of one of the free end portions is devoid of teeth.
  • the mechanical drive surface is smooth, so as to form a contact surface by adhesion.
  • This type of belt is known as a "flat" belt.
  • each bonding layer is coated with a removable protective film intended to be removed before assembly of the free end portions of the belt.
  • each protective film is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), polyamide or nylon (PA), polyethylene terephthalate (PET), polyester.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • ETFE ethylene tetrafluoroethylene
  • PA polyamide or nylon
  • PET polyethylene terephthalate
  • the protective films serve to protect the associated bonding layer during storage and handling of the drive belt.
  • Protective films allow the transmission belt to be easily stored in its initial, unassembled state, without the risk of accidental welding of the free end portions.
  • the films help preserve the properties, particularly the welding capabilities, of the bonding layers.
  • the second non-thermoplastic elastomer material of the matrix comprises at least one elastomer selected from the group consisting of a natural rubber (NR), a synthetic polyisoprene (IR), a butadiene-styrene copolymer (SBR).
  • NR natural rubber
  • IR synthetic polyisoprene
  • SBR butadiene-styrene copolymer
  • the matrix comprises a so-called “reinforcing” filler.
  • any type of reinforcing filler known for its ability to reinforce an elastomeric matrix may be used, for example an organic filler, such as carbon (CB), a reinforcing inorganic or mineral filler such as silica, or a mixture of these two types of fillers.
  • the rubber compositions may also include all or part of the additives, which are usually used in elastomeric materials, such as plasticizing resins or extending oils, whether the latter are aromatic or non-aromatic in nature, protective agents such as anti-ozone waxes, antioxidants, etc.
  • the matrix comprises a crosslinking system.
  • the crosslinking system advantageously comprises a co-crosslinking agent, preferably sulfur or triallylcyanurate.
  • the rate of the co-crosslinking agent is between 0.5pce and 5pce.
  • each reinforcing element is metallic.
  • each reinforcing element could be made of a non-metallic material, for example polyethylene terephthalate (PET), polyamide or nylon (PA6), carbon, glass, rayon, etc.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PA6 polyamide or nylon
  • carbon glass, rayon, etc.
  • each reinforcing element is a wire reinforcing element.
  • the reinforcing elements may be woven to form the reinforcing layers.
  • the reinforcing elements may be fibers blended with the non-thermoplastic elastomer material.
  • wire reinforcement element is meant elongated elements of great length relative to their cross-section, whatever the shape of the latter, for example circular, oblong, rectangular, square or flat.
  • a wire reinforcement element can be straight or non-straight, for example twisted or corrugated.
  • a reinforcing element may comprise a plurality of elementary monofilaments assembled together.
  • the wire reinforcement elements may be arranged in the length direction of the transmission belt, possibly at an angle of between 0° and 45° relative to the length direction of the belt.
  • the first material and/or the third material are respectively composed of a thermoplastic elastomer comprising a block copolymer comprising at least one elastomer block and at least one thermoplastic block, and the total content of thermoplastic elastomer being within a range varying from 65 to 100 pce (parts by weight per hundred parts of elastomer).
  • the second material and/or the third material composed of a thermoplastic elastomer is chosen from the following copolymers: a copolymer whose elastomer blocks are unsaturated, and which comprises styrene blocks and diene blocks, a copolymer whose elastomer blocks are unsaturated, and which comprises styrene blocks and diene blocks, and a linear or star copolymer whose elastomer blocks comprise a saturated part and an unsaturated part.
  • the invention relates to a method of manufacturing a transmission belt comprising a body extending in a longitudinal direction comprising a main portion and two end portions each extending from one end of the main portion and each comprising at least one layer of reinforcing elements embedded in said body and a contact surface.
  • Said transmission belt is configured to pass from an initial, unassembled state, in which the end portions are free, to an assembled state in which the end portions are secured to each other via their contact surface. At least the contact surfaces are made of thermoplastic elastomer.
  • the reinforcing elements extend in at least two superimposed reinforcing layers in a transverse direction in the thickness of the body in the assembled state of the belt.
  • the contact surfaces are shaped from a matrix made of a thermoplastic elastomer material; and the end portions of the transmission belt are assembled in the free state at a junction zone, by bringing the contact surfaces into contact contact together in a direction perpendicular to a direction of extension of the belt, then by bonding between said bonding layers by applying a pressure of between 0.1 bars and 20 bars and heat, in particular a temperature of between 80°C and 300°C, preferably between 120°C and 200°C.
  • the belt is prepared upstream in a production site, which can be separate from the installation site to avoid any additional material being brought to the installation site.
  • the body is shaped from an elastomeric matrix made from a first thermoplastic elastomer material, the contact surfaces being directly formed on the body.
  • the body is shaped from an elastomeric matrix made from a second non-thermoplastic elastomeric material (at this stage, the non-thermoplastic material is not yet crosslinked);
  • an internal bonding layer and an external bonding layer are formed from a third thermoplastic elastomer material
  • the external bonding layer is deposited on at least a portion of an external surface of the other of the end portions.
  • the method further comprises, before the step of assembling the end portions of the transmission belt, a step of curing the belt comprising the non-thermoplastic elastomeric body comprising the reinforcing elements, and comprising the bonding layers.
  • the belt can be cooked in a mold, in an oven, for example at a temperature between 100°C and 200°C, preferably between 100°C and 150°C at a pressure between 0.1 bars and 20 bars, preferably at a temperature of 140°C to 2 bars.
  • the crosslinking system of the elastomeric matrix is sufficient to bond the thermoplastic elastomer bonding layers with said non-thermoplastic elastomeric matrix by crosslinking.
  • the crosslinking system of the elastomeric matrix migrates during assembly of the belt, under the effect of pressure and thanks to the input of heat, from the matrix to the bonding layers.
  • the bonding layers are crosslinked only locally at the interface with the non-thermoplastic elastomeric matrix during the assembly step.
  • the end portions of the transmission belt are assembled, during a heat-sealing step, in the free state at a junction zone, by bringing the bonding layers into contact together in a direction perpendicular to a direction of extension of the belt, then by bonding between said bonding layers by applying a pressure of between 0.1 bar and 20 bar and heat, in particular a temperature of between 80°C and 300°C, preferably between 120°C and 200°C.
  • the neutral layer (also commonly referred to as the “neutral fiber” layer) refers to the longitudinal portion of the belt that does not undergo any variation in length during bending.
  • the neutral fiber layer is the surface located inside the belt and formed by the fibers that undergo neither shortening nor elongation but only bending.
  • FIG. l very schematically represents a general view of a transmission belt according to the invention
  • FIG. IB illustrates in detail a flat portion of the transmission belt of Figure 1;
  • FIG.2] and FIG.3] are detailed views of a transmission belt according to an embodiment of the invention before assembly of the end portions of said belt;
  • FIG.4 is a detailed view of the belt of Figure 3 after assembly of the end portions of said belt;
  • FIG.5 is a detailed view of a transmission belt according to a second embodiment of the invention after assembly of the end portions of said belt;
  • FIG.6 is a detailed view of a transmission belt according to a third embodiment of the invention before assembly of the end portions of said belt;
  • FIG.7 illustrates the steps of a manufacturing process for the belt of Figure 1;
  • FIG.8 represents a step of assembling the end portions of the belt of figure 2.
  • Figures 1 to 8 are described as relating to a transmission belt, and are to be understood as also being able to relate to a track.
  • Figure 1 illustrates an example of a transmission belt, referenced 10 as a whole, configured to transmit a rotational movement and/or mechanical power between two or more mechanical members, for example pulleys (not shown).
  • thickness is meant the dimension of the belt 10 in the transverse direction Y, visible in figures 1 B and 2 to 6.
  • length is meant the dimension of the belt 10 in the longitudinal direction X, visible in figures 1 B and 2 to 6.
  • width is meant the dimension of the belt 10 in the vertical direction Z, visible in figures 1 B and 2 to 6.
  • the transmission belt 10 is here in the closed or assembled state, ready to be used for the mechanical drive of the mechanical components.
  • the transmission belt 10 is a so-called “open” belt, that is to say that it is stored in an initial unassembled state and is configured to be installed in a complex mechanical environment requiring its assembly directly on the installation site.
  • the transmission belt 10 comprises a body 11 made in a matrix 12 and in which reinforcing elements 14a, 14b are embedded, here in the form of two layers of reinforcements superimposed along the transverse axis Y.
  • the body 11 is delimited transversely by an external surface 13 and an internal surface 15.
  • outer and inner are defined in terms of the center C of the drive belt when closed, with the outer surfaces being further apart than the inner surfaces.
  • the internal surface 15 of the body 11 forms a mechanical drive surface configured to drive a mechanical member (not shown).
  • the mechanical drive surface 15 comprises a plurality of ribs or teeth 16 each extending in the direction perpendicular to the direction of extension of the belt 10.
  • the mechanical drive surface 15 could be smooth, so as to form an adhesion contact surface.
  • This type of belt is known as a "flat" belt.
  • the transmission belt 10 When the transmission belt 10 is in the initial state, before assembly, it extends along the longitudinal axis X and its teeth extend along the transverse axis Y.
  • Each tooth 16 here has, in a non-limiting manner, a trapezoidal section along a plane perpendicular to the transverse axis.
  • the general directions of the teeth 16 are substantially parallel to each other.
  • the teeth 16 extend over the entire length of the belt 10, except the internal surface 15a of one of the end portions 12a.
  • the teeth 16 are intended to be engaged in grooves or grooves (not shown) of complementary shape, for example provided on pulleys on which the belt 10 is intended to be mounted.
  • the power transmission belt 10 is delimited along its longitudinal extension axis X by two free end portions 12a, 12b.
  • Each free end portion 12a, 12b is delimited transversely by an internal surface 15a, 15b and an external surface 13a, 13b.
  • the inner surface 15a of one of the end portions 12a and the outer surface 13b of the other of the end portions 12b form contact surfaces of the end portions 12a, 12b.
  • the reinforcing elements 14a, 14b are embedded in the matrix 12.
  • the reinforcing elements 14a, 14b form the core of the transmission belt 10.
  • the reinforcing elements 14a, 14b are parallel to each other in the vertical direction Z and extend along two superimposed reinforcing layers in the transverse direction Y, i.e. in the thickness of the matrix 12.
  • Each reinforcing layer 14a, 14b has a transverse dimension, i.e. a thickness, of between 0.1 mm and 7 mm.
  • Each reinforcement layer 14a, 14b is embedded in the matrix 12, that is to say surrounded by the matrix 12.
  • the end portions 12a, 12b have a thickness less than the total thickness of the body 11.
  • One of the end portions 12a is composed of a first section of the belt having a thickness less than the thickness of the body 11 to retain only the external reinforcing layer 14b and the other of the end portions 12b is composed of a second section of the belt having a thickness less than the thickness of the body 11 to retain only the internal reinforcing layer 14a.
  • the internal surface 15a of one of the end portions 12a is offset transversely outwards relative to the internal surface 15 of the body 11.
  • the outer surface 13b of the other of the end portions 12b is offset transversely inwards relative to the outer surface 13 of the body 11.
  • the internal surface 15a of one of the end portions 12a is superimposed transversely on the external surface 13b of the other of the end portions 12b so that the internal reinforcing layer 14a of one of the end portions 12a is opposite in the longitudinal direction X the internal reinforcing layer 14a of the other of the end portions 12b and the external reinforcing layer 14b of one of the end portions 12a is opposite in the longitudinal direction X the external reinforcing layer 14b of the other of the end portions 12b.
  • the neutral fiber of the reinforcements is preserved.
  • junction zone Z I between the two end portions 12a, 2b is located between two reinforcement layers 14a, 14b.
  • the joining of the end portions 12a, 12b makes it possible to superimpose the first and second sections of the belt 10 and to reconstitute the belt in the assembled state.
  • the internal surface 15a of one of the free end portions 12a is partly coated with an internal bonding layer 17 and the external surface 13b of the other of the free end portions 12b, here the right portion, is partly coated with an external bonding layer 18.
  • the inner bonding layer 17 forms an inner contact surface and the outer bonding layer 18 forms an outer contact surface.
  • Said contact surfaces are intended to come into contact along the transverse axis Y perpendicular to the belt 10 when the belt is in the assembled state. Said contact surfaces are parallel or slightly inclined relative to the extension axis X of the belt 10 during the heat-sealing step described below with reference to FIG. 7.
  • the internal bonding layer 17 can be crosslinked only at the interface with the matrix 12 and the external bonding layer 18 can be crosslinked only at the interface with the matrix 12 during the heat-sealing step described below with reference to FIG. 7.
  • the internal surface 15a of one of the free end portions 12a is devoid of teeth 16.
  • the connecting layers 17, 18 here have the same length in the direction of extension of the belt 10.
  • the connecting layers 17, 18 are located exclusively on each of the end portions 12a, 12b of the transmission belt 10.
  • the free end portions 12a, 12b of the transmission belt 10 are assembled at a junction zone Z l, by bringing the bonding layers 17, 18 into contact in a direction perpendicular to the direction of extension of the belt 10, then by bonding between said bonding layers 17, 18 by applying a pressure of between 0.1 bar and 20 bar and heat, in particular a temperature of between 80°C and 300°C, preferably between 120°C and 200°C.
  • the transmission belt 10 is prepared upstream of the installation site to avoid any additional material being brought to the installation site.
  • the bonding system is directly included in the transmission belt 10, without the need to provide external glue or adhesive.
  • the transmission belt 10 is dimensional. In other words, it is designed so that once in the closed or assembled state, the belt has a length adapted to the desired dimension.
  • the drive belt may not be dimensional.
  • each bonding layer 17, 18 may be coated with a removable protective film (not shown) intended to be removed before assembly of the free end portions 12a, 12b of the belt 10.
  • Each protective film is made, for example, of polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), polyamide or nylon (PA), polyethylene terephthalate (PET), polyester, etc.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • ETFE ethylene tetrafluoroethylene
  • PA polyamide or nylon
  • PET polyethylene terephthalate
  • the protective films have the function of protecting the associated bonding layer 17, 18 during storage and handling of the transmission belt 10.
  • the protective films make it possible to easily store the transmission belt 10 in its initial, unassembled state, without the risk of accidental welding of the free end portions 12a, 12b.
  • the end portions 12a, 12b in the free state are mounted in a tool 30, visible in FIG. 8, so as to superimpose the two connecting layers 17, 18 or more generally the internal surface 15a of one of the free end portions 12a with the external surface 13b of the other of the free end portions.
  • a pressure F1, F2 of between 0.1 bar and 20 bar is applied to the end portions 12a, 12b in a direction perpendicular to the direction of extension of the belt 10 and heat, in particular a temperature of between 80°C and 300°C, preferably between 120°C and 200°C in order to heat-weld said free end portions 12a, 12b together.
  • the body 11 of the belt 10 is shaped from a matrix 12 made from a second elastomeric material not comprising thermoplastic and each bonding layer 17, 18 is shaped from a third thermoplastic elastomer material.
  • Shaping can be achieved, for example, by molding, extrusion or other known techniques.
  • the body 11 of the belt 10 is shaped from a matrix 12 made of a first thermoplastic elastomer material.
  • the belt 10 does not comprise bonding layers 17, 18.
  • the free end portions 12a, 12b of the transmission belt 10 are assembled at the junction zone Z1, by bringing the end portions 12a, 12b into contact together, in particular the internal surface 15a of one of the end portions 12a with the external surface 13b of the other of the end portions 12b, for example in a direction perpendicular to the direction of extension of the belt 10, then by connection between said internal surface 15a and said external surface 13b by applying a pressure of between 0.1 bar and 20 bar and heat, in particular a temperature of between 80°C and 300°C, preferably between 120°C and 200°C.
  • Said internal surface 15a and said external surface 13b here form the contact surfaces of the end portions 12a, 12b of the belt 10.
  • each of the end portions 12a, 12b extends along a plane YZ comprising the vertical axis Z and the transverse axis Y.
  • each of the end portions 12a, 12b differs from the previous embodiment only in that the end surface of each of the end portions 12a, 12b extends along an inclined plane YZ' comprising the transverse axis Y and an axis Z' inclined at an angle of between 0° and 60° relative to the vertical axis Z, so that the contact surface between the ends of the end portions 12a, 12b extends along a vertically inclined plane.
  • the body 11 is shaped from a matrix 12 made from the first thermoplastic elastomer material.
  • the body 11 can be provided that the body
  • 1 1 is shaped from a matrix 12 made from the second non-thermoplastic elastomer material and that the belt comprises connecting layers 17, 18 secured at least in part to the end parts 12a, 12b.
  • Body made of non-thermoplastic elastomer
  • the elastomeric body 11 of the belt is shaped, from a matrix
  • the end portions 12a and 12b of the body 11 of the belt 10 are coated with the connecting layers 17, 18 of elastomer thermoplastic.
  • the addition of bonding layers 17, 18 to the end portions 12a, 12b of the transmission belt 10 facilitates the bonding of said end portions 12a, 12b and provides improved thermal resistance of the belt 10.
  • non-thermoplastic elastomeric matrix is meant a matrix with elastomeric behavior.
  • the non-thermoplastic elastomeric matrix 12 in which the reinforcing elements 14 are embedded comprises one or more elastomers.
  • the non-thermoplastic elastomeric matrix 12 is made of a second material.
  • the second material comprises at least one elastomer chosen from the group consisting of a natural rubber (NR), a synthetic polyisoprene (IR), a butadiene-styrene copolymer (SBR).
  • NR natural rubber
  • IR synthetic polyisoprene
  • SBR butadiene-styrene copolymer
  • the non-thermoplastic elastomeric matrix 12 does not include a thermoplastic block.
  • the elastomeric matrix 12 is made of diene rubber as a non-thermoplastic elastomer, this diene rubber being able to be used alone, or in a blend with at least one (i.e. one or more) other non-thermoplastic rubber or elastomer.
  • iene elastomer or rubber we mean one or more elastomers derived at least in part (i.e.; a homopolymer or a copolymer) from diene monomers (monomers carrying two carbon-carbon double bonds, conjugated or not).
  • the non-thermoplastic elastomeric matrix 12 comprises a so-called “reinforcing” filler.
  • any type of reinforcing filler known for its ability to reinforce an elastomeric matrix may be used, for example an organic filler, such as carbon (CB), a reinforcing inorganic or mineral filler such as silica, or a mixture of these two types of fillers.
  • the rubber compositions may also include all or part of the usual additives normally used in elastomeric materials, such as plasticizing resins or extending oils, whether the latter are aromatic or non-aromatic, protective agents such as anti-ozone waxes, antioxidants, etc.
  • the non-thermoplastic elastomeric matrix 12 comprises a crosslinking system (not shown).
  • the crosslinking system advantageously comprises a co-crosslinking agent, preferably sulfur or triallylcyanurate.
  • a co-crosslinking agent preferably sulfur or triallylcyanurate.
  • the level of the co-crosslinking agent is between 0.5 pce and 5 pce.
  • each reinforcing element 14 of a reinforcing layer is metallic.
  • each reinforcing element 14 may be made of a non-metallic material, for example polyethylene terephthalate (PET), polyamide or nylon (PA6), carbon, glass, rayon, etc.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PA6 polyamide or nylon
  • carbon glass, rayon, etc.
  • each reinforcing element 14 is a wire reinforcing element.
  • the reinforcing elements 14 may be woven to form a woven layer.
  • wire reinforcement element is meant elongated elements of great length relative to their cross-section, whatever the shape of the latter, for example circular, oblong, rectangular, square or flat.
  • a wire reinforcement element can be straight or non-straight, for example twisted or corrugated.
  • a reinforcing element may comprise a plurality of elementary metallic monofilaments assembled together.
  • the wire reinforcement elements may be arranged in the length direction of the transmission belt (i.e. in the longitudinal direction), optionally at an angle of between 0° and 45° relative to the length direction of the belt.
  • Each bonding layer 17, 18 directly coats one of the free end portions 12a, 12b of the elastomeric matrix 12.
  • layer “directly” coating an object we mean that the layer is in contact with the object without any other object, in particular another layer, being interposed between the two.
  • Each bonding layer 17, 18 has a transverse dimension, i.e. a thickness, of between 20 pm and 100 pm, preferably between 30 pm and 60 pm.
  • Each bonding layer 17, 18 is made from a third material which may be distinct from the second material forming the elastomeric matrix 12.
  • the third material preferably comprises exclusively a thermoplastic elastomer, with the acronym “TPE”.
  • the third material before being shaped to compose the bonding layers 17 and 18, does not include a co-crosslinking system agent.
  • the elastomeric body 11 of the belt is shaped from a matrix 12 of first thermoplastic elastomer material.
  • the shaping can be carried out by molding, by extrusion, or by other known techniques.
  • the body 11 contains the reinforcing elements 14 which are embedded in the matrix 12.
  • the end portions 12a and 12b directly comprise surfaces made of thermoplastic elastomer material.
  • the bonding layers are made of the matrix 12 which is therefore made of thermoplastic elastomer.
  • thermoplastic elastomer is a block copolymer comprising at least one elastomer block and at least one thermoplastic block, and the total content of thermoplastic elastomer being within a range varying from 65 to 100 pce (parts by weight per hundred parts of elastomer).
  • thermoplastic elastomers have an intermediate structure between thermoplastic polymers and elastomers. They are block copolymers, consisting of rigid, thermoplastic blocks connected by flexible, elastomeric blocks.
  • the second material is distinct from the first material in that the second material does not comprise rigid, thermoplastic blocks.
  • the number-average molecular mass (denoted Mn) of TPE is preferably between 30,000 and 500,000 g/mol, more preferably between 40,000 and 400,000 g/mol.
  • the glass transition temperature of the TPE when referring to the glass transition temperature of the TPE, this refers to the Tg relative to the elastomer block.
  • the TPE preferably has a glass transition temperature ("Tg") which is preferably less than or equal to 25°C, more preferably less than or equal to 10°C.
  • Tg glass transition temperature
  • a Tg value higher than these minima can reduce the performance of the bonding layer during use at very low temperatures; for such use, the Tg of the TPE is more preferably still less than or equal to -10°C.
  • the Tg of the TPE is greater than -100°C.
  • TPEs have two peaks of glass transition temperature (Tg, measured according to ASTM D3418-21), the lower temperature being relative to the elastomeric part of the TPE, and the higher temperature being relative to the thermoplastic part of the TPE.
  • Tg glass transition temperature
  • the soft blocks of TPE are defined by a Tg lower than room temperature (25°C), while the rigid blocks have a Tg higher than 80°C.
  • Thermoplastic blocks having a Tg (or Tf, where appropriate) greater than or equal to 80°C can be made from polymerized monomers of various types, in particular, they can constitute the following blocks or their mixtures: polyolefins (polyethylene, polypropylene); polyurethanes; polyamides; polyesters; polyacetals; polyethers (polyethylene oxide, polyphenylene ether); polyphenylene sulfides; polyfluorinated compounds (FEP, PFA, ETFE); polystyrenes (detailed below); polycarbonates; polysulfones; polymethylmethacrylate; polyetherimide; thermoplastic copolymers such as acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS).
  • polyolefins polyethylene, polypropylene
  • polyurethanes polyamides
  • polyesters polyacetals
  • polyethers polyethylene oxide, polyphenylene ether
  • TPE is a copolymer whose elastomer blocks are saturated, and include styrene blocks and alkylene blocks.
  • the alkylene blocks are preferably ethylene, propylene or butylene.
  • this TPE elastomer is chosen from the following group, consisting of linear or star diblock, triblock copolymers: styrene/ethylene/butylene (SEB), styrene/ethylene/propylene (SEP), styrene/ethylene/ethylene/propylene (SEEP), styrene/ethylene/butylene/styrene (SEBS), styrene/ethylene/propylene/styrene (SEPS), styrene/ethylene/ethylene/propylene/styrene (SEEPS), styrene/isobutylene (SIB), styrene/isobutylene/styrene (SIBS) and mixtures of these TPE
  • TPE is a copolymer whose elastomer blocks are unsaturated, and which comprises styrene blocks and diene blocks, these diene blocks being in particular isoprene or butadiene blocks. More preferably, this TPE elastomer is chosen from the following group, consisting of linear or star diblock or triblock copolymers: styrene/butadiene (SB), styrene/isoprene (SI), styrene/butadiene/isoprene (SBI), styrene/butadiene/styrene (SBS), styrene/isoprene/styrene (SIS), styrene/butadiene/isoprene/styrene (SBIS) and mixtures of these copolymers.
  • SB styrene/butadiene
  • SI styrene/isoprene
  • TPE is also a linear or star copolymer whose elastomer blocks include a saturated part and an unsaturated part, such as styrene/butadiene/butylene (SBB), styrene/butadiene/butylene/styrene (SBBS) and mixtures of these copolymers.
  • SBB styrene/butadiene/butylene
  • SBBS styrene/butadiene/butylene/styrene
  • Figure 7 illustrates the steps of a method 100 for manufacturing the transmission belt 10.
  • a first step 101 at least the contact surfaces between the end portions 12a, 12b are shaped from a matrix in a thermoplastic elastomer material.
  • Shaping can be achieved by molding, extrusion, or other known techniques.
  • the elastomeric body 11 of the belt is shaped from an elastomeric matrix 12 in a first thermoplastic elastomer material.
  • the elastomeric body 11 of the belt is shaped from an elastomeric matrix 12 in a second non-thermoplastic elastomeric material.
  • the method 100 further comprises a step 104 of assembling the end portions 12a, 12b of the transmission belt 10 in the free state at a junction zone, by bringing the contact surfaces into contact together in a direction perpendicular to a direction of extension of the belt 10.
  • the assembly step 104 is carried out by applying a pressure of between 0.1 bar and 20 bar and heat, in particular a temperature of between 80°C and 300°C, preferably between 120°C and 200°C.
  • the belt is prepared upstream in a production site, which can be separate from the installation site to avoid any additional material being brought to the installation site.
  • the method 100 comprises a step 105 of shaping the contact surfaces in thermoplastic elastomer material.
  • Step 105 of shaping the contact surfaces made of thermoplastic elastomer material comprises a step 102 of shaping each bonding layer 17, 18 from the third material described above and a step 103 of laying during which the internal bonding layer 17 is deposited on at least a part of the internal surface 15a of one of the end portions 12a and the external bonding layer is deposited connection 18 on at least a portion of the external surface 13b of the other of the end portions 12b.
  • the manufacturing method 100 further comprises a step 106 of cooking the belt 10 comprising the non-thermoplastic elastomeric body 11, optionally comprising the reinforcements, and comprising the bonding layers 17 and 18.
  • the cooking of the belt 10 can be carried out in a mold, in an oven, for example at a temperature between 100°C and 200°C, preferably between 100°C and 150°C at a pressure between 0.1 bars and 20 bars, preferably at a temperature of 140°C to 2 bars.
  • the crosslinking system of the elastomeric matrix 12 in the second material is sufficient to bond the bonding layers 17, 18 of thermoplastic elastomer with said non-thermoplastic elastomeric matrix 12 by crosslinking.
  • the crosslinking system of the elastomeric matrix 12 migrates during the assembly of the belt 10, under the effect of pressure and thanks to the supply of heat, from the matrix to the bonding layers 17, 18.
  • the bonding layers 17, 18 are crosslinked only locally at the interface with the non-thermoplastic elastomeric matrix 12 during the assembly step 104.
  • crosslinking is the formation of one or more three-dimensional networks, either chemically or physically.
  • Polymer crosslinking is well known and will not be described further.
  • the carbon products mentioned in the description may be of fossil or bio-sourced origin. In the latter case, they may be, partially or totally, derived from biomass or obtained from renewable raw materials derived from biomass.
  • the term “pce” in English “phr" means, within the meaning of this patent application, part by weight per hundred parts of elastomer, thermoplastic and non-thermoplastic combined.
  • thermoplastic elastomers TPE are part of the elastomers.
  • the transmission belt comprising two layers of reinforcement superimposed in the transverse direction, a neutral fiber of the reinforcements is maintained.
  • thermo-welding of the thermoplastic integrated into the belt allows for a bonding system directly included in the transmission belt, without the need for external glue or adhesive. Furthermore, such a connection of the free end portions of the transmission belt allows for good mechanical strength at a junction zone in the assembled state of the belt.

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Abstract

Courroie de transmission (10) comprenant un corps (11) s'étendant selon une direction longitudinale (X), comprenant une portion principale (12c) et deux portions d'extrémités (12a, 12b) s'étendant chacune depuis une extrémité de la portion principale (12c), réalisé dans une matrice délimité par deux portions d'extrémités (12a, 12b), ladite courroie de transmission (10) étant configurée pour passer d'un état initial, dans lequel les portions d'extrémités (12a, 12b) sont l ibres à un état assemblé dans lequel les portions d'extrémités (12a, 12b) sont solidaires l'une de l'autre. Chacune des portions d'extrémité (12a, 12b) comporte au moins une couche d'éléments de renforts noyée dans ledit corps et chacune une surface de contact (17, 18). Au moins les surfaces de contact (17, 18) sont réalisées en élastomère thermoplastique. Les éléments de renfort (14a, 14b) s'étendent selon deux couches de renfort superposées selon une direction transversale (Y) dans l'épaisseur de la matrice (12) dans l'état assemblée de la courroie.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Courroie de transmission comprenant deux couches de renforts superposées noyées dans une matrice et procédé d’assemblage de ladite courroie
La présente invention concerne le domaine de la transmission d’ efforts d’ entrainement, plus particulièrement des courroies de transmission, notamment des courroies synchrones.
La présente invention peut également concerner les chenilles caoutchouc, pour véhicules, agricoles, militaires, de travaux public et de loisirs (motoneige, moto, etc ... )
Une courroie se présente, de manière connue en soi, sous la forme d’une bande fermée capable de transmettre les efforts d’une poulie motrice à une poulie entrainée, de préférence de manière synchrone.
L ’installation d’une nouvelle courroie est assez complexe et nécessite généralement le démontage de différentes parties de la machine, ce qui a pour conséquence la consommation de ressources et de temps.
Afin de remédier à cet inconvénient, il est connu de réaliser une courroie ouverte qui peut être facilement installée et fermée sur le site d’installation, par exemple par collage.
Toutefois, le collage nécessite l ’ apport de matériau sur le site d’installation.
De telles courroies sont nommées couramment comme « courroie à soudure ».
Par ailleurs, lorsque le collage ou la soudure est réalisée avec la superposition des portions d’ extrémités de la courroie, la rigidité de flexion de la courroie est augmentée localement, et la fibre neutre est déplacée. Cela crée une non-uniformité qui peut perturber le fonctionnement de la courroie.
Il existe des courroies avec des zones entrantes et sortantes découpées dans la courroie puis collées sur des parois verticales des découpes. La fibre neutre reste stable. Toutefois, une telle solution est particulièrement complexe.
Le but de l’invention est de proposer une courroie améliorée, ou une chenille améliorée, facile à fabriquer et à installer sur le site d’installation et tout en permettant de conserver une fibre neutre.
L ’invention a pour objet une courroie de transmission ou une chenille comprenant un corps s ’ étendant selon une direction longitudinale, comprenant une portion principale et deux portions d’ extrémités s ’ étendant chacune depuis une extrémité de la portion principale, et réalisé dans une matrice et délimité par deux portions d’ extrémités.
Ladite courroie de transmission est configurée pour passer d’un état initial, non assemblé, dans lequel les portions d’ extrémités sont libres à un état assemblé dans lequel les portions d’extrémités sont solidaires l’une de l’ autre par l ’intermédiaire d’une surface de contact.
Chacun des portions d’ extrémités comprend au moins une couche d’ éléments de renforts noyée dans ledit corps et une surface de contact.
Au moins les surfaces de contact sont réalisées en élastomère thermoplastique.
Les éléments de renfort s’ étendent selon au moins deux couches de renfort superposées selon une direction transversale dans l’ épaisseur de la matrice dans l’ état assemblée de la courroie.
De manière générale, chaque portion extrémité comporte le même nombre de couches de renforts.
En d’ autres termes, la courroie de transmission est une courroie dite « ouverte », c ’ est-à-dire qu’ elle est stockée dans un état initial non assemblé et est configurée pour être installée dans un environnement mécanique complexe nécessitant son assemblage directement sur le site d’installation.
Chaque couche de renfort est noyée dans la matrice, c’ est-à-dire entourée de la matrice.
Selon l’invention, la superposition des deux portions d’ extrémité permet de maintenir une nappe neutre (également couramment dénommée nappe de « fibres neutres ») à la même position transversale au niveau de la zone de jonction que dans le reste du corps de la courroie de transmission.
Par exemple, chaque couche d’ élément de renfort comprend une pluralité d’ éléments de renforts parallèles entre eux dans une direction verticale.
Avantageusement, chaque couche de renfort présente une dimension transversale, c ’ est-à-dire une épaisseur, comprise entre 0, 1mm et 7mm.
Selon un mode de réalisation, les surfaces de contact sont situées transversalement entre les deux couches de renfort.
Avantageusement, les portions d’ extrémité présentent une épaisseur plus faible que l’ épaisseur totale de la matrice.
Selon un mode de réalisation, une des portions d’ extrémité comprend une première section présentant une épaisseur inférieure à l’ épaisseur totale du corps de la courroie et une unique couche de renfort externe et l’ autre des portions d’extrémité comprend une deuxième section présentant une épaisseur inférieure à l’ épaisseur totale du corps de la courroie et une unique couche de renfort interne. A l’ état assemblé de la courroie, la surface interne de la première section vient se superposer transversalement à la surface externe de la deuxième section sorte que la nappe de fibres neutres de la courroie est à la même position transversale au niveau de la portion principale et au niveau des portions d'extrémité lorsque la courroie est dans l'état assemblée de la courroie.
En d’ autres termes, la couche de renfort interne de l’une des portions d’ extrémité se retrouve en regard dans la direction longitudinale de la couche de renfort interne de l ’autre des portions d’ extrémité et que la couche de renfort externe de l ’une des portions d’ extrémité se retrouve en regard dans la direction longitudinale de la couche de renfort externe de l’ autre des portions d’extrémité.
En effet, l’une des portions d’ extrémité est composée d’une première section de la courroie et l’ autre des portions d’ extrémité est composée d’une deuxième section de la courroie. La solidarisation des portions d’ extrémité permet de superposer la première et la deuxième section de la courroie et de reconstituer la courroie à l’ état assemblé. En d’ autres termes, la surface interne de l’une des portions d’ extrémité est décalée transversalement vers l’ extérieur par rapport à la surface interne de la matrice et la surface externe de l’ autre des portions d’ extrémité est décalée transversalement vers l’intérieur par rapport à la surface externe de la matrice.
A l’ état assemblé de la courroie, la surface interne de la première section forme une surface de contact interne et la surface externe de la deuxième section forme une surface de contact externe. Lesdites surfaces de contact sont destinées à venir en contact selon l’ axe transversal perpendiculaire à la courroie lorsque la courroie est à l’ état assemblé. Lesdites surfaces de contact sont parallèles ou légèrement inclinées par rapport à l’ axe d’ extension de la courroie.
Selon un mode de réalisation, la matrice est réalisée dans un premier matériau en élastomère thermoplastique et la surface de interne de l’une des portions d’ extrémité forme une première surface de contact et la surface de externe de l’ autre des portions d’ extrémité forme la deuxième surface de contact, lesdites surfaces de contact étant configurées pour être solidaires ou assemblées l’une de l’ autre, par exemple lors d’une étape de thermo soudage, à l’ état assemblé de la courroie de transmission.
Avantageusement, les portions d’ extrémités de la courroie de transmission à l’ état libre sont configurées pour être assemblées au niveau d’une zone de jonction, par mise en contact de la première section et de la deuxième section ensemble selon une direction perpendiculaire à la direction d’ extension de la courroie, puis par liaison entre les portions d’ extrémité en appliquant une pression comprise entre O. lbars et 20bars et de la chaleur, notamment une température comprise entre 80°C et 200°c, de préférence entre 120°C et 200°C.
Selon un autre mode de réalisation, la matrice est réalisée dans un deuxième matériau élastomère non thermoplastique et la surface interne d’une des portions d’extrémité est revêtue au moins en partie d’une couche interne de liaison réticulée uniquement localement à l’interface avec la matrice élastomérique et la surface externe de l’ autre des portions d’extrémité est revêtue au moins en partie d’une couche externe de liaison réticulée uniquement localement à l’interface avec la matrice élastomérique, lesdites couches de liaison étant réalisées dans un troisième matériau élastomère thermoplastique et configurées pour être solidaires ou assemblées l’une de l’ autre, notamment lors d’une étape de thermo soudage, à l’ état assemblé de la courroie de transmission.
Avantageusement, les portions d’ extrémités de la courroie de transmission à l’ état libre sont configurées pour être assemblées au niveau d’une zone de jonction, par mise en contact des couches de liaison ensemble selon une direction perpendiculaire à la direction d’ extension de la courroie, puis par liaison entre lesdites couches de liaison en appliquant une pression comprise entre O. lbars et 20bars et de la chaleur, notamment une température comprise entre 80°C et 200°c, de préférence entre 120°C et 200°C.
Les termes « externe » et « interne » sont définis en fonction du centre de la courroie de transmission, les surfaces externes étant plus éloignées que les surfaces internes.
Les couches de liaison sont situées exclusivement sur chacune des portions d’ extrémité de la courroie de transmission, respectivement au niveau de la première et de la deuxième section.
Grâce aux couches de liaison, la courroie de transmission selon l’invention est dimensionnelle. En d’ autres termes, elle est conçue pour qu’une fois à l’état fermé ou assemblé, la courroie présente une longueur adaptée à la dimension souhaitée.
Par ailleurs, la courroie de transmission peut être préparée en amont dans un site de production, qui peut être distinct du site d’installation pour éviter tout apport de matériau supplémentaire sur le site d’installation.
En effet, le système de collage peut être directement inclus dans la courroie de transmission, sans nécessité d’ apporter une colle ou un adhésif extérieur. Une telle liaison des portions d’ extrémité libres de la courroie de transmission permet d’obtenir une bonne tenue mécanique au niveau d’une zone de jonction à l’ état assemblé de la courroie.
Avantageusement, chaque couche de liaison présente une dimension transversale, c’ est-à-dire une épaisseur, comprise entre 20pm et l OOpm, de préférence entre 30pm et 60pm.
Par « épaisseur », on entend la dimension de la courroie dans la direction transversale, perpendiculaire à la direction d’ extension longitudinale de la courroie à l’ état libre.
Par exemple, les couches de liaison présentent une même longueur dans la direction d’ extension de la courroie.
Selon un mode de réalisation, la surface d’ extrémité de chacune des portions d’ extrémité s’ étend selon un plan comprenant l’axe vertical et l’ axe transversal.
Selon un autre mode de réalisation, la surface d’ extrémité de chacune des portions d’ extrémité s’ étend selon un plan incliné comprenant l’axe transversal et un axe incliné d’un angle compris entre 0° et 60° par rapport à l’ axe vertical, de sorte que la surface de contact entre les extrémités des portions d’extrémités s ’ étend selon un plan incliné verticalement.
En d’ autres termes, les surfaces de contact des portions d’ extrémité sont en biseau.
Par exemple, la courroie comprend une surface d’ entrainement mécanique comprenant une pluralité de nervures ou dents s ’étendant chacune selon la direction perpendiculaire à la direction d’ extension de la courroie de transmission.
Les dents sont destinées à être engagées dans des gorges ou rainures de forme complémentaire, par exemple prévues sur des poulies sur lesquelles la courroie est destinée à être montée Lorsque la courroie de transmission est à l’ état initial, avant assemblage, elle s’ étend selon l’ axe longitudinal et ses dents s’ étendent selon l’ axe transversal.
Chaque dent présente, de manière nullement limitative, une section de forme trapézoïdale selon un plan perpendiculaire à l’axe transversal. Les directions générales des dents sont sensiblement parallèles entre elles.
Avantageusement, la surface interne d’une des portions d’ extrémité libres est dépourvue de dents.
En variante, la surface d’ entrainement mécanique est lisse, de manière à former une surface de contact par adhérence. Ce type de courroie est connue sous le nom de courroie « plate »
Par exemple, chaque couche de liaison est revêtue d’un film de protection amovible destiné à être retiré avant assemblage des portions d’ extrémité libres de la courroie.
Par exemple, chaque film de protection est par exemple réalisé en polytétrafluoroéthylène (PTFE), éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), polyamide ou nylon (PA), polyethylene terephthalate (PET), polyester.
Les films de protection ont pour fonction de protéger la couche de liaison associée pendant le stockage et la manutention de la courroie de transmission.
Les films de protection permettent de stocker aisément la courroie de transmission à l’ état initial, non assemblé, sans risque d’un soudage inopiné des portions d’ extrémités libres. De plus les films permettent de préserver les propriétés, notamment les capacités de soudage, des couches de liaison.
Par exemple, le deuxième matériau élastomère non thermoplastique de la matrice comprend au moins un élastomère choisi dans le groupe constitué par un caoutchouc naturel (NR), un polyisoprène de synthèse (IR), un copolymère de butadiène-styrène (SBR).
Dans un mode de réalisation, la matrice comprend une charge dite « renforçante ».
Lorsqu’une charge renforçante est utilisée, on peut utiliser tout type de charge renforçante connue pour ses capacités à renforcer une matrice élastomérique, par exemple une charge organique, telle que du carbone (CB), une charge inorganique ou minérale renforçante telle que de la silice, ou encore un mélange de ces deux types de charges. Les compositions de caoutchouc peuvent également comporter tout ou partie des additifs, qui sont habituellement utilisés dans les matériaux élastomériques, comme des résines plastifiantes ou des huiles d’ extension, que ces derniers soient de nature aromatique ou non- aromatique, des agents de protection tels que des cires anti-ozone, antioxydants etc...
De préférence, la matrice comprend un système de réticulation.
Le système de réticulation comprend avantageusement un agent de co-réticulation, de préférence du soufre ou du triallylcyanurate.
Avantageusement, le taux de l’ agent de co-réticulation est compris entre 0.5pce et 5pce.
Dans un mode de réalisation, chaque élément de renfort est métallique.
En variante, chaque élément de renfort pourrait être dans un matériau non métallique, par exemple en polyethylene terephthalate (PET), polyamide ou nylon (PA6), carbone, verre, rayonne, etc.
Par exemple, chaque élément de renfort est un élément de renfort filaire. Les éléments de renforts peuvent être tissés pour former les couches de renfort. Alternativement, les éléments de renforts peuvent être des fibres mélangées au matériau élastomère non thermoplastique.
Par « élément de renfort filaire », on entend les éléments longilignes de grande longueur relativement à leur section transversale, quelle que soit la forme de cette dernière, par exemple circulaire, oblongue, rectangulaire, carrée ou plate.
Un élément de renfort filaire peut être rectiligne comme non rectiligne, par exemple torsadé ou ondulé.
Un élément de renfort peut comprendre une pluralité de monofilaments élémentaires assemblés ensemble.
Les éléments de renfort filaire peuvent être disposés dans le sens de la longueur de la courroie de transmission, éventuellement en formant un angle compris entre 0° et 45° par rapport à la direction de la longueur de la courroie.
Par exemple, le premier matériau et/ou le troisième matériau sont respectivement composés d’un élastomère thermoplastique comprenant un copolymère bloc comprenant au moins un bloc élastomère et au moins un bloc thermoplastique, et le taux total d'élastomère thermoplastique étant compris dans un domaine variant de 65 à 100 pce (parties en poids pour cent parties d'élastomère).
Par exemple, le deuxième matériau et/ou le troisième matériau composé d’un élastomère thermoplastique est choisi parmi les copolymères suivants : un copolymère dont les blocs élastomère sont insaturés, et qui comporte des blocs styrènes et des blocs diènes, un copolymère dont les blocs élastomère sont insaturés, et qui comporte des blocs styrènes et des blocs diènes, et un copolymère linéaire ou étoilé dont les blocs élastomères comportent une partie saturée et une partie insaturée.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une courroie de transmission comprenant un corps s’ étendant selon une direction longitudinale comprenant une portion principale et deux portions d’extrémités s ’ étendant chacune depuis une extrémité de la portion principale et comprenant chacune au moins une couche d’ éléments de renforts noyée dans ledit corps et une surface de contact.
Ladite courroie de transmission est configurée pour passer d’un état initial, non assemblé, dans lequel les portions d’ extrémités sont libres à un état assemblé dans lequel les portions d’extrémités sont solidaires l’une de l’autre par l’intermédiaire de leur surface de contact. Au moins les surfaces de contact sont réalisées en élastomère thermoplastique.
Les éléments de renfort s’ étendent selon au moins deux couches de renfort superposées selon une direction transversale dans l’ épaisseur du corps dans l’état assemblé de la courroie.
Selon le procédé :
- on met en forme les surfaces de contact à partir d’une matrice réalisée dans un matériau élastomère thermoplastique ; et on assemble les portions d’ extrémités de la courroie de transmission à l’ état libre au niveau d’une zone de jonction, par mise en contact des surfaces de contact ensemble selon une direction perpendiculaire à une direction d’ extension de la courroie, puis par liaison entre lesdites couches de liaison en appliquant une pression comprise entre O. l bars et 20bars et de la chaleur, notamment une température comprise entre 80°C et 300°C, de préférence entre 120°C et 200°C.
Ainsi, la courroie est préparée en amont dans un site de production, qui peut être distinct du site d’installation pour éviter tout apport de matériau supplémentaire sur le site d’installation.
Selon un mode de réalisation, on met en forme le corps à partir d’une matrice élastomérique réalisée dans un premier matériau élastomère thermoplastique, les surfaces de contact étant directement formées sur le corps.
Selon un autre mode de réalisation :
- on met en forme le corps à partir d’une matrice élastomérique réalisée dans un deuxième matériau élastomère non thermoplastique (à cette étape, le matériau non thermoplastique n’ est pas encore réticulé) ;
- on met en forme une couche interne de liaison et une couche externe de liaison à partir d’un troisième matériau élastomère thermoplastique ;
- on dépose la couche interne de liaison sur au moins une partie d’une surface interne d’une des portions d’ extrémité ;
- on dépose la couche externe de liaison sur au moins une partie d’une surface externe de l’ autre des portions d’ extrémité.
Le procédé comprend en outre, avant l’ étape d’ assemblage des portions d’ extrémités de la courroie de transmission, une étape de cuisson de la courroie comportant le corps élastomérique non thermoplastique comportant les éléments de renforts, et comportant les couches de liaison.
Par exemple, la cuisson de la courroie peut être réalisée dans un moule, dans un four, par exemple à température comprise entre 100°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 150°C à une pression comprise entre 0.1 bars et 20 bars, de préférence à une température de 140°C à 2 bars.
Lors de l’ étape de cuisson, bien que les couches de liaison ne disposent pas d’un système de réticulation, le système de réticulation de la matrice élastomérique suffit pour lier les couches de liaison en élastomère thermoplastique avec ladite matrice élastomérique non thermoplastique par réticulation. En effet, le système de réticulation de la matrice élastomérique migre lors de l’ assemblage de la courroie, sous l’ effet de la pression et grâce à l ’apport de chaleur, de la matrice vers les couches de liaison.
En d’ autres termes, les couches de liaison sont réticulées uniquement localement à l’interface avec la matrice élastomérique non thermoplastique lors de l’étape d’ assemblage.
Cette liaison par réticulation entre la matrice élastomérique et les couches de liaison est robuste dans le temps.
Avantageusement, après l’étape de cuisson, on assemble, lors d’une étape de thermosoudage, les portions d’ extrémités de la courroie de transmission à l’ état libre au niveau d’une zone de jonction, par mise en contact des couches de liaison ensemble selon une direction perpendiculaire à une direction d’ extension de la courroie, puis par liaison entre lesdites couches de liaison en appliquant une pression comprise entre O. lbars et 20bars et de la chaleur, notamment une température comprise entre 80°C et 300°C, de préférence entre 120°C et 200°C.
Par nappe neutre (également couramment dénommée nappe de « fibres neutres »), on entend la portion longitudinale de la courroie qui ne subit pas de variation de longueur lors d’une flexion. Autrement dit, dans le cas d’une courroie soumise à une flexion, la nappe de fibres neutres est la surface située à l’intérieur de la courroie et formée par les fibres qui ne subissent ni raccourcissement ni allongement mais seulement une flexion.
D ’ autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’ exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig. l ] représente très schématiquement une vue générale d’une courroie de transmission selon l ’invention ; [Fig. I B] illustre en détails une portion plate de la courroie de transmission de la figure 1 ;
[Fig.2] et [Fig.3] sont des vues de détails d’une courroie de transmission selon un mode de réalisation de l’invention avant assemblage des portions d’extrémités de ladite courroie ;
[Fig.4] est une vue de détails de la courroie de la figure 3 après assemblage des portions d’extrémités de ladite courroie ;
[Fig.5 ] est une vue de détails d’une courroie de transmission selon un deuxième mode de réalisation de l’invention après assemblage des portions d’ extrémités de ladite courroie ;
[Fig.6] est une vue de détails d’une courroie de transmission selon un troisième mode de réalisation de l’invention avant assemblage des portions d’ extrémités de ladite courroie ;
[Fig.7] illustre les étapes d’un procédé de fabrication de la courroie de la figure 1 ; et
[Fig.8] représente une étape d’ assemblage des portions d’ extrémités de la courroie de la figure 2.
Les figures 1 à 8 sont décrites comme relevant d’une courroie de transmission, et sont à comprendre comme pouvant concerner également une chenille.
Dans la description qui suit, les termes « longitudinal », « transversal », « vertical », « avant », « arrière », « gauche » et « droite » sont définis selon le repère orthogonal habituel des courroies de transmission, représenté sur les dessins, et qui comprend :
- un axe longitudinal X, horizontal et orienté gauche à droite sur la figure I B dans la direction de déplacement de la courroie de transmission ; - un axe transversal Y, horizontal, perpendiculaire à l’ axe longitudinal X et orienté du bas vers le haut sur la figure I B ;
- un axe vertical Z, orthogonal aux axes longitudinal et transversal X et Y et dirigé de l ’avant vers l’ arrière sur la figure I B .
La figure 1 illustre un exemple d’une courroie de transmission, référencée 10 dans son ensemble, configurée pour transmettre un mouvement de rotation et/ou une puissance mécanique entre deux ou plusieurs organes mécaniques, par exemple de poulies (non représentées).
Par « épaisseur », on entend la dimension de la courroie 10 dans la direction transversale Y, visible sur les figures I B et 2 à 6.
Par « longueur », on entend la dimension de la courroie 10 dans la direction longitudinale X, visible sur les figures I B et 2 à 6.
Par « largeur », on entend la dimension de la courroie 10 dans la direction verticale Z, visible sur les figures I B et 2 à 6.
La courroie de transmission 10 est ici à l’ état fermée ou assemblée, prête à être utilisée pour l’ entrainement mécanique des organes mécaniques.
La courroie de transmission 10 est une courroie dite « ouverte », c’ est-à-dire qu’elle est stockée dans un état initial non assemblé et est configurée pour être installée dans un environnement mécanique complexe nécessitant son assemblage directement sur le site d’installation.
La courroie de transmission 10 comprend un corps 1 1 réalisé dans une matrice 12 et dans lequel sont noyés des éléments de renfort 14a, 14b, ici sous forme de deux couches de renforts superposés selon l’ axe transversal Y.
Le corps 1 1 est délimité transversalement par une surface externe 13 et une surface interne 15.
Les termes « externe » et « interne » sont définis en fonction du centre C de la courroie de transmission lorsqu’ elle est fermée, les surfaces externes étant plus éloignées que les surfaces internes. La surface interne 15 du corps 1 1 forme une surface d’ entrainement mécanique configurée pour entrainer un organe mécanique (non représenté).
Dans l’ exemple illustré sur les figures, la surface d’ entrainement mécanique 15 comprend une pluralité de nervures ou dents 16 s’ étendant chacune selon la direction perpendiculaire à la direction d’ extension de la courroie 10.
En variante, la surface d’ entrainement mécanique 15 pourrait être lisse, de manière à former une surface de contact par adhérence. Ce type de courroie est connue sous le nom de courroie « plate » .
Lorsque la courroie de transmission 10 est à l’ état initial, avant assemblage, elle s’ étend selon l’ axe longitudinal X et ses dents s’ étendent selon l’ axe transversal Y.
Chaque dent 16 présente ici, de manière nullement limitative, une section de forme trapézoïdale selon un plan perpendiculaire à l’ axe transversal. Les directions générales des dents 16 sont sensiblement parallèles entre elles.
Les dents 16 s ’étendent sur toute la longueur de la courroie 10, sauf la surface interne 15 a d’une des portions d’ extrémité 12a.
Les dents 16 sont destinées à être engagées dans des gorges ou rainures (non représentées) de forme complémentaire, par exemple prévues sur des poulies sur lesquelles la courroie 10 est destinée à être montée.
A l’ état initial, non assemblé, visible sur les figures 2 et 3 , la courroie de transmission de puissance 10 est délimitée selon son axe d’ extension longitudinal X par deux portions d’ extrémités libres 12a, 12b.
Chaque portion d’ extrémité libre 12a, 12b est délimitée transversalement par une surface interne 15a, 15b et une surface externe 13a, 13b.
La surface interne 15a de l’une des portions d’ extrémité 12a et la surface externe 13b de l’ autre des portions d’ extrémité 12b forment des surfaces de contact des portions d’ extrémité 12a, 12b.
Les éléments de renfort 14a, 14b sont noyés dans la matrice 12. Les éléments de renfort 14a, 14b forment l’ âme de la courroie de transmission 10.
Tel qu’illustré, les éléments de renfort 14a, 14b sont parallèles entre eux dans la direction verticale Z et s ’étendent selon deux couches de renfort superposées selon la direction transversale Y, c’ est-à-dire dans l’ épaisseur de la matrice 12.
Chaque couche de renfort 14a, 14b présente une dimension transversale, c’ est-à-dire une épaisseur, comprise entre 0, 1mm et 7mm.
Chaque couche de renfort 14a, 14b est noyée dans la matrice 12, c’ est-à-dire entourée de la matrice 12.
Les portions d’ extrémité 12a, 12b présentent une épaisseur plus faible que l’ épaisseur totale du corps 1 1 .
Une des portions d’ extrémité 12a est composée d’une première section de la courroie présentant une épaisseur inférieure à l’ épaisseur du corps 1 1 pour conserver uniquement la couche de renfort externe 14b et l’ autre des portions d’ extrémité 12b est composée d’une deuxième section de la courroie présentant une épaisseur inférieure à l’ épaisseur du corps 1 1 pour conserver uniquement la couche de renfort interne 14a.
La surface interne 15a de l’une des portions d’ extrémité 12a est décalée transversalement vers l’ extérieur par rapport à la surface interne 15 du corps 1 1 .
La surface externe 13b de l’ autre des portions d’ extrémité 12b est décalée transversalement vers l’intérieur par rapport à la surface externe 13 du corps 1 1.
Lors de l’ assemblage des portions d’ extrémité 12a, 12b entre elles, la surface interne 15a de l’une des portion d’ extrémité 12a vient se superposer transversalement à la surface externe 13b de l ’autre des portions d’ extrémité 12b de sorte que la couche de renfort interne 14a de l’une des portions d’ extrémité 12a se retrouve en regard dans la direction longitudinale X de la couche de renfort interne 14a de l’ autre des portion d’ extrémité 12b et que la couche de renfort externe 14b de l’une des portions d’ extrémité 12a se retrouve en regard dans la direction longitudinale X de la couche de renfort externe 14b de l’ autre des portion d’ extrémité 12b. Ainsi, la fibre neutre des renforts est conservée.
La zone de jonction Z I entre les deux portions d’extrémité 12a, 2b se situe entre deux couches de renfort 14a, 14b.
En d’ autres termes, la solidarisation des portions d’ extrémité 12a, 12b permet de superposer la première et la deuxième section de la courroie 10 et de reconstituer la courroie à l’ état assemblé.
Tel qu’illustré sur les figures 2 à 4, la surface interne 15a d’une des portions d’ extrémité libres 12a, ici la portion de gauche, est revêtue en partie d’une couche interne de liaison 17 et la surface externe 13b de l’ autre des portions d’ extrémité libres 12b, ici la portion de droite, est revêtue en partie d’une couche externe de liaison 18.
Dans cet exemple, la couche interne de liaison 17 forme une surface de contact interne et la couche externe de liaison 18 forme une surface de contact externe.
Lesdites surfaces de contact sont destinées à venir en contact selon l’ axe transversal Y perpendiculaire à la courroie 10 lorsque la courroie est à l ’état assemblé. Lesdites surfaces de contact sont parallèles ou légèrement inclinées par rapport à l’ axe d’ extension X de la courroie 10 lors de l’ étape de thermosoudage décrite par la suite en référence à la figure 7.
A titre d’ exemple nullement limitatif, la couche interne de liaison 17 peut être réticulée uniquement à l’interface avec la matrice 12 et la couche externe de liaison 18 peut être réticulée uniquement à l’interface avec la matrice 12 lors de l’ étape de thermosoudage décrite par la suite en référence à la figure 7.
La surface interne 15a d’une des portions d’ extrémité libres 12a est dépourvue de dents 16.
Les couches de liaison 17, 18 présentent ici une même longueur dans la direction d’ extension de la courroie 10.
Les couches de liaison 17, 18 sont situées exclusivement sur chacune des portions d’ extrémité 12a, 12b de la courroie de transmission 10.
Les portions d’ extrémités libres 12a, 12b de la courroie de transmission 10 sont assemblées au niveau d’une zone de jonction Z l , par mise en contact des couches de liaison 17, 18 selon une direction perpendiculaire à la direction d’ extension de la courroie 10, puis par liaison entre lesdites couches de liaison 17, 18 en appliquant une pression comprise entre O. lbars et 20bars et de la chaleur, notamment une température comprise entre 80°C et 300°c, de préférence entre 120°C et 200°C.
Ainsi, la courroie de transmission 10 est préparée en amont du site d’installation pour éviter tout apport de matériau supplémentaire sur le site d’installation.
En effet, le système de collage est directement inclus dans la courroie de transmission 10, sans nécessité d’ apporter une colle ou un adhésif extérieur.
Une telle liaison des portions d’ extrémité libres de la courroie de transmission permet d’obtenir une bonne tenue mécanique au niveau de la zone de jonction Z I dans la position assemblée, comme il sera expliqué en référence à la figure 7.
Grâce aux couches de liaison 17, 18, la courroie de transmission 10 est dimensionnelle. En d’ autres termes, elle est conçue pour qu’une fois à l’ état fermé ou assemblé, la courroie présente une longueur adaptée à la dimension souhaitée.
En variante, la courroie de transmission pourrait ne pas être dimensionnelle.
Par exemple, chaque couche de liaison 17, 18 peut être revêtue d’un film de protection (non représenté) amovible destiné à être retiré avant assemblage des portions d’extrémité libres 12a, 12b de la courroie 10.
Chaque film de protection est par exemple réalisé en polytétrafluoroéthylène (PTFE), éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), polyamide ou nylon (PA), polyethylene terephthalate (PET), polyester, etc ...
Les films de protection ont pour fonction de protéger la couche de liaison 17, 18 associée pendant le stockage et la manutention de la courroie de transmission 10. Les films de protection permettent de stocker aisément la courroie de transmission 10 à l’ état initial, non assemblé, sans risque d’un soudage inopiné des portions d’ extrémités libres 12a, 12b.
Afin d’ assembler la courroie de transmission 10, les portions d’ extrémités 12a, 12b à l’ état libre sont montées dans un outil 30, visible sur la figure 8, de manière à superposer les deux couches de liaison 17, 18 ou plus généralement la surface interne 15 a d’une des portions d’ extrémités libres 12a avec la surface externe 13b de l’ autre des portions d’ extrémités libres.
Une pression F l , F2 comprise entre 0, l bars et 20bars est appliquée sur les portions d’ extrémités 12a, 12b selon une direction perpendiculaire à la direction d’ extension de la courroie 10 et de la chaleur, notamment une température comprise entre 80°C et 300°c, de préférence entre 120°C et 200°C afin de thermosouder lesdites portions d’ extrémité libres 12a, 12b entre elles.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 4, le corps 1 1 de la courroie 10 est mis en forme à partir d’une matrice 12 réalisée dans un deuxième matériau élastomérique ne comprenant pas de thermoplastique et chaque couche de liaison 17, 18 est mise en forme à partir d’un troisième matériau en élastomère thermoplastique.
La mise en forme peut être réalisée par exemple par moulage, extrusion ou par d’ autres techniques connues.
En variante, tel qu’illustré sur la figure 5 , le corps 1 1 de la courroie 10 est mis en forme à partir d’une matrice 12 réalisée dans un premier matériau en élastomère thermoplastique. Dans ce mode de réalisation, la courroie 10 ne comprend pas de couches de liaison 17, 18.
Dans ce cas, les portions d’extrémités libres 12a, 12b de la courroie de transmission 10 sont assemblées au niveau de la zone de jonction Z l , par mise en contact des portions d’extrémités 12a, 12b ensemble, notamment de la surface interne 15a d’une des portions d’ extrémité 12a avec la surface externe 13b de l’ autre des portions d’ extrémité 12b, par exemple selon une direction perpendiculaire à la direction d’extension de la courroie 10, puis par liaison entre ladite surface interne 15a et ladite surface externe 13b en appliquant une pression comprise entre 0, lbars et 20bars et de la chaleur, notamment une température comprise entre 80°C et 300°c, de préférence entre 120°C et 200°C.
Ladite surface interne 15a et ladite surface externe 13b forment ici les surfaces de contact des portions d’extrémités 12a, 12b de la courroie 10.
Tel qu’illustré sur les figures 2 à 5 , la surface d’extrémité de chacune des portions d’extrémité 12a, 12b s ’ étend selon un plan YZ comprenant l’ axe vertical Z et l’ axe transversal Y.
Le mode de réalisation illustré sur la figure 6, dans lequel les mêmes éléments portent les même références, diffère du mode de réalisation précédent uniquement par le fait que la surface d’extrémité de chacune des portions d’ extrémité 12a, 12b s’ étend selon un plan incliné YZ ’ comprenant l’ axe transversal Y et un axe Z’ incliné d’un angle compris entre 0° et 60° par rapport à l’ axe vertical Z, de sorte que la surface de contact entre les extrémités des portions d’ extrémités 12a, 12b s ’étendent selon un plan incliné verticalement.
En d’ autres termes, les surfaces de contact entre les extrémités des portions d’ extrémités 12a, 12b sont en biseau.
Dans l’ exemple illustré sur la figure 6, le corps 1 1 est mis en forme à partir d’une matrice 12 réalisée dans le premier matériau élastomère thermoplastique. En alternative, on peut prévoir que le corps
1 1 soit mis en forme à partir d’une matrice 12 réalisée dans le deuxième matériau élastomère non thermoplastique et que la courroie comprenne des couches de liaison 17, 18 solidaires au moins en partie des parties d’ extrémités 12a, 12b.
Corps en élastomère non thermoplastique
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 4, le corps élastomérique 1 1 de la courroie est mis en forme, à partir d’une matrice
12 en élastomère ou élastomérique non thermoplastique.
Dans ce mode de réalisation, les portions d’ extrémités 12a et 12b du corps 1 1 de la courroie 10 sont revêtues des couches de liaison 17, 18 en thermoplastique élastomère. L ’ ajout de couches de liaison 17, 18 aux portions d’ extrémités 12a, 12b de la courroie de transmission 10 facilite la liaison desdites portions d’ extrémité 12a, 12b et procure une tenue thermique améliorée de la courroie 10.
Matrice élastomérique non thermoplastique
Par « matrice élastomérique non thermoplastique », on entend une matrice à comportement élastomérique.
La matrice élastomérique non thermoplastique 12 dans laquelle sont noyés les éléments de renfort 14 comprend un ou plusieurs élastomères.
La matrice élastomérique non thermoplastique 12 est réalisée dans un deuxième matériau.
De préférence, le deuxième matériau comprend au moins un élastomère choisi dans le groupe constitué par un caoutchouc naturel (NR), un polyisoprène de synthèse (IR), un copolymère de butadiène- styrène (SBR).
De manière générale, la matrice élastomérique non thermoplastique 12 ne comprend pas de bloc thermoplastique.
En d’ autres termes, la matrice élastomérique 12 est réalisée en caoutchouc diénique à titre d'élastomère non thermoplastique, ce caoutchouc diénique pouvant être utilisé seul, ou en coupage avec au moins un (c'est-à-dire un ou plusieurs) autre caoutchouc ou élastomère non thermoplastique.
Par élastomère ou caoutchouc « diénique », on entend un ou plusieurs élastomères issus au moins en partie (i.e. ; un homopolymère ou un copolymère) de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone - carbone, conjuguées ou non).
Dans un mode de réalisation, la matrice élastomérique non thermoplastique 12 comprend une charge dite « renforçante » .
Lorsqu’une charge renforçante est utilisée, on peut utiliser tout type de charge renforçante connue pour ses capacités à renforcer une matrice élastomérique, par exemple une charge organique, telle que du carbone (CB), une charge inorganique ou minérale renforçante telle que de la silice, ou encore un mélange de ces deux types de charges. Les compositions de caoutchouc peuvent également comporter tout ou partie des additifs usuels habituellement utilisés dans les matériaux élastomériques, comme des résines plastifiantes ou des huiles d’ extension, que ces derniers soient de nature aromatique ou non- aromatique, des agents de protection tels que des cires anti-ozone, antioxydants etc...
De préférence, la matrice élastomérique non thermoplastique 12 comprend un système de réticulation (non représenté).
Le système de réticulation comprend avantageusement un agent de co-réticulation, de préférence du soufre ou du triallylcyanurate. Avantageusement, le taux de l’ agent de co-réticulation est compris entre 0.5pce et 5pce.
Eléments de renfort
Dans un mode de réalisation, chaque élément de renfort 14 d’une couche de renfort est métallique.
En variante, chaque élément de renfort 14 peut être dans un matériau non métallique, par exemple en polyethylene terephthalate (PET), polyamide ou nylon (PA6), carbone, verre, rayonne, etc ...
Par exemple, chaque élément de renfort 14 est un élément de renfort filaire. Les éléments de renforts 14 peuvent être tissés pour former une couche tissée.
Par « élément de renfort filaire », on entend les éléments longilignes de grande longueur relativement à leur section transversale, quelle que soit la forme de cette dernière, par exemple circulaire, oblongue, rectangulaire, carrée ou plate.
Un élément de renfort filaire peut être rectiligne comme non rectiligne, par exemple torsadé ou ondulé.
Un élément de renfort peut comprendre une pluralité de monofilaments élémentaires métalliques assemblés ensemble.
Les éléments de renfort filaire peuvent être disposés dans le sens de la longueur de la courroie de transmission (c ’est-à-dire dans la direction longitudinale), éventuellement en formant un angle compris entre 0° et 45° par rapport à la direction de la longueur de la courroie.
Couches de liaison Chaque couche de liaison 17, 18 revêt directement une des portions d’ extrémité libres 12a, 12b de la matrice élastomérique 12.
Par couche revêtant « directement » un objet, on entend que la couche est au contact de l’objet sans qu’aucun autre objet, notamment une autre couche ne soit interposée entre les deux.
Chaque couche de liaison 17, 18 présente une dimension transversale, c’ est-à-dire une épaisseur, comprise entre 20pm et l OOpm, de préférence entre 30pm et 60pm.
Chaque couche de liaison 17, 18 est réalisé dans un troisième matériau qui peut être distinct du deuxième matériau formant la matrice élastomérique 12.
Le troisième matériau comprend, de préférence exclusivement, un élastomère thermoplastique, d’ acronyme « TPE ».
En particulier, le troisième matériau, avant d’ être mis en forme pour composer les couches de liaison 17 et 18 ne comporte pas d’agent de système de co-réticulation.
Corps en élastomère thermoplastique
Alternativement, le corps élastomérique 1 1 de la courroie est mis en forme, à partir d’une matrice 12 en premier matériau élastomère thermoplastique. La mise en forme peut être réalisée par moulage, par extrusion, ou par d’ autres techniques connues.
Le corps 1 1 contient les éléments de renforts 14 qui sont noyés dans la matrice 12.
Dans ce mode de réalisation, les portions d’ extrémités 12a et 12b comportent directement des surfaces en matériau élastomère thermoplastique. Les couches de liaison étant constituées de la matrice 12 qui est donc réalisée en élastomère thermoplastique.
Elastomère thermoplastique
Un élastomère thermoplastique est un copolymère bloc comprenant au moins un bloc élastomère et au moins un bloc thermoplastique, et le taux total d'élastomère thermoplastique étant compris dans un domaine variant de 65 à 100 pce (parties en poids pour cent parties d'élastomère). En d’ autres termes, les élastomères thermoplastiques ont une structure intermédiaire entre polymères thermoplastiques et élastomères. Ce sont des copolymères à blocs, constitués de blocs rigides, thermoplastiques, reliés par des blocs souples, élastomères.
Le deuxième matériau est distinct du premier matériau en ce que le deuxième matériau ne comprend pas de bloc rigides, thermoplastiques.
La masse moléculaire moyenne en nombre (notée Mn) du TPE est préférentiellement comprise entre 30 000 et 500 000 g/mol, plus préférentiellement comprise entre 40 000 et 400 000 g/mol.
Dans la présente demande, lorsqu'il est fait référence à la température de transition vitreuse du TPE, il s'agit de la Tg relative au bloc élastomère. Le TPE présente préférentiellement une température de transition vitreuse ("Tg") qui est préférentiellement inférieure ou égale à 25°C, plus préférentiellement inférieure ou égale à 10°C. Une valeur de Tg supérieure à ces minima peut diminuer les performances de la couche de liaison lors d’une utilisation à très basse température ; pour une telle utilisation, la Tg du TPE est plus préférentiellement encore inférieure ou égale à - 10°C . De manière préférentielle également, la Tg du TPE est supérieure à - 100°C.
De manière connue, les TPE présentent deux pics de température de transition vitreuse (Tg, mesurée selon ASTM D3418-21 ), la température la plus basse, étant relative à la partie élastomère du TPE, et la température la plus haute, étant relative à la partie thermoplastique du TPE. Ainsi, les blocs souples des TPE se définissent par une Tg inférieure à la température ambiante (25°C), tandis que les blocs rigides ont une Tg supérieure à 80°C.
Les blocs thermoplastiques ayant une Tg (ou Tf, le cas échéant) supérieure ou égale à 80°C peuvent être constitués à partir de monomères polymérisés de diverses natures, notamment, ils peuvent constituer les blocs suivants ou leurs mélanges : les polyoléfines (polyéthylène, polypropylène) ; les polyuréthannes ; les polyamides ; les polyesters ; les polyacétals ; les polyéthers (polyoxyde d’éthylène, polyphénylène éther) ; les polysulfures de phénylène ; les polyfluorés (FEP, PFA, ETFE) ; les polystyrènes (détaillés ci-dessous) ; les polycarbonates ; les polysulfones ; le polyméthylméthacrylate ; le polyétherimide ; les copolymères thermoplastiques tels que le copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS).
En variante, on pourrait prévoir d’ autre monomères.
Par exemple, le TPE est un copolymère dont les blocs élastomères sont saturés, et comportent des blocs styrènes et des blocs alkylènes. Les blocs alkylènes sont préférentiellement de l'éthylène, du propylène ou du butylène. Plus préférentiellement, cet élastomère TPE est choisi dans le groupe suivant, constitué de copolymères diblocs, triblocs linéaires ou étoilés : styrène/ éthylène/ butylène (SEB), styrène/ éthylène/propylène (SEP), styrène/ éthylène/ éthylène/ propylène (SEEP), styrène/ éthylène/butylène/ styrène (SEBS), styrène/ éthylène/ propylène/ styrène (SEPS), styrène/ éthylène/éthylène/ propylène/ styrène (SEEPS), styrène/ isobutylène (SIB), styrène/ isobutylène/styrène (SIBS) et les mélanges de ces copolymères.
Selon un autre exemple, le TPE est un copolymère dont les blocs élastomères sont insaturés, et qui comporte des blocs styrènes et des blocs diènes, ces blocs diènes étant en particulier des blocs isoprène ou butadiène. Plus préférentiellement, cet élastomère TPE est choisi dans le groupe suivant, constitué de copolymères diblocs, triblocs linéaires ou étoilés : styrène/ butadiène (SB), styrène/ isoprène (SI), styrène/ butadiène/ isoprène (SBI), styrène/ butadiène/ styrène (SBS), styrène/ isoprène/ styrène (SIS), styrène/ butadiène/isoprène/ styrène (SBIS) et les mélanges de ces copolymères.
Par exemple également, le TPE est un copolymère linéaire ou étoilé dont les blocs élastomères comportent une partie saturée et une partie insaturée comme par exemple le styrène/ butadiène/ butylène (SBB), le styrène/ butadiène/ butylène/ styrène (SBBS) et les mélanges de ces copolymères.
La figure 7 illustre les étapes d’un procédé 100 de fabrication de la courroie 10 de transmission. Lors d’une première étape 101 , au moins les surfaces de contact entre les portions d’ extrémités 12a, 12b sont mises en forme à partir d’une matrice dans un matériau élastomère thermoplastique.
La mise en forme peut être réalisée par moulage, par extrusion, ou par d’ autres techniques connues.
Selon un mode de réalisation, le corps élastomérique 1 1 de la courroie est mis en forme, à partir d’une matrice élastomérique 12 dans un premier matériau élastomère thermoplastique.
Selon un autre mode de réalisation, le corps élastomérique 1 1 de la courroie est mis en forme, à partir d’une matrice élastomérique 12 dans deuxième matériau élastomère non thermoplastique.
Le procédé 100 comprend en outre une étape 104 d’ assemblage des portions d’extrémités 12a, 12b de la courroie de transmission 10 à l’ état libre au niveau d’une zone de jonction, par mise en contact des surfaces de contact ensemble selon une direction perpendiculaire à une direction d’extension de la courroie 10.
L ’ étape 104 d’ assemblage est réalisée en appliquant une pression comprise entre O. lbars et 20bars et de la chaleur, notamment une température comprise entre 80°C et 300°c, de préférence entre 120°C et 200°C.
Ainsi, la courroie est préparée en amont dans un site de production, qui peut être distinct du site d’installation pour éviter tout apport de matériau supplémentaire sur le site d’installation.
Dans le cas où le corps élastomérique 1 1 de la courroie est mis en forme, à partir d’une matrice élastomérique 12 dans deuxième matériau élastomère non thermoplastique, le procédé 100 comprend une étape 105 de mise en forme des surfaces de contact en matériau élastomère thermoplastique.
L ’ étape 105 de mise en forme des surfaces de contact en matériau élastomère thermoplastique comprend une étape 102 de mise en forme d de chaque couche de liaison 17, 18 à partir du troisième matériau décrit ci-dessus et une étape 103 de pose lors de laquelle on dépose la couche interne de liaison 17 sur au moins une partie de la surface interne 15a d’une des portions d’ extrémité 12a et on dépose la couche externe de liaison 18 sur au moins une partie de la surface externe 13b de l ’autre des portions d’ extrémité 12b.
Le procédé de fabrication 100 comprend en outre une étape de cuisson 106 de la courroie 10 comportant le corps élastomérique 1 1 non thermoplastique, comportant éventuellement les renforts, et comportant les couches de liaison 17 et 18.
Par exemple, la cuisson de la courroie 10 peut être réalisée dans un moule, dans un four, par exemple à température comprise entre 100°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 150°C à une pression comprise entre 0.1 bars et 20 bars, de préférence à une température de 140°C à 2 bars.
Dans ce mode de réalisation, lors de l’ étape de cuisson, bien que les couches de liaison 17, 18 ne disposent pas d’un système de réticulation, le système de réticulation de la matrice élastomérique 12 dans le deuxième matériau suffit pour lier les couches de liaison 17, 18 en élastomère thermoplastique avec ladite matrice 12 élastomérique non thermoplastique par réticulation. En effet, le système de réticulation de la matrice 12 élastomérique migre lors de l ’assemblage de la courroie 10, sous l’effet de la pression et grâce à l ’ apport de chaleur, de la matrice vers les couches de liaison 17, 18.
En d’autres termes, les couches de liaison 17, 18 sont réticulées uniquement localement à l’interface avec la matrice 12 élastomérique non thermoplastique lors de l’ étape d’ assemblage 104.
Cette liaison par réticulation entre la matrice élastomérique 12 et les couches de liaison 17, 18 est robuste dans le temps.
En chimie des polymères, la réticulation correspond à la formation d'un ou de plusieurs réseaux tridimensionnels, par voie chimique ou physique. La réticulation des polymères est bien connue et ne sera pas davantage décrite.
Dans le cadre de l’invention, les produits carbonés mentionnés dans la description peuvent être d’origine fossile ou biosourcés. Dans ce dernier cas, ils peuvent être, partiellement ou totalement, issus de la biomasse ou obtenus à partir de matières premières renouvelables issues de la biomasse. Le terme « pce » (en anglais « phr ») signifie au sens de la présente demande de brevet, partie en poids pour cent parties d'élastomère, thermoplastiques et non thermoplastiques confondus. Au sens de la présente invention, les élastomères thermoplastiques (TPE) font partie des élastomères.
Grâce à la structure particulière de la courroie de transmission comprenant deux couches de renfort superposées selon la direction transversale, on maintient une fibre neutre des renforts.
Par ailleurs, le thermo soudage du thermoplastique intégré dans la courroie permet de bénéficier d’un système de collage directement inclus dans la courroie de transmission, sans nécessité d’ apporter une colle ou un adhésif extérieur. Par ailleurs, une telle liaison des portions d’ extrémité libres de la courroie de transmission permet d’obtenir une bonne tenue mécanique au niveau d’une zone de jonction à l’ état assemblé de la courroie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Courroie de transmission (10) ou chenille comprenant un corps (11) s’étendant selon une direction longitudinale (X) comprenant une portion principale (12c) et deux portions d’extrémités (12a, 12b) s’étendant chacune depuis une extrémité de la portion principale (12c), réalisé dans une matrice (12), et délimité par deux portions d’extrémités (12a, 12b), ladite courroie de transmission (10) étant configurée pour passer d’un état initial, dans lequel les portions d’extrémités (12a, 12b) sont libres à un état assemblé dans lequel les portions d’extrémités (12a, 12b) sont solidaires l’une de l’autre par l’intermédiaire d’une surface de contact, caractérisé en ce que chacune des portions d’extrémité (12a, 12b) comporte au moins une couche d’éléments de renforts noyée dans ledit corps (11) et une surface de contact (15a, 13b, 17, 18), en ce que au moins les surfaces de contact (15a, 13b, 17, 18) sont réalisées en élastomère thermoplastique et en ce que les éléments de renfort (14a, 14b) s’étendent selon au moins deux couches de renfort superposées selon une direction transversale (Y) dans l’épaisseur de la matrice (12) dans l’état assemblée de la courroie.
2. Courroie de transmission (10) selon la revendication 1, dans lequel chaque couche de renfort (14a, 14b) présente une dimension transversale, comprise entre 0,1 mm et 7mm.
3. Courroie de transmission (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les surfaces de contact (15a, 13b, 17, 18) sont situées transversalement entre les deux couches de renfort (14a, 14b).
4. Courroie de transmission (10) selon la revendication 3, dans lequel les portions d’extrémité (12a, 12b) présentent une épaisseur plus faible que l’épaisseur totale de la matrice (12).
5. Courroie de transmission (10) selon la revendication 4, dans lequel une des portions d’extrémité (12a) comprend une première section présentant une épaisseur inférieure à l’épaisseur totale du corps (11) de la courroie et une unique couche de renfort externe (14b) et l’autre des portions d’ extrémité (12b) comprend une deuxième section présentant une épaisseur inférieure à l ’épaisseur totale du corps ( 1 1 ) de la courroie et une unique couche de renfort interne ( 14a), et dans lequel, à l’état assemblé de la courroie, la surface interne de la première section vient se superposer transversalement à la surface externe de la deuxième section de sorte que la nappe de fibres neutres de la courroie est à la même position transversale au niveau de la portion principale et au niveau des portions d'extrémité lorsque la courroie est dans l'état assemblée de la courroie.
6. Courroie de transmission (10) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5 , dans lequel la matrice ( 12) est réalisée dans un premier matériau élastomère thermoplastique et dans lequel la surface interne (15 a) de l’une des portions d’ extrémité ( 12a) forme une première surface de contact et la surface externe ( 13b) de l’ autre des portions d’ extrémité ( 12b) forme une deuxième surface de contact, lesdites surfaces de contact étant configurées pour être solidaires l’une de l’autre à l’ état assemblé de la courroie de transmission ( 10).
7. Courroie de transmission (10) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5 , dans lequel la matrice ( 12) est réalisée dans un deuxième matériau élastomère non thermoplastique et dans lequel la surface interne (1 a) d’une des portions d’extrémité ( 12a) est revêtue au moins en partie d’une couche interne de liaison ( 17) réticulée uniquement localement à l’interface avec la matrice ( 12) et la surface externe ( 13b) de l’ autre des portions d’extrémité ( 12b) est revêtue au moins en partie d’une couche externe de liaison ( 18) réticulée uniquement localement à l ’interface avec la matrice ( 12), lesdites couches de liaison ( 17, 18) étant réalisées dans un troisième matériau thermoplastique élastomère et configurées pour être solidaires l’une de l’ autre à l’ état assemblé de la courroie ( 10) de transmission.
8. Courroie de transmission ( 10) selon la revendication 7, dans lequel chaque couche de liaison ( 17, 18) présente une dimension transversale comprise entre 20pm et l OOpm, de préférence entre 30pm et 60pm.
9. Courroie de transmission (10) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le deuxième matériau élastomère non thermoplastique de la matrice (12) comprend au moins un élastomère choisi dans le groupe constitué par un caoutchouc naturel (NR), un polyisoprène de synthèse (IR), un copolymère de butadiène-styrène (SBR).
10. Courroie de transmission ( 10) selon la revendication 6 ou l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel le premier matériau ou le troisième matériau est composé d’un élastomère thermoplastique comprenant un copolymère bloc comprenant au moins un bloc élastomère et au moins un bloc thermoplastique, et le taux total d'élastomère thermoplastique étant compris dans un domaine variant de 65 à 100 pce (parties en poids pour cent parties d'élastomère).
1 1. Courroie de transmission ( 10) selon la revendication 10, dans lequel le premier matériau ou le troisième matériau composé d’un élastomère thermoplastique est choisi parmi les copolymères suivants : un copolymère dont les blocs élastomère sont insaturés, et qui comporte des blocs styrènes et des blocs diènes, un copolymère dont les blocs élastomère sont insaturés, et qui comporte des blocs styrènes et des blocs diènes, et un copolymère linéaire ou étoilé dont les blocs élastomères comportent une partie saturée et une partie insaturée.
12. Courroie de transmission (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface d’ extrémité de chacune des portions d’ extrémité ( 12a, 12b) s ’étend selon un plan (ZY) comprenant l’ axe vertical (Z) et l’ axe transversal (Y).
13. Courroie de transmission (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 1 1 , dans lequel la surface d’ extrémité de chacune des portions d’ extrémité ( 12a, 12b) s ’étend selon un plan (Z ’Y) comprenant l’ axe transversal (Y) et un axe incliné (Z’) par rapport à l’axe vertical (Z).
14. Procédé ( 100) de fabrication d’une courroie de transmission ( 10) comprenant un corps ( 1 1 ) s ’étendant selon une direction longitudinale (X) comprenant une portion principale ( 12c) et deux portions d’ extrémités ( 12a, 12b) s ’étendant chacune depuis une extrémité de la portion principale ( 12c) et comprenant chacune au moins une couche d’ éléments de renforts ( 14a, 14b) noyée dans ledit corps ( 1 1 ) et une surface de contact ( 15a, 13b, 17, 18), ladite courroie de transmission ( 10) étant configurée pour passer d’un état initial, non assemblé, dans lequel les portions d’extrémités ( 12a, 12b) sont libres à un état assemblé dans lequel les portions d’ extrémités ( 12a, 12b) sont solidaires l’une de l ’autre par l’intermédiaire de leur surface de contact, les éléments de renfort ( 14a, 14b) s’ étendent selon au moins deux couches de renfort superposées selon une direction transversale (Y) dans l’ épaisseur du corps ( 1 1 ) dans l’ état assemblé de la courroie ( 10), dans lequel :
- on met en forme les surfaces de contact à partir d’une matrice ( 12) réalisée dans un matériau élastomère thermoplastique ; et on assemble les portions d’ extrémités ( 12a, 12b) de la courroie de transmission ( 10) à l’ état libre au niveau d’une zone de jonction (Z 1 ), par mise en contact des surfaces de contact ensemble selon une direction (Y) perpendiculaire à une direction d’extension (X) de la courroie, puis par liaison entre lesdites surfaces de contact en appliquant une pression comprise entre O. lbars et 20bars et de la chaleur, notamment une température comprise entre 80°C et 300°C, de préférence entre 120°C et 200°C .
15. Procédé (100) de fabrication selon la revendication 14, dans lequel on met en forme le corps ( 1 1 ) de la courroie ( 10) à partir d’une matrice élastomérique réalisée dans un premier matériau élastomère thermoplastique, les surfaces de contact étant directement formées sur le corps (1 1 ).
16. Procédé (100) de fabrication selon la revendication 14, dans lequel :
- on met en forme le corps ( 1 1 ) de la courroie ( 10) à partir d’une matrice ( 12) élastomérique réalisée dans un deuxième matériau élastomère non thermoplastique ;
- on met en forme une couche interne de liaison ( 17) et une couche externe de liaison ( 18) à partir d’un troisième matériau élastomère thermoplastique ;
- on dépose la couche interne de liaison ( 17) sur au moins une partie d’une surface interne (15a) d’une des portions d’extrémité (12a) ;
- on dépose la couche externe de liaison sur au moins une partie d’une surface externe (13b) de l’autre des portions d’extrémité (12b), lesdites couches de liaison (17, 18) formant les surfaces de contact, et avant l’étape d’assemblage des portions d’extrémités (12a, 12b) de la courroie de transmission (10), on réalise une étape (106) de cuisson de la courroie (10) comportant le corps élastomérique (11) non thermoplastique, comportant les éléments de renforts (14a, 14b), et comportant les couches de liaison (17, 18).
PCT/FR2024/051463 2023-12-06 2024-11-07 Courroie de transmission comprenant deux couches de renforts superposées noyées dans une matrice et procédé d'assemblage de ladite courroie Pending WO2025120262A1 (fr)

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US20170204937A1 (en) * 2016-01-14 2017-07-20 Uniband USA, LLC Seamless end connection for conveyor belts
US20200283232A1 (en) * 2017-11-21 2020-09-10 Nitta Corporation Band-shaped belt, endless belt, and method for manufacturing same

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