Technologie/Transmissions mécaniques/Courroies
Le courroies sont des éléments de machines utilisés le plus souvent pour transmettre un mouvement de rotation et/ou une puissance mécanique entre deux ou plusieurs poulies. Plus rarement, on utilise des courroies comme liens de levage de charges ou encore comme éléments de freinage ou d'embrayage. Elles sont constituées d'un ou plusieurs matériaux agencés pour être à la fois flexibles et peu extensibles.
Deux types de courroie existent:
- les courroies fermées,
- les courroies ouvertes, qui sont conçues pour des systèmes d'entraînement d'accès difficile, les extrémités étant connectées après mise en place.
La courroie est utilisée avec des poulies, et parfois avec un galet tendeur. L'entraînement s'effectue par adhérence pour les courroies plates, par coincement pour les rondes, trapézoïdales et striées. Les courroies synchrones permettent une transmission de mouvement sans déphasage : par exemple comme les chaînes et les engrenages. Habituellement, les moteurs de voitures comportent une courroie crantée pour entraîner la distribution et une courroie rainurée pour entraîner un certain nombre de composants périphériques : alternateur, pompe de direction assistée, pompe à eau, etc.
Rapport de transmission
modifierCourroie travaillant par adhérence
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Les courroies plates de section rectangulaire, les courroies trapézoïdales, les courroies toriques, etc, entrent dans cette catégorie.
Lorsqu'une courroie est enroulée sur une poulie, ses fibres extérieures doivent s'allonger, tandis que ses fibres intérieures se raccourcissent. Entre les deux, il existe une fibre neutre dont la longueur peut être considérée comme invariable. Pour trouver le rapport de transmission, il faut considérer les diamètres primitifs, calculés sur chaque poulie au niveau de cette fibre neutre.
En pratique le rapport de transmission est diminué de 1 à 2 % en raison du glissement fonctionnel propre à ce type de lien souple.
Courroies plates
modifier| Courroie | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 71 | 80 | 90 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Poulie | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 71 | 80 | 90 | 100 |
La courroie plate sert à transmettre une force mécanique d'une poulie a une autre poulie, permettant ainsi la modification de la vitesse de rotation par changement du module (diamètre roue menante divisé par diamètre roue menée). La courroie de cuir plate transmet une force « faible », suffisante. Son glissement évite parfois la casse mécanique. Les poulies utilisées ont un bombé pour autocentrer la courroie, une fois celle-ci alignée sur les deux poulies. Une ficelle portant également sur chaque diamètre des poulies simultanément peut aligner utilement la courroie. Bande de section rectangulaire, autrefois en cuir, désormais en matériaux composite : élastomère et âme en fibre.
Courroies trapézoïdales
modifierElles sont utilisées, par exemple, dans les variateurs de vitesse
La courroie trapézoïdale est une courroie de section trapézoïdale.
La forme trapézoïdale de la courroie lui donne un bon contact sans glissement, avec les poulies, par principe mécanique de coincement (elle ne doivent pas être tendues sous peine d'usure rapide anormale).
Types particuliers
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Les courroies AVX sont des courroies crantées : ces crans permettent de supporter des diamètres de poulie plus petit que la normale, ce qui est généralement le cas des alternateurs en automobile.
Nomenclature couramment usitée
modifierLes courroies sont décrites par une nomenclature standard qui n'est pas toujours respectée avec rigueur et qui peut varier entre les différents constructeurs. D'une manière générale une courroie est décrite par sa longueur, son épaisseur et sa hauteur, ces deux dernières mensurations décrivant la section. Il existe une nomenclature standard de description des sections sous forme de symbole d'une ou plusieurs lettres (se reporter au tableau ci-dessous pour une liste des plus courantes). Les désignations de courroie sont généralement d'une des formes suivantes :
- lettres et longueur en pouce.
- lettre largeur et longueur en millimètres
- largeur et longueur
Exemples :
- A 40
- 12.5x1250 La
- 10x1225 Li
La mesure d'une longueur de courroie dépend du type de section et du constructeur : la mesure de longueur peut en effet être effectuée à l'intérieur, à l'extérieur, ou bien sur la primitive. Pour dire où la mesure est faite, la nomenclature désigne par :
- Li si la mesure a été effectuée à l'intérieur;
- Lw ou Lp si la mesure a été effectuée au niveau de la primitive.
- Le ou La si la mesure a été effectuée à l'extérieur.
Il existe toutefois une harmonisation entre les différents type de mesure pour chaque type de section (se reporter au tableau ci-dessous)
| Série | Section | Largeur primitive | Dim. de la section (largeur×épaisseur) | Description de longueur |
|---|---|---|---|---|
| Étroite | SPZ | 8,5 | 10×8 | longueur décrite par Le en mm ou Lp en mm avec : Le = Lp + 13 mm |
| SPA | 11 | 13×10 | longueur décrite par Le en mm ou Lp en mm avec : Le = Lp + 18 mm | |
| SPB | 14 | 16×13 | longueur décrite par Le en mm ou Lp en mm avec : Le = Lp + 22 mm | |
| SPC | 19 | 22×18 | longueur décrite par Le en mm ou Lp en mm avec : Le = Lp + 30 mm | |
| Classique | Y | 5,3 | 6×4 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 22 mm |
| Z | 8,5 | 10×6 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 20 mm | |
| A | 11 | 13×8 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 30 mm | |
| B | 14 | 17×11 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 40 mm | |
| 20 | 20×12,5 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 50 mm | ||
| C | 19 | 22×14 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 50 mm | |
| 25 | 25×16 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 60 mm | ||
| D | 27 | 32×19 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 75 mm | |
| 38 | 38×25 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 80 mm | ||
| E | 32 | 38×25 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 80 mm | |
| HL | 45×20 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 80 mm | ||
| HM | 50×22 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 90 mm | ||
| H36 | 36×14 | Longueur décrite par Li en pouce ou en mm ou Lp en mm avec : Lp = Li + 66 mm | ||
| Automobile | AVX 10 | 10×8 | Longueur décrite par Le en mm | |
| AVX 13 | 13×10 | Longueur décrite par Le en mm | ||
| AVX 11,5 | Longueur décrite par Le en mm | |||
| AVX 11,9 | Longueur décrite par Le en mm | |||
| AVP 13 | 13×10 | Longueur décrite par Le en mm |
Courroie striée
modifierLa courroie striée est une courroie de transmission de puissance striée dans le sens de la longueur, ce qui augmente énormément la surface de contact entre la poulie et la courroie, cependant elle fonctionne par adhérence de la denture sur la poulie. Sa structure monobloc permet une répartition homogène de la tension au contact poulie/courroie.
Elle présente de nombreux avantages :
- une grande gamme de puissance (de 0 à 600kW)
- un grand rapport de transmission possible
- une grande durée de vie, fiabilité
- une stabilité de la tension
- une transmission silencieuse
La courroie striée constitue la courroie dite d'accessoire sur les automobiles. On la retrouve également sur les machines à laver, sèches linges, tracteurs, bétonnières, compresseurs, vélos fitness, tondeuses …
Courroie synchrone ou dentée
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La courroie synchrone est une courroie dentée qui assure une transmission par obstacle et non par adhérence. On l'appelle souvent, de façon impropre, courroie crantée, ce qui prête à confusion, car certaines courroies présentent des encoches semblables à des dent mais dont la fonction est toute autre : il s'agit généralement d'en diminuer la raideur ou parfois d'en améliorer le fonctionnement dans certains milieux difficiles. La fonction de la courroie synchrone est d'assurer une transmission sans glissement (comme les chaînes ou les engrenages). Comme pour les engrenages, le rapport de transmission se calcule par la formule :
Standards
modifier| Symbole | Pas (mm) | Pas (in) | Largeur (mm) | Largeur (in) | Largeur (in) |
|---|---|---|---|---|---|
| MXL | 2,032 | 2/25 (8/100) |
3,175 | 1/8 | 0,12 |
| 4,763 | 3/16 | 0,19 | |||
| 6,350 | 1/4 | 0,25 | |||
| XL | 5,080 | 1/5 | 6,350 | 1/4 | 0,25 |
| 7,938 | 5/16 | 0,31 | |||
| 9,525 | 3/8 | 0,37 | |||
| L | 9,525 | 3/8 | 12,700 | 1/2 | 0,50 |
| 19,050 | 3/4 | 0,75 | |||
| 25,400 | 1 | 1,00 | |||
| H | 12,700 | 1/2 | 19,050 | 3/4 | 0,75 |
| 25,400 | 1 | 1,00 | |||
| 38,100 | 1 1/2 | 1,50 | |||
| 50,800 | 2 | 2,00 | |||
| 76,200 | 3 | 3,00 | |||
| XH | 22,225 | 7/8 | 50,800 | 2 | 2,00 |
| 76,200 | 3 | 3,00 | |||
| 101,600 | 4 | 4,00 | |||
| XXH | 31,750 | 1 1/4 | 50,800 | 2 | 2,00 |
| 76,200 | 3 | 3,00 | |||
| 101,600 | 4 | 4,00 | |||
| 127,000 | 5 | 5,00 |
Désignation
modifier- Courroie synchrone
- la longueur primitive
- le symbole de pas (MXL, XL, L, H, XH, XXH)
- la largeur de la courroie
Par exemple : Courroie synchrone 420 L 050
Usure
modifierContrairement aux engrenages ou au chaines, une courroie dentée ne nécessite pas de lubrification mais son vieillissement, dans le cas d'un moteur thermique, peut entraîner sa casse et le piston peut venir frapper les soupapes, lors de la phase de compression ou d'échappement. Ceci impose son remplacement régulier (années, km ou temps de fonctionnement) pour éviter ce problème. Les courroies synchrones sont utilisées, par exemple, pour entraîner les arbres à cames, ou pour la transmission secondaire de certaines motocyclettes. Ce genre de courroie est indispensable pour éviter tout déphasage entre l'entrée et la sortie. Même bien tendue et sans glissement une courroie non dentée se décalera de par son élasticité. En effet son élongation sera différente entre brin tendu et brin mou et c'est cette différence qui produit le décalage.
Pannes
modifierUne courroie demande beaucoup d'entretien. Cependant, il faut surveiller son état : traces d'usures visibles, tension :
- manque de tension : la courroie lisse émet un sifflement caractéristique ;
- usure : la courroie se rompt brutalement ; dans le cas de la courroie de synchronisation d'un moteur à explosion piston/soupape, cela entraine, inevitablement, une destruction du moteur (sauf sur les moteurs de conception non-interférentielle), c'est pourquoi il faut toujours remplacer la courroie de distribution au kilométrage (ou âge) préconisé.
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