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La présente invention concerne un câble de renforcement pour articles élastomères, qui comprend des filaments hélicoïdaux et dans lequel un ou plusieurs transfils d'acier simples sont enroulés sur deux ou plusieurs filaments d'âme d'acier simples qui ne sont pas enroulés les uns sur les autres. ta présente invention concerne également un procédé et un dispositif pour fabriquer un câble qui, à l'état non chargé, est exempt de contrainte de torsion, à partir d'un certain nombre de filaments simples métalliques, en particulier de filaments d'acier, qui sont dévidés de bobines et auxquels est conférée une prédéformation permanente, en les faisant passer sur une arête à petit rayon de courbure de telle manière que le point de contact de ladite arête avec le
<EMI ID=2.1> mente sont réunis dans un dispositif de câblage de manière à former un câble,
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Par "filament" est à comprendre en ce cas un fil élémentaire.
L'emploi de câbles du type sus-indiqué pour le renforcement d'articles élastomères tels que les pneus d'automobiles, bandes transporteuses, boyaux, etc.. a été révélé par le brevet d'invention délivré aux Etats-Unis sous le n[deg.] 3 273 978. L'élément de renforcement décrit dans celui-ci est constitué par un certain nombre de filaments d'âme juxtaposés en ondulations déphasées et entourés d'un ou plusieurs transfils.
Comme les filaments d'âme sont juxtaposés en ondulations déphasées, ils n'ont contact les uns avec les autres que par points,de sorte que le câble obtenu de cette manière présente une structure assez ouverte.
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mettre la pénétration de la matière élastomère de manière que le câble enrobé de l'élastomère présente une meilleure élasticité longitudinale que les câbles métalliques conventionnels. Dans les câbles décrits dans le brevet sus-indiqué, les transfils ne servent qu'à tenir ensemble les filaments d'âme arbitrairement
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dinale, les transfils contribuent considérablement moins à la ténacité du câble que les filaments d'âme.
De plus, le diamètre extérieur du câble décrit dans ledit brevet est, à cause
de la disposition largement espacée des filaments d'âme, relativement grand de sorte que le nombre de filaments de renforcement à incurporer dans l'espace disponible dans l'article à renforcer est relativement faible, ce qui a pour inconvénient qu'il n'est pas possible d'obtenir un effet de renforcement optimal. Il apparaît également que, pour quelques domaines d'application, les câbles décrits ont une élasticité trop élevée et qu'en particulier, lorsqu'ils sont soumis à des sollicitations faibles, leur module d'élasticité est trop faible. Cet inconvénient se fait sentir surtout en cas d'utilisation de ces câblés dans la ceinture sous la bande de roulement d'un pneu d'automobile.
La présente invention fournit un câble de renforcement du type susindiqué pour des articles élastomères, dans lequel les transfils contribuent pleinement à la ténacité du câble, qui aura en même temps un haut module d'élasticité et produira en coopération avec le matériau élastomère dans lequel
il est incorporé un grand effet raidissant et renforçant dans l'article.
La présente invention sa caractérise en ce que, dans un câble de renforcement du type sus-indiqué, les filaments d'âme ont la même forme hélicotdale et sont disposés les uns à côté des autres et les uns contre les autres de telle manière que chaque filament d'âme est en contact par ligne continue avec au moins un autre filament d'âme, la ligne de contact étant parallèle à la direction du filament, et en ce que les transfils sont en forme d'une hélice, dont le sens et le pas sont identiques à ceux des filaments d'âme, et sont disposés dans le creux de l'hélice formée par les filaments d'âme.
Dans les câbles d'acier usuels pour le renforcement, les filaments sont enroulée les uns autour des autres. Le câble selon la présente invention diffère de ceux-ci en ce que les filaments d'âme hélicoïdaux ne sont pas enroulés les uns autour des autres, mais s'étendent les uns à coté des autres et les uns contre les autres de telle manière que chaque filament d'âme est en contact avec un ou plusieurs autres filaments d'âme sur toute la longueur de ceux-ci. Le câble selon la présente invention est de construction simple et s'est trouvé avoir une combinaison favorable de propriétés statiques et dynamiques telles que la ténacité, l'élasticité longitudinale, le module d'élasticité, la distribution de la force sur les filaments, la résistance à la fatigue par compression et la facilité de mise en oeuvre.
Comme les transfils sont en forme d'une hélice dont le pas est identique à celui des filaments d'âme et qu'ils sont disposés de telle manière que, dans chaque section du câble, ils se trouvent contre le côté intérieur de l'hélice formée par les filaments d'âme, l'angle d'inclinaison des transfils sera du même ordre que celui des filaments d'âme. En conséquence, les transfils et les filaments d'âme contribuent au même degré à la ténacité du câble.
L'emploi des câbles présente un grand avantage dans les ceintures de renforcement de pneus d'automobiles. Il convient de signaler que l'emploi de câbles métalliques, en particulier de câbles à toron unique, est connu. En général, la ceinture est construite à partir de deux couches de câbles parallèles, situées tout près l'une de l'autre, de telle manière que les câbles de l'une couche croisent ceux de l'autre couche. Il a été trouvé maintenant qui une ceinture renforcée avec des câbles selon la présente invention ont un module considétablement plus élevé qu'une ceinture renforcée avec un même nombre de câbles à toron unique ayant la même longueur de pas et constitué de filaments du même diamètre, Le module plus élevé a pour conséquence favorable
1 qu'un pneu muni d'une telle ceinture présente de meilleures propriétés de roulement et en particulier un meilleur comportement dans les tournants.
Une ceinture plus rigide et, par conséquent, moins déformable donne une meilleure manoeuvrabilité et une conduite plus directe du véhicule dans les tournants et réduit par conséquent l'usure de la bande de roulement. D'autre part, il est possible de faire une ceinture de pneu à partir de moins de câbles de telle manière que le module de la ceinture soit égal à celui d'une ceinture réalisée à partir de câbles à toron unique. L'emploi des câbles selon la présente invention présente en ce cas l'avantage d'une construction plus légère qui contribue également au confort de roulement.
De plus, les câbles selon la présente invention présentent une bonne résistance à la corrosion et à la propagation de la corrosion. Il s'est trouvé que, pendant la mise en oeuvre, la matière élastomère passe facilement entre les filaments d'âme juxtaposés du câble et pendre ainsi dans le vide central
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unique, où les filaments constituant le câble sont en contact si ferme les uns avec les autres que l'élastomère ne peut pénétrer dans le vide central à l'intérieur des filaments constituant le câble, ce qui aura pour conséquence que, dans certaines conditions, les filaments seront sujets à la corrosion interne, qui se propage rapidement à travers le vide central. Cela s'accompagne d'une diminution considérable de l'adhérence du caoutchouc au câble et de la résistance à la fatigue du câble. Les câbles selon la présente invention ne présentent pas cet inconvénient.
Le fait que les filaments et en particulier les filaments d'âme sont couverts d'un peu de matière élastomère fournit une meilleure protection de ceux-ci contre l'usure par des contraintes de flexion. De plus, le câble présente une bonne adhérence à la matière élastomère.
Un mode de réalisation efficace du câble de renforcement à transfil unique s'obtient, en construisant le câble de manière que le transfil se trouve déplacé d'une demi-longueur de pas par rapport au pas des filaments d'âme. Dans cette construction, le transfil se trouve à peu près au milieu du pas des filaments d'âme.
Un mode de réalisation préférable du câble de renforcement à trans-
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que les filaments d'âme et le transfil ont le même diamètre, qui est dans l'ordre de 0,15 à 0,50 mm, la longueur du pas étant de 25, à 100 fois le diamètre du filament.
Les câbles selon la présente invention peuvent être fabriqués, en assemblant les filaments d'âme après avoir conféré à ceux-ci une déformation hélicoïdale permanente et en enroulant ensuite autour du faisceau de filaments d'âme un ou plusieurs transfils ayant également subi au préalable une déformation hélicoïdale permanente. Il est avantageux de réaliser la déformation préalable des transfils de telle manière qu'ils exercent une pression élastique sur les filaments d'âme.
Les transfils ont des.contacts par points avec les filaments d'âme. Si les transfils sont enroulés très serrés autour des filaments d'âme, la courbure du transfil à ces points de contact peut être quelque peu plus aiguë que celle de l'hélice théorique. Il est évident que de tels câbles de renforcement rentrent dans le cadre de la présente invention.
Une technique pour conférer une déformation hélicoïdale permanente
à des filaments métalliques et transformer ces filaments en câble a été révélée par le brevet d'invention néerlandais 6 916 742. Celui-ci décrit la fabrication de câbles à partir de filaments, qui se dévident de bobines placées à l'intérieur d'un rotor. En étant maintenus sous tension, les filaments sont guidés séparément par des alésages pratiqués dans un disque relié au rotor, ces alésages étant pourvus d'arêtes aiguës sur lesquelles les filaments sont fléchis de manière à provoquer des contraintes de déformation supérieures à la limite d'élasticité. Les filaments hélicoïdaux préalablement déformés de cette manière sont assemblés essentiellement dans cette forme dans une douille de câblage.
Dans le but de réduire la nervosité du câble, celui-ci est soumis d'abord à un traitement de fausse torsion avant d'Être amené au dispositif de renvidage. Le rayon de courbure des hélices formées dans les filaments dépend du rayon de courbure de l'arête de flexion, A mesure que le rayon de courbure de l'arête de flexion est plus petit, le rayon de courbure du filament diminue pourvu que le filament soit maintenu sous une tension suffisante. Le rayon de courbure du filament diminue aussi dans la mesure que l'angle de flexion s'accroit. L'angle de flexion est l'angle compris entre l'axe de l'alésage et la direction de déplacement des filaments vers ou depuis ledit alésage.
L'appareil connu selon le brevet sus-indiqué comporte deux disques munis d'alésages de guidage et rangés l'un après l'autre et à quelque distance l'un de l'autre, un des disques étant monté à position réglable par rotation par rapport à l'autre.
Le rayon de courbure de l'hélice est réglé par la contrainte de traction et/ou le déplacement par rotation relative des disques réglant l'angle de flexion.
De préférence, les câbles selon la présente invention sont faits de telle manière qu'un premier groupe de filaments dévidés de bobines d'alimentation stationnaires sont assemblés de manière à former un faisceau de filaments d'âme, ce faisceau étant guidé sur une première arête de flexion et qu'un ou plusieurs autres filaments sont guidés chacun sur une ou plusieurs autres arêtes de flexion et sont enroulés autour du faisceau de telle manière que la forme hélicoïdale préalablement établie se maintienne et présente le même sens et le même pas que les filaments du faisceau.
Le câble fabriqué suivant cette méthode diffère des câbles fabriqués suivant le procédé du brevet d'invention néerlandais 6 916 742 en ce qu'un certain nombre de filaments ne sont pas disposés les uns autour des autres, mais s'étendent les uns le long des autres et les uns contre les autres de telle manière que chaque filament d'âme est en contact avec un ou plusieurs autres filaments d'âme sur toute la longueur de ceux-ci. Sur ces filaments d'âme sont enroulés un ou plusieurs transfils de telle manière qu'ils se trouvent dans le creux de l'hélice formée par les filaments d'âme. Le câble fabriqué suivant ce procédé présente une combinaison favorable de propriétés mécaniques bien que son coOt de fabrication soit considérablement moins élevé que celui d'un câble fabriqué suivant le procédé selon le brevet d'invention néerlandais 6'916 742.
Cela est dû au fait qu'un grand nombre de bobines d'alimentation sont stationnairement disposés à l'extérieur du rotor et que seules les bobines pour les transfils doivent être montées à l'intérieur du rotor, qui peut donc être réalisé à faibles dimensions de sorte qu'il est possible d'obtenir de hautes vitesses de production
et des frais de commande réduits.
Un mode de réalisation favorable s'obtient, en réalisant le procédé selon la présente invention de telle manière que le faisceau comprend deux à
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nière sur les filaments du faisceau qu'il se trouve déplacé d'une demi-longueur de pas par rapport au pas des filaments d'Orne.
Ce câble peut être fabriqué selon le présent procédé à des vitesses élevées surtout parce que le rotor comporte une seule bobine et peut, à cause de ses faibles dimensions, être conçu pour de hautes vitesses de rotation.
La présente invention concerne aussi un dispositif pour la fabrication de câbles exempts de contraintes de torsion par l'emploi du procédé selon la présente invention, ce dispositif comprenant un rotor horizontalement entraîné, autour de l'axe duquel sont suspendues librement et indépendamment une ou plusieurs bobines de rotor, et un certain nombre d'orifices guide-fil excentriquement disposés, qui font partir du rotor et dont au moins quelques-uns sont munis d'arêtes de flexion à petit rayon de courbure pour la déformation des filaments, ainsi qu'un appareil de câblage et un appareil de renvidage, et étant caractérisé en ce qu'à l'extérieur du rotor sont montées un certain nombre de bobines d'alimentation stationnaires,
à partir desquelles les filaments sont dévidés et réunis sous forme d'un faisceau qui est mené à travers un orifice guide-fil central et à travers un ou plusieurs orifices guide-fil à arêtes de flexion vers l'appareil de câblage, en passant au dehors des bobines du rotor.
Il est préférable que les systèmes d'entraînement du rotor et de l'appareil de renvidage soient réglables l'un par rapport à l'autre de manière qu'on puisse former avec le même dispositif des câbles de différentes longueurs de pas d'hélice.
En vue de la fabrication de câbles à transfil unique, le dispositif se caractérise en ce qu'il est prévu une seule bobine de rotor et en ce que l'arête de flexion du transfil se trouve diamétralement opposée à celle du faisceau. Cette position de l'arête de flexion favorise que le transfil et les filaments d'âme soient assemblés précisément à un point situé sur l'axe
de rotation du rotor.
Si on utilise plusieurs transfils, leurs arêtes de flexion doivent se trouver les unes le plus près possible des autres et, dans la mesure du possible, être diamétralement opposées à l'arête de flexion du faisceau. De cette manière, on assure que les transfils se trouvent les uns contre les autres ce qui donna une construction régulière du câble.
Il est favorable d'utiliser une seule arete de flexion pour les transfils.
Il s'est trouvé qu'au point de formation du câble à l'entrée de
la douille de câblage, le câble peut être formé plus facilement en cas d'un dispositif caractérisé en ce que l'angle d'arrivée du transfil à la douille
de câblage est plus grand que celui du faisceau.
Pour le réglage précis de la position du (des) transfil(s) sur le faisceau, il est important que la distance entre l'arête de flexion pour le faisceau et le point de formation du câble et la distance entre l'arête (les arêtes) de flexion pour le(s) transfil(s) et ledit point de formation sont progressivement réglables. En cas de fabrication d'un câble transfil unique, le réglage de ces distances permet de déplacer le transfil d'une demilongueur de pas par rapport au pas des filaments d'âme qui forment le faisceau.
Exemple.
On fait deux bandes d'essai de caoutchouc renforcé, qui contiennent deux couches de câbles. Les couches de câbles se trouvent séparées entre elles par une couche de caoutchouc d'une épaisseur de 1 mm et sont recouvertes à chaque côte extérieur d'une couche de caoutchouc d'une épaisseur de 1,5 mm, Les
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100 x 12 cm. Après vulcanisation, les bandes sont coupées en éprouvettes d'une largeur de 10 cm.
Le compte des câbles dans chaque couche est de 20 par pouce anglais ("epi") et les câbles des couches se trouvent respectivement sous un angle de 16[deg.] et de
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On mesure le module au moyen d'un dynamomètre Instron, en appliquant une longueur entre les pinces de 72,6 cm et une vitesse de 2 cm/min..
Les bandes contiennent des câbles métalliques réalisés à partir de filaments d'un diamètre de 0,25 mm. Les câbles A selon la présente invention se constituent de quatre filaments qui forment un faisceau autour duquel est prévu
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plafté d'une demi-longueur de pas par rapport au pas des filaments du faisceau. Les câbles B ont la construction connue de cinq filaments toronnés: la longueur du pas est de 9,5 non.
Les valeurs trouvées du module sont indiquées dans le tableau suivant.
Module exprimé en kN pour 1 % d'allongement. Bandes a câbles:
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L'invention sera illustrée à l'aide des figures ci-annexées 1-3.
La figure 1 représente partiellement en section longitudinale et partiellement en vue latérale un mode de réalisation du dispositif. La figure 2 représente en vue latérale un câble selon la présente invention, fait avec le dispositif selon la figure 1. La figure 3 représente le câble de la figure 2 en section transversale.
Dans la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne une cantre
sur laquelle sont superposées quatre bobines d'alimentation 2, dont les quatre filaments 3 passent chacun par un tendeur réglable 4 vers un oeillet guide fil 5.
Une bobine d'alimentation 6 est supportée par un berceau 7. Un tendeur à bande 8 sollicitée par un ressort sert à maintenir le filament 9 sous une tension suffisante pendant le dévidage. Le berceau 7 est monté au moyen de roulements
à rouleaux sur l'axe 10 du rotor de telle manière que le centre de gravité du berceau et de la bobine se trouve suffisamment au-dessous de l'axe 10 dans le but d'éviter que le berceau et la bobine tournent avec l'axe. A son bout tourné vers la bobine, l'axe creux 10 est muni d'un oeillet guide-fil 11.
Sur l'axe creux 10 est monté fixe un élément en forme de coupe 12, muni de trois arêtes de guidage 13 en matériau résistant à l'abrasion.
Dans une ouverture latérale de l'axe 10 se trouve une cheville 14 pour guider le filament. L'axe 10 est supporté dans le palier 15 et est muni d'une poulie en vue de son entraînement par un moteur 17.
A son bout détourné de la bobine 6, l'axe 10 est muni d'un élément
18 pour effectuer la déformation préalable du filament. L'élément en forme de coupe 12, l'axe 10 et 1'élément 18 constituent ensemble le rotor du dispositif. l'élément 18 est constitué par l'élément creux cylindrique 19 a oeillets guidefil 20 et 21 sur lequel sont montés un disque fixe 22 et un disque 23 qui peut être déplacé en directions axiale et tangentielle par rapport au disque 22 et qui peut être fixé sur l'élément 12.
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Les arêtes de l'oeillet 24 sont légèrement courbées tandis qu'une arête de l'oeillet 25 est fortement courbée.
Un disque à moyeu 27 est monté tournant et glissant sur l'élément 19 sur lequel il peut être fixé au moyen de vis (non dessinées).
Contre le disque 27 se trouve un disque 28, qui peut être tourné relativement par rapport au disque 27 et Être fixé sur celui-ci par des moyens non dessinés. Dans le disque sont prévus des orifices de passage 31 et 32 pour les filaments. Dans les disques 27 et 28 sont prévus respectivement les oeillets guide-fil 29 et 30. Les arêtes de l'oeillet 29 sont faiblement courbées tandis qu'une arête de l'oeillet 30 est fortement courbée. Tous les organes guide-fil sont faits d'un matériau résistant à l'abrasion.
La figure 1 montre aussi la douille de câblage 33, les paires de cylindres 34 et 35, entraînées à une vitesse réglable, l'appareil de fausse torsion 36 et l'appareil de renvidage 37.
La longueur de pas des filaments déformés 3 et 9 est déterminée par la vitesse de l'axe 10 et la vitesse à laquelle les filaments sont menés à travers le dispositif par la paire de cylindres 34. Les amplitudes des hélices des filaments 3 et du filament 9 sont déterminées par la flexion conférée aux filaments 3 sur l'arête de l'oeillet guide-fil 30. On ajuste l'amplitude désirée, en réglant la tension du filament et en variant les angles de flexion par réglage des disques
23 et 28.
Dans les figures 2 et 3, le chiffre de référence 38 désigne quatre filaments d'âme qui constituent le faisceau central hélicoïdal du câble, On constate que ces filaments se trouvent les uns à c8té des autres et ne sont pas enroulés les uns autour des autres. Un filament de la même épaisseur est enroulé
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pas par rapport au pas du faisceau.
L'opération se déroule comme suit. Les filaments 3 sont réunis en faisceau dans l'oeillet 5 et sont guidés au dehors de la bobine 6 et des oeillets guide-fil 13, en passant par la cheville 14, vers le centre de l'axe 10.
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les oeillets 24 et 25 qui sont déplacés quelque peu l'un par rapport à l'autre de telle manière que le faisceau de filaments 3 est fléchi fortement sur les arêtes de l'oeillet 25, ce qui donne une déformation hélicoïdale permanente
des filaments 3.
Le faisceau s'emmène par le passage 31 vers le point de formation du câble à l'entrée de la douille de câblage 33.
Le filament 9 provenant de la bobine d'alimentation 6 passe par l'oeillet guide-fil 11 et l'alésage de l'axe 10 vers l'oeillet 21, puis par
le passage 32 et les oeillets guide-fil 29 et 30, qui se trouvent déplacés
l'un par rapport à l'autre de telle manière que le filament 9 est hélicoïdalement déformé par suite du fléchissement intensif sur l'arête de l'oeillet guide-fil 30.
Au point de formation du câble, les filaments fléchis ensemble 3 sont enveloppés du filament préalablement déformé 9.
Le câble obtenu passe par la paire de cylindres 34, l'appareil de fausse torsion 36 et la paire de cylindres 35 vers l'appareil de renvidage 37.
REVENDICATIONS.
1. Câble de renforcement pour articles élastomères, qui comprend des filaments hélicoïdaux et dans lequel un ou plusieurs transfils d'acier simples sont enroulés sur deux ou plusieurs filaments d'âme d'acier simples qui ne sont pas enroulés les uns sur les autres, caractérisé en ce que les filaments d'âme ont la même forme hélicoïdale et sont disposés les uns à cote des autres et les uns contre les autres de telle manière que chaque filament d'âme est en contact par ligne continue avec au moins un autre filament d'âme, la ligne de contact étant parallèle à la direction du filament, et en ce que les transfils sont en forme d'une hélice, dont le sens et le pas sont identiques à ceux des filaments d'âme, et sont disposés dans le creux de l'hélice formée par les filaments d'âme.