FR2581094A1

FR2581094A1 - Assemblage de renfort avec une ame constituee par un fil de forme; articles comportant de tels assemblages

Info

Publication number: FR2581094A1
Application number: FR8506873A
Authority: FR
Inventors: Jean-Louis Charvet
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1985-04-29
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1986-10-31
Also published as: FR2581094B1

Abstract

ASSEMBLAGE DE RENFORT 100 CONSTITUE AU MOINS EN PARTIE PAR UN ELEMENT 1 COMPORTANT UNE AME A, CONSTITUEE PAR UN FIL DE FORME A, ET COMPORTANT UNE OU DEUX COUCHES B, C DE FILS DISPOSEES AUTOUR DE L'AME A, CETTE COUCHE OU CES COUCHES ETANT INSATUREES. L'INVENTION CONCERNE EGALEMENT UN TEL ASSEMBLAGE LORSQU'IL EST IMPREGNE D'UNE MATIERE, AINSI QUE LES ARTICLES COMPORTANT CES ASSEMBLAGES, CES ARTICLES ETANT NOTAMMENT DES ENVELOPPES DE PNEUMATIQUES.

Description

L'invention concerne les assemblages pour renforcer des matières et plus particulièrement les assemblages destinés à renforcer les matières plastiques ou les caoutchoucs.

De tels assemblages sont utilisés pour réaliser des articles qu'ils renforcent, par exemple des courroies, des tuyaux, des nappes, des enveloppes de pneumatiques.

Lorsque ces assemblages sont disposés dans des articles, il est important que ces assemblages soient totalement imprégnés par une matière, par exemple par la matière qu'ils doivent renforcer, cette matière pénétrant dans tous les espaces entre les fils constituant ces assemblages. En effet, si cette pénétration est incomplète, il se forme des canaux vides, le long des assemblages, et les agents corrosifs, par exemple l'eau, susceptibles de pénétrer dans les articles, notamment par suite de coupures, cheminent le long de ces canaux, ce qui provoque une détérioration des assemblages, par suite d'une corrosion, cette détérioration conduisant à une détérioration des articles comportant ces assemblages.

Divers assemblages ont été proposés pour tenter de permettre une bonne pénétration de matière dans tous les espaces entre les fils de ces assemblages. De tels assemblages sont, par exemple, décrits dans les brevets ou demandes de brevets publiés sous les numéros suivants : FR 2 453 933, FR 2 505 372,
FR 2 546 922, US 2 900 784, US 3 273 978. Ces assembLages conduisent à au moins un des inconvénients suivants
- fabrication coûteuse à réaliser par suite de la complexité de la structure de l'assemb3age
- pénétration encore incomplète de telle sorte que les risques de détérioration subsistent.

Le brevet GB 1 183 215 décrit un élément de renfort constitué par un ruban métallique torsadé dont au moins un bord est déformé par intervalles pour favoriser l'ancrage dans la matière à renforcer, plusieurs de ces rubans pouvant être torsadés ensemble pour former un assemblage de renfort.

Ces rubans sont coûteux à réaliser et 11 utilisation d'assemblages constitués par plusieurs de ces rubans ne permet pas d'éviter avec certitude les problèmes de corrosion.

L'invention concerne donc un assemblage de renfort qui permet une imprégnation totale par une matière, par exemple par la matière qu'ils sont destinés à renforcer.

En conséquence, l'assemblage de renfort conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué au moins en partie par un élément dont les caractéristiques sont les suivantes
a) il comporte une âme constituée par un fil de forme
b) il comporte une ou deux couches de fils disposées autour de l'âme
c) cette couche ou ces couches sont insaturées
d) le pas de vrillage du fil de forme est différent du pas d'enroulement dans l'élément des fils de la couche qui entoure directement l'me
e) lorsque l'élément comporte deux couches de fils celles-ci ont des pas différents entre eux.

L'invention concerne également l'assemblage de renfort précédemment défini lorsqu'il est imprégné d'une matière, cette matière remplissant tous les espaces entre les fils.

L'invention concerne aussi les articles comportant au moins un assemblage de renfort conforme à l'invention.

Les termes utilisés dans cette définition de l'assemblage de renfort conforme à l'invention seront expliqués en détail ultérieurement.

les exemples qui suivent ainsi q 2 les figures toutes schématiques du dessin correspondant à ces exemples sont destinés à illustrer l'invention et à en faciliter la compréhension sans toutefois en limiter la portée.

Sur le dessin :
- la figure 1 représente en coupe un assemblage de renfort conforme à l'invention constitué par un seul élément comportant un fil de forme
- les figures 2 et 3 représentent chacune une section du fil de forme de l'assemblage représenté à la figure 1
- la figure 4 représente une série de coupes d'un autre assemblage de renfort conforme à l'invention, institué par un élément
- la figure 5 représente la disposition des coupes de la figure 4 par rapport à l'axe de ltélément représenté à la figure 4 ;;
- la figure 6 représente une série de coupes d'un assemblage de renfort qui n'est pas conforme à l'invention
- la figure 7 représente une série de coupes d'un autre assemblage de renfort conforme à l'invention
- les figures 8, 9, 10 représentent chacune en coupe un autre assemblage de renfort conforme à l'invention.

la figure 1 représente en coupe un assemblage de renfort 100 conforme à l'invention. Cet assemblage est constitué par un seul
élément 1 dont les caractéristiques sont les suivantes
il comporte une âme A constituée par un fil de forme "a".

il comporte deux couches de fils disposées autour de l'âme A
- une couche B constituée par des fils"b", cette couche
B entourant directement l'âme A
- une couche C constituée par des fils "c", cette couche
C entourant la couche B.

Pour la clarté du dessin, les fils "b" de la couche B sont représentés hacheur's et les fils "c" de la couche C sont représentés en noir.

Par définition, un fil de forme est un fil qt f les propriétés suivantes. Lorsqu'on le coupe par un plan quelconque perpendiculaire à la direction longitudinale du fil de forme, on obtient une section qui a un centre ae gravite et un contour.

La distance entre chaque point du contour et le centre de gravité varie suivant la position du point sur le contour.

A titre d'exexple, le fil de forme "a" de l'élément 1 est un fil dont la section S précédemment définie est représentée à la figure 2. Cette section S a un centre de gravité G et un contour K. La distance "d" entre chaque point M du contour K et le centre de gravité G varie suivant la position du point M sur le contour K. La section S a une forme ovale avec deux dimensions extrêmes, une dimension maximum L et une dimension miniium "1". La dimension maximum B correspond à la longueur de la ligne M1M2 joignant les extrémités allongées M1, M2 de la section S et la dimension minimum "1" correspond à la longueur de la ligne M3M4 joignant les extrémités M3 M4 les plus proches entre elles de la section S, ces lignes M1M2, M3M4 passant par le centre de gravité G.

L'axe du fil de forme "a" est défini par l'ensemble des centres de gravité G lorsque la section S se déplace le long du fil "a". Cet axe est donc schématisé par la référence G à la figure 2. Cet axe est parallèle en tout point à la direction longitudinale du fil de forme même lorsque cet axe et cette direction ne sont pas rectilignes.

les fils "b" et "c" des couches B et C sont des fils ronds, c'est-à-dire que la section de chacun de ces fils par un plan perpendiculaire à l'axe de ce fil est un cercle.

les couches B et C sont insaturées, c'est-à-dire par définition qu'il existe au moins un espace entre deux fils voisins parmi les fils "a" ou "b" de chacune des couches A ou
B, plusieurs de ces fils "a" ou "b" pouvant être éventuellement au contact les uns des autres dans chacune de ces couches.

l'axe de l'élément 1 est confondu avec l'axe G du fil de forme "a" et il est schématisé par la lettre G à la figure 1 le pas d'enroulement des fils "b" de ia couche B est référencé P3, et il représente le pas d'enroulement des fils "b" autour de l'axe G de l'élément 1. Ce pas est un nombre positif, c'està-dire que le sens de l'enroulement des fils de la couche B qui entoure directement l'âme est pris arbitrairement comme sens positif. La longueur du pas d'enroulement des fils "b" autour de l'axe G est référencée I P3 .

le pas d'enroulement des fils "c" de la couche C est référencé PC et il représente le pas d'enroulement des fils "c" autour de l'axe G de l'élément 1. Ce pas PC est un nombre algébrique, il est positif lorsque le sens d'enroulaient des fils "c" est le même que le sens d'enroulement des fils "b" autour de l'axe G et négatif dans le cas contraire, la valeur absolue, référencée |PC |PC|de ce pas PC correspondant à la longueur du pas d'enroulement des fils "c".

les longueurs de pas |PA|, |PB | PA |, | PB | sont mesurées le long de l'axe de l'élément 1.

La longueur du pas de vrillage du fil de forme "a" est la distance, mesurée le long de l'axe du fil de forme "a", telle qu'elle correspond à une rotation d'un tour de la section S du fil de forme autour de son axe. la figure 3 représente une section S du fil de forme "a", la flèche F joignant les deux extrémités allongées M1, M1, M2, du fil de forme 11a11, la flèche F étant orientée de l'extrémité M1 vers l'extrémité M2, cette flèche passant par l'axe du fil "a", cet axe étant représenté par le centre de gravité G à la figure 3. Lorsque la distance mesurée le long de l'axe du fil de forme "a" est égale à la longueur du pas de vrillage, la flèche F effectue une rotation d'un tour autour de cet axe.Le pas de vrillage PA du fil de forme "a" est un nombre algébrique, ce pas étant positif lorsque le vrillage, c'est-à-dire la rotation de la flèche F, s'effectue dans le même sens que l'enroulement des fils "b" autour de l'axe de l'élément 1, et ce pas de vrillage PA étant négatif dans le cas contraire. La valeur absolue du pas PA, référencée
| PA |, correspond donc à la longueur du pas de vrillage.

La longueur du pas de vrillage | FA J et les longueurs de pas d'enroulement I PIf( , I P, j | sont exprimées dans la m8me unité qui est par exemple le millimètre.

Conformément à l'invention, le pas de vrillage PA est différent du pas d'enroulement P3 des fils b de la couche B.

Les pas PBs PC des couches B et C sont différents entre eux pour éviter l'imbrication des fils b avec les fils "c", car cette imbrication conduit à la formation de canaux sceptibles de favoriser la corrosion.

Les avantages dûs à l'invention seront aisément compris avec les exemples qui suivent.

La figure 4 représente une série de neuf coupes d'un assemblage 200 conforme à l'invention constitué par un seul élément 2. A titre d'exemple, l'élément 2 est constitué par une âme A constituée, comme à la figure 1 par un fil de forme "a" dont la section S est ovale , et par une seule couche insaturée B de sept fils ronds tbtt. Sur la figure 4, les références b1 et b2 représentent deux fils voisins parmi ces fils t'btt, ces fils b1 et b2 étant au contact l'un de l'autre.

Chacune des coupes de la figure 4 est effectuée par un plan perpendiculaire à l'axe de l'élément 2, cet axe étant également l'axe G du fil de forme "a". Chacune de ces coupes est référencée par la lettre Y suivie d'un nombre.

la coupe d'origine est référencée Y0 et chacune des autres coupes est référencée par la lettre Y suivie d'un nombre entier ou fractionnaire qui représente le rapport entre, d'une part, la distance séparant cette coupe de la coupe Y0, et d'autre part la longueur du pas d'enroulement des fils "b", c'est-à-dire la longueur du pas Pg. La figure 5 représente l'axe xx', supposé rectiligne, de l'élément 2, et les neuf coupes Y0, Y1/8' Y1/4' Y3/8 > Y1/2 Y5/8 Y3/4 Y716, Y1 de la figure 4 sont représentés par des segments de droite à la figure 5.

Cet axe xx' est représenté par la lettre G aux figures 1, 2, 3, 4.

Toutes les coupes de la figure 4 sont regardées dans le même sens qui est le sens de la flèche V à la figure 5 et le nombre qui suit la lettre Y augmente dans le sens de la flèche V à la figure 5. A titre d'exemple, la distance séparant les coupes
Y1 et Y0 est égale à la longueur du pas Pg. Pour la clarté de l'exposé, à la figure 4, le fil de forme "a" comporte la flèche F précédemment définie et représentée à la figure 3, et les centres des sections des fils b1, b2 sont réunis par une flèche H orientée de b1 vers b2. Pour la simplicité du dessin, les centres des sections des fils b1, b2 ne sont pas référencées à la figure 4, et les références concernant l'assemblage 200 ne sont portées que sur la coupe Y0 de la figure 4.

T pas de vrillage PA est différent du pas d'enroulement PB, ces pas étant reliés par la relation PA ; - Pg, c'est-à-dire que la longueur du pas de vrillage est la même que la longueur du pas d'enroulement des fils "b" de la couche B, mais le sens de vrillage du fil de forme "a" est opposé au sens d'enroulement des fils de la couche B.Cette disposition se traduit par des sens de rotation opposés pour les flèches F et H, et cette différence de rotation conduit à la formation intermittente d'espaces entre les fils de la couche B d'une part et le fil de forme "a" d'autre part, un tel espace "e" entre les fils b1, b2 d'une part et l'âme A d'autre part étant représenté à la coupe
Y0 de la figure 4. Ce fait combiné à l'insaturation de la couche 3 permet une bonne migration de matière dans tout l'assemblage 200, avec les avantages qui en découlent et ceci malgré le contact possible entre les fils b1 et b2. Ces constatations sontles mêmes pour l'assemblage 100 de la figure 1.

A titre de comparaison, la figure 6 représente les mimes coupes Y0, X1/8, Y1/4 Y3/8 Y/2, Y5;8, Y3/4, Y7/8, Y1 pour un assemblage 300 non conforme à l'invention constitué par un seul élément 3 identique à l'élément 2 mais avec la différence que l'on a la relation PA = PB, c'est-à-dire que le pas de vrillage PA du fil de forme a.2 est égal au pas d'enroulement des fils "b" de la couche B. On voit sur cette figure 6 que les fils b1, b2 de la couche B restent toujours en contact entre eux et avec le fil de forme "a" constituant liâme A. il y a donc formation d'un canal "t" entre les trois fils b1, b2, "a".Ce canal "t" reste vide après imprégnation de l'assemblage 300 avec une matière qui peut difficilement pénétrer dans ce canal. Ce canal "t" est donc susceptible de permettre ultérieurement la migration d'agents corrosifs, par exemple l'eau, le long de l'assemblage 300, avec les inconvénients qui en découlent, notamment les risques de corrosion.

L'invention permet done d'éviter les risques de corrosion même lorsque des fils d'une même couche insaturée sont au contact les uns avec les autres. Cet avantage est important car ii est difficile en pratique d'avoir des espaces entre tous les fils d'une même couche insaturée.

La figure 7 représente un autre assemblage 400 conforme à l'invention constitué par un seul élément 4, cette figure étant une série de 9 coupes Y0, Y1/8 Y1/4' Y)/gb Y1/2t Y5/8 Y3/4 L(/8
Y1 effectuées comme à la figure 4. L'élément 4 est identique à l'élément 2 représenté à la figure 4 avec la différence qu'on a la relation
PA 1/2 Pss, c'est-à-dire que le sens du vrillage du fi ae forme "a" est ie même que le sens d'enrouiement aes fils "b" ae ia couche B, mais que la longueur du pas de vrillage est moitié de la longueur au pas d'enroulement des fils "b".Pour la clarté du dessin, les indices correspondant aux assemblages 30C, 4CO, n'ont été portés que sur la coupe YO des figures 6 et 7.

La figure 8 représente un autre assemblage 500 conforme
à l'invention. Cet assemblage 500 est constitué par six torons
identiques 5 chacun de ces torons étant un élément identique
à l'élément 2 précédemment décrit et représenté à la figure 4.

Pour la clarté du dessin, dans chaque toron 5, ie fil de forme
"a" est représenté hachuré et les fils 'b" de la couche B sont
représentés en noir. Ces torons sont dispos de telle sorte
que l'un d'eux référencé 5a constitue une ame, les cinq autres
torons référencés 5b constituant une couche 50 de torons, les
torons 5b de cette couche 50 étant enroulés dans le même sens
autour de l'ase2 de l'assemblage 500 de façon à constituer la
couche 50.

L'invention ntest pas limitée aux cas où le fil de forme
"a" est un fil de section ovale. A titre d'exemple, les figures
9 et 10 représentent chacune un assemblage conforme à l'invention
avec un fil de forme différent du fil de forme "a" précédemment
décrit.

La figure 9 représente un assemblage 600 constitué par un selélément 6 identique à l'élément 4 représenté à la figure 7
avec la différence que le fil de forme ag constituant l'amie A
a une section pratiquement triangulaire, dans l'élément 6.

La figure 10 représente un assemblage 700 constitué par un sul élément 7 identique à l'élément 4 représenté à la figure 7,
avec la différence que le fil de forme a7 constituant l'âme A
a une section pratiquement rectangulaire dans l'élément 7.

TouC les assemblages conformes à l'invention précédemment
définis 400, v00, 600, 700 conduisent aux mêmes avantages que
ceux qui ont été précédemment décrits pour les assemblages 100
et 200 conformes à l'invention.

De préférence, au moins une partie des fils constituant
les assemblages conformes à l'invention sont métalliques.

De préférence, dans chaque section perpendiculaire à la direction iongitudinale d'un fil de forme, le rapport entre la plus grande dimension L de cette section et la plus petite dimension "l" de cette section est de préférence supérieur à 1,1
Les assemblages conformes à l'invention sont avantageusement utilisés dans le sommet des enveloppes de pneumatiques, sous forme par exemple de nappes de renfort, les assemblages de chaque nappe étant notamment parallèles entre eux et en général croisés avec les assemblages d'une ou de plusieurs autres nappes.

Dans le cas d'un article en caoutchouc, par exemple une enveloppe de pneumatique, l'invention permet d'éviter une préimprégnation des assemblages de renfort avant leur incorporation dans cet article qu'ils doivent renforcer, car elle rend possible une migration complète de matière à l'intérieur des assemblages lors du moulage et/ou de la cuisson de cet article.

A titre d'exemple, un assemblage conforme à l'invention a la constitution suivante. Cet assemblage est constitué par un seul toron formant un-élément. Cet élément est constitué par une âme Vautour de laquelle sont enroulés six fils b de façon à former une couche B insaturée. L'âme est un fil de forme a aplati, de forme ovale. La plus grande dimension L est égale à 0,390 mm et la plus petite dimension "1" est égale à 0,290. mm, c'est-à-dire que le rapport L/1 est égal à 1,34.

Les fils b de la couche B sont des fils ronds de diamètre 0,350 mm. Les fils "a" et "b" sont en acier.

Le vrillage du fil de forme et l'enroulement des fils de la couche B s'effectuent dans ie même sens, par exemple vers la gauche.

La longueur du pas de vrillage du fil de forme est égale à 10 nim et la longueur du pas d'enroulement des fils "b" est de 15 mm, c'est-à-dire qu'on a la relation Pg = 1,5 FA.

Cet assemblage peut être imprégné de façon pratiquer ft parfaite par du caoutchouc sans formation de canaux vides susceptibles de provoquer une migration d'agents corrosifs. Cet assemblage se caractérise donc par une très bonne résistance à la corrosion. il est utilisé par exemple pour renforcer le sommet de l'enveloppe de pneumatique où il est incorporé.

Les assemblages conformes à l'invention peuvent être réalisés avec des équipements connus et selon des procédés connus, ces équipements et ces procédés n'étant pas décrits dans un but de simplification.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits. C'est ainsi par exemple que les assemblages conformes à l'invention peuvent comporter d'autres constituants que les éléments précédemment décrits, par exemple des frettes.

Claims

RilZNDICATIQGS

1. Assemblage de renfort caractérisé en ce qu'il est constitué au moins en partie par un élément dont les caractéristiques sont les suivantes

a) il comporte une âme constituée par un fil de forme

b) il comporte une ou deux couches de fils disposées autour de itâme

c) cette couche ou ces couches sont insaturées

d-Y le pas de vrillage du fil de forme est différent du pas d'enroulement dans l'élément des fils de la couche qui entoure directement 1 l'âme;

e) lorsque l'élément comporte deux couches de fils, celles-ci ont des pas différents entre eux.

2. Assemblage de renfort selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rapport entre d'une part la plus grande dimension de la section du fil de forme et d'autre part la plus petite dimension de cette section est supérieur à 1,1, cette section étant effectuée par un plan quelconque perpendiculaire à la direction longitudinale du fil de forme.

3. Assemblage conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérise en ce~qutol est imprégné d'une matière, cette matière remplissant tous les espaces entre les fils.

4. Article comportant au moins un assemblage conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3.

5. Article selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il est une enveloppe de pneumatique.

6. Enveloppe de pneumatique selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'assemblage est utilisé dans le sommet de cette enveloppe.