FR3128665A1 - Câble et bandage pneumatique comprenant une structure de câble spécifique - Google Patents

Câble et bandage pneumatique comprenant une structure de câble spécifique Download PDF

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strands
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FR2210872A
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Robert Edward Lionetti
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Goodyear Tire and Rubber Co
Original Assignee
Goodyear Tire and Rubber Co
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Abstract

Un câblé pour le renforcement d’un article à base de caoutchouc tel qu’un bandage pneumatique est révélé. Le câblé (100) comprend un brin de partie centrale (100) qui possède une structure de couche qui a été soumise à une torsion, que l’on obtient par l’intermédiaire d’un entrelacement de plusieurs filaments ; plusieurs brins de gaine (130) qui sont entrelacés autour du brin de partie centrale (120), les brins de gaine possédant une structure de couche qui a été soumise à une torsion, que l’on obtient par l’intermédiaire de l’entrelacement de plusieurs filaments ; et un fil métallique d’enveloppement (110) qui est appliqué autour du brin de partie centrale (120) et d’au moins un des brins de gaine (130) ; le fil métallique d’enveloppement (110) créant un espace libre (140) entre le brin de partie centrale (120) et ledit au moins un brin de gaine (130). Un bandage pneumatique qui comprend un câblé (100) de ce type est également révélé. Figure à publier avec l’abrégé : [Fig 2]

Description

Câblé et bandage pneumatique comprenant une structure de câblé spécifique
Domaine de l’invention
La présente invention concerne des bandages pneumatiques et de manière plus particulière des bandages pneumatiques du type à nappe radiale qui sont destinés à des poids-lourds, ainsi qu’un câblé pour son utilisation dans des bandages pneumatiques de ce type. L’invention a pour objet d’améliorer la durabilité et la résistance par rapport aux dommages que subit le bandage pneumatique, basés sur une entrée extérieure telle qu’un éclatement par coupure, un éclatement dû à un choc ou analogue, qui peuvent se présenter sur des mauvaises routes que l’on illustre à titre d’exemple par une surface de route non pavée.
Fondement de l’invention
De manière conventionnelle, on a pu obtenir des progrès dans le domaine de la conduite à grande vitesse et de la diversification des modes de conduite en améliorant les performances des véhicules. En conséquence, des conditions de mise en service pour des bandages pneumatiques qui sont utilisés dans ces véhicules peuvent s’avérer sévères par rapport à des conditions de mise en service conventionnelles. Étant donné que la durabilité du bandage pneumatique représente une caractéristique particulièrement souhaitable, non seulement l’apparition d’une défaillance par séparation d’un bout de câblé de nappe/ceinture dans un bandage pneumatique à l’état neuf, mais également l’apparition de fissures importantes dans les bouts de câblés de nappes/ceintures dans un bandage pneumatique usagé sont susceptibles de diminuer la durabilité. Une telle durabilité peut s’avérer particulièrement destructrice pour des bandages pneumatiques du type à profil bas que l’on utilise dans des véhicules du type à plancher bas.
Des déplacements sur des routes non pavées peuvent en outre détériorer la durabilité. Même si des cailloux/pierres faisant saillie et l’extraction de pierres peuvent s’avérer inévitables sur les surfaces de routes non pavées, des objets étrangers tels que des pièces métalliques qui présentent des bords coupants peuvent être présents sur des surfaces de routes pavées. En conséquence, lorsqu’un bandage pneumatique monté sur un véhicule est susceptible de rouler sur un matériau étranger, tels que des cailloux/pierres, des extractions de pierres, des pièces métalliques et analogues, il peut être soumis à des dégradations par coupure à un bord de ceinture, à des défaillances par éclatement à n’importe quel endroit et/ou à un éclatement dû à des chocs avant qui précède la dégradation par coupure.
En outre, un bandage pneumatique destiné à un poids-lourd peut de manière avantageuse posséder une résistance suffisante à la séparation des câblés dans un bandage pneumatique à l’état neuf, une durabilité améliorée des bouts de câblés dans des bandages pneumatiques usagés, et une résistance améliorée à l’éclatement par coupure ainsi qu’à l’éclatement dû à des chocs, à tout moment. Un tel bandage pneumatique destiné à un poids-lourd peut par conséquent manifester une durée de vie totale prolongée.
L’invention concerne un câblé destiné au renforcement d’un article à base de caoutchouc tel qu’un bandage pneumatique, le câblé comprenant : un brin de partie centrale qui possède une structure de couche soumise à une torsion que l’on obtient par l’intermédiaire d’un entrelacement d’un certain nombre de filaments ; un certain nombre de brins de gaine que l’on soumet à un entrelacement autour du brin de partie centrale, les brins de gaine possédant une structure de couche soumise à une torsion, que l’on obtient par l’intermédiaire d’un entrelacement de plusieurs filaments ; et un fil métallique d’enveloppement que l’on applique autour du brin de partie centrale et d’au moins un des brins de gaine, le fil métallique d’enveloppement créant un espace libre entre le brin de partie centrale et ledit au moins un brin de gaine.
L’invention concerne aussi un bandage pneumatique.
Les revendications dépendantes se réfèrent à des formes de réalisation préférées de l’invention.
Dans un aspect préféré de l’invention, le brin de la partie centrale possède une structure de couche du type à double couche qui a été soumise à une torsion.
Dans un aspect préféré de l’invention, l’espace libre crée un espace libre minimum prédéfini permanent et stable entre le brin de la partie centrale et ledit au moins un brin de la gaine.
Un câblé en conformité avec la présente invention renforce un article à base de caoutchouc, tel qu’un bandage pneumatique.
Dans un aspect préféré l’invention, lesdits plusieurs brins de la gaine englobent entre 4 et 8 brins de gaine, de préférence 6 brins de gaine.
Dans un aspect préféré de l’invention, le brin de la partie centrale possède une structure 1+6, dans lequel la partie centrale du brin de la partie centrale comprend un filament de partie centrale et six filaments de gaine qui sont entrelacés autour de la partie centrale du brin de partie centrale pour former une gaine.
Dans un aspect préféré de l’invention, chaque brin de gaine possède une structure 1+6, dans lequel une partie centrale du brin de gaine comprend un filament de partie centrale et six filaments de gaine qui sont entrelacés autour de la partie centrale du brin de gaine pour former une gaine.
Dans un aspect préféré de l’invention, chaque filament qui forme le brin de la partie centrale possède un diamètre identique ; et/ou chaque filament qui forme le brin de gaine possède un diamètre identique.
Dans un aspect préféré de l’invention, le brin de partie centrale et les plusieurs brins de gaine sont de la même structure.
Dans un aspect préféré de l’invention, un diamètre du câblé s’élève à 4 mm ou plus.
Dans un aspect préféré de l’invention, un diamètre du câblé est inférieur à 5 mm.
Dans un aspect préféré l’invention, le fil métallique d’enveloppement est réalisé à partir d’acier, d’un polymère, de nylon, de polyester ou d’aramide. On préfère de loin l’acier.
Définitions
Le terme « aramide » et le terme « polyamide aromatique » désignent tous deux une fibre fabriquée dans laquelle la substance de formation de la fibre est généralement admise comme étant une longue chaîne d’un polyamide aromatique synthétique dans laquelle au moins 85 % des liaisons amide sont fixées de manière directe aux deux noyaux aromatiques. Est représentatif d’un aramide ou d’un polyamide aromatique, un poly(p-phénylènetéréphtalatamide).
Le terme « axial » et le terme « en direction axiale » désignent des lignes ou des directions qui sont parallèles à l’axe de rotation du bandage pneumatique.
Le terme « circonférentiel » et le terme « en direction circonférentielle » désignent des lignes ou des directions qui s’étendent le long du périmètre de la surface du bandage pneumatique de forme annulaire parallèlement au plan équatorial (EP) et perpendiculairement à la direction axiale.
Le terme « angle de câblé » désigne l’angle aigu, gauche ou droit dans un une vue en plan du bandage pneumatique, formé par un câblé par rapport au plan équatorial (EP). Ledit « angle de câblé » est mesuré dans un bandage pneumatique à l’état vulcanisé, mais qui n’est pas gonflé.
Le terme « torsion de câblé » désigne le fait que les filaments faisant office de composants de chaque fil du câblé sont soumis à une torsion les uns avec les autres à concurrence d’un nombre donné de spires par unité de longueur du fil (que l’on exprime de manière habituelle par le terme « spires par pouce » (TPI) ou « spires par mètre » (TPM) et en outre le fait que les fils sont soumis à une torsion les uns avec les autres à concurrence d’un nombre donné de spires par unité de longueur du câblé. La direction de torsion désigne la direction de la pente des spirales d’un fil ou d’un câblé lorsque ce dernier est maintenu à la verticale. Lorsque la pente des spirales épouse une direction de la pente sous la forme de la lettre « S », la torsion est désignée par la lettre « S » ou par le terme « gauche ». Lorsque la pente des spirales épouse une direction de la pente sous la forme de la lettre « Z », la torsion est désignée par la lettre « Z » ou par le terme « droite ». On comprendra qu’une direction de torsion désignée par la lettre « S » ou par le terme « gauche » représente une direction opposée par rapport à une direction désignée par la lettre « Z » ou par le terme « droite ». On comprendra que l’expression « torsion de fil » désigne la torsion qui est conférée à un fil avant l’incorporation du fil dans un câblé et on comprendra que l’expression « torsion de câblé » désigne la torsion qui est conférée à deux fils ou plus lorsque ceux-ci sont soumis à une torsion les uns avec les autres pour la formation d’un câblé. On comprendra que le terme « dtex » désigne le poids en grammes de 10.000 m d’un fil avant que l’on ait conféré une torsion au fil.
Le terme « denier » désigne le poids en grammes par 9.000 mètres (unité destinée à exprimer la densité linéaire).
Le terme « dtex » désigne le poids en grammes par 10.000 mètres.
Le terme « densité » désigne un poids par unité de longueur.
Le terme « plan équatorial (EP) » désigne le plan qui est perpendiculaire à l’axe de rotation du bandage pneumatique et qui passe par le centre de la bande de roulement de ce dernier ou le plan qui contient la ligne médiane circonférentielle de la bande de roulement.
Le terme « fibre » désigne une matière unitaire, qu’elle soit naturelle ou d’origine humaine, qui forme l’élément de base des filaments ; qui est caractérisée par le fait qu’elle possède une longueur qui représente au moins 100 fois son diamètre ou sa largeur.
La « teneur en filaments » désigne le nombre de filaments qui constituent un fil métallique. À titre d’exemple : un polyester de 1.000 denier possède approximativement 190 filaments.
Le terme « longueur de pose » désigne la distance sur laquelle s’étend un brin ou un filament qui a été soumis à une torsion pour effectuer une rotation de 360° autour d’un autre filament ou d’un autre brin.
Le terme « monofilament » désigne un filament unique, généralement de grande dimension, constitué d’une fibre synthétique.
Le terme « spires par pouce », ou TPI, désigne des spires de torsion du câblé pour chaque longueur de pouce d’un câblé.
Le terme « fil » désigne un terme générique pour un brin continu de fibres ou de filaments textiles. Un fil se présente sous les formes indiquées ci-après, à savoir : (1) un certain nombre de fibres qui ont été soumises à une torsion les uns avec les autres ; (2) un certain nombre de filaments posés de manière conjointe en l’absence de torsion ; (3) un certain nombre de filaments posés de manière conjointe avec un degré de torsion ; (4) un filament unique avec ou sans torsion (monofilament) ; et (5) une bande étroite de matière avec ou sans torsion.
La présente invention sera décrite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
la représente une vue schématique en coupe transversale d’un bandage pneumatique donné à titre d’exemple pour son utilisation dans le cadre de la présente invention ; et
la représente une vue schématique en coupe transversale d’un câblé en conformité avec la présente invention.
Description d’une forme de réalisation préférée de la présente invention
Le vocabulaire utilisé ci-après représente le meilleur mode ou les meilleurs modes d’exemples que l’on envisage à l’heure actuelle pour la mise en œuvre de la présente invention. À titre de supplément à la description fournie ci-dessous, les brevets des États-Unis portant les numéros 6.412.534 et 7.104.299 sont incorporés dans le présent document à titre de référence dans leur entièreté.
En se référant à la , un bandage, de type pneumatique ou de type non pneumatique, pour son utilisation dans le cadre de la présente invention englobe une paire de portions 1 qui font office de talons, une paire de portions 2 qui font office de flancs, une portion 3 faisant office de bande de roulement qui s’étend entre chaque portion 2 faisant office de flanc, une carcasse 5 constituée par une ou plusieurs nappes (une seule nappe en ) qui s’étendent entre une paire de tringles de talons 4 incluses dans les portions 1 faisant office de talons dans le but de renforcer les portions 1, 2, 3 faisant office de talons, de flancs, et de bande de roulement, ainsi qu’une ceinture 6 qui renforce la portion 3 faisant office de bande de roulement sur la circonférence externe de la carcasse 5. La carcasse 5 et/ou la ceinture 6 englobe(nt) une nappe à base de caoutchouc dans laquelle sont incorporés un certain nombre de câblés 100. La ceinture 6 englobe de préférence au moins deux couches (trois couches comme représenté en ) à base de caoutchouc contenant des éléments sous la forme de fils métalliques en acier. Chaque câblé 100 est de préférence réalisé à partir d’un métal, tel que de l’acier, du titane, de l’aluminium, etc., et/ou à partir de fibres organiques, telles qu’une fibre à base de polyamide aromatique, une fibre à base de nylon, une fibre à base de polyester, etc., et/ou à partir de fibres inorganiques, telles qu’une fibre à base de carbone, etc., et/ou à partir de l’une quelconque de leurs combinaisons.
De préférence, une couche de ceinture la plus externe dans la direction radiale (par exemple un recouvrement, etc.) 6Ode la ceinture 6 représente une couche qui contient des câblés/fils métalliques en acier ou des câblés organiques ou des câblés inorganiques 100 qui sont disposés en formant un angle entre -5° plus 5° par rapport à un plan équatorial E du bandage pneumatique.
De préférence, au moins une autre couche 6M(deux couches dans la ) est disposée à l’intérieur, dans la direction radiale, de la couche de ceinture la plus externe 6O. Dans le cas d’acier, les câblés 100 constituent de préférence un squelette de chacune des couches 6O, 6Mde la ceinture 6 définie par un ou plusieurs faisceaux d’un ou de plusieurs filaments en acier en l’absence de torsion, et/ou par un ou plusieurs câblés en acier que l’on obtient en soumettant à une torsion plusieurs filaments en acier et/ou un ou plusieurs monofilament(s) en acier.
Des renforcements sous la forme de câblés du type à brins multiples ont été utilisés pour renforcer le caoutchouc dans des bandages pneumatiques qui sont destinés à des services hors route à la fois dans les nappes 5 et dans les ceintures 6. Dans des bandages pneumatiques de type conventionnel, on utilise une résine pour remplir l’espace ou les espaces libres qui est/sont ménagés entre les brins internes de la partie centrale et les brins externes de la gaine des câblés 5 ou 6 du type à brins multiples et dans le but d’optimiser l’angle de croisement des filaments entre les brins externes de la gaine et les brins internes de la partie centrale. Dans un procédé conventionnel, on procède à une extrusion conjointe d’un caoutchouc ou d’une résine sur le brin interne de la partie centrale au cours de la production du câble. Une solution plus résistante, dans laquelle on peut mieux gérer l’espace libre ou les espaces libres, serait souhaitable.
La durabilité d’un bandage pneumatique peut être prolongée si l’on arrive à limiter la propagation de la corrosion. Lorsqu’un objet interne pénètre jusqu’à un niveau d’un câblé 5 de la carcasse ou d’un câblé 6 de la ceinture, en l’exposant ainsi à l’oxydation à partir de l’environnement de la mise en service, en particulier à partir de l’humidité, une corrosion peut se propager. On peut augmenter la profondeur de la pénétration dans le caoutchouc lorsque les brins faisant partie de la structure du type à brins multiples possèdent des espaces libres 140 entre les brins en question, ce qui permet d’obtenir une plus grande quantité du caoutchouc qui doit être pénétré à partir de la gaine externe 130 en direction de la partie centrale interne 140 du brin 100 et entre la gaine et la partie centrale en question. Par conséquent, lorsqu’on augmente ainsi la quantité de caoutchouc qui doit être pénétré, on peut diminuer l’exposition des câblés 5, 6 et ainsi diminuer la corrosion qui fait suite à une pénétration du caoutchouc par un objet externe.
En conformité avec la présente invention, on réalise cet espace libre/ces espaces libres 140 d’une manière avantageuse en appliquant un fil métallique d’enveloppement ou d’espace libre 110 qui est constitué d’un monofilament, de préférence fin, autour du brin interne de la partie centrale 120 et de préférence qui représente au moins 50 % des brins externes 130 de la gaine, comme on le représente en .
De préférence, le fil métallique d’enveloppement 110 est appliqué sur une longueur de pose qui est inférieure à la longueur/aux longueurs de pose des brins 130, 140, et il est de préférence soumis à une torsion dans la même direction ou dans une direction opposée.
Le fil métallique d’enveloppement 110 peut être constitué d’un matériau métallique ou polymère, tel qu’un acier à monofilament et/ou un polyester à monofilament.
Le fil métallique d’enveloppement 110 peut représenter en variante un câblé en acier plaqué au zinc ou un câblé en acier plaqué au laiton avec un revêtement supérieur à base de zinc.
Le diamètre du fil métallique d’enveloppement 110 se situe de préférence entre 0,1 mm et 0,2 mm.
Le fil métallique d’espace libre 110 permet ainsi d’obtenir une ouverture/un espace libre minimal permanent et stable 140 entre les brins de câblés en acier 120, 130 dans le but de maximiser la pénétration du caoutchouc de manière complète jusqu’au brin interne 120 de la partie centrale.
Une fois que le bandage pneumatique a été vulcanisé, ce fil métallique d’espace libre 110 ne procure de préférence aucun support de structure supplémentaire et l’amélioration de la durabilité que l’on obtient à partir de l’augmentation de la pénétration du caoutchouc permet de surpasser n’importe quels effets délétères potentiels liés au fil métallique d’espace libre 110.
Une augmentation de la pénétration du caoutchouc permet également d’augmenter la résistance aux chocs que manifestent les câblés 5, 6, étant donné que le caoutchouc qui est situé entre les brins de câblés 120, 130 permet de réduire les concentrations de contraintes dans les espaces libres qui sont vides, en l’absence de caoutchouc, entre les brins 120, 130.
Un fil métallique d’espace libre 110 en conformité avec la présente invention permet également de simplifier la fabrication du fil métallique, élimine une addition de résine ou de composés, et procure une solution plus résistante dans laquelle on gère/conserve mieux l’espace libre 140.

Claims (10)

  1. Câblé destiné au renforcement d’un article à base de caoutchouc tel qu’un bandage pneumatique, le câblé (100) comprenant :
    un brin de partie centrale (120) qui possède une structure de couche soumise à une torsion que l’on obtient par l’intermédiaire d’un entrelacement d’un certain nombre de filaments ;
    un certain nombre de brins de gaine (130) que l’on soumet à un entrelacement autour du brin de partie centrale (120), les brins de gaine possédant une structure de couche soumise à une torsion, que l’on obtient par l’intermédiaire d’un entrelacement de plusieurs filaments (120) ; et
    un fil métallique d’enveloppement (110) que l’on applique autour du brin de partie centrale (120) et d’au moins un des brins de gaine (130), le fil métallique d’enveloppement (110) créant un espace libre (140) entre le brin de partie centrale (120) et ledit au moins un brin de gaine (130).
  2. Câblé tel qu’on l’indique dans la revendication 1, dans lequel lesdits plusieurs brins de gaine (130) sont constitués par un nombre de 4 à 8 brins de gaine (130), de préférence par 6 brins de gaine (130).
  3. Câblé tel qu’on l’indique dans la revendication 1, dans lequel le brin de partie centrale (120) possède une structure 1+6 dans laquelle la partie centrale du brin de partie centrale (120) comprend un filament de partie centrale et six filaments de gaine qui sont entrelacés autour de la partie centrale du brin de partie centrale (120) dans le but de former une gaine ; et/ou dans lequel chaque brin de gaine (130) possède une structure 1+6 dans laquelle une partie centrale du brin de gaine (130) comprend un filament de partie centrale et six filaments de gaine qui sont entrelacés autour de la partie centrale du brin de gaine (130) dans le but de former une gaine.
  4. Câblé tel qu’on l’indique dans la revendication 1, dans lequel chaque filament qui forme le brin de partie centrale (120) possède un diamètre identique ; et/ou dans lequel chaque filament qui forme le brin de gaine (130) possède un diamètre identique.
  5. Câblé tel qu’on l’indique dans la revendication 1, dans lequel le brin de partie centrale (120) et lesdits plusieurs brins de gaine (130) sont de la même structure.
  6. Câblé tel qu’on l’indique dans la revendication 1, dans lequel le fil métallique d’enveloppement (100) représente un fil métallique du type à monofilament et/ou possède un diamètre qui se situe dans une plage allant de 0,1 mm à 0,2 mm.
  7. Câblé tel qu’on l’indique dans la revendication 1, dans lequel un diamètre du câblé (100) s’élève à 4 mm ou plus ; et/ou dans lequel un diamètre du câblé (100) est inférieur à 5 mm.
  8. Câblé tel qu’on l’indique dans la revendication 1, dans lequel le fil métallique d’enveloppement (130) est réalisé à partir d’un matériau qui est choisi parmi le groupe constitué par de l’acier, un polymère, du nylon, du polyester et de l’aramide.
  9. Bandage pneumatique qui comprend deux structures (1) faisant office de talons ; une carcasse qui s’étend à partir d’une structure (1) faisant office de talon jusqu’à l’autre structure (1) faisant office de talon ; une ceinture (6, 6m, 6o) qui est disposée, dans la direction radiale, à l’extérieur de la carcasse ; une bande de roulement (3) qui est destinée à entrer en contact avec une surface de route ; et un câblé (130) en conformité avec l’une quelconque des revendications précédentes.
  10. Bandage pneumatique selon la revendication 9, dans lequel la ceinture (6, 6m, 6o) et/ou la carcasse comprend le câblé (100) en question.
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