CA 02395899 2002-06-27
WO 01/49926 PCT/EP00/13290
CABLE D'ACIER MULTICOUCHES POUR CARCASSE DE PNEUMATIQUE
La présente invention est relative aux câbles d'acier (".steel Gords")
utilisables pour le
renforcement d'articles en caoutchouc tels que des pneumatiques. Elle se
rapporte plus
particulièrement aux câbles dits "à couches" utilisables pour le renforcement
de l'armature de
carcasse de pneumatiques de véhicules industriels tels que des pneumatiques
Poids-lourd.
1o Les câbles d'acier pour pneumatiques sont en règle générale constitués de
fils en acier
perlitique (ou ferrito-perlitique) au carbone, désigné ci-après "acier au
carbone", dont la teneur
en carbone est généralement comprise entre 0,2% et 1,2%, le diamètre de ces
fils étant le plus
souvent compris entre environ 0.10 et 0,40 mm (millimètre). On exige de ces
fils une très
haute résistance à la traction, en général supérieure à 2000 MPa, de
préférence supérieure à
~ 5 2500 MPa, obtenue grâce au durcissement structural intervenant lors de la
phase d'écrouissage
des fils. Ces fils sont ensuite assemblés sous forme de câbles ou torons, ce
qui nécessite des
aciers utilisés qu'ils aient aussi une ductilité en torsion suffisante pour
supporter les diverses
opérations de câblage.
2o Pour le renforcement des armatures de carcasse de pneumatiques Poids-lourd,
on utilise le
plus souvent aujourd'hui des câbles d'acier dits "à couches" ("layered cords'~
ou
"multicouches" constitués d'une âme centrale et d'une ou plusieurs couches de
fils
concentriques disposées autour de cette âme. Ces câbles à couches, qui
privilégient des
longueurs de contact plus importantes entre les fils, sont préférés aux câbles
plus anciens dits
25 "à torons" ( "strand cords'~ en raison d'une part d'une plus grande
compacité, d'autre part d'une
sensibilité moindre à l'usure par fretting. Parmi les câbles à couches, on
distingue notamment.
de manière connue, les câbles à structure compacte et les câbles à couches
tubulaires ou
cylindriques.
30 Les câbles à couches les plus répandus dans les carcasses de pneumatiques
Poids-lourd sont
des câbles de formule (L+M) ou (L+M+N), les derniers étant généralement
destinés aux plus
gros pneumatiques. Ces câbles sont formés de manière connue d'une âme de L
fils) entourée
d'au moins une couche de M fils éventuellement elle-même entourée d'une couche
externe de
N fils, avec en général L variant de 1 à 4, M variant de 3 à 12, N variant de
8 à 20 le cas
35 échéant, l'ensemble pouvant être éventuellement fretté par un fil de frette
externe enroulé en
hélice autour de la dernière couche.
De tels câbles à couches utilisables pour le renforcement d'armatures de
carcasse de
pneumatiques radiaux, notamment de pneumatiques Poids-lourd, ont été décrits
dans un très
4o grand nombre de publications. On se reportera notamment aux documents US-A-
3 922 841 ;
US-A-4 158 946 ; US-A-4 488 587 ; EP-A-0 168 858 ; EP-A-0 176 139 ou US-A-4
651 513 ;
EP-A-0 194 011 ; EP-A-0 260 556 ou US-A-4 756 151 ; EP-A-0 362 570 ; EP-A-0
497 612
ou US-A-5 285 836 ; EP-A-0 568 271 ; EP-A-0 648 891 ; EP-A-0 669 421 ou US-A-5
595
057 ; EP-A-0 675 223 ; EP-A-0 709 236 ou US-A-5 836 145 ; EP-A-0 719 889 ou US-
A-5
45 697 204 ; EP-A-0 744 490 ou US-A-5 806 296 ou US-A-5 822 973 ; EP-A-0 779
390 ou US-
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-2-
A-5 802 829 ; EP-A-0 834 613 ou US-A-6 102 095; W098/41682 ; RD (Research
Disclosure) N°34054, août 1992, pp. 624-33 ; RD N°34370,
novembre 1992, pp. 857-59.
Pour remplir leur fonction de renforcement des d'armatures de carcasse de
pneumatiques
radiaux, les câbles à couches doivent tout d'abord présenter une bonne
flexibilité et une
endurance élevée en flexion. ce qui implique notamment que leurs fils
présentent un diamètre
relativement faible, normalement inférieur à 0,28 mm, plus petit en
particulier que celui des
fils utilisés dans les câbles conventionnels pour les armatures de sommet des
pneumatiques.
1 o Ces câbles à couches sont d'autre part soumis à des contraintes
importantes lors du roulage des
pneumatiques, notamment à des flexions ou variations de courbure répétées
induisant au
niveau des fils des frottements, notamment par suite des contacts entre
couches adjacentes, et
donc de l'usure, ainsi que de la fatigue ; ils doivent donc présenter une
haute résistance aux
phénomènes dits de "fatigue-fretting".
Il est important enfin qu'ils soient imprégnés autant que possible par le
caoutchouc, que cette
matière pénètre dans tous les espaces entre les fils constituant les câbles.
En effet, si cette
pénétration est insuffisante, il se forme alors des canaux vides, le long des
câbles, et les agents
corrosifs, par exemple l'eau, susceptibles de pénétrer dans les pneumatiques
par exemple à la
2o suite de coupures, cheminent le long de ces canaux jusque dans l'armature
de carcasse du
pneumatique. La présence de cette humidité joue un rôle important en
provoquant de la
corrosion et en accélérant les processus de dégradation ci-dessus (phénomènes
dits de
"fatigue-corrosion"), par rapport à une utilisation en atmosphère sèche.
Tous ces phénomènes de fatigue que l'on regroupe généralement sous le terme
générique de
"fatigue-fretting-corrosion" sont à l'origine d'une dégénérescence progressive
des propriétés
mécaniques des câbles et peuvent affecter, pour les conditions de roulage les
plus sévères, la
durée de vie de ces derniers.
3o Afin d'améliorer l'endurance des câbles à couches dans les armatures de
carcasse de
pneumatiques Poids-lourd, où de manière connue les sollicitations en flexion
répétée peuvent
être particulièrement sévères, on a proposé depuis longtemps de modifier leur
construction
afin d'augmenter notamment leur pénétrabilité par le caoutchouc, et ainsi
limiter les risques
dus à la corrosion et à la fatigue-corrosion.
Ont été par exemple proposés ou décrits des câbles à couches de construction
(3+9) ou
(3+9+15) constitués d'une âme de 3 fils entourée d'une première couche de 9
fils et le cas
échéant d'une seconde couche de 15 fils, comme décrit par exemple dans EP-A-0
168 858,
EP-A-0 176 139, EP-A-0 497 612, EP-A-0 669 421. EP-A-0 709 236, EP-A-0 744
490, EP-A-
0 779 390, le diamètre des fils de l'âme étant ou non différent de celui des
fils des autres
couches. Ces câbles ne sont pas pénétrables jusqu'à coeur à cause de la
présence d'un canal ou
capillaire au centre des trois fils d'ârne, qui reste vide après imprégnation
par le caoutchouc, et
donc propice à la propagation de milieux corrosifs tels que l'eau.
La publication RD N°34370 décrit par exemple des câbles de structure
[1+6+12], du type
compacts ou du type à couches tubulaires concentriques, constitués d'une âme
formée d'un
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seul fil, entourée d'une couche intermédiaire de 6 fils elle-même entourée
d'une couche
externe de 12 fils. La pénétrabilité par le caoutchouc peut être améliorée en
utilisant des
diamètres de fils différents d'une couche à l'autre, voire à l'intérieur d'une
même couche. Des
câbles de construction [1+6+12] dont la pénétrabilité est améliorée grâce à un
choix approprié
des diamètres des fils, notamment à l'utilisation d'un fil d'âme de plus gros
diamètre, ont été
décrits par exemple dans EP-A-0 648 891 ou W098/41682.
Pour améliorer encore, par rapport à ces câbles conventionnels, la pénétration
du caoutchouc à
l'intérieur du câble, on a proposé ou décrit des câbles multicouches avec une
âme centrale
entourée d'au moins deux couches concentriques, notamment des câbles de
formule [1+M+N]
(par exemple [1+5+10]) dont la couche externe est insaturée (incomplète),
assurant ainsi une
meilleure pénétrabilité par le caoutchouc (voir par exemple demandes précitées
EP-A-0 675
223, EP-A-0 719 889, EP-A-0 744 490, W098/41682). Les constructions proposées
permettent la suppression du fil de frette, grâce à une meilleure pénétration
du caoutchouc à
~ 5 travers la couche externe et l'auto-frettage qui en résulte. L'expérience
montre toutefois que
ces câbles ne sont pas pénétrés jusqu'à coeur par le caoutchouc, en tout cas
encore
insuffisamment.
En tout état de cause, une amélioration de la pénétrabilité par le caoutchouc
n'est pas
2o suffisante pour garantir un niveau de performance suffisant. Lorsqu'ils
sont utilisés pour le
renforcement des armatures de carcasse de pneumatiques, les câbles doivent non
seulement
résister à la corrosion mais aussi satisfaire un grand nombre de critères,
parfois
contradictoires, en particulier de ténacité, résistance au fretting, adhésion
élevée au
caoutchouc, uniformité, flexibilité, endurance en flexion répétée, stabilité
sous forte flexion,
25 etc.
Ainsi, pour toutes les raisons exposées précédemment, et malgré les
différentes améliorations
récentes qui ont pu être apportées ici ou là sur tel ou tel critère déterminé,
les meilleurs câbles
utilisés aujourd'hui dans les armatures de carcasse de pneumatiques Poids-
lourds restent
30 limités à un petit nombre de câbles à couches de structure fort
conventionnelle, du type
compacts ou à couches cylindriques, avec une couche externe saturée (complète)
; il s'agit
essentiellement des câbles de constructions [3+9], [3+9+15] ou [1+6+12] tels
que décrits
précédemment.
35 Or, la Demanderesse a trouvé lors de ses recherches un câble à couches
nouveau, du type à
couche externe insaturée, qui de manière inattendue améliore encore la
performance globale
des meilleurs câbles à couches connus pour le renforcement des carcasses de
pneumatiques
Poids-lourd. Ce câble de l'invention présente, grâce à une architecture
spécifique, non
seulement une excellente pénétrabilité par le caoutchouc, limitant les
problèmes de corrosion,
4o mais encore des propriétés d'endurance en fatigue-fretting qui sont
notablement améliorées
par rapport aux câbles de l'art antérieur.
La longévité des pneumatiques Poids-lourd et celle de leurs armatures de
carcasse peuvent
être ainsi sensiblement améliorées.
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En conséquence, un premier obj~.~t de l'invention est un câble multicouches à
couche externe
insaturée, utilisable comme élément de renforcement d'une armature de carcasse
de
pneumatique, comportant une ::~me (notée CO) de diamètre do, entourée d'une
couche
intermédiaire (notée C 1 ) de quatre ou cinq fils (M = 4 ou 5) de diamètre d,
enroulés ensemble
en hélice selon un pas p,, cette couche C1 étant elle-même entourée d'une
couche externe
(notée C2) de N fils de diamètre d~ enroulés ensemble en hélice selon un pas
p~, N étant
inférieur de 1 à 3 au nombre maximal Nma~ de fils enroulables en une couche
autour de la
couche C1, ce câble étant caractérisé en ce qu'il présente les
caractéristiques suivantes (do, d,,
d~, p, et p~ en mm):
- (i) 0,08 < do < 0,28 ;
- (ii) 0,15 < d, < 0,28 ;
- (iii) 0.12 < d~ < 0,25 ;
- (iv) pour M = 4 : 0,40 < (do/ d,) < 0,80 ;
pour M = 5 : 0,70 < (do/ d,) < 1,10 ;
- (v) _4,8 ~r (da + d, ) < p, < pz < 5,6 ~ (do + 2d, +
d~) ;
- (vi) les fils des couches C1 et C2 sont enrouls dans
le mme sens de torsion.
L'invention concerne également l'utilisation d'un câble conforme à l'invention
pour le
2o renforcement d'articles ou de produits semi-finis en matière plastique
et/ou en caoutchouc, par
exemple des nappes, des tuyaux, des courroies, des bandes transporteuses, des
pneumatiques,
plus particulièrement des pneumatiques destinés à des véhicules industriels
utilisant
habituellement une armature de carcasse métallique.
Le câble de l'invention est tout particulièrement destiné à être utilisé comme
élément de
renforcement d'une armature de carcasse de pneumatique destiné à des véhicules
industriels
choisis parmi camionnettes, "Poids-lourds" - i.e., métro, bus, engins de
transport routier
(camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route - , engins agricoles
ou de génie civil,
avions, autres véhicules de transport ou de manutention.
35
L'invention concerne en outre ces articles ou produits semi-finis en matière
plastique et/ou en
caoutchouc eux-mêmes lorsqu'ils sont renforcés par un câble conforme à
l'invention, en
particulier les pneumatiques destinés aux véhicules industriels cités ci-
dessus, plus
particulièrement les pneumatiques Poids-lourds et leurs nappes d'armature de
carcasse.
L'invention ainsi que ses avantages seront aisément compris à la lumière de la
description et
des exemples de réalisation qui suivent, ainsi que des figures 1 et 3
relatives à ces exemples
qui schématisent, respectivement:
- une coupe transversale d'un câble de structure [1+5+10] conforme à
l'invention (figure 1);
- une coupe transversale d'un câble de structure compacte de l'art antérieur
(figure 2);
une coupe radiale d'une enveloppe de pneumatique Poids-lourd à armature de
carcasse
radiale (figure 3).
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I. MESURES ET TESTS
I-1. Mesures dynamométriques
En ce qui concerne les fils ou câbles métalliques. les mesures de force à la
rupture notée Fm
(charge maximale en N), de résistance à la rupture notée Rm (en MPa) et
d'allongement à la
rupture noté At (allongement total en %) sont effectuées en traction selon la
norme ISO 6892
de 1984. En ce qui concerne les compositions de caoutchouc, les mesures de
module sont
effectuées en traction selon la norme AFNOR-NFT-46002 de septembre 1988 : on
mesure en
seconde élongation (i.e., après un cycle d'accommodation) le module sécant
nominal (ou
contrainte apparente, en MPa) à 10% d'allongement, noté M 10 (conditions
normales de
température et d'hygrométrie selon la norme AFNOR-NFT-40101 de décembre 1979).
I-2. Test de perméabilité à l'air
Le test de perméabilité à l'air permet de mesurer un indice relatif de
perméabilité à l'air noté
"Pa". Il constitue un moyen simple de mesure indirecte du taux de pénétration
du câble par
une composition de caoutchouc. Il est réalisé sur des câbles extraits
directement. par
décorticage, des nappes de caoutchouc vulcanisées qu'ils renforcent, donc
pénétrés par le
2o caoutchouc cuit.
Le test est réalisé sur une longueur de câble déterminée (par exemple 2 cm) de
la manière
suivante: on envoie de l'air à l'entrée du câble, sous une pression donnée
(par exemple 1 bar),
et on mesure la quantité d'air à la sortie, à l'aide d'un débitmètre ; pendant
la mesure
l'échantillon de câble est bloqué dans un joint étanche de telle manière que
seule la quantité
d'air traversant le câble d'une extrémité à l'autre, selon son axe
longitudinal, est prise en
compte par la mesure. Le débit mesuré est d'autant plus faible que le taux de
pénétration du
câble par le caoutchouc est élevé.
3o I-3. Test courroie
Le test "courroie" est un test de fatigue connu qui a été décrit par exemple
dans les demandes
EP-A-0 648 891 ou W098/41682 précitées, les câbles d'acier à tester étant
incorporés dans un
article en caoutchouc que l'on vulcanise.
Son principe est le suivant: l'article en caoutchouc est une courroie sans fin
réalisée avec un
mélange connu à base de caoutchouc, semblable à ceux qui sont couramment
utilisés pour les
carcasses des pneumatiques radiaux. L'axe de chaque câble est orienté selon la
direction
longitudinale de la courroie et les câbles sont séparés des faces de cette
dernière par une
4o épaisseur de gomme d'environ 1 mm. Lorsque la courroie est disposée de
façon à former un
cylindre de révolution, le câble forme un enroulement en hélice de même axe
que ce cylindre
(par exemple, pas de l'hélice égal à environ 2,5 mm).
On fait ensuite subir à cette courroie les sollicitations suivantes : on fait
tourner la courroie
autour de deux galets, de telle sorte que chaque portion élémentaire de chaque
câble soit
soumise à une tension de 12% de la force-rupture initiale et subisse des
cycles de variation de
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courbure qui la font passer d'un rayon de courbure infini à un rayon de
courbure de 40 mm et
ceci pendant 50 millions de cycles. Le test est réalisé sous une atmosphère
contrôlée, la
température et l'humidité de l'air au contact de la courroie étant maintenues
à environ 20°C et
60% d'humidité relative. La durée des sollicitations pour chaque courroie est
de l'ordre de
3 semaines. A la fin de ces sollicitations, on extrait les câbles des
courroies, par décorticage,
et on mesure la force rupture résiduelle des fils des câbles fatigués.
On réalise d'autre part une courroie identique à la précédente et on la
décortique de la même
façon que précédemment mais cette fois sans soumettre les câbles au test de
fatigue. On
mesure ainsi la force rupture initiale des fils des câbles non fatigués.
On calcule finalement la déchéance de force-rupture après fatigue (notée OFm
et exprimée en
%), en comparant la force-rupture résiduelle à la force-rupture initiale.
Cette déchéance OFm est de manière connue due à la fatigue et à l'usure dés
fils causées par
l'action conjointe des sollicitations et de l'eau provenant de l'air ambiant,
ces conditions étant
comparables à celles auxquelles sont soumis les câbles de renforcement dans
des carcasses de
pneumatiques.
2o I-4. Test de traction ondulée
Le test de "traction ondulée" est un test de fatigue bien connu de l'homme du
métier, dans
lequel le matériau testé est fatigué en extension uni-axiale pure (extension-
extension), c'est-à-
dire sans contrainte de compression.
Le principe est le suivant : un échantillon du câble à tester, maintenu à
chacune de ses deux
extrémités par les deux mors d'une machine de traction est soumis à une
contrainte de traction
ou extension dont l'intensité a varie de manière cyclique et symétrique (amo,,
-~- aa) autour
d'une valeur moyenne (amoy), entre deux valeurs extrêmes am;° (6moy -
6a) et 6ma~ (6moy + 6a)
3o encadrant cette valeur moyenne, sous un rapport de charge "R" _ (6",in/6m~)
déterminé. La
contrainte moyenne amoy est donc liée au rapport de charge R et à l'amplitude
6a par la relation
amoy = 6a( 1 +R)/( 1-R).
En pratique, le test est conduit de la manière suivante: on choisit une
première amplitude de
contrainte 6a (généralement dans un domaine de l'ordre de 1/4 à 1/3 de la
résistance Rm du
câble) et on lance le test de fatigue pour un nombre maximal de 105 cycles
(fréquence 30 Hz),
le rapport de charge R étant choisi égal à 0,1. Selon le résultat obtenu --
i.e. rupture ou non-
rupture du câble au bout de ces 105 cycles maximum -- on applique une nouvelle
amplitude 6a
(inférieure ou supérieure à la précédente, respectivement) sur une nouvelle
éprouvette, en
4o faisant varier cette valeur aa selon la méthode dite de l'escalier (Dixon &
Mood ; Journal of
the American statistical association, 43, 1948, 109-126). On effectue ainsi 17
itérations au
total, le traitement statistique des essais défini par cette méthode de
l'escalier conduit à la
détermination d'une limite d'endurance - notée ~d - qui correspond à une
probabilité de
rupture du câble de 50% au bout des 105 cycles de fatigue.
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On utilise pour ce test une machine de fatigue en traction de la société
Schenk (modèle PSA) ;
la longueur utile entre les deux mors est de 10 cm ; la mesure est réalisée
sous une atmosphère
sèche contrôlée (taux d'humidité relative inférieur ou égal à 5% ; température
de 20°C).
I-5. Test d'endurance en pneumatique
L'endurance des câbles en fatigue-fretting-corrosion est évaluée dans des
nappes carcasse de
pneumatiques poids-lourd par un test de roulage de très longue durée.
l0 On fabrique pour cela des pneumatiques Poids-lourd dont l'armature de
carcasse est constituée
d'une seule nappe caoutchoutée renforcée par les câbles à tester. On monte ces
pneumatiques
sur des jantes connues adaptées et on les gonfle à la même pression (avec une
surpression par
rapport à la pression nominale) avec de l'air saturé en humidité. On fait
ensuite rouler ces
pneumatiques sur une machine de roulage automatique, sous une charge très
élevée (surcharge
par rapport à la charge nominale) et à la même vitesse, pendant un nombre
déterminé de
kilomètres. A la fin du roulage, on extrait les câbles de la carcasse du
pneumatique, par
décorticage, et on mesure la force rupture résiduelle à la fois sur les fils
et sur les câbles ainsi
fatigués.
On réalise d'autre part des pneumatiques identiques aux précédents et on les
décortique de la
même façon que précédemment, mais cette fois sans les soumettre au roulage. On
mesure
ainsi, après décorticage, la force rupture initiale des fils et des câbles non
fatigués.
On calcule finalement la déchéance de force-rupture après fatigue (notée OFm
et exprimée en
%), en comparant la force-rupture résiduelle à la force-rupture initiale.
Cette déchéance OFm
est due à la fatigue et à l'usure (diminution de section) des fils causées par
l'action conjointe
des diverses sollicitations mécaniques, en particulier de l'intense travail
des forces de contact
entre les fils, et de l'eau provenant de l'air ambiant, en d'autres termes à
la fatigue-fretting-
corrosion subie par le câble à l'intérieur du pneumatique, lors du roulage.
35
On peut aussi choisir de conduire le test de roulage jusqu'à la destruction
forcée du
pneumatique, en raison d'une rupture de la nappe de carcasse ou d'un autre
type d'avarie
survenant plus tôt (par exemple un déchapage).
II. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
II-1. Câble de l'invention
Les termes "formule" ou "structure", lorsqu'ils sont utilisés dans la présente
description pour
décrire les câbles, se réfèrent simplement à la construction de ces câbles.
Le câble de l'invention est un câble multicouches comportant une âme (CO) de
diamètre do,
une couche intermédiaire (C I ) de 4 ou 5 fils (M = 4 ou 5) de diamètre d, et
une couche
externe insaturée (C2) de N fils de diamètre d,, N étant inférieur de 1 à 3 au
nombre maximal
N",a,, de fils enroulables en une couche unique autour de la couche C 1.
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Dans ce câble à couches de l'inv~.:ntion, le diamètre de l'âme et celui des
fils des couches C I et
C2 , les pas d'hélice (donc les angles) et les sens d'enroulement des
différentes couches sont
définies par l'ensemble des caractéristiques ci-après (do, d,, d~, p, et p~
exprimés en mm):
- (i) 0,08 < do < 0,28 ;
- () 0,15 < d, < 0,28 ;
- (iii) 0,12 < d, < 0,25 ;
- (iv) pour M = 4 : 0,40 < (do / d,) < 0,80 ;
pour M = S : 0,70 < (do / d, ) < I ,10 ;
- (v) 4,8 n (do+ d,) < p, < p~ < 5,6 ~ (do+ 2d, + d~)
- (vi) les fils des couches C I et C2 sont enrouls dans
le mme sens de torsion.
Les caractéristiques (i) à (vi) ci-dessus, en combinaison, permettent
d'obtenir à la fois:
IS
- des forces de contact suffisantes mais limitées entre CO et C1, favorables à
une usure
réduite et une fatigue moindre des fils de la couche CI;
- une usure par fretting réduite entre les fils des couches C 1 et C2, ceci
malgré la présence de
pas différents (p, ~ pz) entre les deux couches C 1 et C2.
- grâce notamment à une optimisation du rapport des diamètres (do/ d,) et des
angles d'hélice
que forment les fils des couches C 1 et C2, une pénétration optimale du
caoutchouc à
travers les couches C 1 et C2 et jusqu'au coeur CO de ce dernier, assurant
d'une part une très
haute protection contre la corrosion ou son éventuelle propagation, d'autre
part une
désorganisation minimale du câble sous sollicitation en forte flexion.
30
Ainsi, grâce à sa structure spécifique, le câble de l'invention, déjà auto-
fretté, ne nécessite
généralement pas l'emploi d'un fil de frette externe autour de la couche C2 ;
ceci résout
avantageusement les problèmes d'usure entre le fil de frette et les fils de la
couche la plus
externe du câble.
Mais, bien entendu, le câble de l'invention pourrait aussi comporter une telle
frette externe,
constituée par exemple d'un (au moins un) fil unique enroulé en hélice autour
de la couche
externe C2, selon un pas d'hélice préférentiellement plus court que celui de
la couche C2, et
un sens d'enroulement opposé ou identique à celui de cette couche externe.
Afin de renforcer encore l'effet de frettage spécifique apportée par la couche
C2, le câble de
l'invention. en particulier lorsqu'il est dépourvu d'un tel fil de frette
externe, vérifie de
préférence la caractéristique (vii) ci-après:
- -(vii) 5,0 ~ (do+ d,) < p, < p, < 5,0 ~t (do+ 2d, + d,) .
Les caractéristiques (v) et (vi) - pas p, et p~ différents et couches C 1 et
C2 enroulés dans le
même sens de torsion - font que, de manière connue, les fils des couches C 1
et C2 sont
essentiellement disposés selon deux couches cylindriques (i.e. tubulaires),
adjacentes et
concentriques. Par câbles à couches dites "tubulaires" ou "cylindriques", on
entend ainsi des
câbles constitués d'une âme (i.e., noyau ou partie centrale) et d'une ou
plusieurs couches
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concentriques, chacune de forme tubulaire, disposées) autour de cette âme, de
telle manière
que, au moins dans le câble au repos, l'épaisseur de chaque couche est
sensiblement égale au
diamètre des fils qui la constituent ; il en résulte que la section
transversale du câble a un
contour ou enveloppe (notée E~ qui est sensiblement circulaire, comme illustré
par exemple
sur la figure 1.
Les câbles à couches cylindriques ou tubulaires de l'invention ne doivent en
particulier pas
être confondus avec des câbles à couches dits "compacts", assemblages de fils
enroulés au
même pas et dans la même direction de torsion ; dans de tels câbles, la
compacité est telle que
1 o pratiquement aucune couche distincte de fils n'est visible ; il en résulte
que la section
transversale de tels câbles a un contour (E~ qui n'est plus circulaire, mais
polygonal, comme
illustré par exemple sur la figure 2.
La couche externe C2 est une couche tubulaire de N fils dite "insaturée" ou
"incomplète".
c'est-à-dire que, par définition, il existe suffisamment de place dans cette
couche tubulaire C2
pour y -ajouter au moins un (N+I )ème fil de diamètre d,, plusieurs des N fils
se trouvant
éventuellement au contact les uns des autres. Réciproquement, cette couche
tubulaire C2
serait qualifiée de "saturée" ou "complète" s'il n'existait pas suffisamment
de place dans cette
couche pour y ajouter au moins un (N+1)ème fil de diamètre d~.
De préférence, le câble de l'invention est un câble à couches de construction
notée [ 1 +M+N],
c'est-à-dire que son âme est constituée d'un seul fil, tel que représenté par
exemple sur la
figure 1 (câble noté C-I).
Cette figure 1 schématise une coupe perpendiculaire à l'axe (noté O) de l'âme
et du câble, le
câble étant supposé rectiligne et au repos. On voit que l'âme CO (diamètre do)
est formée d'un
fil unique ; elle est entourée et au contact d'une couche intermédiaire C I de
5 fils de diamètre
d, enroulés ensemble en hélice selon un pas p, ; cette couche C I ,
d'épaisseur sensiblement
égale à d,, est elle-même entourée et au contact d'une couche externe C2 de 10
fils de diamètre
3o d, enroulés ensemble en hélice selon un pas p~, et donc d'épaisseur
sensiblement égale à da.
Les fils enroulés autour de l'âme CO sont ainsi disposés selon deux couches
adjacentes et
concentriques, tubulaires (couche C I d'épaisseur sensiblement égale à d,,
puis couche C2
d'épaisseur sensiblement égale à d~). On voit que les fils de la couche C 1
ont leurs axes (notés
O~) disposés pratiquement sur un premier cercle C, représenté en pointillés,
tandis que les fils
de la couche C2 ont leurs axes (notés O~) disposés pratiquement sur un second
cercle C~,
représenté également en pointillés.
Pour un compromis de résultats encore meilleur, vis-à-vis en particulier de la
pénétrabilité du
câble par le caoutchouc et des forces de contact entre les différentes
couches, on préfère que la
relation (vii) supra soit vérifiée, ceci que le câble de l'invention soit
fretté ou non par un fil de
frette externe.
Plus préférentiellement encore, pour ces mêmes raisons, le câble de
l'invention vérifie la
relation suivante:
(viii) 5,3 ~ (do+ d,) < p, < p~ < 4,7 ~ (do+ 2d, + d~) .
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En décalant ainsi les pas et donc les angles de contact entre les fils de la
couche C 1 d'une part,
et ceux de la couche C2 d'autre part, on a constaté qu'on améliorait encore la
pénétrabilité du
câble, en augmentant la surface des canaux de pénétration entre ces deux
couches, tout en
optimisant ses performances en fatigue-fretting.
On rappelle ici que, selon une définition connue, le pas représente la
longueur, mesurée
parallèlement à l'axe O du câble, au bout de laquelle un fil ayant ce pas
effectue un tour
complet autour de l'axe O du câble ; ainsi, si l'on sectionne l'axe O par deux
plans
perpendiculaires à l'axe O et séparés par une longueur égale au pas d'un fil
d'une des deux
couches C 1 ou C2, l'axe de ce fil (O, ou O2, respectivement) a dans ces deux
plans la même
position sur les deux cercles correspondant à la couche C 1 ou C2 du fil
considéré.
Dans le câble conforme à l'invention, un mode de réalisation préférentiel
consiste à choisir les
pas p, et p~ compris dans un domaine de 5 à 15 mm, p, étant notamment compris
dans un
domaine de 5 à 10 mm et p~ compris dans un domaine de 10 à 15 mm.
La relation suivante est plus préférentiellement vérifiée, en particulier
lorsque le câble de
l'invention est dépourvu de fil de frette externe:
6<p,<pZ<14.
Un mode de réalisation particulier et avantageux consiste alors à choisir p,
compris entre 6 et
10 mm et p, compris entre 10 et 14 mm.
Dans le câble conforme à l'invention, tous les fils des couches C 1 et C2 sont
enroulés dans le
même sens de torsion, c'est-à-dire soit dans la direction S (disposition
"S/S"), soit dans la
direction Z (disposition "Z/Z"). Une telle disposition des couches C 1 et C2
est plutôt contraire
aux constructions les plus classiques des câbles à couches [L+M+N], notamment
ceux de
3o construction [3+9+15], qui nécessitent le plus souvent un croisement des
deux couches C1 et
C2 (soit une disposition "S/Z" ou "Z/S") afin que les fils de la couche C2
viennent eux-mêmes
fretter les fils de la couche C 1. L'enroulement dans le même sens des couches
C 1 et C2 permet
avantageusement, dans le câble conforme à l'invention, de minimiser les
frottements entre ces
deux couches C 1 et C2 et donc l'usure des fils qui les constituent.
Dans le câble de l'invention, les rapports (do/d,) doivent être fixés dans des
limites
déterminées, selon le nombre M (4 ou 5) de fils de la couche C1. Une valeur
trop faible de ce
rapport est préjudiciable à l'usure entre l'âme et les fils de la couche C1.
Une valeur trop
élevée nuit à la compacité du câble, pour un niveau de résistance en
définitive peu modifié,
4o ainsi qu'à sa flexibilité ; la rigidité accrue de l'âme due à un diamètre
do trop élevé serait par
ailleurs préjudiciable à la faisabilité elle-même du câble, lors des
opérations de câblage.
Les fils des couches C 1 et C2 peuvent avoir un diamètre identique ou
différent d'une couche à
l'autre ; on peut utiliser avantageusement des fils de même diamètre (d, =
dZ), notamment pour
simplifier le procédé de câblage et abaisser les coûts, comme représenté par
exemple sur la
figure 1.
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Le nombre maximal Nma~ de fils enroulables en une couche unique saturée autour
de la couche
C 1 est bien entendu fonction de nombreux paramètres (diamètre do de l'âme,
nombre M et
diamètre d, des fils de la couche C1, diamètre dz des fils de la couche C2). A
titre d'exemple,
si N",~~ est égal à 12, N peut alors varier de 9 à 11 (par exemple
constructions [1+M+9],
[1+M+10] ou [1+M+11]) ; si Nma~ est par exemple égal à 11, N peut alors varier
de 8 à 10 (par
exemple constructions [I+M+8], [1+M+9] ou [1+M+10]).
De préférence, le nombre N de fils dans la couche C2 est inférieur de 1 à 2 au
nombre
1 o maximal Nma~. Ceci permet dans la plupart des cas d'aménager un espace
suffisant entre les fils
pour que les compositions de caoutchouc puissent s'infiltrer entre les fils de
la couche C2 et
atteindre la couche C 1. Ainsi, l'invention est de préférence mise en oeuvre
avec un câble
choisi parmi les câbles de structure [1+4+g], [I+4+9], [I+4+10], [1+5+9],
[I+5+10] ou
[I+5+I1].
A titre d'exemples de câbles conformes à l'invention, on citera les câbles
ayant les
constructions suivantes et en particulier, parmi eux, les câbles préférentiels
vérifiant au moins
l'une des relations (vii) ou (viii) précitées:
- [ 1 +4+8] avec do = 0, I 00 mm = 0,200
et d, = d~ mm;
- [ I +4+8] avec do = 0,120 mm et = 0,225
d, = d~ mm;
- [ 1 +4+9] avec do = 0,120 mm et = 0,200
d, = d2 mm;
- [ I+4+9] avec do = 0, I 50 mm et = 0,225
d, = d~ mm;
- [ 1 +4+ 10] avec do = 0,120 mm et = 0,175
d, = d~ mm;
- [I+4+10] avec do = 0,150 mm et = 0,225
d, = dz mm;
- [ 1 +S+9] avec do = 0,150 mm et 0,175
d, = d~ = mm;
- [ 1 +5+9] avec do = 0,175 mm et 0,200
d, = d~ = mm;
- [ 1+5+10] avec do = 0, I 50 mm et 0,175
d, = d2 = mm;
- [1+5+10] avec do = d, = d~ = 0,200
mm;
- [ 1 +5+1 I ] avec do = dZ = 0,2000,225
mm ; d i = mm;
- [I+5+I I] avec do = 0,200 mm et 0,225
d, = d~ = mm;
- [ I +5+1 I ] avec do = d, = d2 =
0,225 mm;
- [ 1 +5+ 11 ] avec do = 0,240 mm 0,225
et d, = d, = mm;
- [1+5+11] avec do = d2 = 0,225 mm 0,260
; dl = mm.
On notera que, dans ces câbles, au moins deux couches sur trois (C0, C1, C2)
contiennent des
fils de diamètres (respectivement do, d,, d~) identiques.
L'invention est préférentiellement mise en oeuvre, dans les armatures de
carcasses des
pneumatiques Poids-lourd, avec des câbles de structure [1+5+N], plus
préférentiellement de
structure [1+5+9], [I+5+10] ou [I+5+11]. Plus préférentiellement encore, on
utilise des
câbles de structure [1+5+10) ou [1+5+11].
Pour de tels câbles [1+5+N], un mode avantageux de réalisation de l'invention
consiste à
utiliser des fils de mëme diamètre pour l'âme et au moins une des couches C 1
et C2, voire
pour les deux couches (dans ce cas, do = d, = d2), comme représenté par
exemple à la figure 1.
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Toutefois, pour augmenter encore la pénétrabilité du câble par le caoutchouc,
les fils de la
couche C 1 peuvent être choisis :3e diamètre supérieur à ceux de la couche C2,
par exemple
dans un rapport (d,/dz) préférentiellement compris entre 1,05 et 1,30.
Pour des raisons de résistance, de faisabilité et de coût industriels, on
préfère que le diamètre
do de l'âme soit compris entre 0,14 et 0,28 mm.
D'autre part, pour un meilleur compromis entre résistance, faisabilité et
tenue en flexion du
i o câble, d'une part, pénétrabilité par les compositions de caoutchouc
d'autre part, on préfère que
les diamètres des fils des couches C2 soient compris entre 0,15 et 0,25 mm.
Pour les armatures de carcasse de pneumatiques Poids-lourd. le diamètre d, est
de préférence
choisi inférieur ou égal à 0,26 mm et le diamètre d, est de préférence
supérieur à 0,17 mm. Un
diamètre d, inférieur ou égal à 0,26 mm permet de réduire le niveau des
contraintes subies par
les fils lors des variations importantes de courbure des câbles, alors qu'on
choisit de
préférence des diamètres d2 supérieurs à 0,17 mm pour des raisons, notamment,
de résistance
des fils et de coût industriel; lorsque d, et d~ sont choisis dans ces
intervalles préférentiels, le
diamètre d° de l'âme est alors plus préférentiellement compris entre
0,14 et 0,25 mm.
L'invention peut être mise en oeuvre avec tout type de fils en acier, par
exemple des fils en
acier au carbone et/ou des fils en acier inoxydable tels que décrits par
exemple dans les
demandes EP-A-0 648 891 ou W098/41682 précitées. On utilise de préférence un
acier au
carbone. mais il est bien entendu possible d'utiliser d'autres aciers ou
d'autres alliages.
Lorsqu'un acier au carbone est utilisé, sa teneur en carbone (% en poids
d'acier) est de
préférence comprise entre 0,50% et 1,0%, plus préférentiellement entre 0,68%
et 0,95% ; ces
teneurs représentent un bon compromis entre les propriétés mécaniques requises
pour le
pneumatique et la faisabilité du fil. Il est à noter que dans les applications
où les plus hautes
résistances mécaniques ne sont pas nécessaires, on pourra utiliser
avantageusement des aciers
au carbone dont la teneur en carbone est comprise entre 0,50% et 0,68%,
notamment varie de
0,55% à 0,60%, de tels aciers étant finalement moins coûteux car plus faciles
à tréfiler. Un
autre mode avantageux de réalisation de l'invention peut consister aussi,
selon les applications
visées, à utiliser des aciers à faible teneur en carbone, comprise par exemple
entre 0,2% et
0,5%, en raison notamment d'un coût plus bas et d'une plus grande facilité de
tréfilage.
Lorsque les câbles de l'invention sont utilisés pour renforcer les armatures
de carcasse de
pneumatiques pour véhicules industriels, leurs fils ont de préférence une
résistance en traction
supérieure à 2000 MPa, plus préférentiellement supérieure à 3000 MPa. Dans le
cas de
4o pneumatiques de très grosses dimensions, on choisira notamment des fils
dont la résistance en
traction est comprise entre 3000 MPa et 4000 MPa. L'homme du métier sait
comment
fabriquer par exemple des fils d'acier au carbone présentant une telle
résistance, en ajustant
notamment la teneur en carbone de l'acier et les taux d'écrouissage final (s)
de ces fils.
Le câble de l'invention peut comporter une frette externe, constituée par
exemple d'un fil
unique, métallique ou non, enroulé en hélice autour du câble selon un pas plus
court que celui
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de la couche externe, et un sens d'enroulement opposé ou identique à celui de
cette couche
externe.
Cependant, grâce à sa structure spécifique. le câble de l'invention, déjà auto-
fretté, ne
nécessite généralement pas l'emploi d'un fil de frette externe, ce qui résout
avantageusement
les problèmes d'usure entre la frette et les fils de la couche la plus externe
du câble.
Toutefois, si un fil de frette est utilisé, dans le cas général où les fils de
la couche C2 sont en
acier au carbone, on pourra alors avantageusement choisir un fil de frette en
acier inoxydable
afin de réduire l'usure par fretting de ces fils en acier au carbone au
contact de la frette en acier
inoxydable, comme enseigné par la demande W098/41682 précitée. le fil en acier
inoxydable
pouvant être éventuellement remplacé, de manière équivalente, par un fil
composite dont
seule la peau est en acier inoxydable et le coeur en acier au carbone, tel que
décrit par exemple
dans la demande de brevet EP-A-0 976 541.
II-2. Tissu et pneumatique de l'invention
L'invention concerne également les pneumatiques destinés à des véhicules
industriels, plus
particulièrement les pneumatiques Poids-lourds ainsi que les tissus
caoutchoutés utilisables
2o comme nappes d'armature de carcasse de ces pneumatiques Poids-lourd.
A titre d'exemple, la figure 3 représente de manière schématique une coupe
radiale d'un
pneumatique Poids-lourd 1 à armature de carcasse radiale pouvant être conforme
ou non à
l'invention, dans cette représentation générale. Ce pneumatique 1 comporte un
sommet 2,
deux flancs 3 et deux bourrelets 4, chacun de ces bourrelets 4 étant renforcé
avec une
tringle 5. Le sommet 2. surmonté d'une bande de roulement (non représentée sur
cette figure
schématique) est de manière connue en soi renforcé par une armature de sommet
6 constituée
par exemple d'au moins deux nappes croisées superposées, renforcées par des
câbles
métalliques connus. Une armature de carcasse 7 est enroulée autour des deux
tringles 5 dans
3o chaque bourrelet 4, le retournement 8 de cette armature 7 étant par exemple
disposé vers
l'extérieur du pneumatique 1 qui est ici représenté monté sur sa jante 9.
L'armature de carcasse
7 est constituée d'au moins une nappe renforcée par des câbles dits "radiaux",
c'est-à-dire que
ces câbles sont disposés pratiquement parallèles les uns aux autres et
s'étendent d'un bourrelet
à l'autre de manière à former un angle compris entre 80° et 90°
avec le plan circonférentiel
médian (plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique qui est situé
à mi-distance
des deux bourrelets 4 et passe par le milieu de l'armature de sommet 6).
Le pneumatique conforme à l'invention est caractérisé en ce que son armature
de carcasse 7
comporte au moins une nappe de carcasse dont les câbles radiaux sont des
câbles d'acier
multicouches conformes à l'invention.
Dans cette nappe de carcasse, la densité des câbles conformes à l'invention
est de préférence
comprise entre 40 et 100 câbles par dm (décimètre) de nappe radiale, plus
préférentiellement
entre 50 et 80 câbles par dm, la distance entre deux câbles radiaux adjacents,
d'axe en axe,
étant ainsi de préférence comprise entre 1,0 et 2,5 mm, plus
préférentiellement entre 1,25 et
2,0 mm. Les câbles conformes à l'invention sont de préférence disposés de
telle manière que
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la largeur (notée "e") du pont de caoutchouc, entre deux câbles adjacents, est
comprise entre
0,35 et 1 mm. Cette largeur ~ représente de manière connue la différence entre
le pas de
calandrage (pas de pose du câble dans le tissu de caoutchouc) et le diamètre
du câble. En
dessous de la valeur minimale indiquée, le pont de caoutchouc, trop étroit,
risque de se
dégrader mécaniquement lors du travail de la nappe, notamment au cours des
déformations
subies dans son propre plan par extension ou cisaillement. Au-delà du maximum
indiqué, on
s'expose à des risques d'apparition de défauts d'aspect sur les flancs des
pneumatiques ou de
pénétration d'objets, par perforation, entre les câbles. Plus
préférentiellement, pour ces mêmes
raisons. la largeur "P" est choisie comprise entre 0,4 et 0,8 mm.
Les valeurs préconisées ci-dessus de densité des câbles, de distance entre
câbles adjacents et
de largeur "Q" de pont de caoutchouc sont celles mesurées tant sur le tissu
tel quel à l'état cru
(i.e.. avant incorporation au pneumatique) que dans le pneumatique lui-même,
dans ce dernier
cas mesurées sous la tringle du pneumatique.
De préférence, la composition de caoutchouc utilisée pour le tissu de la nappe
de carcasse
présente, à l'état vulcanisé (i.e., après cuisson), un module sécant en
extension M10 qui est
inférieur à 8 MPa, plus préférentiellement compris entre 4 et 8 MPa. C'est
dans un tel domaine
de modules que l'on a enregistré le meilleur compromis d'endurance entre les
câbles de
l'invention d'une part, et les tissus renforcés de ces câbles d'autre part.
A titre d'exemple, pour la fabrication des pneumatiques de l'invention, on
procède de la
manière suivante. Les câbles à couches précédents sont incorporés par
calandrage à un tissu
caoutchouté formé d'une composition connue à base de caoutchouc naturel et de
noir de
carbone à titre de charge renforçante, utilisée conventionnellement pour la
fabrication des
nappes d'armature de carcasse des pneumatiques Poids-lourd radiaux. Les
pneumatiques sont
ensuite fabriqués de manière connue et sont tels que schématisés sur la figure
3, déjà
commentée. Leur armature de carcasse radiale 7 est, à titre d'exemple,
constituée d'une seule
nappe radiale formée du tissu caoutchouté ci-dessus, les câbles radiaux de
l'invention étant
3o disposés selon un angle d'environ 90° avec le plan circonférentiel
médian. Leur armature de
sommet 6 est, de manière connue en soi, constituée de deux nappes de travail
superposées
croisées, renforcées de câbles métalliques inclinés de 22 degrés, ces deux
nappes de travail
étant recouvertes par une nappe sommet de protection renforcée de câbles
métalliques
"élastiques" (i.e., des câbles à haute élongation). Dans chacune de ces nappes
d'armature de
sommet, les câbles métalliques utilisés sont des câbles conventionnels connus,
disposés
sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, et les angles
d'inclinaison indiqués
sont mesurés par rapport au plan circonférentiel médian.
III. EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION
III-1. Nature et propriétés des fils utilisés
Pour la réalisation des exemples de câbles conformes ou non conformes à
l'invention à
l'invention, on utilise des fils fins en acier au carbone préparés selon des
méthodes connues
telles que décrites par exemple dans les demandes EP-A-0 648 891 ou W098/41682
précitées.
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en partant de fils commerciaux dont le diamètre initial est d'environ 1 mm.
L'acier utilisé est
un acier au carbone connu (norme USA AISI 1069) dont la teneur en carbone est
de 0,7%
environ. comportant 0,5% de manganèse et 0,2% de silicium environ, le reste
étant constitué
de fer et des impuretés inévitables habituelles liées au procédé de
fabrication de l'acier.
Les fils commerciaux de départ subissent d'abord un traitement connu de
dégraissage et/ou
décapage avant leur mise en oeuvre ultérieure. A ce stade, leur résistance à
la rupture est égale
à environ 1150 MPa, leur allongement à la rupture est d'environ 10%. On
effectue ensuite sur
chaque fil un dépôt de cuivre, puis un dépôt de zinc, par voie électrolytique
à la température
I o ambiante. et on chauffe ensuite thermiquement par effet Joule à
540°C pour obtenir du laiton
par diffusion du cuivre et du zinc, le rapport pondéral (phase a) / (phase a +
phase (3) étant
égal à environ 0,85. Aucun traitement thermique n'est effectué sur le fil
après l'obtention du
revêtement de laiton.
On effectue alors sur chaque fil un écrouissage dit "final" (i.e., mis en
oeuvre après le dernier
traitement thermique), par tréfilage à froid en milieu humide avec un
lubrifiant de tréfilage qui
se présente sous forme d'une émulsion dans de l'eau. Ce tréfilage humide est
effectué de
manière connue afin d'obtenir le taux d'écrouissage final (noté E) calculé à
partir du diamètre
initial indiqué précédemment pour les fils commerciaux de départ.
Par définition, le taux d'un écrouissage noté 8 est donné par la formule s =
Ln (Si / S f) , dans
laquelle Ln est le logarithme népérien, Si représente la section initiale du
fil avant cet
écrouissage et S f la section finale du fil après cet écrouissage.
En ajustant le taux d'écrouissage final, on prépare ainsi deux groupes de fils
de diamètres
différents. un premier groupe de fils de diamètre moyen ~ égal à environ 0,200
mm (~ = 3,2)
pour les fils d'indice 1 (fils notés FI) et un second groupe de fils de
diamètre moyen ~ égal à
environ 0,175 mm (E = 3,5) pour les fils d'indice 2 (fils notés F2).
3o Les fils en acier ainsi tréfilés ont les propriétés mécaniques indiquées
dans le tableau 1.
Tableau 1
Fils (mm) Fm (N) At (%) Rm (MPa)
F I 0,200 82 1.8 2720
F2 0,175 62 2.1 I 2860
L'allongement At indiqué pour les fils est l'allongement total enregistré à la
rupture du fil,
c'est-à-dire intégrant à la fois la partie élastique de l'allongement (loi de
Hooke) et la partie
plastique de l'allongement.
Le revêtement de laiton qui entoure les fils a une épaisseur très faible,
nettement inférieure au
4o micromètre, par exemple de l'ordre de 0,15 à 0,30 pm, ce qui est
négligeable par rapport au
diamètre des fils en acier. Bien entendu, la composition de l'acier du fil en
ses différents
éléments (par exemple C, Mn, Si) est la même que celle de l'acier du fil de
départ.
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On rappelle que, lors du procédé de fabrication des fils, le revêtement de
laiton facilite le
tréfilage du fil, ainsi que le collage du fil avec. le caoutchouc. Bien
entendu, les fils pourraient
être recouverts d'une fine coucl'.e métallique autre que du laiton, ayant par
exemple pour
fonction d'améliorer la résistance à la corrosion de ces fils et/ou leur
adhésion au caoutchouc,
par exemple une fine couche de Co, Ni, Zn, AI, d'un alliage de deux ou plus
des composés Cu,
Zn, Al, Ni, Co, Sn.
III-2. Réalisation des câbles
1o Les fils précédents sont ensuite assemblés sous forme de câbles à couches.
de structure
[1+5+10] pour le câble conforme à l'invention (câble noté C-I), de structure
[1+6+12] pour le
câble de l'art antérieur (câble noté C-II) ; les fils F ~ sont utilisés pour
former l'âme CO de ces
câbles C-I et C-II, ainsi que les couches C 1 et C2 du câble C-I conforme à
l'invention, tandis
que les fils F2 sont utilisés pour former les couches C 1 et C2 du câble
témoin C-II.
Ces câbles sont fabriqués avec des dispositifs de câblage (câbleuse Barmag) et
selon des
procédés bien connus de l'homme du métier qui ne sont pas décrits ici pour la
simplicité de
l'exposé. Le câble C-II est réalisé en une seule opération de câblage (p, =
p~) alors que le câble
C-I nécessite, en raison de pas p, et p~ différents, deux opérations
successives (fabrication d'un
2o câble [1+5] puis câblage de la dernière couche autour de ce câble [1+5]),
ces deux opérations
pouvant avantageusement être réalisées en ligne à l'aide de deux câbleuses
disposées en série.
Le câble C-I conforme à l'invention présente les caractéristiques suivantes:
- structure [ 1 +5+10]
- do = d, = dz = 0,200 ;
- (do/ d,) = 1,00 ;
- p, = 8 (Z) ; p2 = 11 (Z).
3o Le câble C-II témoin présente les caractéristiques suivantes:
- structure [1+6+12]
- do = 0,200 ;
- d,=d,=0,175;
- (do/ d,) = 1,14 ;
- p,=10(Z);p,=10(Z).
Quels que soient les câbles, les fils F2 des couches C 1 et C2 sont enroulés
dans le même sens
de torsion (direction Z).
Les deux câbles testés sont dépourvus de frette et ont un diamètre d'environ
1,0 mm pour le
câble C-I, d'environ 0,90 mm pour le câble C-II. L'âme de ces câbles a pour
diamètre do le
même diamètre que celui de son fil unique F~, pratiquement dépourvu de torsion
sur lui-
même.
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Le câble de l'invention C-I est un câble à couches tubulaires tel que
schématisé en coupe
transversale sur la figure 1, déjà commentée précédemment. Il se distingue des
câbles usuels
de l'art antérieur notamment par le fait que ses couches intermédiaire C 1 et
externe C2
comportent, respectivement, un et deux fils en moins qu'un câble conventionnel
saturé. et que
ses pas p, et p~ sont différents tout en vérifiant par ailleurs la relation
(v) précitée. Dans ce
câble C-I, N est inférieur de 2 au nombre maximal (ici N",~~ = 12) de fils
enroulables en une
couche unique saturée autour de la couche C 1.
Le câble témoin C-II est un câble à couches compact tel que schématisé sur la
figure 2. On
1o voit notamment sur cette coupe transversale de la figure 2 que le câble C-
II, bien que de
construction voisine, a en raison de son mode de câblage (fils enroulés dans
le même sens et
pas p, et p~ égaux) une structure beaucoup plus compacte que celle du câble C-
I ; il en résulte
qu'aucune couche tubulaire de fils n'est visible pour ce câble, la section
transversale de ce
câble C-II ayant un contours E qui n'est plus circulaire mais hexagonal.
On note que le câble de l'invention C-I (M=5) vérifie bien les
caractéristiques suivantes:
- (i) 0,08 < do < 0,28 ;
- () 0,15 < d, < 0,28 ;
- (iii) 0,12 < d~ < 0,25 ;
- (iv) pour M = 4 : 0,40 < (d/ d,) < 0,80 ;
pour M = 5 : 0,70 < (d / d, ) < 1,10 ;
- (v) 4,8 ~ (d+ d,) < p, < p, < 5,6 ~ (do+ 2d, + d~) ;
- (vi) les fils des couches C 1 et C2 sont enrouls dans
le mme sens de torsion.
Ce câble C-I vérifie par ailleurs chacune des relations préférentielles
suivantes:
- d>>0,17;
- d, 5 0,26 ;
- 0,14 < do < 0,25 ;
- 6<p,<pz<14.
Il vérifie en outre chacune des relations (vii) et (viii) supra.
Les propriétés mécaniques des câbles C-I et C-II sont indiquées dans le
tableau 2 ci-après:
Tableau 2
Cble Fm (N) At (%) Rm (MPa)
C-I 1250 2.6 2650
C-II 1255 2.8 2750
4o L'allongement At indiqué pour le câble est l'allongement total enregistré à
la rupture du câble,
c'est-à-dire intégrant à la fois la partie élastique de l'allongement (loi de
Hooke), la partie
plastique de l'allongement et la partie dite structurale de l'allongement
inhérente à la géométrie
spécifique du câble testé.
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III-3. Tests d'endurance (test courroie)
Les câbles à couches précédents sont incorporés par calandrage à un tissu
caoutchouté formé
d'une composition connue à base de caoutchouc naturel et de noir de carbone à
titre de charge
renforçante, utilisée conventionnellement pour la fabrication des nappes
d'armature de
carcasse des pneumatiques Poids-lourd radiaux (module M 10 égal à 6 MPa
environ. après
cuisson). Cette composition comporte essentiellement, en plus de l'élastomère
et de la charge
renforçante, un antioxydant, de l'acide stéarique, une huile d'extension, du
naphténate de
1o cobalt en tant que promoteur d'adhésion, enfin un système de vulcanisation
(soufre.
accélérateur, Zn0). Dans le tissu de caoutchouc, les câbles sont disposés
parallèlement de
manière connue, selon une densité de câbles de l'ordre de 63 câbles par dm
(décimètre) de
nappe. ce qui. compte tenu du diamètre des câbles, équivaut à une largeur "~"
des ponts de
caoutchouc, entre deux câbles adjacents, d'environ 0,6 mm pour le câble de
l'invention.
d'environ 0,7 mm pour le câble témoin.
On fait subir aux tissus ainsi préparés le test courroie décrit au paragraphe
I-3. Après fatigue.
on réalise un décorticage c'est-à-dire une extraction des câbles hors des
courroies. Les câbles
sont alors soumis à des essais de traction, en mesurant à chaque fois la force-
rupture résiduelle
(câble extrait de la courroie après fatigue) de chaque type de fil, selon la
position du fil dans le
câble, et pour chacun des câbles testés, et en la comparant à la force-rupture
initiale (câbles
extraits des courroies neuves).
Les déchéances moyennes OFm sont données en % dans le tableau 3 ; elles sont
calculées à la
fois pour les fils d'âme (CO) et pour les fils des couches Cl et C2. Les
déchéances OFm
globales sont mesurées aussi sur les câbles eux-mêmes.
Tableau 3
Cble OFm
(%)
CO C 1 C2 Cble
C-I 14 11 7 8
C-II 26 19 10 14
A la lecture du tableau 3, on constate que, quelle que soit la zone du câble
analysée (âme C0,
couches C 1 ou C2), les meilleurs résultats sont enregistrés sur le câble C-I
conforme à
l'invention. Si les déchéances OFm restent assez voisines en ce qui concerne
la couche externe
C2 (bien que plus faibles dans le câble selon l'invention), on note que plus
on pénètre à
l'intérieur du câble (couche C 1 et âme CO), plus les écarts se creusent en
faveur du câble
conforme à l'invention ; les déchéances OFm de l'âme et de la couche C 1 sont
quasiment deux
fois plus faibles dans le câble de l'invention. La déchéance globale du câble
de l'invention est
sensiblement inférieure à celle du câble témoin (8% au lieu de 14%).
4o Corrélativement aux résultats ci-dessus. un examen visuel des différents
fils montre que les
phénomènes d'usure ou fretting (érosion de matériel aux points de contact),
qui résultent du
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frottement répété des fils entre eux, sont nettement réduits dans le câble C-I
par rapport au
câble C-II.
Ces résultats sont inattendus dans la mesure où l'homme du métier pouvait
s'attendre au
contraire à ce que le choix de pas d'hélice p, et p~ différents dans le câble
conforme à
l'invention, et donc la présence d'angles de contact différents entre les
couches C 1 et C2 - qui
ont pour effet de diminuer les surfaces de contact et donc d'augmenter les
pressions de contact
entre les fils des couches C 1 et C2 - se traduisent au contraire par une
augmentation du
frottement et donc de l'usure entre les fils, et finalement pénalisent le
câble selon l'invention. II
n'en est rien.
III-4. Tests de perméabilité à l'air
Les résultats d'endurance décrits précédemment apparaissent bien corrélés au
taux de
~ 5 pénétrabilité des câbles par le caoutchouc, comme expliqué ci-après.
Les câbles C-I et C-II non fatigués (après extraction hors des courroies
neuves) ont été soumis
au test de perméabilité à l'air décrit au paragraphe I-2, en mesurant la
quantité d'air traversant
les câbles en 1 minute (moyenne de 10 mesures). Les indices de perméabilité Pa
obtenus sont
2o reportés dans le tableau 4 (en unités relatives) ; les valeurs indiquées
correspondent à la
moyenne de 10 prélèvements réalisés en des points différents des courroies, la
base 100 étant
retenue pour les câbles témoins C-II.
Tableau 4
Cble Pa moyen
C-I 17
C-II 100
30
On note que le câble conforme à l'invention présente un indice de perméabilité
à l'air Pa
nettement plus bas (facteur 5 environ) que celui du témoin C-II, et en
conséquence un taux de
pénétration par le caoutchouc nettement plus élevé.
Sa construction spécifique rend possible, lors du moulage et/ou de la cuisson
des
pneumatiques, une migration quasiment complète du caoutchouc à l'intérieur de
câble.
jusqu'au coeur de ce dernier, sans formation de canaux vides. Le câble, ainsi
rendu
imperméable par le caoutchouc, se trouve protégé des flux d'oxygène et
d'humidité qui
transitent par exemple depuis les flancs ou la bande de roulement des
pneumatiques vers les
zones de l'armature de carcasse, où le câble de manière connue est soumis au
travail
mécanique le plus intense.
III-5. Autres câbles et tests d'endurance (test traction ondulée et test
courroie)
Dans cette nouvelle série d'essais, on prépare trois câbles à couches. notés C-
III à C-V, de
construction [1+5+10], ces câbles étant conformes on non à l'invention, pour
les soumettre au
test de fatigue en traction ondulée (paragraphe I-4).
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Ces câbles, préparés à partir des fils F I prr;cédemment décrits, ont les
caractéristiques qui
suivent.
~ Câble C-III (conforme à l'invention):
- structure [ I +5+10]
- do = d, = d~ = 0,200 ;
(d°/ d,) = 1,00 ;
- p, = 8 (S) ; p' = 11 (S).
to ~ Câble C-IV (témoin):
- structure [ I +5+ 10]
- do = d, = d~ = 0,200 ;
- (do/ d,) = 1,00 ;
- p, = 5,5 (S) ; p~ = 11 (S).
~ Câble C-V (témoin):
- structure [ 1 +5+10]
- do=d,=d~=0.200;
- (do/ d,) = 1,00 ;
- p, = 7,5 (S) ; p~ = 15 (S).
Le câble C-III a une construction similaire à celle du câble C-I précédemment
testé.
Des câbles de structure [1+5+10] proche ou similaire à celle des câbles témoin
C-IV ou C-V
ci-dessus, se caractérisant entre autres par un pas p~ double du pas p,, sont
connus de l'homme
du métier ; ils ont par exemple été décrits dans les demandes EP-A-0 675 223
ou EP-A-0 744
490 précitées. Ces câbles connus ne vérifient pas l'ensemble des
caractéristiques (i) à (vi) des
câbles de l'invention, en particulier la caractéristique essentielle (v)
relative au décalage entre
les pas p, et p~.
Aucun des trois câbles testés ne comporte de frette. Leurs propriétés sont
celles indiquées
dans le tableau 5 ci-dessous:
Tableau 5
Cble Fm (N) At (%) Rm (MPa)
C-III 1234 2.4 2560
C-IV 1213 2.3 2530
C-V 1220 2.0 2545
Ces trois câbles ont donc des constructions et des propriétés mécaniques à la
rupture qui sont
très voisines : dans les trois cas, N est inférieur de 2 au nombre maximal
(ici Nma~ = 12) de fils
enroulables en une couche unique saturée autour de la couche C 1 ; ils ont
tous une
construction à couches tubulaires comme illustré à la figure 1 ; les pas p, et
p~ sont différents
dans chaque câble.
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Cependant, seul le câble C-III vérifie la relation (v) précitée, ainsi que les
caractéristiques
préférentielles des relations (vii) et (viii).
Au test de fatigue en traction ondulée, ces trois câbles ont donné les
résultats du tableau 6 ; ad
y est exprimée en MPa ainsi qu'en unités relatives (u.r.), la base 100 étant
retenue pour le
câble de l'invention C-III.
TahlPan ~,
Cble 6d (MPa) ad (u.r.)
C-III 655 100
C-IV 600 92
C-V 565 86
15
On note que, malgré des constructions très proches, le câble de l'invention C-
III se distingue
par une endurance en fatigue sensiblement supérieure à celle des câbles
témoins, en particulier
à celle du câble témoin C-IV dont il faut noter que seul le pas p, diffère
(5,5 mm au lieu de 8
mm).
Les trois câbles de cet essai ont été par ailleurs soumis au test courroie
précédemment
appliqué aux câbles C-I et C-II (paragraphe III-4). Ils ont tous montré une
très bonne
performance, proche en termes de déchéance globale du câble (OFm au plus égale
à 10%).
Toutefois, c'est sur le câble de l'invention que l'on a enregistré l'usure
moyenne la plus faible
2o pour les fils de la couche périphérique C2 ; ce résultat amélioré doit être
souligné car, dans ce
type de câble, c'est bien la couche C2 qui comporte le plus grand nombre de
fils et donc
supporte l'essentiel de la charge.
En résumé, l'endurance globalement améliorée du câble de l'invention C-III,
comparée aux
25 câbles témoin C-IV et C-V de constructions très proches, doit être
attribuée ici, en premier
lieu, à une optimisation des rapports des angles d'hélice (écart entre les pas
p, et p2) que
forment les fils des couches C 1 et C2. Grâce à cela, est obtenu un compromis
de résultats
encore meilleur vis-à-vis d'une part de la pénétrabilité du câble par le
caoutchouc et des forces
de contact entre les différentes couches.
35
III-6. Endurance en pneumatique
On réalise ici un essai de roulage sur des pneumatiques Poids-lourd destinés à
être montés sur
une jante à sièges plats, de dimension 12.00 R 20 XZE.
Tous les pneus testés sont identiques, à l'exception des câbles à couches qui
renforcent leur
armature de carcasse 7 (voir figure 3).
Les câbles utilisés pour l'armature de carcasse 7 ont les caractéristiques qui
suivent
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~ Câble C-VI (conforme à l'invention - 17 fils + 1 fil de frette):
- structure [ 1 +S+ 11 ]
- d° = d~ = 0,230 ;
- d, = 0,260 ;
- (d°/d,)=0,88;
- Pi = 7,5 (S) ; pz = 15 (S).
~ Câble C-VII (témoin - 27 fils + 1 fil de frette):
structure [3+9+15]
~o - d°=d,=d,=0,230;
- P° = 6,5 (S) ; Pi = 12,5 (S) ; pz = 18,0 (Z).
Le câble de l'invention C-VI est constitué d'un fil d'âme de diamètre 0,23 mm,
entouré d'une
couche intermédiaire de 5 fils enroulés ensemble en hélice (direction S) selon
un pas de 7,5
mm, elle-même entourée d'une couche externe de 11 fils eux-mêmes enroulés
ensemble en
hélice (direction S) selon un pas de 15 mm. Ce câble C-VI est fretté par un
fil unique de
diamètre 0,15 mm (Rm = 2800 MPa) enroulé en hélice (direction Z) selon un pas
de 5 mm.
Dans ce câble conforme à l'invention, N est inférieur de 1 au nombre maximal
(ici Nma~ = 12)
de fils enroulables en une couche unique saturée autour de la couche C 1. II
vérifie la relation
(v) sans toutefois vérifier les relations préférentielles (vii) et (viii).
Pour augmenter encore sa
pénétrabilité par le caoutchouc. les fils de la couche C 1 ont été choisis de
diamètre supérieur à
ceux de la couche C2 dans un rapport (d,/d2) préférentiel compris entre 1,10
et 1,20. Le
diamètre du câble (encombrement total) est égal à environ 1,49 mm.
A l'exception du fil de frette (acier à 0,7% de carbone), tous les fils du
câble C-VI, notés F3 et
F4 dans le tableau 7 ci-après, ont été réalisés à partir d'un acier à plus
haut taux de carbone
(0,82% au lieu de 0,71 % pour le câble témoin) pour compenser, en partie, la
diminution du
nombre de fils par une augmentation de résistance de l'acier.
3o Le câble C-VII a été choisi comme témoin pour cet essai de roulage, en
raison de ses
performances reconnues par l'homme du métier pour le renforcement des
pneumatiques Poids-
lourd de grandes dimensions. Des câbles de structure identique ou similaire
ont par exemple
été décrits dans les demandes précitées EP-A-0 497 612, EP-A-0 669 421, EP-A-0
675 223,
EP-A-0 709 236 ou encore EP-A-0 779 390, pour illustrer l'art antérieur dans
ce domaine. Le
câble C-VII est constitué de 27 fils (notés F5 dans le tableau 7) de même
diamètre 0,23 mm,
avec une âme de 3 fils enroulés ensemble en hélice (direction S) selon un pas
de 6,5 mm, cette
âme étant entourée d'une couche intermédiaire de 9 fils eux-mêmes enroulés
ensemble en
hélice (direction S) selon un pas de 12,5 mm, elle-même entourée d'une couche
externe de 15
fils eux-mêmes enroulés ensemble en hélice (direction Z) selon un pas de 18,0
mm. Ce câble
4o C-VII est fretté par un fil unique de diamètre 0,15 mm (Rm = 2800 MPa)
enroulé en hélice
(direction S) selon un pas de 3,5 mm. Son diamètre (encombrement total) est
égal à environ
1,65 mm.
Les fils F3, F4 et F5 sont des fils laitonnés, préparés de manière connue
comme indiqué
précédemment au paragraphe III-1 pour les fils F1 F2. Les deux câbles testés
et leurs fils
constitutifs ont les propriétés mécaniques indiquées dans le tableau 7.
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Tableau 7
Fil ou (mm) Fm (N) At (%) Rm (MPa)
Cble
F3 0.23 125 1.8 3100
F4 0.26 165 1.8 3070
FS 0.23 115 1.8 2840
C-VI 1.49 2195 2.8 2830
C-VII 1.65 2870 2.7 2580
L'armature de carcasse 7 des pneumatiques testés est constituée d'une seule
nappe radiale
formée des tissus caoutchoutés du même type que ceux utilisés précédemment
pour le test
courroie (paragraphe III-3 précédent) : composition à base de caoutchouc
naturel et de noir de
carbone, présentant un module M 10 de 6 MPa environ.
L'armature 7 est renforcée soit par les câbles conformes à l'invention (C-VI),
soit par les
câbles témoins (notés C-VII). Le tissu conforme à l'invention comporte environ
53 câbles par
dm de nappe, ce qui équivaut à une distance entre deux câbles radiaux
adjacents, d'axe en axe,
d'environ 1,9 mm et à une largeur ~ de pont de gomme égale à environ 0,41 mm.
Le tissu
témoin comporte environ 45 câbles par dm de nappe, ce qui équivaut à une
distance entre
deux câbles radiaux adjacents, d'axe en axe, d'environ 2,2 mm et à une largeur
.~ égale à
environ 0,55 mm.
La masse de métal, dans l'armature de carcasse du pneumatique conforme à l'
invention est
ainsi réduite de 23% par rapport au pneumatique témoin, ce qui constitue un
allègement très
sensible. Corrélativement, grâce à l'emploi d'un acier type "HR" (0,82%
carbone) pour les fils
2o du câble C-VI, la diminution de résistance du tissu conforme à l'invention
n'est réduite que de
13 % environ.
Quant à l'armature de sommet 6, elle est de manière connue constituée de (i)
deux nappes de
travail superposées croisées, renforcées de câbles métalliques inclinés de 22
degrés, ces deux
nappes de travail étant recouvertes par (ü) une nappe sommet de protection
renforcée de
câbles métalliques élastiques inclinés de 22 degrés. Dans chacune de ces
nappes d'armature
sommet, les câbles métalliques utilisés sont des câbles conventionnels connus,
disposés
sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, et tous les angles
d'inclinaison
indiqués sont mesurés par rapport au plan circonférentiel médian.
Une série de deux pneumatiques (notés P-1 ) a été renforcée par le câble C-VI,
une autre série
de deux pneumatiques (notés P-2) a été renforcée par le câble témoin C-VII.
Dans chaque
série, un pneumatique est destiné au roulage, l'autre au décorticage sur
pneumatique neuf. Les
pneumatiques P-1 constituent donc la série conforme à l'invention, les
pneumatiques P-2 la
série témoin.
On fait subir à ces pneumatiques un test de roulage sévère tel que décrit au
paragraphe I-5.
avec un total de 150 000 km parcourus. La distance imposée à chaque type de
pneumatique est
très élevée ; elle équivaut à un roulage en continu d'une durée de trois mois
environ et à
50 millions de cycles de fatigue.
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Malgré ces conditions de roulage très sévères, les deux pneumatiques testés
roulent sans
dommage jusqu'au bout du test, ,gin particulier sans rupture des câbles de la
nappe de carcasse;
ceci illustre notamment pour l'homme du métier la performance élevée des deux
types de
pneumatiques, y compris des pneumatiques témoins.
Après roulage, on réalise un décorticage c'est-à-dire une extraction des
câbles hors des
pneumatiques. Les câbles sont alors soumis à des essais de traction, en
mesurant à chaque fois
la force-rupture initiale (câble extrait du pneumatique neuf) et la force-
rupture résiduelle
(câble extrait du pneumatique ayant roulé) de chaque type de fil, selon la
position du fil dans
le câble. et pour chacun des câbles testés. La déchéance moyenne OFm donnée en
% dans le
tableau 8, est calculée à la fois pour les fils d'âme (CO) et pour les fils
des couches C1 et C2.
Les déchéances OFm globales sont également mesurées sur les câbles eux-mêmes.
Tableau 8
Cble ~Fm
(%)
CO C 1 C2 Cble
C-VI 7 11 18 15
C-VII 7 22 16 17
~5
A la lecture du tableau 8, on constate que l'armature de carcasse du
pneumatique conforme à
l'invention, bien que très sensiblement allégée, ainsi que les câbles
métalliques de l'invention
qui la renforcent. bien que nettement plus petits, présentent une endurance
globale équivalente
2o à celle de la solution témoin, avec de surcroît un autre avantage de
l'invention résidant dans
une usure moindre (moitié moins) des fils de la couche C 1 ; cette usure
moindre des fils de la
couche C 1 est vraisemblablement due à la construction optimisée du câble de
l'invention, à
savoir un enroulement dans le même sens (ici S/S) des couches C 1 et C2,
contrairement à la
construction croisée (S/Z) des couches C 1 et C2 du câble témoin.
Les câbles C-VI et C-VII non fatigués (après extraction hors des pneus neufs)
ont été soumis
par ailleurs au test de perméabilité à l'air (paragraphe I-2). Les résultats
du tableau 9
soulignent clairement, si besoin était, la supériorité du câble de l'invention
; les indices de
perméabilité Pa sont exprimés en unités relatives, la base 100 étant inchangée
par rapport au
tableau 4 précédent (base 100 pour le câble témoin C-II).
Tableau 9
Cble Pa moyen
C-VI 1
C-VII > 370
En conclusion, comme le démontrent clairement les différents essais qui
précèdent, les câbles
de l'invention permettent de réduire de manière notable les phénomènes de
fatigue-fretting-
corrosion dans les armatures de carcasse des pneumatiques, en particulier des
pneumatiques
Poids-lourd, et d'améliorer ainsi la longévité de ces armatures et
pneumatiques.
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Ainsi, à durée de vie équivalente, l'invention permet de réduire la taille des
câbles et ainsi
d'alléger ces armatures de carcasse et ces pneumatiques.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation
précédemment décrits.
C'est ainsi par exemple que l'âme CO des câbles de l'invention pourrait être
constituée d'un fil
à section non circulaire, par exemple déformé plastiquement, notamment un fil
de section
sensiblement ovale ou polygonale, par exemple triangulaire, carrée ou encore
rectangulaire
l'âme CO pourrait aussi être constituée d'un fil préformé, de section
circulaire ou non, par
1o exemple un fil ondulé, vrillé, tordu en forme d'hélice ou en zig-zag. Dans
de tels cas, il faut
bien sûr comprendre que le diamètre do de l'âme représente le diamètre du
cylindre de
révolution imaginaire qui entoure le fil d'âme (diamètre d'encombrement), et
non plus le
diamètre (ou toute autre taille transversale, si sa section n'est pas
circulaire) du fil d'âme lui-
même. Il en serait de même si l'âme CO était formée non pas d'un seul fil
comme dans les
exemples précédents, mais de plusieurs fils assemblés entre eux, par exemple
de deux fils
disposés parallèlement l'un à l'autre ou bien tordus ensemble, dans une
direction de torsion
identique ou non à celle de la couche intermédiaire C 1.
Pour des raisons de faisabilité industrielle, de coût et de performance
globale, on préfère
toutefois mettre en oeuvre l'invention avec un seul fil d'âme linéaire
conventionnel, de section
circulaire.
D'autre part, le fil d'âme étant moins sollicité lors de l'opération de
câblage que les autres fils,
compte tenu de sa position dans le câble, il n'est pas nécessaire pour ce fil
d'employer par
exemple des compositions d'acier offrant une ductilité en torsion élevée ; on
pourra
avantageusement utiliser tout type d'acier, par exemple un acier inoxydable,
afin d'aboutir par
exemple à un câble d'acier hybride [1+5+10) ou [1+5+11], comme enseigné dans
la demande
W098/41682 précitée, comportant un fil en acier inoxydable au centre et 15 ou
16 fils en
acier au carbone autour.
Bien entendu, un (au moins un) fil linéaire d'une des deux couches C 1 et/ou
C2 pourrait lui
aussi être remplacé par un fil préformé ou déformé, ou plus généralement par
un fil de section
différente de celle des autres fils de diamètre d, et/ou dZ, de manière par
exemple à améliorer
encore la pénétrabilité du câble par le caoutchouc ou toute autre matière, le
diamètre
d'encombrement de ce fil de remplacement pouvant être inférieur, égal ou
supérieur au
diamètre (d, et/ou d~) des autres fils constitutifs de la couche (C 1 et/ou
C2) concernée.
Sans que l'esprit de l'invention soit modifié, tout ou partie des fils
constituant le câble
conforme à l'invention pourrait être constitué de fils autres que des fils en
acier, métalliques
ou non, notamment de fils en matière minérale ou organique à haute résistance
mécanique, par
exemple des monofilaments en polymères organiques cristaux liquides tels que
décrits dans la
demande W092/12018.
L'invention concerne également tout câble d'acier multitorons ("multi-strand
Tope") dont la
structure incorpore au moins, en tant que toron élémentaire, un câble à
couches conforme à
l'invention.
