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Title:
TWO-LAYER METAL CABLES HAVING A SHEATHED INNER LAYER AND AN IMPROVED PERFORMANCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/094674
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a two-layer cable (50) comprising: - an inner layer (C1) consisting of M>1 inner metal wires (F1); - a cable outer layer (C3) consisting of N outer metal wires (F3) wound around the inner layer (C1) of the cable. The cable (50) is obtained by a method involving a step of manufacturing the sheathed inner layer (CIG) in which the inner layer (CI) is surrounded by an elastomer composition having a thickness G and then by the N outer metal wires to form the outer layer (C3), with N being strictly greater than Nmax, which is the maximum number of outer metal wires (F3) that can be arranged on the theoretical outer layer (C3T) obtained when the inner layer (C1) is in direct contact with the theoretical outer layer (C3T).

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Inventors:
GIANETTI ALEXANDRE (FR)
MICHON PIERRE-MARIE (FR)
Application Number:
PCT/FR2020/051995
Publication Date:
May 20, 2021
Filing Date:
November 05, 2020
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Assignee:
MICHELIN & CIE (FR)
International Classes:
D07B1/06
Attorney, Agent or Firm:
LOURET, Sylvain (FR)
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Claims:
Revendications

1. Câble métallique (50) à deux couches, caractérisé en ce qu’il comprend :

- une couche interne (C1) constituée de M>1 fils métalliques internes (F1),

- une couche externe (C3) du câble constituée de N fils métalliques externes (F3) enroulés autour de la couche interne (C1 ) du câble, dans lequel : le câble (50) est obtenu par un procédé comprenant une étape de fabrication de la couche interne gainée (CIG) dans laquelle on entoure la couche interne (Cl) d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G puis des N fils métalliques externes pour former la couche externe (C3), avec N étant strictement supérieur à Nmax qui est le nombre maximum de fils métalliques externes (F3) pouvant être disposés sur la couche externe théorique (C3T) obtenue lorsque la couche interne (C1) est directement au contact de la couche externe théorique (C3T).

2. Câble (50) selon la revendication précédente, dans lequel N= Nmax+1 ou Nmax+2 et de préférence N=Nmax+1.

3. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le diamètre d1 de chaque fils métalliques internes (F1) est égal au diamètre d3 de chaque fils métalliques externes (F3).

4. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche externe (C3) du câble est saturée de sorte que la distance inter-fils des fils métalliques externes (F3) est inférieure strictement à 20 pm.

5. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est strictement supérieure à 10 pm, de préférence supérieure ou égale à 12 pm et plus préférentiellement supérieure ou égale à 15 pm.

6. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est inférieure ou égale à 300 pm, de préférence inférieure ou égale à 250 pm et plus préférentiellement inférieure ou égale à 230 pm.

7. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la gaine de composition élastomérique comprend un élastomère choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes, le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, et les mélanges de ces élastomères.

8. Câble (50) selon la revendication précédente, dans lequel la gaine de composition élastomérique comprend un élastomère choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les copolymères d'isoprène, et les mélanges de ces élastomères.

9. Câble (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la gaine de composition élastomérique comprend du noir de carbone à titre de charge renforçante.

10. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel M= 2, 3 ou 4 et de préférence M=3 ou 4.

11. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel N= 9,10, 11 ou 12, de préférence N=10 ou 11.

12. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque fil métallique (F1, F3) présente respectivement un diamètre d 1 , d3 allant de 0,22 mm à 0,60 mm et de préférence de 0,22 mm à 0,50 mm.

13. Produit renforcé (100), caractérisé en ce qu’il comprend une matrice élastomérique (102) et au moins un câble (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.

14. Pneumatique (10), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un câble (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12 ou un produit renforcé selon la revendication 13.

Description:
Câble métalliques à deux couches avec couche interne gainée à rendement amélioré

[001] L’invention concerne les câbles métalliques utilisables notamment pour le renforcement de pneumatiques, particulièrement de pneumatiques destinés à équiper des véhicules portant de lourdes charges et roulant à vitesse soutenue, tels que, par exemple, les camions, tracteurs, remorques ou bus routiers, avions...

[002] Un pneumatique de type poids-lourds à armature de carcasse radiale comprend une bande de roulement, deux bourrelets inextensibles, deux flancs reliant les bourrelets à la bande de roulement et une ceinture, ou armature de sommet, disposée circonférentiellement entre l’armature de carcasse et la bande de roulement. Cette armature de sommet comprend plusieurs armatures aux fonctions différentes.

[003] L’armature de sommet comprend généralement une armature de travail comprenant deux nappes de travail, ou nappes croisées, comprenant des éléments filaires de renfort métalliques de travail agencés les uns sensiblement parallèlement aux autres dans chaque nappe de travail, mais croisés d'une nappe à l'autre, c’est-à-dire inclinés, symétriquement ou non, par rapport au plan circonférentiel médian, d'un angle allant généralement de 15° et 40°. Cette armature de travail permet, entre autres fonctions, la transmission au moins partielle des efforts transversaux exercés par le sol sur le pneumatique lors du roulage de ce dernier afin d’assurer la directionalité du pneumatique, c’est-à-dire la capacité du pneumatique à permettre au véhicule sur lequel il est monté de tourner.

[004] Certains pneumatiques actuels, dits "routiers", sont destinés à rouler à grande vitesse et sur des trajets de plus en plus longs, du fait de l'amélioration du réseau routier et de la croissance du réseau autoroutier dans le monde. L'ensemble des conditions, sous lesquelles un tel pneumatique est appelé à rouler, permet sans aucun doute un accroissement du nombre de kilomètres parcourus, l'usure du pneumatique étant moindre ; par contre l'endurance de ce dernier et en particulier de l'armature de sommet s’en trouve pénalisée. [005] L’armature de sommet de pneumatique doit satisfaire de manière connue à différentes exigences, souvent contradictoires, notamment :

- être la plus rigide possible à faible déformation, car elle contribue d’une manière substantielle à rigidifier le sommet du pneumatique ;

- avoir une hystérèse aussi basse que possible, pour d’une part minimiser réchauffement en roulage de la zone interne du sommet et d’autre part réduire la résistance au roulement du pneumatique, synonyme d'économie de carburant ;

- posséder enfin une endurance élevée, vis-à-vis en particulier du phénomène de séparation, fissuration des extrémités des nappes croisées dans la zone d’épaule du pneumatique, connu sous le terme de "clivage", ce qui exige notamment des câbles métalliques qui renforcent les nappes de travail de présenter une résistance élevée à la fatigue en compression, le tout dans une atmosphère plus ou moins corrosive.

[006] La troisième exigence est particulièrement forte pour les enveloppes de pneumatiques pour véhicules industriels tels que véhicules poids-lourds, conçues pour pouvoir être rechapées une ou plusieurs fois lorsque les bandes de roulement qu’elles comportent atteignent un degré d’usure critique après un roulage prolongé.

[007] Pour le renforcement des nappes de travail ci-dessus, on utilise généralement des câbles d'acier dits à couches constitués d'une âme centrale et d'une ou plusieurs couches de fils concentriques disposées autour de cette âme. Les câbles à couches les plus utilisés sont essentiellement des câbles de construction M+N ou M+N+P, formés d'une âme de M fil(s) entourée d'au moins une couche de N fils éventuellement elle-même entourée d'une couche externe de P fils, les M, N voire P fils ayant généralement le même diamètre pour des raisons de simplification et de coût.

[008] Pour toutes les raisons exposées ci-dessus, les câbles à deux couches les plus utilisés aujourd'hui dans les ceintures de pneumatiques sont essentiellement des câbles de construction 3+N constitués d'une âme ou couche interne de 3 fils métalliques internes et d'une couche externe de N fils métalliques externes enroulés en hélice autour de la couche interne du câble (par exemple, de 8 ou 9 fils métalliques externes). La couche externe est relativement désaturée grâce au diamètre élevé de la couche interne apporté par la présence des trois fils d'âme, d'autant plus lorsque le diamètre des fils d'âme est choisi supérieur à celui des fils de la couche externe.

[009] Ce type de construction favorise, on le sait, la pénétrabilité externe du câble par la gomme de calandrage du pneumatique ou autre article en caoutchouc lors de la cuisson de ces derniers, et par voie de conséquence permet d'améliorer l'endurance des câbles en fatigue et fatigue-corrosion, particulièrement vis-à-vis du problème de clivage décrit précédemment.

[010] Les câbles de construction (M>1) + N ont toutefois pour inconvénient qu'ils ne sont pas pénétrables jusqu'à cœur à cause de la présence d'un canal ou capillaire au centre des N fils d'âme, qui reste vide après imprégnation par le caoutchouc et donc propice, par une sorte d'effet "de mèche", à la propagation de milieux corrosifs tels que l'eau. Cet inconvénient des câbles de construction M+N est bien connu, il a été exposé par exemple dans les demandes de brevet WO 01/00922, WO 01/49926, WO 2005/071157, WO 2006/013077.

[011] Pour résoudre le problème ci-dessus, on a proposé d'ouvrir la couche interne, en écartant ses fils, grâce à un fil noyau unitaire et de supprimer un fil de la couche externe ; le câble ainsi obtenu, de construction 1+3+(P-1), devient pénétrable de l'extérieur jusqu'en son centre. Relativement aux fils de la couche interne, le fil noyau ne doit être ni trop fin, sans quoi il ne produit pas l'effet de désaturation qui est visé, ni trop gros sans quoi le fil ne reste pas au centre du câble.

[012] Cette solution est tout d'abord coûteuse puisqu'elle nécessite d'ajouter un fil qui ne contribue pas par ailleurs à la résistance du câble ; elle se heurte en outre à un problème de fabrication : une tension élevée sur le fil noyau est nécessaire pour maintenir le fil au centre du câble lors du retordage, tension qui peut dans certains cas approcher la force à la rupture du fil. Enfin, la suppression d'un fil externe a pour conséquence de réduire encore la résistance du câble par unité de section.

[013] Toutes les contraintes ci-dessus sont fortement pénalisantes du point de vue industriel et antinomiques de la recherche de cadences de fabrication élevées.

[014] L’invention a pour but un câble avec un rendement amélioré résolvant les problèmes évoqués ci-dessus.

[015] CABLE SELON L’INVENTION

[016] A cet effet, l’invention a pour objet un câble à deux couches, comprenant :

- une couche interne constituée de M>1 fils métalliques internes ,

- une couche externe du câble constituée de N fils métalliques externes enroulés autour de la couche interne du câble, dans lequel : le câble est obtenu par un procédé comprenant une étape de fabrication de la couche interne gainée dans laquelle on entoure la couche interne d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G puis des N fils métalliques externes pour former la couche externe, avec N étant strictement supérieur à Nmax qui est le nombre maximum de fils métalliques externes pouvant être disposés sur la couche externe théorique obtenue lorsque la couche interne est directement au contact de la couche externe théorique.

[017] Tout intervalle de valeurs désigné par l’expression « entre a et b » représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c’est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l’expression « de a à b » signifie le domaine de valeurs allant de la borne « a » jusqu’à la borne « b » c’est-à-dire incluant les bornes strictes « a » et « b ».

[018] Dans l’invention, le câble est à deux couches de fils, c’est-à-dire qu’il comprend un assemblage constitué de deux couches de fils, ni plus ni moins, c’est-à-dire que l’assemblage a deux couches de fils, pas une, pas trois, mais uniquement deux.

[019] La couche interne du câble est entourée d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G puis elle est entourée d’une couche externe.

[020] Par directement au contact de la couche externe théorique, on entend qu’aucune gaine n’est agencée entre la couche interne et la couche externe théorique. La couche externe est ainsi disposée au plus près du centre dans lequel la couche interne est circonscrite.

[021] Par composition d’élastomère ou composition élastomérique, on entend que la composition comprend au moins un élastomère ou un caoutchouc (les deux termes étant synonymes) et au moins un autre composant.

[022] Le nombre maximum de fils externes présentant un diamètre d3 pouvant être disposés sur la couche externe théorique présentant un rayon d’hélice Rt et un angle d’hélice at obtenu lorsque la couche interne est directement au contact de la couche externe théorique, ci-désigné par Nmax est défini par la formule suivante:

Nmax=E(TÎ/ arctan[(d3/2) 2 /((Rt 2 -(d3/2) 2 ) x cos 2 at))] 1/2 ) avec, par définition, E est la valeur entière de la formule entre parenthèse, le rayon d’hélice Rt de la couche externe théorique du câble est le rayon du cercle théorique passant par les centres des fils externes de la couche externe théorique dans un plan perpendiculaire à l’axe du câble.

[023] L’angle d’hélice at est une grandeur bien connue de l’homme du métier et peut être déterminé par le calcul suivant at=Arctan [2p x Rt/P], formule dans laquelle P est le pas exprimé en millimètres auquel chaque élément filaire métallique est enroulé et Rt est le rayon d’hélice de la couche externe théorique du câble exprimée en millimètres et Arctan désignant la fonction arctangente.

[024] Contrairement à l’état de la technique dans lequel les câbles présentent un N=Nmax, le câble selon l’invention présente N> Nmax fils permettant ainsi d’augmenter la force à rupture du câble par l’ajout d’au moins un fil supplémentaire. Les inventeurs à l’origine de l’invention émettent l’hypothèse que la présence de la gaine permet d’une part de créer une voûte suffisante autour de la couche interne permettant d’ajouter un fil supplémentaire et d’autre part de soulager les pressions de contact par un effet coussin entre la couche interne et la couche externe améliorant de ce fait le rendement de chacun des fils du câble.

[025] On rappelle que, de manière connue, le pas d’un fil représente la longueur de ce fil, mesurée parallèlement à l'axe du câble dans lequel il se trouve, au bout de laquelle le fil ayant ce pas effectue un tour complet autour dudit axe du fil.

[026] Par sens d’enroulement d’une couche de fils, on entend le sens formé par les fils par rapport à l’axe du câble. Le sens d’enroulement est communément désigné par la lettre soit Z, soit S.

[027] Les pas, sens d’enroulement et diamètres des fils sont déterminés conformément à la norme ASTM D2969-04 de 2014.

[028] Avantageusement, le câble est métallique. Par câble métallique, on entend par définition un câble formé de fils constitués majoritairement (c’est-à-dire pour plus de 50% de ces fils) ou intégralement (pour 100% des fils) d'un matériau métallique. Un tel câble métallique est préférentiellement mise en oeuvre avec un câble en acier, plus préférentiellement en acier perlitique (ou ferrito-perlitique) au carbone désigné ci-après par "acier au carbone", ou encore en acier inoxydable (par définition, acier comportant au moins 11 % de chrome et au moins 50% de fer). Mais il est bien entendu possible d'utiliser d'autres aciers ou d'autres alliages.

[029] Lorsqu'un acier au carbone est avantageusement utilisé, sa teneur en carbone (% en poids d'acier) est de préférence comprise entre 0,05% et 1 ,2%, notamment entre 0,4% et 1 ,1% ; ces teneurs représentent un bon compromis entre les propriétés mécaniques requises pour le pneumatique et la faisabilité des fils.

[030] Le métal ou l'acier utilisé, qu'il s'agisse en particulier d'un acier au carbone ou d'un acier inoxydable, peut être lui-même revêtu d'une couche métallique améliorant par exemple les propriétés de mise en oeuvre du câble métallique et/ou de ses éléments constitutifs, ou les propriétés d'usage du câble et/ou du pneumatique eux-mêmes, telles que les propriétés d'adhésion, de résistance à la corrosion ou encore de résistance au vieillissement. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'acier utilisé est recouvert d'une couche de laiton (alliage Zn-Cu) ou de zinc.

[031] De préférence, les fils d’une même couche (interne ou externe) présentent tous sensiblement le même diamètre. Avantageusement, les fils externes présentent tous sensiblement le même diamètre. Par « sensiblement le même diamètre», on entend que les fils ont le même diamètre aux tolérances industrielles près.

[032] Avantageusement, les fils externes sont enroulés en hélice autour du fil interne selon un pas allant de 10 à 30 mm.

[033] De préférence, les fils ne subissent pas de préformation.

[034] Avantageusement, N= Nmax+1 ou Nmax+2 et de préférence N=Nmax+1. Afin de limiter le diamètre externe du câble, l’homme du métier saura adapter l’épaisseur G de composition élastomérique nécessaire à un bon compromis pression de contact et force à rupture améliorée. La couche externe comprend un nombre relativement élevé de fils externes et donc présente une force à rupture relativement élevée.

[035] Avantageusement, le rapport du diamètre d1 du ou de chaque fil métallique interne sur le diamètre d3 de chaque fil métallique externe va de 0,9 à 1 ,2.

[036] Avantageusement, le diamètre d1 du ou de chaque fil métallique interne est égal au diamètre d3 de chaque fil métallique externe. Ainsi, on utilise préférentiellement le même diamètre pour le ou les fil(s) métallique(s) interne(s) et pour les fils métallique externes ce qui limite le nombre de diamètres différents à gérer lors de la fabrication du câble.

[037] Avantageusement, la couche externe du câble est saturée de sorte que la distance inter-fils des fils métalliques externes est inférieure strictement à 20 pm..

[038] Par définition, une couche de câble saturée est telle que la distance inter-fils des fils métalliques externes est inférieure strictement à 20 pm. La distance inter-fils de la couche externe de fils externes est définie, sur une section du câble perpendiculaire à l’axe principal du câble, comme la distance la plus courte qui sépare, en moyenne, deux fils métalliques externes adjacents. Ainsi, cette construction du câble permet d’assurer une bonne stabilité architecturale de la couche externe et la saturation de la couche externe permet de s’assurer que la couche externe comprend un nombre relativement élevé de fils métalliques externes et donc présente une force à rupture relativement élevée.

[039] De préférence, la distance interfils des fils métallique externes est inférieure ou égale à lOOpm.Par opposition, une couche de câble désaturée est telle que la distance inter-fils des fils métalliques externes est supérieure ou égale à 20 pm.

[040] Avantageusement, l’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est strictement supérieure 10 pm, de préférence supérieure ou égale à 12 pm et plus préférentiellement supérieure ou égale à 15 pm. Plus l’épaisseur G de la composition élastomérique est importante, plus on peut rajouter des fils métalliques sur la couche externe et remplir les capillaires entre les fils.

[041] Avantageusement, l’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est inférieure ou égale à 300 pm, de préférence inférieure ou égale à 250 pm et plus préférentiellement inférieure ou égale à 230 pm. Cette épaisseur permet d’optimiser le nombre relativement élevé de fils métalliques externes et donc d’avoir une force à rupture relativement élevée tout en limitant le diamètre externe du câble.

[042] Avantageusement, la composition élastomérique comprend un élastomère choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes, le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, et les mélanges de ces élastomères.

[043] De préférence, la composition élastomérique comprend un élastomère choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les copolymères d'isoprène, et les mélanges de ces élastomères.

[044] De préférence, la composition d’élastomère comprend également un système de vulcanisation, une charge. Plus préférentiellement, l’élastomère est diénique.

[045] De préférence, la composition élastomérique comprend du noir de carbone à titre de charge renforçante.

[046] Avantageusement, M= 2, 3 ou 4 et de préférence M=3 ou 4. Les efforts transversaux les plus sévères qui s’exercent dans le câble lorsque celui-ci est mis en tension sont les efforts transversaux s’exerçant entre les fils métalliques internes.

[047] Dans l’état de la technique, on connaît des câbles présentant une architecture dans laquelle M>1 et comprenant un nombre de fils métalliques externes tels que la couche externe du câble soit saturée de façon à maximiser la force à rupture en ajoutant un nombre maximal de fils métalliques externes. Ici, pour le câble selon l’invention présentant une architecture dans laquelle M>1 , grâce à la formation d’un coussin de composition d’élastomère absorbant au moins partiellement les efforts transversaux s’exerçant entre les fils métalliques internes, le câble présente une force à rupture nettement améliorée.

[048] Avantageusement, N= 9,10, 11 ou 12, de préférence N=10 ou 11.

[049] Avantageusement, chaque fil métallique présente respectivement un diamètre d 1 , d3 allant de 0,22 mm à 0,60 mm et de préférence de 0,22 mm à 0,50 mm.

[050] Dans une première variante, M=2 et N=9 ou 10.

[051] Dans une deuxième variante, M=3 et N=10.

[052] Dans une troisième variante, M=4 et N=11.

[053] Dans ces trois variantes de câbles selon l’invention, les efforts transversaux s’exerçant entre les fils métalliques internes sont absorbés par la gaine et le câble présente une force à rupture améliorée du fait de la présence d’un fil métallique externe supplémentaire tout en limitant son diamètre externe.

[054] PRODUIT RENFORCE SELON L’INVENTION

[055] Un autre objet de l’invention est un produit renforcé comprenant une matrice élastomérique et au moins un câble tel que défini ci-dessus.

[056] Avantageusement, le produit renforcé comprend un ou plusieurs câbles selon l’invention noyés dans la matrice élastomérique, et dans le cas de plusieurs câbles, les câbles sont agencés côte à côte selon une direction principale.

[057] PNEUMATIQUE SELON L’INVENTION

[058] Un autre objet de l’invention est un pneumatique comprenant au moins un câble ou un produit renforcé tel que définis ci-dessus.

[059] De préférence, le pneumatique comporte une armature de carcasse ancrée dans deux bourrelets et surmontée radialement par une armature de sommet elle-même surmontée d'une bande de roulement, l’armature de sommet étant réunie auxdits bourrelets par deux flancs et comportant au moins un câble tel que défini ci-dessus.

[060] Dans un mode de réalisation préféré, l’armature de sommet comprend une armature de protection et une armature de travail, l’armature de travail comprenant au moins un câble tel que défini ci-dessus, l’armature de protection étant radialement intercalée entre la bande de roulement et l’armature de travail.

[061] Le câble est tout particulièrement destiné à des véhicules industriels choisis parmi des véhicules lourds tels que "Poids lourd" - i.e., métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route -, engins agricoles ou de génie civil, autres véhicules de transport ou de manutention.

[062] De manière préférentielle, le pneumatique est pour véhicule de type poids lourds. [063] L’invention sera mieux comprise à la lecture des exemples qui vont suivre, donnés uniquement à titre d’exemples non limitatifs et faite en se référant aux dessins dans lesquels :

- la figure 1 est une vue en coupe perpendiculaire à la direction circonférentielle d’un pneumatique selon l’invention ;

- la figure 2 est une vue en coupe d’un produit renforcé selon l’invention ;

- la figure 3 est une vue schématique en coupe perpendiculaire à l’axe du câble (supposé rectiligne et au repos) d’un câble (50) selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

- la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 d’un câble (50’) selon un deuxième mode de réalisation l’invention ;

- la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 3 d’un câble (50”) selon un troisième mode de réalisation de l’invention.

[064] EXEMPLE DE PNEUMATIQUE SELON L’INVENTION

[065] Dans la figure 1, on a représenté un repère X, Y, Z correspondant aux orientations habituelles respectivement axiale (X), radiale (Y) et circonférentielle (Z) d’un pneumatique. [066] Le « plan circonférentiel médian » M du pneumatique est le plan qui est normal à l'axe de rotation du pneumatique et qui se situe à équidistance des structures annulaires de renfort de chaque bourrelet.

[067] On a représenté sur la figure 1 un pneumatique selon l’invention et désigné par la référence générale 10.

[068] Le pneumatique 10 est pour véhicule type poids-lourds. Ainsi, le pneumatique 10 présente une dimension de type 315/80 R 22.5.

[069] Ce pneumatique 10 comporte un sommet 2 renforcé par une armature de sommet ou ceinture 6, deux flancs 3 et deux bourrelets 4, chacun de ces bourrelets 4 étant renforcé avec une tringle 5. Le sommet 2 est surmonté d'une bande de roulement non représentée sur cette figure schématique. Une armature de carcasse 7 est enroulée autour des deux tringles 5 dans chaque bourrelet 4, le retournement 8 de cette armature 7 étant par exemple disposé vers l'extérieur du pneumatique 10 qui est ici représenté monté sur sa jante 9. L'armature de carcasse 7 est de manière connue en soi 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).

[070] Le pneumatique conforme à l'invention est caractérisé en ce que sa ceinture 6 comporte au moins, à titre de renforcement d'au moins une des nappes de ceinture, un câble métallique à deux couches conforme à l'invention. Dans cette ceinture 6, on comprendra que les câbles de l'invention peuvent par exemple renforcer tout ou partie des nappes de ceinture dites de travail. Bien entendu, ce pneumatique 10 comporte en outre de manière connue une couche de gomme ou élastomère intérieure (communément appelée "gomme intérieure") qui définit la face radialement interne du pneumatique et qui est destinée à protéger la nappe de carcasse de la diffusion d’air provenant de l’espace intérieur au pneumatique.

[071] EXEMPLE DE PRODUIT RENFORCE SELON L’INVENTION [072] On a représenté sur la figure 2 un produit renforcé selon l’invention et désigné par la référence générale 100. Le produit renforcé 100 comprend au moins un câble 50, en l’espèce plusieurs câbles 50, noyés dans la matrice élastomérique 102.

[073] Sur la figure 2, on a représenté la matrice élastomérique 102, les câbles 50 dans un repère X, Y, Z dans lequel la direction Y est la direction radiale et les directions X et Z sont les directions axiale et circonférentielle. Sur la figure 3, le produit renforcé 100 comprend plusieurs câbles 50 agencés côte à côte selon la direction principale X et s’étendant parallèlement les uns aux autres au sein du produit renforcé 100 et noyés collectivement dans la matrice élastomérique 102.

[074] CABLE SELON UN PREMIER MODE DE REALISATION DE L’INVENTION

[075] On a représenté sur la figure 3 le câble 50 selon un premier mode de réalisation de l’invention.

[076] Le câble 50 est métallique et est à deux couches. Ainsi, on comprend que les couches de fils métalliques constituant le câble 50 sont au nombre de deux, ni plus, ni moins.

[077] Le câble 50 comprend une couche interne C1 du câble constituée de M>1 fils métalliques internes F1 . En l’espèce, M= 2, 3 ou 4 et de préférence M=3 ou 4, ici M=2. La couche interne C1 est entourée d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G formant alors la couche interne gainée CIG. La couche externe C3 est constituée de N>Nmax fils métalliques externes F3 enroulés autour de la couche interne gainée CIG du câble.

Nmax=E(n/ arctan[(d3/2) 2 /((Rt 2 -(d3/2) 2 ) x cos 2 at))] 1/2 )=E(n/ arctan[(0,30/2) 2 /((0,47 2 -(0,30/2) 2 ) x cos 2 (3.14x10,9/180)))] 1/2 )= E(9,58)=9. En l’espèce, N= 9,10, 11 ou 12, de préférence N=10 ou 11 et N=Nmax +1=9+1 =10.

[078] Chaque fil métallique interne F1 et chaque fil métallique externe F3 présente respectivement un diamètre d1 et d3. Le diamètre d1 de chaque fil métallique interne F1 est préférentiellement égal au diamètre d3 de chaque fil métallique externe F3.lci d1 =d3=0,30 mm.

[079] La couche externe C3 du câble est saturée. La distance inter-fils des fils externes est inférieure strictement à 20 pm et ici est égale à 0 pm.

[080] Chaque fil présente une résistance à la rupture, notée Rm, telle que 2500 < Rm < 3100 MPa. On dit de l’acier de ces fils qu’il est de grade SHT (« Super High Tensile »). D’autres fils peuvent être utilisés, par exemple des fils de grade inférieur, par exemple de grade NT (« Normal Tensile ») ou HT (« High Tensile »), comme des fils de grade supérieur, par exemple de grade UT (« Ultra Tensile ») ou MT (« Mega Tensile »). [081] PROCEDE DE FABRICATION DU CABLE SELON L’INVENTION

[082] On fabrique le câble selon l’invention grâce à un procédé comprenant des étapes bien connues de l’homme du métier.

[083] Le câble précédemment décrit est fabriqué selon des procédés connus comportant les étapes suivantes, opérées préférentiellement en ligne et en continu :

- tout d’abord, une première étape d’assemblage par retordage des M>1 fils internes F1 de la couche interne C1 au pas p1 et dans le sens S pour former la couche interne C1 en un premier point d’assemblage ;

- suivie d’une deuxième étape de fabrication de la couche interne gainée CIG, on entoure la couche interne C1 d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G puis on assemble par retordage les N fils métalliques externes F3 autour de la couche interne CIG au pas p3 et dans le sens S pour former l’assemblage des couches CIG et C3, avec N étant strictement supérieur à Nmax qui est le nombre maximum de fils métalliques externes F3 pouvant être disposés sur la couche externe théorique C3T obtenue lorsque la couche interne C1 est directement au contact de la couche externe théorique C3T ;

- préférentiellement une étape d’équilibrage final des torsions.

[084] Par « équilibrage de torsion », on entend ici de manière bien connue de l’homme du métier l’annulation des couples de torsion résiduels (ou du retour élastique de de torsion) s’exerçant sur chaque fil, dans la couche intermédiaire comme dans la couche externe.

[085] Apres cette étape ultime d’équilibrage de la torsion, la fabrication du câble est terminée.

[086] En l’espèce, N>Nmax =9, ici N=10.

[087] L’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est strictement supérieure à 10 pm, de préférence supérieure ou égale à 12 pm et plus préférentiellement supérieure ou égale à 15 pm et l’épaisseur G est inférieure ou égale à 300 pm, de préférence inférieure ou égale à 250 pm et plus préférentiellement inférieure ou égale à 230 pm. Ici, G=71 pm.

[088] La composition élastomérique comprend un système de vulcanisation, une charge et un élastomère diénique.

[089] On utilise comme composition élastomérique, une composition d’élastomère(s) diénique(s) conventionnelle pour pneumatique, à base de caoutchouc naturel (peptisé) et de noir de carbone N330 (65 pce), comportant en outre les additifs usuels suivants: soufre (7 pce), accélérateur sulfénamide (1 pce), ZnO (8 pce), acide stéarique (0,7 pce), antioxydant (1,5 pce), naphténate de cobalt (1,5 pce) (pce signifiant parties en poids pour cent parties d'élastomère) ; le module E10 de la composition élastomérique d'enrobage est de 10 MPa environ.

[090] Eventuellement, dans une dernière étape d’assemblage, on enroule la frette F au pas pf dans le sens Z autour de l’assemblage précédemment obtenu.

[091] Le câble est ensuite incorporé par calandrage à des tissus composites formés 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 armatures de sommet de pneumatiques radiaux. Cette composition comporte essentiellement, en plus de l'élastomère et de la charge renforçante (noir de carbone), un antioxydant, de l'acide stéarique, une huile d'extension, du naphténate de cobalt en tant que promoteur d'adhésion, enfin un système de vulcanisation (soufre, accélérateur, ZnO).

[092] Les tissus composites renforcés par ces câbles comportent une matrice de composition élastomérique formée de deux couches fines de composition élastomérique qui sont superposées de part et d’autre des câbles et qui présentent respectivement une épaisseur allant de 0,6 et 1,5 mm. Le pas de calandrage (pas de pose des câbles dans le tissu de composition élastomérique) va de 1 mm à 4 mm.

[093] Ces tissus composites sont ensuite utilisés en tant que nappe de travail dans l’armature de sommet lors du procédé de fabrication du pneumatique, dont les étapes sont par ailleurs connues de l’homme du métier.

[094] CABLE SELON UN DEUXIEME MODE DE REALISATION DE L’INVENTION [095] On a représenté sur la figure 4 un câble 50’ selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Les éléments analogues au premier mode de réalisation sont désignés par des références identiques.

[096] A la différence du premier mode de réalisation décrit précédemment, le câble 50’ selon le deuxième mode de réalisation est tel que M=3 et L =10.

[097] CABLE SELON UN TROISIEME MODE DE REALISATION DE L’INVENTION [098] On a représenté sur la figure 5 un câble 50” selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Les éléments analogues au premier mode de réalisation sont désignés par des références identiques.

[099] A la différence du premier mode de réalisation du câble 50 décrit précédemment, le câble 50” selon le troisième mode de réalisation est tel que M=4 et L=11.

[0100] On a résumé dans le tableau 1 ci-dessous les caractéristiques pour les différents câbles 50, 50’et 50”.

[0101] Tableau 1

[0102] TESTS COMPARATIFS

[0103] Variation du NMAX en fonction du diamètre de fils

[0104] On a résumé dans les tableaux 2, 3 et 4 ci-dessous les caractéristiques pour les variations de diamètres pour les différents câbles 50, 50’et 50” et on a calculé le Nmax.

[0105] Tableau 2

[0106] Tableau 3

[0107] Tableau 4 [0108] TESTS DE RESISTANCE A LA RUPTURE

[0109] Ce test permet de déterminer la résistance à la rupture des câbles testés, par mesure de la force à la rupture notée Fm (charge maximale en N) effectuée en traction selon la norme ISO 6892-1 d’octobre 2009.

[0110] On a résumé dans le tableau 5, les caractéristiques du câble témoin T1 , de câbles comparatifs C1 et C2 non conforme à l’invention.

[0111] Tableau 5 le câble témoin T1, les câbles comparatifs C1 et C2 et le câble 50’ selon l’invention. Les résultats à ces tests sont donnés en base 100. Ainsi, un résultat supérieur à 100 à l’un ou l’autre de ces tests signifie que le câble testé présente une force à rupture supérieure au câble témoin. Dans le même tableau, on aussi comparé la force à rupture rapportée au diamètre du câble.

[0113] Tableau 6

[0114] On note que le câble 50’ selon l’invention présente une force à rupture du même ordre que celle du câble comparatif C2 et meilleur par rapport au câble témoin T1 et au câble comparatif C1.

[0115] On note que la force à rupture ramenée au diamètre du câble est significativement supérieure à celle du câble témoin T1 et à celles des câbles comparatifs C1 et C2 avec une pénétrabilité améliorée. Le câble selon l’invention possède un meilleur arrangement des fils dans un même encombrement. Ce test démontre bien que la présence ici de la gaine de composition élastomérique permettant de mettre deux fils supplémentaire sur la couche externe conformément à l’invention permet d’obtenir un effet voûte et ainsi une participation plus efficace de chaque fil à la force à rupture du câble par rapport au câble T1 et ainsi de résoudre les problèmes évoqués en préambule.

[0116] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits.

[0117] Pour des raisons de faisabilité industrielle, de coût et de performance globale, on préfère mettre en oeuvre l'invention avec des fils linéaires, c’est-à-dire droit, et de section transversale conventionnelle circulaire.

[0118] On pourra également combiner les caractéristiques des différents modes de réalisation décrits ou envisagés ci-dessus sous réserve que celles-ci soient compatibles entre elles.