Brevet FR2160868A1 — publié le 19730706

La présente invention est relative à un élément annulaire en matière élastique destiné à être monté sur un noyau, par exemple à une garniture de jante pour poulie à câble à un bandage en caoutchouc plein pour roues de chariot, à une roue de friction ou équivalent, et qui comprend une armature de renforcement en matière fibreuse contenue dans sa base ainsi que, éventuellement, une autre armature de renforcement continue dans la zone extérieure (zone de roulement). On connait déjà des garnitures de jantes pour poulies à câbles et des bandages pleins en caoutchouc pour roues de chariots qui comportent une armature de renforcement dans leur base. Les armatures peuvent être composées, par exemple, soit d'une ou plusieurs épaisseurs d'un tissu à fils croisés ou d'un tissu de câblés, soit d'une résine synthétique armée de fibre de verre, soit de métal en couronnes de tôle perfores ou pleines, soit encore de ressorts hélicoidaux. Au cours du fonctionnement des éléments, et sous l'action du cheminement continuel auquel ils sont soumis, les tissus à fils croisés ou de câblés connus jusqu'à présent présentent un allongement qui dégrade petit à petit la pression d'appui qui fixe l'élément sur son noyau, alors que cet appui devrait rester durablement ferme.La diminution de la pression d'appui détermine un accroissement du cheminement et on observe fréquemment sur les couches les plus intérieures du renforcement une véritable carbonisation qui conduit alors très rapidement à une destruction totale de l'élément annulaire ou de la roue. Les renforcements métalliques mentionnés plus haut, de même que les renforcements en matières plastiques renforcées de fibres de verre présentent, d'une part, l'inconvénient de ne pas toujours pouvoir être ancrés facilement dans la matière élastique et, d'autre part, celui d'exiger de fabriquer l'élément ou le bandage séparément, par exemple dans un moule de sorte que la fabrication est très coûteuse en main d'oeuvre. L'invention vise à réaliser un élément annulaire de ce type qui puisse être fabriqué en grandes dimensions, par exemple sur un noyau de cylindre, par application de couches successives sur toute la longueur du cylindre ou tambour et qui puisse être ensuite amené à la dimension désirée d'une façon connue par l'opération dite de moletage, sans présenter l'inconvénient de l'allongement de l'armature de renforcement intérieure en service prolongé. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'armature de renforcement disposée ou noyée dans la zone intérieure (base de l'élément) est composée de fibres d'une substance possédant une propriété de retrait élastique et qui sont orien tées, par exemple par étirage, à peu près dans la direction du roulement. Lorsque la garniture ou le bandage s'échauffe en fonctionnement, les forces de retrait thermique qui se développent dans l'armature de renforcement suivant l'invention entrent en jeu et ont pour effet d'appliquer la base de l'élément sur le noyau en exerçant une tension de contraction ou de frettage, ce qui garantit le maintien constant de la force d'appui. Les avantages de l'invention résident, ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, dans une simplification du procédé de fabrication. Il n'est pas nécessaire de respecter des tolérances très étroites sur le diamètre intérieur, contrairement au cas de renforcements métalliques, puisque le montage de l'élément annulaire suivant l'invention peut s'effectuer avec ou sans tension de précontrainte. La matière fibreuse faite de substance à retrait élastique suivant l'invention peut être constituée par un voile textile non tissé orienté dans le sens circonférentiel qui est im prégné d'une matière élastique, ce qui permet d'obtenir un module d'élasticité élevé ; toutefois, l'armature de renforcement peut également être composée de fibres ou de mélanges fibreux qui se rétractent à la chaleur et dont la direction d'orientation est parallèle à la direction du roulement. Il s'est révélé particulièrement avantageux que la matière fibreuse en substance à retrait élastique soit présentée, au moins partiellement sous la forme d'un enroulement de câblés et/ou d'un tissu de câblés en une seule ou plusieurs couches, en polyester et/ou polyamide. L'enroulement de câblés peut être déposé en hélice en une ou plusieurs couches, ou sous la forme de bandes ou ensemble de câblés, également en une ou plusieurs couches. Par exemple, on a constaté qu'il était avantageux d'utiliser, pour une garniture de jante de poulie à câble, une seule couche d'un tissu de câblés de polyester de 1000/2x3 d'un duitage de 8 à 9 fils par cm, préalablement imprégné d'une façon connue d'un latex de résorcine-formaldéhyde, ou d'un apprêt de diisocya nate, et éventuellement enduit et rendu adhérent par immersion dans une solution d'un mélange de caoutchouc dosée de façon à être collante et qui assure une bonne adhérence à l'état non vulcanisé. Une sous-couche d'environ 1 mm d'épaisseur, faite de la même matière élastique, est déposée directement sur le noyau. Il est avantageux que la matière fibreuse possède à la température de fonctionnement, une force de contraction résiduelle d'environ 180 à environ 900, de préférence d'environ 270 à environ 675 kilogrammes par cblé. Si la force de contraction résiduelle est nettement plus faible, le câblé est déjà relativement mou et, sous l'action d'une contrainte prolongée et sous l'effet du cheminement, il présente encore une tendance à s'allonger légèrement (bien que moins fortement que dans le cas où il ne comporte pas de tension de frettage par retrait). Si la force de retrait thermique est au contraire beaucoup plus forte, le câblé tend à s'enfoncer dans la couche de caoutchouc sous-jacente, ce qui, d'une part, détruit cette couche et, d'autre part, présente dans la plupart des cas l'inconvénient de se produire de façon asymétrique et par conséquent en raison des inégalités de résistances mécaniques qu'on observe alors dans l'élément annulaire, de déclencher encore plus rapidement la destruction de l'ensemble de l'armature. L'invention a encore pour objet une armature de renforcement pour élément annulaire qui est disposée ou noyée dans la zone extérieure (ou zone de roulement). Les armatures de renforcement, par exemple celles qui sont disposées sous la gorge d'une garniture de jante pour poulie à câbles, déterminent un raidissement transversal de l'élément annulaire et diminuent par conséquent la déformation de la surface de roulement. L'élément annulaire peut être monté sur son noyau avec une plus faible précontrainte de tension axiale et il engendre moins de chaleur en fonctionnement, ce qui améliore sa longévité. Dans la technique antérieure, on utilisait pour ces armatures de renforcement des couches de tissu caoutchouté ou imprégné d'une matière plastique ; toutefois, dans le cas des couches de tissus coupées en biais et disposées obliquement, l'effet de renforcement transversal était trop faible alors que dans le cas des armatures dont la chaine ou la trame était parallèle à la direction de roulement, on observait en même temps des effets de raidissement indésirables dans la direction du roulement. Au contraire, suivant l'invention la zone extérieure (zone de roulement) est renforcée de fibres orientées, par exemple par étirage, à peu près transversalement à la direction de roulement. Ces fibres peuvent être présentes dans toute l'étendue de la partie extérieure de l'élément annulaire (c'est-à-dire à l'exception de la base de cet élément) ou encore elles peuvent être disposées, par exemple noyées, pour servir d'armature de renforcement, uniquement dans une partie de cette zone extérieure, par exemple dans une couche située à faible distance au-dessous de la surface de roulement. Cette matière fibreuse peut être constituée par un tissu de câblés découpé perpendiculairement aux câblés, et qui, suivant un mode de construction connu en soi, est composé d'une chaîne de câblés que des fils de trame, relativement minces, et -disposés à un écartement mutuel relativement grand, maintiennent assemblés uniquement dans la mesure nécessaire pour la confection, ce tissu n'engendrant donc aucun raidissement dans la direction du roulement, mais le renforcement peut également être constitué par un voile de fibres non tissées orientées transversalement à la direction du roulement, ou encore, finalement, par un mélange renforcé de fibres discontinues et dans lequel les fibres sont principalement orientées dans une direction transversale à la direction du roulement. Toutefois, en fonctionnement, les éléments annulaires comprenant des armatures de renforcement en matière fibreuse naturelle synthétique donnent lieu à un dégagement de chaleur qui, en raison des propriétés isolantes des matières utilisées peuvent conduire à des accumulations de chaleur même lorsque, ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, l'élément annulaire est maintenu sur le noyau par un serrage ferme dû au retrait d'une armature de renforcement disposées dans la base de cet élément.Suivant l'invention, on peut éviter cette accumulation de chaleur, ou éliminer la chaleur dégagée en prévoyant au-dessous de l'armature de renforcement composée en général de fibres naturelles ou synthétiques, mais organiques de toute façon, une mince couche directement appuyée sur le noyau, qui possède une conductibilité thermique nettement supérieure à celle du reste de la matière constitutive de l'élément annulaire. Cette couche contient, par exemple, des fibres d'une matière bonne conductrice de la chaleur, par exemple en métal, qui sont de préférence présentées sous la forme d'un voile non tissé, ou elle peut encore être composée d'un mélange de caoutchouc conducteur de la chaleur par exemple un mélange qui contient du graphite ou du noir de fumée. Dans ce cas, l'orientation des fibres, par exemple des fibres constitutives du voile, est certes non génant mais non indispensable . On peut obtenir l'effet désiré à l'aide de fibres courtes incorporées sans aucun ordre dans un mélange, ou d'un voile de fibres déposées au hasard et imprégnées du mélange Voulu de matière élastique. Toutefois, si les fibres présentent une orientation, cette dernière ne doit donner qu'un faible raidissement, du moins dans la direction du roulement car, dans le cas contraire, on ne pourrait pas choisir aussi librement qu'il serait souhaitable la tension de précontrainte de valeur faible ou forte, avec laquelle l'élément annulaire doit être monté sur le noyau. La couche contenant des fibres métalliques doit être de très faible épaisseur (d'une épaisseur de l'ordre de grandeur de 1 mm) afin de permettre de tirer tout le parti possible de l'effet de l'armature de renforcement composée d'une matière orientée dans la direction du roulement, de préférence d'une matière à retrait élastique, qui est incorporée dans la base de l'élément annulaire. REVENDICATIONS 1. Elément annulaire monté sur un noyau, composé d'une matière élastique et comportant au moins une armature de renforcement en matière fibreuse dans sa base et éventuellement une autre armature de renforcement dans sa zone extérieure (zone de roulement), cet élément annulaire étant caractérisé en ce que la matière fibreuse disposée, par exemple noyée, dans la zone intérieure (base de l'élément) est composée de fibres d'une substance possédant une propriété de retrait élastique, qui sont orientées, par exemple par étirage, dans la direction du roulement tandis qu'essentiellement, il est prévu au-dessous de cette armature de renforcement une couche mince posée directement sur le noyau, qui présente une conductibilité thermique nettement supérieure à celle du reste de la matière constitutive de l'élément annulaire, et que, éventuellement, des fibres orientées, par exemple par étirage, principalement dans une direction transversale à la direction du roulement, sont incorporées dans au moins une partie de la zone extérieure (zone de roulement). 2. Elément annulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière fibreuse faite d'une substance possédant un retrait élastique est présente, du moins en partie, sous la forme d'un enroulement et/ou d'un tissu de câblés en polyester et/ou polyamide, en une ou plusieurs couches. 3. Elément annulaire suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la matière fibreuse possède, à la température de fonctionnement, une force de contraction résiduelle d'environ 180 à environ 900, de préférence d'environ 270 à environ 675 kg par fil câblé.