Brevet FR2545998A1 — publié le 19841116

La présente invention concerne une structure de terminaison de câble toronné qu'on peut décrire plus parti- culièrement comme étant une terminaison de câble pour des applications à haute résistance mécanique. Dans l'art antérieur, on a réalisé les terminai- sons de câbles toronnés à résistance à la traction élevée au moyen de structures utilisant une pince ou de l'époxyde à haute résistance pour maintenir l'extrémité du câble dans la terminaison Bien que ces terminaisons antérieures soient utilisées depuis de nombreuses années dans diverses applica- tions, un certain nombre de problèmes leur sont associés. Les problèmes relatifs à la structure à pince com- prennent le glissement entre l'extrémité du câble et le matériel de terminaison lorsque des forces de traction éle- vées sont appliquées. Les problèmes relatifs à la structure utilisant de l'époxyde comprennent le glissement mentionné ci-dessus et la nécessité d'établir un canal traversant la structure de terminaison pour injecter l'époxyde, pour permettre l'échappement de l'air emprisonné et pour durcir l'époxyde de façon à obtenir la résistance mécanique maximale. On a résolu ces problèmes par une structure de terminaison de câble comprenant un corps de douille conique et un noyau adapté recouvert par un manchon de matière malléable On introduit les brins du câble dans la douille et on les étale à l'intérieur de celle-ci On pousse le noyau et le manchon dans la douille, ce qui force le manchon à entourer partiellement les brins Lorsqu'on applique une force de traction au câble, le glissement entre le câble et le corps de la douille est égal à zéro. -L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation isométrique éclatée d'une structure de terminaison de câble toronné con- forme à l'invention La figure 2 est une coupe partielle d'une structu- re de terminaison de câble en place sur une extrémité d'un câble; La figure 3 est une coupe transversale partielle de la terminaison de câble représentée sur la figure 2; et Les figures 4, 5 et 6 sont des diagrammes de for- ces concernant une terminaison de câble conçue conformément à l'invention. On va maintenant considérer la figure 1 sur laquelle on voit un corps de douille 10 pour une terminaison de câble à haute résistance mécanique, qui est fabriquée en matière à haute résistance mécanique, comme du cuivre au béryllium ou de l'acier D'autres matières à haute résistan- ce mécanique peuvent convenir pour certaines terminaisons de câble à haute résistance mécanique D'autres matières à moindre résistance mécanique peuvent être utiles dans des terminaisons de câble à faible résistance mécanique. Sur la figure 1, le corps de douille 10 comporte une cavité creuse 12 de forme tronconique qui débouche au niveau d'une base relativement large, 13, du tronc de cône. La cavité a ainsi la forme d'un cône tronqué qui est coupé au sommet pour donner une ouverture de sommet étroite 14. Les parois du cône rencontrent sous un angle d tral 15 qui traverse les plans de la base et de l'ouverture en leur centre. L'extérieur du corps de douille 10 est représenté avec une forme cylindrique comportant une région d'épaule- ment 16 Cette région d'épaulement 16 est conçue de façon à définir une surface prévue pour supporter une force supérieu- re à la force de traction maximale FM qui peut être appliquée au câble dont la structure considérée forme la terminaison. Un câble toronné 18 est représenté avec une extré- mité introduite dans l'ouverture de sommet 14 du corps de douille Les différents brins du câble sont évasés à l'inté- rieur du corps de douille et sont étalés de façon à être pla- cés côte à côte près de l'ouverture de sommet et légèrement écartés au niveau de l'ouverture de base 13 de la douille. Ces brins sont appliqués sur la surface de la douille sans passer les uns sur les autres, et en une seule couche au niveau de l'ouverture de base Le câble 18 est prévu pour supporter sans rupture la charge de traction maximale FM. Une fois qu'on a évasé les brins du câble à l'inté- rieur du corps de douille 10, on introduit sur les brins, à l'intérieur du corps de douille, un noyau 20 recouvert d'un manchon 22. Le noyau 20 et le manchon 22 sont représentés sous -la forme de troncs de cône conçus de façon à s'ajuster sans jeu dans la douille Leurs parois rencontrent l'axe central sous l'angleod. On utilise une matière à résistance mécanique éle- vée, comme l'acier ou le cuivre au béryllium,pour fabriquer le noyau conique 20 Un trou dans le noyau 20, aligné avec l'axe central, permet de faire passer à travers le matériel de terminaison un élément central ou une âme du câble, sans que cela nuise à la résistance mécanique de la terminaison. Le manchon 22 est fabriqué en une matière malléa- ble telle que du cuivre recuit, qui est relativement mou et malléable, ou déformable, avant que la structure de termi- naison soit assemblée On ne peut pas utiliser un métal, comme l'aluminium, ayant un lubrifiant interne. Lorsque le manchon 22 est positionné de façon à recouvrir le noyau 20, comme le montre la figure 1, au niveau de l'ouverture de base du corps de douille 10, alors que les brins sont évasés à l'intérieur de ce dernier, la structure de terminaison est prête pour l'insertion dans la douille. Comme le montre la figure 2, cette combinaison du noyau 20 et du manchon 22 est introduite à la presse dans le corps de douille 10 avec une force d'insertion FI qui est supérieure à la force de traction prévue qui sera appliquée au câble Une telle force de traction prévue peut être pro- che de la force de traction maximale FM pour la structure du câble. En introduisant ainsi à la presse le noyau 20 et le manchon 22 dans le corps de douille, les brins du câble sont emprisonnés entre la paroi du corps de douille et le manchon Les forces résultantes de compression et de cisaillement provoquent un fluage à froid du manchon 22 autour des brins séparés du câble Le cuivre emplit partiel- lement les espaces, ou les interstices, entre les brins du câble La déformation à froid du cuivre a pour effet de l'écrouir pour lui donner une résistance au cisaillement plus élevée, qui augmente la résistance mécanique de la terminaison résultante. Comme le montre la figure 3, le fluage à froid du manchon de cuivre augmente le contact entre la surface du manchon de cuivre 22 et les surfaces des brins 23 Au lieu d'un contact linéaire avec chaque brin 23, comme celui qui se produit avant l'opération d'insertion à force, il y a maintenant une surface de contact entre le manchon 22 et chaque brin 23 du câble Les forces de friction sur chacune de ces surfaces augmentent la résistance mécanique de la structure de terminaison. On notera que les brins séparés 23 peuvent tous avoir le même diamètre ou peuvent avoir des diamètres mutuel- lement différents L'augmentation de résistance mécanique mentionnée dans la structure de terminaison résultante se produit aussi bien lorsque les diamètres des brins sont uni- formes que lorsqu'ils ont des valeurs différentes. Comme le montre la figure 4, on peut décomposer la force d'injection FI en deux composantes de force Une com- posante de force est la composante normale F In qui est per- pendiculaire à la surface du noyau 20 et crée deux forces de friction L'une de ces forces de friction s'exerce entre le manchon de cuivre 22 et les brins 23 de la figure 1 L'autre force de friction s'exerce entre les brins 23 et la douille L'autre composante de force sur la figure 4 est la composan- te tangentielle Fit qui est parallèle à la surface du noyau 20 L'équilibre des forces dans la direction x donne: Fi = F In sin o + Fit cos o ( 1) L'utilisation de formules de frottement connues donne: F It =F In ( 2) En reportant l'équation ( 2) dans l'équation ( 1), on obtient: FI = F In sin + F In cos d = F In(sin + p cos). FI Donc: F I ( 3) In (sino + e cos ") Pour de faibles valeurs de C, costl, sin C d'injection normale Fin de valeur élevée. On va maintenant considérer la figure 5 qui montre un diagramme de forces avec la force d'injection FI suppri- mée En l'absence de la force d'injection, la composante de force normale Fno présente une valeur légèrement diminuée par rapport à la valeur de la composante de force Fin, mais elle demeure importante à cause de l'énergie emmagasinée dans le système. On a alors: Fno F In' ( 5) et la composante tangentielle Fto prend la direction inverse et diminue en module. En exprimant l'équilibre des forces dans la direc- tion x, on obtient: F sin O> = Fto cos O, ou Fto Fno tg ( 6) A la limite Fto = p Fno ( 7 La condition exigée pour que le noyau demeure dans le corps de la douille est: Fno sin o( Fto cos O( ( 8) En reportant l'équation ( 7) dans l'équation ( 8), on obtient à la limite: F% sin ot 4 p Fno cos k, ou sino' 4 > cos o ( 9) La plage de valeurs acceptable pour l'angle O câble La force tangentielle existante provenant de la con- dition d'absence de charge externe s'oppose au mouvement résultant de la force de traction Le câble est tendu et les brins tendent à sortir de la terminaison Aussi longtemps que la force de traction Fp est inférieure à la force de frottement entre les brins 23 et la douille 10 de la figure 1, plus la force de frottement entre les brins 23 et la combinaison noyaumanchon en cuivre, les brins ne bougent pas Lorsque la force de traction augmente, les brins ont tendance à sortir de la terminaison, mais dans ces conditions les brins 23 tirent avec eux la combinaison du noyau 20 et du manchon 22, à cause du frottement Le noyau est en fait coincé plus solidement dans la douille 10, ce qui produit des charges de surface supplémentaires F Pn et Fpt Plus les brins 23 tirent fort sur la combinaison du noyau et du manchon, plus la force F Pn augmente Par consé- quent, la force de frottement augmente avec la tension du câble et empêche l'arrachement des fils d'acier Le système produit donc de lui-même les forces nécessaires à sa stabili- té. En exprimant l'équilibre des forces dans la direc- tion x, on obtient: Fp = Fno sin o + Fto cos o + Fpn sin o + Fpt cos G ( 11) La force normale totale sur le noyau est égale à Fno + Fpn et la force tangentielle totale sur le noyau est: Fto + Fpt. A la limite: Fto = p Fno', ( 12) et: F Pt = F Pn ( 13) Egalement à la limite: Fp Fno sin + M Fno cosd + Fpn sin C + y Fp cos e, ou Fp = (Fno + Fpn)(x cos c + sind) ( 14) Pour de petits angles: Fp M(Fno + Fpn). En utilisant les équations ( 4) et ( 5), on obtient F Fno ( 15) et Fp FI + p Fpn ( 16) On voit donc que la force de traction Fp, qui tire les brins 23 vers l'extérieur de la douille 10, est plus grande que la force d'injection FI. Bien qu'on ait décrit et représenté le noyau 20 et le manchon 22 en considérant qu'ils ont des surfaces inclinées sous l'angle t par rapport à l'axe central, cet angle est p'ris à titre d'exemple pour simplifier les calculs. Des noyaux et des manchons ayant des surfaces inclinées sous des angles différents de l'angle (, sont également utilisa- bles dans des terminaisons de câble à haute résistance méca- nique. L'analyse mathématique qui précède montre claire- ment que pour certaines utilisations, la structure de termi- naison est suffisamment résistante sans le manchon. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Terminaison de câble toronné caractérisée en ce qu'elle comprend une douille ( 10) ayant un intérieur tronco- nique allant en diminuant depuis une ouverture de base ( 13) jusqu'à une ouverture de sommet ( 16); un groupe de brins de câble ( 18) introduits dans l'ouverture de sommet ( 16) avec les brins individuels étalés de façon à former une seule couche de brins au niveau de l'ouverture de base ( 13); un manchon malléable ( 22) ayant une forme telle qu'il s'ajuste à l'intérieur de la douille ( 10); et des moyens ( 20) desti- nés à déformer le manchon ( 22) pour produire des surfaces de contact entre le manchon et les brins ( 18) à l'intérieur de la douille ( 10). 2 Terminaison de câble toronné selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que la douille ( 10) comme les moyens de déformation ( 20) sont constitués par une matière à haute résistance mécanique; et le manchon ( 22) est fabriqué en cuivre recuit. 3 Terminaison de câble toronné selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que la douille comme les moyens de déformation sont en une matière à haute résistance méca- nique; et le manchon ( 22) est fabriqué en un métal ne com- portant pas de lubrifiant interne. 4 Terminaison de câble toronné selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que le groupe de brins ( 18) est formé par des brins individuels ( 23) ayant des diamètres différents les uns des autres. Terminaison de câble toronné selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que les moyens de déformation ( 20) sont introduits de force dans le manchon ( 22) et la douille ( 10), par une force supérieure à la force de trac- tion maximale déterminée par la conception du câble toronné ( 18). 6 Terminaison de câble toronné selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que les moyens de déformation ( 20) écrouissent le manchon pour augmenter sa résistance au cisaillement. 7 Terminaison de câble toronné selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que les moyens de déformation comprennent un noyau de forme conique ( 20) en matière à hau- te résistance mécanique, telle que de l'acier ou du cuivre au béryllium.