Brevet FR2578939A1 — publié le 19860919

- t - 2578939 L'invention concerne les systèmes de transport par cable de char- ges ou de passagers, tels que des téSléskis, des télécabines ou' encore, accessoirement, des funiculaires ou des ascenseulrs, lorqu'un cable doit tre guidé, lors du passage à des vitesses têlevêes, dans la gorge d'un galet, d'une poulie ou d'une roue de guidage et que l'enroulement ne s'opère que sous un angle de contact faible. FPour faciliter la compréhension de la description de l'invention, un galet sera défini comme l'ensemble formé par une poulie de gui- dage, généralement métallique, et une garniture constituée d'un matériau d6Téformable élastiquement. Dans un grand nombre de systèmes de transport par cable, les ca- bles tracteurs sont obliges de s'enrouler sur une roue motrice ainsi que sur une poulie de renvoi. En conséquence, on utilise, généralement, des cables formés de torons qui présentent les pos- sibilités de flexion nécessaires à l'enroulemement. Lorsque la surface extérieure de ces cables s'appuie, sur un demi-tour environ, dans la gorge d'une poulie, le contact s'opère tangentiellement à un tore; une garniture par revêtement êlastomé- rique, déformable, parvient à répartir convenablement les con- traintes aux points de contact, ce qui c.onfère à cette garniture une durée de vie raisonnable, et ce d'auLtant mieux que la poulie est de diamètre généralement très grand par rapport à celui du cable et que, par conséquent, la surface d'appui est importante. Au contraire, dans les changements de pente ou d'orientation qui se font par appui sur la gorge d'une poulie non motrice - et, en général, dans les points d'appui intermédiaires de tout transport par cable - ledit appui se produit le long d'un arc de contact de faible longueur A6i le cable est tangent à la gorge de la poulie de guidage. Divers systèmes ont été étudiés comme garniture de la poulie pour assurer un contact plus ou moins élastique entre la jante de la poulie et le cable afin de minimiser l'usure des organes métalli- ques et l'inconfort au passage des points singuliers et d'augmen- ter les performances en vitesse et en charge par poulie. On trouve sur le marché du transport par cable des galets dont la garniture est réalisée en matière élastomère à très haut module et très haute dureté, caractéristiques nécessaires pour résister à l'attaque im(canique du cable. Au cours clu fontionnL(nt, cett garniture devient donc tanrgenta à un toron du cable. 'LUI- Un arc très court, avant de venir en appui sur le toron uiv-ant, lorsc la surface de la garniturFe enveloppe plusieurs torons - acrs simuItan2ment tangents - et que le cable est soumîis à une cha-ar il en résulte une dêformation de la garniture engendrant une surface de contact d'autant plus limitée que la d6formation est faible Or, les élasttomres de qualité anti-abrasion et de modL élevé rie présentent qu'une faible possibilité de déformation. La déformation ainsi produite reste très localisée dans la zone contact du cable; l'entrée en contact de chacune des surfaces h licoïdales externes des torons provoque, dans cette zone, des c traintes bien supérieures à ce que peut supporter localement un caoutchouc ou, m&me unl élastomère de polyuréthanne. Les utilisateurs souhaitent accroître les performances des syst mes de transport par cable, et, en particulier, augmenter les v tesses au dessus du seui 1 actuel de 5 m/s et les charges au des de 500 Kg par poulie. Dans ces conditions nouvelles, la content tion des contraintes dans la zone localement déformée entrainer une élévation importante de la température provoquant une destr tion locale de la garniture sous l'effet des déformations de l' taque mécanique et abrasive du cable. D'autre part, cette succession de contraintes localisées au pas ge de chaque toronri est une source de phénomènes vibratoires au sein du cable, à des fréquences très inconfortables pour les pa sagers et les matériaux transportés. I1 convient de noter que diverses autres solutions ont été envi gées. Le brevet frangais 1 488 224 fait référence à l'emploi d' pneumatique comportant une gorge de guidage. Un teI système, s' apporte une amélioration sur le plan vibratoire, est onéreux da sa réalisation et pour sa maintenance. Comme on peut le constater d'après l'analyse précédente, une so tion conforme à l'état de la technique et qui permette de répon au. exigences simultanées de confort et de résistance à l'usure mécanique et abrasive n'est pas connue. L'invention consiste à réaliser un répartiteur de contrainte qu sera utilisé comme garniture élastique pour la gorge d'une poul destinée à guider un cable porteur de transport par cable. La d garniture est constituée par super--poitic!n d'au moins deux couches de matériaux de modules dif-Frents. La couche externe, en contact avec le cable, sera réalisée dans un matériau anti-abrasif, de dureté au moins égale à 60 Shore afin de résister aut contraintes superficielles et à l'attaque mécanique créée par l.a Surface toronnée du cable. La couche la plus interne, en contact avec la jante de la poulie sera constituée d'un matériau à dureté au plus égale à 70 Shore. Son objet est de donner à l'ensemble de la garniture une rigidité globale réduite en augmentant, par flexion, la surface de contact avec le cable. Une ou plusieurs couches intermédiaires peuvent ''tre interposées pour assurer une transition progressive entre les caractéristiques opposées des couches extrèmes. L'invention a donc pour effet de réduire les contraintes au con- tact du rev'tement, d'en assurer une meilleure répartition dans l'ensemble de la garniture et., par conséquent, de minimiser les effets vibratoires et donc d'accroître le confort des passagers et des produits transportés. Cet effet est obtenu grâce à la déforma- bilité de la (ou des) sous-couche(s) qui permet(tent) à la couche anti-abrasive de surface de mieux suivre, par flexion, les irrégu- larités de surface du cable. Les caractéristiques et variables de l'invention seront mieux com- prises à la lecture de la description ci-après et en se référant aux dessins, pour lesquels: - la figure 1 représente la zone de contact d'un cable toronné et de la garniture de la gorge d'une poulie de guidage, dans les uti- lisations connues antérieurement; - la figure 2 schématise la constitution de la garniture multi- couche de la gorge d'une poulie de guidage, selon l'invention; - la *Figure 3 représente la zone de contact du cable toronné et de la garniture selon l'invention, déformée sous l'effet de la char- ge; - la figure 4 illustre différentes formes de la rainure de guidage du cable ménagée dans la couche anti-abrasive de la garniture. - la figure 5 montre une réalisation particulière de l'invention; - la figure 6 schématise le renforcement de la couche anti- abrasive par un pli textile; - la figure 7 illustre une autre variante de l'invention. - - 4 -- 2578939 Dar7. la -:i.LU-E 1. qLti ill llu-i:re le.: di. -=po- i.ti- fCO; connu tér'e.. ure-- et ri' t1a la rpr-.sel-=i a CûLp -=Clon aa' d lT figure lb dl cable (4) con L--tiLtu' de tc ro:ns (6) et de la gorge (2) de la pouli (3). La gorge (8) est munie de sa. garniture élastiqLue (1), de dL reté éleve, qui est maintenue dans la dite gorge (8) par diffé- rents moyens mcaniques dormnant un serrage lattéral (SL) et un s* rage radial (SR). Sous la charge (P), le cable (4) provoque dans la garniture (1) une dé-rmrttiol (d) avec une concentration trs. élevée des contraintes dans la zone d'appui. La vue lb, coupe selon bb' de la vue la5 met en évidence l 'anglE (q) que forment les directions d'entrée et de sortie du cable (É sur la garniture (1) de la poulie (3). La vue lc est une vue de dessus de la figure lb. Elle montre toL particulièrement l'empreinte (7), de très faible surface, laiss-t par les torons du cable sur la surface d'appui de la garniture. La figure2 schématise la composition de la garniture multi-couc- selon l'invention. La couche (1), en contact avec le cable, est constituée d'un matériau anti-abrasif de dureté supérieure à 70 Shore. La couche (2), au contact du fond de la gorge de la pouli est constituée d'un matériau élastique, souple et résilient, dor la dureté est au plus égale à 70 Shore. Une couche intermédiairE (5) assure, par ses caractéristiques propres, une transition ent les propriétéSs opposées des matériaux des couches (1) et (2). LE matériaux des sous-couches (2) et (5) peuvent 'être compacts ou cellulaires. La rainure de guidage du cable (9) est ménagée dans l'épaisseur de la couche anti-abrasive (1). L'épaisseur de la di couche anti-abrasive (1 est, généralement, comprise entre 0,1 E 0,5 fois l6'épaisseur totale de la garniture multi-couche. Avants geusement, la couche anti-abrasive (1) sera réalisée dans un mat riau composite à base de caoutchouc ou d'élastomère de polyurê- thanne renforcé de fibres courtes; la quantité de fibres introdL te dans le mélange permet d'ajuster la dureté à la valeur désiri Une variante (non représentée) de la couche anti-abrasive (1) e! réalisée par superposition de plis de mélange à base de caoutchc ou d'é'lastomèire de polyurfthanne de duretés dégressives de l'ext rieur de la garniture vers la sous-couche, la gamme des duretés l'ensemble de ces plis étant comprise entre 60 et 95 Shore. Pour faciliter la dissipation de chaleur, la matrice du mélange à bar de caoutchouc ou d'élastom,'re de polyuréthanne, constitutif de] -_ s -2578939 cc:uche anti-abrasive (1) présentera une conductilbili.-t therrique lev'e, par e'empl s.up1rieure à 0,20 0W/m/'C. La figure 3 représente le comportement d'un dispositif à deux coiu- chie selon l'invention, sous une charge (P) identique à celle ap- pliq e,: la garniture de la figure 1. Sur la vule 3a, coupe selon aca' de la vue 3b., la couche superfi- cielle (1), anti-abrasive, aura, sous l'effort F(P) une déformation (D) qui est plus importante que dans les dispositifs-classiques, grice à la dformation (SM) de l'inter-face (10) entre la couche à haute rigidi ^ (1) et la sous-couche, plus souple, (2). La vue 3b, coupe selon bb" de la vue 3a,. montre l'effet de la dé- flexion (D) sur l'interface (10). Pour la meme valeur de l'angle (q), la zone de contact entre le cable et la garniture se rappro- che de la corde de l'arc de contact. La vue 3c ilustre l'aire de la surface de contact ou empreinte (7) entre le cable et la rainure de guidage du cable. La comparaison des vues lc et 3c montre l'accroissement important de l'aire de l'empreinte (7), pour un m'me effort, dans le cas de l'invention, ce qui conduit à la réduction des contraintes. Sur la figure 4, les vues 4a et 4b illustrent, à titre d'ex.emple non limitatif, quelques formes particuli res que peut prendre la rainure de guidage du cable (9), ménagée.dans la couche anti- abrasive (1) de la garniture de la poul-iè. Selon les besoins, l'interface (10) entre la couche (1) et la sous-couche (2) prend ou non la inmme forme que la surface externe de la garniture. La figure 5 représente une forme particulière de l'invention dans laquelle sont ménagées des lacunes (11) et (12), soit à la surface de contact entre la gorge (8) de la poulie (3) et la sous-couche (2) en ce qui concerne la lacune (11), soit à l'interface (10) de la sous-couche (2) et de la couche anti-abrasive (1) en ce qui concerne la lacune (12). Ces lacunes ont pour objet d'accroître la dÉformabilité du matériau constitutif de la sous-couche (2). Sur la figure 6, la vue 6a schématise, en coupe, le renforcement de la couche anti-abrasive (1) par un pli de textile (13) noyé dans le mélange à base de caoutchouc ou d'élastomère polyuréthan- ne. La vue b reprend l'image de l'empreinte (7) conformément à la vue 3c. Selon les besoins, le pli textile (13) peut -ttre constitué - de cablés enroulés circonférentiellement, ce qui permet d'ac- croître la longueur L de l"empreinte (7), - de cablés disposés parallèlemarnt aux génératrices de la garni re, ce qui permet d'accroître la largeur 1 de l'empreinte (7)., - de cablés disposés obliquement ou de tissus, ce qui permet dl cro'tre simultanément la longueur L et la largeur 1 de l'empreii (7). L'insertion de ce pli textile (13) permet donc, en modulant la surface de l'empreinte (7), de réduire la contrainte sous une m charge (P). La figure 7 représente une variante de l'invention dans laquelli la garniture multi-couche comporte sur les faces en contact avei la gorge (8) de la poulie (3) un revêtement à base de caoutchoui (14) présentant un coefficient de frottement élevé. Ce revtemei (14) a pour objet d'accroître l'adhérence mécanique entre les flasques et le fond de la gorge (8) de la poulie (3) afin d'éviter, en cas de surcharge ou de mauvais fonctionnement, que garniture ne tourne autour de l'axe de la poulie. Une variante non représentée de l'invention consiste à n'appli- quer, pour d'éventuelles raisons d'encombrement latéral, ce revi tement (14) que sur la partie de la garniture qui se trouve en contact avec le fond de la gorge (8) de la poulie (3). La garniture de poulie objet de l'inverrtlon est réalisée, sur lE i plan industriel, par les méthodes classiques de l'industrie de transformation des polymères, une confection ou un moulage suivi d'une vulcanisation. Dans l'un des procédés utilisables, la garniture de la poulie es confectionnée par enroulement sur un support ou mandrin de ses éléments constitutifs, matériaux élastiques de duretés différent et, éventuellement, renforts textiles avec, si nécessaire interF sition d'une couche d'adhésif pour lier entre eux les éléments r auto-adhérents. L'ébauche ainsi fabriquée est placée dans un mot de formes et de dimensions appropriées qui vient prendre place sous les plateaux, d'une presse o il est soumis à l'action simu] tanée de la température et de la pression. A la fin du cycle de vulcanisation, l'article fini est démoulé. Les applications de l'invention ne sont pas limitées aux ex:emplI décrits. Entre autres possibilités, le dispositif répartiteur de contraintes objet de l'invention est utilisable dans les système -7- de transport aérien qui utilisent des cables clos au lieu de ca- bles toronnés. Comme on le voit par la description et les illustrations qui pré- cèdent, le dispositif répartiteur de contraintes proposé permet de résoudre les problèmes de confort et d'usure qui se rencontrent de plus en plus fréquemment dans les transports aériens par cable, du fait de la recherche actuelle de performances accrues, notamment en vitesse et en charge par poulie. L'homme de l'art peut, bien entendu, apporter au dispositif décrit précédemment et à ses applications illustrées à titre d'exemples non limitatifs, diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVEND I CAT I ONS 1 ) Dispositif répartiteur de contraintes. destiné à constituer- garniture d'une poulie de guidage de cable dans uLn système de transport aérien, caractérise en ce que la dite garniture compot au moins deux: couches de matériaux, déformables élastiquemient. de duretés dégressives, la couche (1), en contact avec le cable (4) étant réalisée en un matériau anti-abrasif, de dureté supté- rieur-e à 60 Shore, la sous-couche (2), en contact avec la gorge (8) de la poulie (3) étant réalisée dans un matériau souple et résilient, dont la dureté est au plus égale à 70 Shore. 2 ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport aérit selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une au moins des couches de matériaux dêformables élastiquement comporte un renforcement textile (13). ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport anrie selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche anti-abrasive (1) est comprise entre 0, et 05 fois l'épaisseur totale de la garniture. ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport arie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la couche anti--abrasive (1) est constituée d'un empilement de plis de mélanges à base de matériaux déformabes élastiquement, de dL retés dégressives de la surface externe vers la sous-couche (2) dont les duretés sont comprises entre 60 et 95 Shore. ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport aérie selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la couche anti--abrasive (1) est constitué d'un mélange élastique renforcé de fibres courtes. ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport aériE selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la couche anti-abrasive est constituée d'un mélange élastique dont la conductibilité thermique est au moins égale à 0,20 W/m/OC. 7 ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport aêris selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un renfort de cables textiles (13), enroulés circonférentiellement, est noyé dans le mélange élastique de la couche anti-abrasive (1 ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport aérie selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un renfort de cables textiles (13), dont la direction est parallèle celle de g.nératrices de la garniture., est noy...tan le lflE élasti que de la couche anti-abrasive (1). 9Q) Garniture de poulie de guidage d'un cable de'transport aérien selon l'urne des revendications 1 à 6, car-acttriée. en ce qU'un renfort de tissu ou de cabl.s textiles (13), dont la direction est oblique par rapport à celle des génératrices de la garniture, est noyé dans le mélange élastique de la couche anti-abrasive (1). *c) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport aé rien selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'une au moins des couches est constituée d' lastomere de polyurithanne. ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport aérien selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte trois couches de matériaux dêformables élastiquement, la dureté de la couche anti-abrasive (1) étant supérieure à celle de la sous-couche intermTédiaire (5), elle m'me supérieure à la dureté de la sous-couche (2) en contact avec le fond de la gorge (8) de la poulie (3) 12Q) Garnitur-e de poulie de Quidage d'un cable de transport aérien selon l'une -des revendications 1 à 11, caractérise en ce que la so20 sous couche (2) ou la sous-couche interm4-diaire (5), souple et résilente, de dureté inférieure à 70 Sio-e, est constitutée d'un matériau cellulaire. ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport aérien selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que des lacunes (11) ou (12) sont mênagées dans la zone de contact de la sous-couche (2) avec la couche (1) ou la sous-couche (5) adjacen- te, ou encore avec le fond de la gorge (8) de la poulie (3). ) Garniture de poulie de guidage d'un cable de transport aérien selon l'une des revendications 1 à 13., caractérisée en ce qu'un matêriau à coefficient de frottement élevé est appliqué sur -tout ou partie de la surface de la garniture en contact avec la gorge (8) de la poulie (3).