Brevet FR2027427A1 — publié le 19700925

1*. 2027427 La présente invention se rapporte, d'une façon générale, aux bandages pneumatiques et aux tissus utilisables pour confectionner les plis de tels pneumatiques, et elle concerne plus particulièrement, des pneumatiques à ceinture en biais. 5 Dans une partie ultérieure de la présente description, on é- tudiera certains aspects de la technique antérieure concernant les pneumatiques à plis en biais et les pneumatiques à plis radiaux, pour autant que ces pneumatiques peuvent l être munis de ceinture en biais comme le prévoit la présente invention. Dans ces conditions, 10 on pourra mieux apprécier les améliorations apportées par l'invention en référence aux constituants comparables tels qu'ils apparaissent sur le dessin. L'invention permet d'obtenir un bandage pneumatique à ceinture en biais d'une qualité supérieure en combinant les caractéristiques 15 avantageuses d'un pneumatique à plis en biais et d'un pneumatique à plis radiaux. En conséquence, les principaux buts de l'invention sont : - de réaliser un bandage pneumatique d'une qualité supérieure en utilisant une ceinture en biais; 20 - de réaliser un pneumatique à ceinture en biais, d'une quali té supérieure, possédant les caractéristiques physiques indiquées plus loin des câblés de ceinture, ces caractéristiques étant parfois appelées "combinaison d'éléments" dans la suite du présent mémoire ; 25 — de réaliser un pneumatique à ceinture en biais, d'une quali té supérieureen utilisant de la fibre de verre pour les câblés de t ceinture, un polyester pour les câblés de la carcasse et/ou des angles et des rapports particuliers entre les câblés; - de réaliser un pneumatique d'une qualité supérieure ayant 30 une construction avec une ceinture en biais et possédant d'excellentes propriétés qui sont notamment (1) une très bonne résistance à" l'usure de la bande de roulement, (2) une meilleure adhérence grâce au maintien à l'état ouvert des rainures de la bande de roulement, (3) iin comportement et une longévité de premier ordre aux grandes 35 vitesses du véhicule, (4) un faible échauffement du pneumatique en service, (5) des caractéristiques de résistance aux chocs, de stabilité, de maniabilité, de prise de virages et de tenue de route, (6) une faible résistance au roulement, etc. D'autres avantages de l'invention ressortiront de la descrip-kO tion détaillée qui va suivre en se référant au dessin annexé sur 69 44139 2. 2027427 lequel : - la Fig. 1 est une vue en perspective d'une coupe transversale (avec arrachement partiel) d'un pneumatique à ceinture en biais selon l'invention, monté sur une jante de roue et représenté à l'é- 5 tat gonflé; - la Fig. 2 est une coupe radiale (avec arrachement partiel) du pneumatique selon l'invention non monté sur sa jante; - la Fig. 3 est une vue radiale intérieure par la ligne 3-3 de la Fig. 2 montrant les angles relatifs des câblés dans le carcasse 10 et dans la ceinture; - la Fig. 4 est une coupe par la ligne 4-4 de la Fig. 2 prise suivant la ligne équatoriale du pneumatique et montrant la disposition relative des divers constituants du pneumatique. Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig. 1, un ban-15 dage pneumatique 10 à ceinture en biais comprend une carcasse intérieurement renforcée 12 composée d'une couche de câblés de carcasse A 14 comprenant plusieurs plis de carcasse 14j> (ces plis étant au nombre de deux, dans l'exemple choisi, et portant les références 14|>1 et 14]32 ), ces plis étant enroulés autour de tringles de talon 20 inextensibles 16 montées sur la jante 15 de la roue quand le pneumatique est en service; d'autre part, le pneumatique comprend line ceinture circonférentielle 18 comprenant une série de plis circon-férentiels de ceinture ou de protecteur 18]3 dans la carcasse 12 au-dessous de la bande de roulement 20. 25 Chaque pli 14|> ou 18j> est confectionné en'un tissu caoutchouté et comprend une série de câblés parallèles 14a et 18a respectivement, disposés en juxtaposition de façon à former le tissu ou la toile du pneumatique, ce tissu portant sur chaque face une mince couche d'un mélange de caoutchouc pour carcasses. 30 Les plis de carcasse 14j> sont agencés de manière que les câ blés sensiblement parallèles 14a réunissent une tringle 16 du pneumatique 10 à l'autre tringle 16 de ce pneumatique, en s'étendant à partir de la première tringle et de manière que les câblés 14a des plis respectifs 14b se coupent et soient dirigés dans des sens op-35 posés. Une série de plis 18j> de protecteur ou de ceinture, coupés en biais et agencés de manière que les câblés 18a des plis adjacents se coupent mutuellement, sont installés dans la couronne du pneumatique 10, circonférentiellement autour des plis de carcasse 14j>, 40 dont la ligne équatoriale CL du pneumatique constitue la bissectri 69 44139 3". 2027427 ce, et au-dessous de la bande de roulement 20 qui vient en contact avec le sol et qui porte des éléments appropriés 20a qui peuvent être une sculpture comprenant des rainures, des nervures, etc. Après avoir monté sur le tambour de confection la carcasse 5 profilée 12, la ceinture 18 et la bande de roulement 20, on enlève le pneumatique du tambour et on le vulcanise dans un moule par la technique usuelle. Le pneumatique final 10 ceinture en biais (Fig. 1 et 2) comprend alors la carcasse 12 avec ses flancs 13> les tringles de talon 16, les épaulements 19 et 19' et la bande de rou— 10 lement 20. Les câblés 14ei et 18a peuvent être fabriqués en une matière filamentaire appropriée quelconque. Ainsi, les câblés 14a et 18a des plis 14|> et 18|> peuvent être en une matière textile synthétique comme la rayonne, un nylon ou un polyester. Les câblés 18a. des plis 15 18]3 peuvent également être confectionnés de l'une quelconque des matières synthétiques précitées, en une autre matière sensiblement inextensible et possédant un module élevé (par exemple en fils métalliques tels que des fils d'acier) ou bien encore en une matière non-métallique telle que des fibres de verre, ou bien en une combi-20 naison quelconque d'au moins deux des matières indiquées, par exemple en câblé composite. On a constaté que le pneumatique 10 offre une combinaison particulièrement intéressante de caractéristiques avantageuses quand les câblés de carcasse 14a sont en un polyester et les câblés 18a 25 sont des monofilaments de verre ou autres types de câblés en filaments de verre (filaments non-métalliques), chaque câblé étant composé d'une série de filaments continus extrudés, et ceci tout particulièrement si l'on respecte les indications fournies plus loin concernant les angles préférés des câblés. 30 L'expression "câblé" est utilisée dans le présent mémoire dans le sens qu'on lui attribue habituellement dans l'industrie des pneumatiques, qu'il s'agisse de câblés de carcasse 14a, de câblés de ceinture 18a, d'angles B ou C entre les câblés et de câblés dans le sens le plus général. Plus précisément, le terme "câblé" englobe 35 les deux significations suivantes : (1) dans la terminologie textile, il désigne des fils doublés ou assemblés, des fils simples à torsion nulle, faible, moyenne ou élevée, des câblés ou torons formés de fils retors ou assemblés, etc, et (2) dans la terminologie de l'industrie métallurgique, ce terme désigne des filaments, to-40 rons ou câbles métalliques, etc. Par exemple, les câblés de carcas- 69 44139 il. 2027427 se en polyester 14a sont en général des câblés textiles vrais, a-lors que les câblés 18a en fibres de verre pour la ceinture sont plutôt des fils simples ou des fils assemblés avec une torsion nulle ou faible, de façon à tirer le maximum d'avantages des caracté-5 ristiques des filaments de verre. On obtient un pneumatique d'une qualité supérieure, en l'occurrence un pneumatique 10 à ceinture en biais quand on combine les caractéristiques avantageuses d'un pneumatique à plis en biais et d'un pneumatique à plis radiaux. 10 Un pneumatique à plis en biais comprend une série de plis de carcasse formés de câblés parallèles faisant des angles opposés mais symétriques par rapport à la ligne équatoriale du pneumatique, chaque pli allant d'un talon à l'autre, à travers toute la carcasse et sous la bande de roulement. Ces plis sont similaires aux deux 15 plis de carcasse en biais 14jj (en l'absence de la ceinture 18) qui passent sous la bande de roulement 20 dans le pneumatique 10 de la Fig. 1. Un tel pneumatique à plis en biais fléchit sous charge dans la zone de 1' "empreinte", se comporte à la façon d'une membrane flexible et prend un plus petit rayon à l'endroit du fléchisseaen-Ç ' 20 sous charge, de sorte que dans la zone de 1' "empreinte", les plis sont raccourcis et les angles des câblés dans ces plis sont modifiés. Cette même action se répercute également dans les flancs du pneumatique et il y a alors un effet pantographique. Cet effet pantographique est souhaitable dans les flancs du pneumatique car il 25 améliore le confort grâce à un meilleur amortissement des cahots et des vibrations. Cependant, ce même effet n'est pas souhaitable dans la bande.de roulement car il déforme les éléments de la sculpture, provoque une usure de la bande de roulement par frottement contre la route et augmente 1'échauffement du pneumatique. 30 Un pneumatique à plis radiaux comprend un ou plusieurs plis de carcasse qui s'étendent à peu près radialement d'un talon à l'autre, xme ceinture composée de plusieurs plis de câblés parallèles servant à cercler la carcasse sous la bande de roulement. Cette ceinture est identique à la ceinture 18 (en l'absence des plis de 35 carcasse 14jd) du pneumatique 10 de la Fig. 1. On peut considérer que dans vin pneumatique à plis radiaux de ce genre, la ceinture agit à la façon d'une bande circonférentielle et fixe en acier roulant sur la route. Sa circonférence doit être la même que la ceinture soit circulaire ou qu'elle soit déformée çn une forme ellipti— 40 que ou semi-elliptique. Ainsi, le nombre de révolutions par kilomè 69 44139 5'. 2027427 tre demeure relativement indépendant de la charge ou de la pression de gonflage. Attendu que la bande de roulement ne subit pas l'effet pantographique précité, le cerclage à circonférence fixe d'un pneumatique à plis radiaux confère de la stabilité à la bande de roule-5 ment ce qui améliore l'adhérence et la résistance à l'usure de la bande de roulement. Les flancs d'un tel pneumatique à plis radiaux ne subissent pas d'effet pantographique par, suite du type de construction de la carcasse. Le pneumatique à ceinture en biais 10 combine le mode de fonc-10 tionnement suivant le principe de la membrane flexible et celui suivant le principe de la circonférence fixe, c'est-à-dire qu'on maintient l'action pantographique dans les flancs et qu'on l'élimine de la bande de roulement. Les facteurs à considérer dans la confection d'un tel pneumatique concernent : (a) les constituants essen-15 tiels et (b) le degré de contention. Les constituants qui sont indispensables pour aboutir à une telle combinaison sont la carcasse 12 à plis en biais et la ceinture 18 également à plis en biais. La présence d'une telle carcasse 12 permet l'action pantographique dans les flancs 13 de manière à assurer un roulage confortable grâ-20 ce à l'amortissement efficace des vibrations et des cahots, sans parler du surcroît de résistance et de stabilité des flancs eux-mê»? mes. La ceinture 18 assure une structure cerclée inextensible et incompressible, c'est-à-dire que la bande de roulement 20 est stabilisée et raidie par une réduction au minimum de l'effet pantogra— 25 phique dans cette bande de roulement et par conséquent une réduction comparable de tout mouvement ou vrillage des éléments 20a de la sculpture de sorte qu'on obtient : (1) une excellente résistance à l'usure de la bande de roulement, (2) une meilleure adhérence du fait que les rainures 20a de la bande de roulement restent ouvertes, 30 (3) un excellent comportement et une bonne longévité aux grandes vitesses, (4) un fonctionnement du pneumatique avec un minimum d'é-chauffement, (5) une bonne résistance aux chocs, un roulage 1 ■confortable, de là stabilité, une bonne maniabilité et d'excellentes caractéristiques de virage et de tenue de route, (6) une 35 faible résistance au roulement, etc. Le degré de contention dans le pneumatique 10 sert à régler le comportement des constituants du pneumatique. Le degré de contention dépend des caractéristiques du pneumatique gonflé, de la disposition relative des constituants et des matériaux de base. k0 Pour ce qui est des caractéristiques du pneumatique gonflé, 69 44139 6'. 2027427 lorsqu'on le gonfle à sa pression normale de fonctionnement, la ceinture 18 exerce une contention notable sur la carcasse 12. Cette contention s'oppose à toute augmentation des dimensions radiales de la carcasse 12 lorsqu'on gonfle le pneumatique 10, ces dimensions 5 radiales étant mesurées sur la ligne équatoriale CL de la carcasse et sur une partie importante de la surface de cette dernière, à partir de la ligne équatoriale CL et latéralement à la bande de roulement 20. En d'autres termes, si l'on avait fabriqué le pneumatique 10 exactement de la même façon que le pneumatique 10 à cein-10 ture en biais, mais seins la ceinture 18, la carcasse 12 de ce pneumatique, une fois gonflé, aurait augmenté en dimensions radiales d'une valeur notablement plus grande que l'augmentation radiale de la carcasse 12 du pneumatique 10 muni de la ceinture 18. XI est é-vident que dans un pneumatique 10 à ceinture en biais, la ceinture 15 18 est indispensable pour absorber une proportion très importante des contraintes circonférentielles qui sont présentes dans le pneumatique gonflé. La disposition relative des constituants du pneumatique est caractérisée principalement par l'angle C entre les câblés de la 20 carcasse, l'angle B entre les câblés de la ceinture et la différence de ces angles. On mesure les angles B et C par rapport au plan équatorial qui contient la ligne équatoriale CL ou par rapport à cette ligne CL elle-même. L'angle C des câblés 14a dans chaque pli de carcasse 14E doit être maintenu entre 25 et 45° et l'angle B des 25 câblés 18a dans chaque pli de ceinture 18jd doit être maintenu entre 5 et 35°» l'angle B des câblés de ceinture 18a étant même avantageusement limité entre 10 et 30°. De plus, l'angle C des câblés de carcasse 14a doit être supérieur d'au moins 5° à. l'angle B des câblés de la ceinture 18. L'angle C préféré pour les câblés de car-30 casse 14a est compris entre 28 et 40°, alors que l'angle préféré B des câblés de ceinture 18 est compris entre 18 et 28°. En ce qui concerne la ceinture 18, si l'angle des câblés C est inférieur à 5°, la fabrication du pneumatique devient difficile; si l'angle B des câblés de la ceinture est inférieur à 18°, le pneumatique est 35 également difficile à fabriquer mais pour d'autres raisons; mais lorsque l'angle B est de 25°, le pneumatique a un comportement efficace, la bande de roulement résiste bien à l'usure et une résistance importante s'oppose à la séparation éventuelle des constituants. La raison pour laquelle l'angle B des câblés de la ceinture kO doit être plus petit que l'angle C des câblés de la carcasse est 69 44139 7. 2027427 que la ceinture 18 doit jouer le rôle d'un élément de contention aussi bien pour la carcasse 12 que pour la bande de roulement 20. La tendance naturelle d'un pneumatique est de prendre une forme qui correspond au trajet des câblés. L'angle des câblés de la ceinture 5 . doit être plus petit que celui des câblés de la carcasse pour la raison suivante : alors que l'angle des câblés diminue, la bande de roulement présente un aspect de plus en plus plat et la ceinture 18 peut agir à la façon d'un élément de contention pour la couronne de la carcasse 12 chaque fois que l'angle des câblés de la ceinture 10 18 est plus petit que celui des câblés de la carcasse 12, plus ar-! rondie et présentant un angle de câblés C plus élevé. Si l'angle B dépasse 35°» la ceinture 18 est trop circulaire dans la couronne du pneumatique sous la bande de roulement 20 et la contention est ainsi insuffisanté ; la ceinture 18 devient alors circulaire comme la 15 carcasse 12 au lieu de devenir plate comme la bande de roulement " 20, de sorte qu'on n'aboutit pas à la contention voulue. Il ressort de 1*examen de la Fig. 3 que les câblés I8_a de la ceinture dans les plis adjacents 18j>1 et 18jd2 font des angles de câblés B différents par rapport à la ligne équatoriale CL et ces câblés sont inclinés 20 de façon symétrique mais en sens opposé par rapport à cette ligne équatoriale CL. De plus, les angles C des câblés 14a de la carcasse dans les plis adjacents 14jd1 et 14jj2 sont de sens opposé et inclinés de façon symétrique par rapport à la ligne équatoriale CL. Le dessin représente deux plis de carcasse i4jd1 et 14jd2 qui 25 vont être appelés ci-après d'une façon générale "plis de carcasse 14]3"; deux plis 18p1 et I8p2 de ceinture qui vont être appelés ci-après d'une façon générale "plis de ceinture 18jd"; et des plis de carcasse 14jd superposés et entourés de deux plis superposés de ceinture 18g, dans un pneumatique 10 à ceinture en biais. Cependant, 30 il est évident que l'invention est applicable à tous les types de pneumatiques à ceinture en biais, bien que seul le pneumatique 10 à ceinture en biais soit représenté et décrit ci-après à titre d'exemple. En conséquence, lorsqu'il est question du pneumatique à ceinture en biais 10, cette désignation englobe lès diverses va-35 riantes possibles de la structure représentée et notamment : (1) dans la couche 14 des câblés de carcasse, tout nombre approprié de plis 14]d, et (2) dans la ceinture 18, tout nombre approprié de plis 18]3, par exemple un pli, deux plis (comme représenté), trois plis ou un plus grand nombre de plis 18jj; tout nombre de plis de 40 ceinture 18jj placés au-dessus (à l'extérieur) des plis 14|> de la 69 44139 8*. 2027427 carcasse (comme représenté), ou placés au-dessous ou entre ces plis, ou encore certains entre les plis, certains au-dessous des plis et d'autres au-dessus des plis, ou en sandwich, autour des plis (au-dessus et au-dessous) des plis de carcasse 14]3. Toutefois, le pneu-5 matique représenté qui comprend deux plis de carcasse 14j) et deux plis de ceinture 18jd, dans le cadre d'une construction à ceinture en biais 10, constitue la variante préférée selon l'invention. On préfère dans le pneumatique 10 des câblés de carcasse 14a en polyester et des câblés de ceinture 18a en fibres de verre, et 10 ceci pour de nombreuses raisons. On préfère le polyester : (l) au nylon en raison de sa résistance élevée aux chocs à grande vitesse, de sa meilleure uniformité et stabilité, de son plus faible bruit et des bonnes caractéristiques de résistance à l'usure et d'amortissement de la bande de roulement ainsi que d'absence de formation 15 de méplats; et (2) à la rayonne en raison de sa meilleure résistance mécanique, de sa meilleure uniformité, de sa plus grande longévité, d'une conduite plus douce, d'une meilleure résistance au roulement et de meilleures caractéristiques de résistance à la fatigue et de comportement à grande vitesse. Les fibres de verre constituent 20 le matériau préféré pour les câblés de ceinture en raison de leur résistance élevée aux chocs, de leur module de compression important, de leur excellente rigidité, de leur module dynamique très élevé et de leurs faibles caractéristiques de croissance et de f luage. 25 On a trouvé que le comportement d'un pneumatique à ceinture en biais, par exemple du pneumatique 10, est fonction de la combinaison d'éléments exprimés par l'équation ci-après : C = P1 + P2 dans laquelle : 30 C = Combinaison d'éléments aboutissant au pneumatique 10, F.j = Coefficient de contention, Fg = Coefficient de confort. Si l'on remplace F^ et F g par les différentes caractéristiques physiques des câblés 14a et 18a dans le pneumatique 10, l'équation 35 permettant de calculer la combinai son (à1 ingrédients '' C devient s C = K1 ix tb1 pc* Tc~i - r TB~tr tc GrB J L GrC J+ 2LGaBJLGac x FSIc_ équation dans laquelle les grandeurs sont définies comme suit s (1) les quantités mesurées pour chaque facteur sont présentées dans 69 44139 9*. 2027427 la première parenthèse et (2) le numéro de l'essai pour chaque facteur est donné dans la seconde parenthèse selon l'édition de 1968 / de "Book of American Society for Testing and Materials (ASTM), partie 24, intitulée "Textile Materials - Yarns, Fabrics and General 5 Methods" : FSXC = indice de méplat des câblés 14a de la carcasse (sans dimension). Pour une explication de la détermination de cet indice de méplat, on peut se référer au USP 3 280 617 (Rye) et à l'article intitulé "Hou to Predict 10 Flatspotting" par G.W. Rye et J.E. Martin, pages 75 à 78 dans l'édition d'Octobre 19^3 de "Rubber World11 ; Gag = calibre des câblés 18a* de la ceinture (pouces) (ASTM- D885-13); Gac s= calibre des câblés 14a* de carcasse (pouces) (ASTM-15 D885-13); Gr-g = croissance (growth) du câblé de ceinture 18a* exprimée comme le quotient de la longueur finale par la longueur initiale ; (rapport de dimensions) (ASTM D-885^14.1); 20 Gr„ = croissance du câblé de carcasse 14a* exprimée comme le O """" quotient de la longueur finale par la longueur initiale (rapport de dimensions) (ASTM D-885-14.1); — 5 \ 1 X 10 J à titre de constante dimensionnelle, K1 /grammes\-4 _ ^ denier ' — 5 v 25 = 1 x 10 à titre de constante dimensionnelle, / gramme s \ -2 _ ^denier-pouce' ' M_ = module initial** des câblés 18a* de la ceinture, Ji (gramme/denier); M_ = module initial** des câblés l4a* de la carcasse, Cj 30 (gramme/denier); T-o = ténacité des câblés de ceinture 18a* ( gramme/denier ) ; 13 T„ = ténacité des câblés de carcasse 14a* (gramme/denier), câblés qui ont été confectionnés de manière à assurer une résistance satisfaisante à la fatigue. 35 * Le câblé soumis à l'essai est soit le câblé de carcasse 14a, soit le câblé de ceinture 18a, qui a été retordu au degré voulu et est prêt pour l'assemblage dans le pneumatique 10, mais avant l'enrobage du câblé avec le mélange de caoutchouc, un tel câblé étant appelé dans le présent mémoire "câblé non traité" ce câblé est ■jjn câblé libre a un brin avant le calandrage, mais présentant 69 44139 10. 2027427 déjà les caractéristiques voulues, en ce qui concerne la torsion, le numéro de filaments, la grosseur, l'enduit, etc, caractéristiques qui sont identiques à celles que le câblé aura dans le pneumatique final. 5 ** Le module initial est mesuré à l'origine ou au point "0" (charge nulle) de la courbe des déformations en fonction des efforts; il s'agit de la tangente à la courbe en ce point "0". On rappellera que le denier est le poids en grammes de 9 000 mètres de fil. 10 On a constaté dans la pratique que : (l) cette formule est va lable pour tous les types de matériaux dans les câblés 14a et 18a et (2) plus le facteur C de combinaison d'éléments ' est élevé, plus le comportement du pneumatique à ceinture en biais 10 sera bon. Les pneumatiques à ceinture en biais dont le comportement est satis-15 faisant et surtout les pneumatiques pour les automobiles de tourisme (que l'on définit comme supportant une pression maximum de gon-flage inférieure à 2,8 kg/cm ) possèdent un indice C de combinaison d'éléments au moins supérieur à 10 et, de préférence, supérieur à 16,0, et de préférence, les pneumatiques présentent une dimension 20 minimum de "rivet11 à l'état vulcanisé conforme aux indications du paragraphe suivant. Dans la ceinture 18, on a trouvé que la valeur minimum "Ta" de "rivet" à l'état vulcanisé, lorsque les filaments des câblés de la ceinture présentent un module supérieur à 300 (comme c'est le 25 cas des câblés de fibres de verre) est de 0,2 mm alors que pour les filaments de câblés de ceinture dont le module est inférieur à 300 (comme c'est le cas avec les fibres plus usuelles telles que les fibres de rayonne, de nylon et de polyester), cette valeur minimum est de 0,1 mm. Si l'on utilise des fibres composites de deux 30 types différents pour les câblés 18a, cette valeur minimum de "rivet" est la somme du pourcentage de chacune des dimensions indiquées de "rivet", les pourcentages étant ceux de chaque matière dans un câblé composite 18a. Par exemple, dans un câblé composite 18a contenant 75 c/° de fibres de verre et 25 $ de fibres de rayonne, cette 35 valeur minimum de "rivet" est de 0, 175 n® (75 * 0,2 mm + 25 /= X 0,1 mm = 0,175 mm). Cette valeur Ta assure la présence d'une épaisseur suffisante du mélange de caoutchouc entre les câblés adjacents 18a dans l'un quelconque des plis 18j> de la ceinture, dans le cas ôù les câblés 18a sont en fibres de verre ayant un module élevé, de 40 sorte que les forces de cisaillement qui sont établies pourront être 69 44139 n\ 2027427 absorbées ou dissipées par le composé de caoutchouc formant le revêtement du pli et séparant les câblés adjacents dans la ceinture 18. On remarquera que cette formule C fournit les paramètres nécessaires pour les tissus de carcasse et les tissus de ceinture de 5 manière à établir une combinaison d'éléments qui aboutit à la confection d'un pneumatique efficace à ceinture en biais; ces paramètres ne s'appliquent pas seulement au pneumatique 10 qui ne comporte que deux plis de ceinture 18]3 et deux plis de carcasse i4jd, mais aussi bien à un autre pneumatique de ce genre comportant Tin plus 10 grand nombre de plis de l'une ou de l'autre catégorie. On donnera ci-après des calculs-types pour un pneumatique 10 à ceinture en biais formé de matériaux différents aussi bien en ce qui concerne les câblés de carcasse 14a que les câblés de ceinture 18a. 15 1.C pour des câblés de carcasse 14a en polyester et des câblés de ceinture 18a en fibres de verre : - [y [ T, GaQ x FSIC c _ Mo-5) r?go x 8] f7Q x 7,5] (l0-5)f 8 ] f 2^5 ] C - ^'° ' L 1,001 J L 1,03 J U '[0,028J (0,030 x 0,30J C = 14,3 + 2,4 c = 16,7 2.C pour des câblés de carcasse 14a en polyester et des câblés de ceinture 18a en fils d'acier : ■r-^i &] t Tc Gac x FSIçJ C _ h0-5) [350 x 3.si ho x 7»?1 + (1Q-5)F 3,8 1 f Zo5 } C - ' l 1,001 j t 1,03 j + 1 '[0,014J [0,030 x 0,30j C = 6,8 + 2,3 C = 9,1 En conséquence, les câblés 18a en fils d'acier ne sont pas 20 aussi bons que les câblés ISji en fibres de verre pour- la fabrication de la ceinture. 3.C pour des câblés de carcasse 14a en nylon et des câblés de ceinture 18a en fibres de verre : 44139 12. 2027427 c ■ f^J f-^] * K2 [y C _ (10-5) [MO x 8] \k0 x 7,?1 + (w-5) f 8 1 f Zé -1 ° - Uu ' L 1,001 J L 1,08 J +*.'U J l 0,028J 1.0,031 X 1,20J C = 7,8 + 0,6 C = 8,4 On a établi expérimentalement que le pneumatique à ceinture en biais 10 dont les câblés de carcasse 14a sont en polyester et les câblés de ceinture 18a sont en fibres de verre assure un kilométrage avant l'usure de la bande de roulement qui est supérieur de 50 à 500 ia à celui d'un pneumatique classique à plis en biais, tout en conservant les caractéristiques désirées d'un roulage doux, car ce pneumatique 10 comporte une valeur satisfaisante à la fois pour le coefficient de contention des plis 14jd et 18j) et pour le coefficient de tenue de route F^, qu'on obtient par une bonne action pantographique des plis 14|). Le pneumatique 10 à ceinture en biais apporte un perfectionnement remarquable à l'industrie des pneumatiques. La combinaison d'éléments (Formule C) permet de définir l'interdépendance et l'importance relative du tissu et/ou des constituants de renforcement dans le pneumatique ainsi que leurs caractéristiques et également leur effet sur le coefficient F^ de contention et sur le coefficient F,, de confort. Cette formule. C a été obtenue à partir d'une analyse numérique, après avoir pris eii considération les divers problèmes que l'on rencontre dans l'industrie des pneumatiques, cette formule n'englobant pas obligatoirement les facteurs de moindre importance qui peuvent néanmoins avoir un certain effet sur les performances du pneumatique. Cette formule n'est destinée qu'aux pneumatiques à ceinture en biais, comme le pneumatique 10, ainsi qu'on le verra plus en détail dans ce qui suit. Le coefficient de contention F1 est important pour diverses raisons données ci-après. Ce coefficient englobe le module initial des câblés 18a de la ceinture et des câblés l4a de la carcasse (M^ et M^), la croissance des câblés de carcasse l4a et des câblés de ceinture 18a (Gr^, et Gr„) et la ténacité (T et T„) dès câblés de carcasse 14a et des 15 L d ™ câblés de ceinture 18a. Bien que la contention soit principalement assurée par la ceinture 18, le coefficient F^ est en réalité une 69 44139 13. 2027427 combinaison définissant la structure totale du pneumatique, c'est-à-dire non seulement des câblés 18a de la ceinture maus aussi des câblés de carcasse 14a. Le module Mg des câblés 18a de la ceinture est le facteur pré-5 pondérant de contention qui influe sur la contention^ les performances et l'efficacité du pneumatique 10. Plus le module est élevé et plus la contention est importante, plus le matériau sera avantageux pour la confection des câblés 18a de ceinture. Un module élevé de carcasse influe sur le mouvement relatif 10 des plis de carcasse 14jd et des plis de ceinture 18j) et détermine dans une certaine mesure les contraintes relatives absorbées par les plis de carcasse 14j) et les plis de ceinture 18j) à la jonction de ces plis 14|J et 18j>. Le module Mc des câblés de carcasse 14a dans les plis 14jo est important pour deux raisons en cë qui concer-15 ne l'établissement du coefficient dé contention. En premier lieu, si le module M£, des câblés l4a est relativement élevé, l'allongement des câblés de carcasse 14a est moindre et par conséquent ces câblés 14a sont capables d'absorber une plus forte proportion de la pression interne de gonflage et des chocs provoqués par contact avec la 20 route, les constituants du pneumatique se comportant plus comme une structure unitaire (car les modules des constituants sont relativement voisins) et en conséquence les câblés 18a doivent absorber une proportion quelque peu moindre de ces forces. Ainsi, même une ceinture 18 moins résistante pourrait fournir le même coefficient de 25 contention qu'une ceinture plus résistante à la condition que le pneumatique 10 ait un module de carcasse Mç plus élevé. En second lieu, si ce module est relativement élevé, le degré relatif de l'action pantographique et du mouvement entre la ceinture 18 et les plis 14|> de la carcasse est réduit au minimum. 30 La ténacité Tn des câblés de carcasse 14a détermine la résis- tance à la fatigue du pneumatique 10. Les câblés 14a de la carcasse doivent également être construits de manière à avoir un comportement satisfaisant à la fatigue. On peut dire d'une façon générale qu'à mesure que le retordage dans les câblés augmente, il en est de 35 même de la résistance à la fatigue, mais par contre la résistance mécanique du câblé diminue. De même, avec la diminution du retordage, on observe une augmentation de la résistance mécanique et une diminution de la résistance à la fatigue. Des ténacités élevées T„ et T., respectivement des câblés 18a JD U 40 de la ceinture et les câblés 14a de la carcasse, sont recommandées 69 44139 2027427 aussi bien du point de vue des performances que de celui de la résistance au choc. Pour ce qui est des performances, la ténacité élevée détermine le poids des matériaux des câblés respectifs 14a et 18a dans le pneumatique 10. Plus cette ténacité est élevée, plus 5 le poids sera faible et plus la quantité ou le calibre des câblés 14a et 18a dans le pneumatique sera réduite. Du point de vue des performances, plus la teneur en câblés est réduite, et plus l'épaisseur du pneumatique tout entier et des divers plis est faible, plus les risques d'une séparation accidentelle entre les câblés et 10 le caoutchouc vont être réduits et meilleur sera le comportement du pneumatique. Pour ce qui est de la résistance au choc, les ténacités T_ et T_ déterminent la résistance au choc et les performances D C/ des divers câblés 14a et 18a. Une valeur élevée des ténacités T,, et •— — JD Tc est souhaitable pour conférer une bonne résistance au choc aux 15 plis 18]d de la ceinture et aux plis 14jd de la carcasse, sans réduction de la résistance à la fatigue des câblés 14a de la carcasse. Les valeurs de croissance GrB et Grc des câblés 18a de la ceinture et des câblés 14a de la carcasse, respectivement, sont des facteurs importants pour déterminer la taille du pneumatique final 20 et, par voie de conséquence, l'efficacité relative de la contention. En d'autres termes, une croissance excessive des câblés de l'une ou de l'autre catégorie, et surtout une croissance importante Gr^ des câblés 18a de la ceinture, auront pour effet de réduire notablement la contention utile, avec une perte correspondante des propriétés 25 globales du pneumatique et du coefficient de contention pour réduire ainsi l'indice C de combinaison d'éléments. Le coefficient de confort Pg est en rapport avec l'aspect du pneumatique et son importance est due à diverses raisons qui sont expliquées ci-après. 30 Bien que le "moelleux" qu'on obtient par l'effet pantographi que des câblés de carcasse 14a soit généralement analogue dans les pneumatiques à ceinture en biais 10 et dans les pneumatiques à plis en biais, les caractéristiques de roulage ou de confort du pneumatique 10 sont très différentes de celles d'un pneumatique à plis 35 radiaux ou d'un pneumatique à plis en biais. Il en est ainsi du fait que la surface du pneumatique 10 capable d'absorber et/ou de transmettre les forces à partir de-la route à la roue (sur laquelle le pneumatique 10 est monté) est beaucoup plus limitée et sa réponse est très différente de celle qu'on obtient avec des pneumatiques 40 d'autres types. 69 44139 15. 2027427 Le coefficient de confort F„ englobe les ténacités T_ et T„ des câblés 18a de la ceinture et des câblés 14a de la carcasse, les calibres Ga^ et Ga^, des câblés 18a et 14a respectivement et aussi l'indice FSIç de méplat des câblés 14a de la carcasse. 5 Ce coefficient de confort Fg a été séparé en deux composantes qui sont respectivement la contribution fournie par la ceinture 18 TB [= ] et la contribution fournie par les piis de carcasse 14jd TC ^GaQ X FSIç,]* La ténacité (T^, et Tg) et le calibre (&ac et Ga^) aussi bien 10 des câblés de carcasse 14a que des câblés de ceinture 18a sont des facteurs importants. Plus la teneur en câblés 14a et en câblés 18a, respectivement, de la carcasse et de la ceinture est faible dans le pneumatique 10, plus la conduite sera souple, meilleures seront les conditions de roulage et plus élevé sera le coefficient de confort 15 Fg de ce pneumatique 10. XI en résulte que l'on améliore le coefficient Fg si l'on réduit la teneur en câblés du pneumatique 10 et si pour cela on assure (1) une ténacité élevée Tc et des câblés 14a de la carcasse et des câblés 18a de la ceinture, respectivement, (plus la ténacité ou la résistance mécanique de chacun de ces câblés 20 est élevée, plus la teneur en câblés correspondants dans le pneumatique 10 pourra être faible) et (2) un faible calibre Ga^ et Ga^ des câblés 14a de la carcasse et des câblés 18a de la ceinture, respectivement (ces calibres déterminant l'épaisseur des plis de carcasse 14jd et des plis de ceinture 18jd). 25 Le calibre Gac des câblés 14a de la carcasse est un paramètre important car il règle, conjointement avec l'angle C des fils de cardasse et/ou les propriétés du mélange de caoutchouc, la rigidité totale des flancs 13 du pneumatique 10. Plus les câblés 14a de la carcasse sont minces, meilleures seront les propriétés globales d'-30 absorption des câblés 14a et meilleur sera le confort. L'indice du méplat FSI des câblés 14a de la carcasse consti-tue une mesure de la réponse de ces câblés 14a à un changement de la charge. A mesure que cet indice de méplat FSIç augmente, la tendance à la formation de méplats augmente elle aussi et le coeffi-35 cient de confort F^ diminue. En présence d'un méplat, la rotation du pneumatique provoque la transmission de la vibration (occasionnée par la présence de ce méplat) au véhicule supporté par ce pneumatique. L'indice de méplat des polyesters est faible et les câblés en 69 44139 2027427 polyester possèdent une récupération après déformation de pratiquement 100 ffa, ce matériau étant en outre relativement inerte, de sorte que les pneumatiques auront un faible indice de méplat FSIç et un bon coefficient de confort F^. 5 La formule de l'indice C de combinaison des éléments ne doit être utilisée qu'avec les pneumatiques 10 ayant une ceinture en biais et non pas avec les pneumatiques à plis radiaux ou les pneumatiques à plis en biais, et ceci pour plusieurs raisons. En premier lieu, le pneumatique 10 à ceinture en biais est en réalité un pneu-10 matique composite possédant un grand nombre des divers facteurs propres aux pneumatiques à plis en biais et aux pneumatiques à plis radiaux et à ceinture: ; l'utilisation de cette formule constitue un procédé commode pour établir le rapport entre les caractéristiques importantes ou pour "résumer" ces caractéristiques importantes, 15 mais seulement dans le cas d'un pneumatique composite. En second lieu, chacun des coefficients F^ ou F^ ne s'applique qu'à l'un des pneumatiques indiqués1 de la technique antérieure. Du point de vue de la restriction, le coefficient F^, en général, peut convenir aussi bien à un pneumatique à plis radiaux qu'à un pneumatique à 20 plis en biais et à ceinture, mais par contre le coefficient de confort Fg ne s'applique pas aux pneumatiques à plis radiaux; d'autre part, le coefficient de confort Fg s'applique aussi bien aux pneumatiques à plis radiaux qu'aux pneumatiques à plis en biais et à ceinture, mais du point de vue de la contention, le coefficient 25 ne s'applique pas aux pneumatiques à plis en biais. En troisième lieu, le pneumatique à plis radiaux ne possède pas d'action pantographique et ne possède pas la capacité d'absorption qui caractérisent les plis en biais 14 dans les flancs 13» un tel pneumatique présente des flancs relativement flasques qui ne sont pas réelle-30 ment destinés à supporter on poids important car la soutien du poids est assuré par la ceinture du pneumatique à plis radiaux; ce pneumatique comprend des flancs confectionnés avec des matériaux plus ou moins quelconques; et en outre ce pneumatique ïi'est basé sur aucun des paramètres concernant le calibre des câbl-és ou l'in— 35 dice de méplat des câblés de carcasse, paramètres qui interviennent dans le coefficient de confort F^. Les câblés de carcasse dans un pneumatique à plis radiaux ne sont-pas mis en compression et les méplats formés par les plis de la carcasse n'apparaissent qu'à la suite d'un cycle alterné de tension/compression ou de tension/dé-40 tente. La formation des méplats influe sur le comportement en ser 69 44139 17. 2027427 vice d'un pneumatique quelconque seulement si un méplat apparaît réellement et si la vibration provoquée par ce méplat est transmise à la roue portant le pneumatique; aucun de ces phénomènes n'existe dans les pneumatiques à plis radiaux. De plus, une plus forte ten-5 dance à la formation des méplats peut avoir lieu si les câblés subissent un cycle complet de tension et de compression alternées, alors que dans un pneumatique à plis radiaux, les méplats n'apparaissent qu'après un cycle alterné de tension et de détente. En quatrième lieu, un pneumatique à plis en biais ne possède pas de 10 ceinture 18 pour établir la contention intervenant dans le calcul du coefficient de comportement à la contention F1. On comprend que la formule C procure une mesure vraie de l'amélioration de la résistance à l'usure de la bande de roulement, de l'adhérence, des performances à grande vitesse, de la" longévité, du 15 non-échauff ement, de la résistance au choc, de la stabilité, du confort, de la maniabilité, de la prise des virages, de la tenue de route et de la faible résistance au roulement que l'on ne trouve que dans le pneumatique à ceinture en biais 10; et aussi que les câblés de carcasse en polyester 14a en combinaison avec les câblés 20 de ceinture en fibres de verre 18a permettent de construire un pneumatique à ceinture en biais d'un type amélioré. Une valeur élevée de l'indice C de combinaison d'éléments exige en général un module élevé des câblés 18a de la ceinture et aussi un caractère relativement extensible de ces câblés. Un tel maté-25 riau est constitué de filaments continus extrudés en fibres de verre. Naturellement, on peut apporter des modifications aux modes de réalisation qui ont été décrits, et qui sont représentés sur le dessin annexé, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 69 44139 18. 2027427 - REVENDICATIONS. - 1 - Pneumatique à ceinture en biais caractérisé en ce qu'il comprend des tringles de talon espacées; une carcasse réunissant ces tringles; une bande de roulement prévue sur la carcasse et ve-5 nant en contact avec le sol, cette carcasse comprenant au moins deux plis en biais allant d'un talon à l'autre; une ceinture circonf érentielle dans la carcasse au-dessous de la bande de roulement, cette ceinture comprenant une série de plis superposés, chaque pli de la ceinture et chaque pli en biais de la carcasse conte-1Q nant des câblés sensiblement parallèles dans chaque pli qui définissent, dans chaque cas, un angle d'inclinaison des câblés de la ceinture et un angle d'inclinaison des câblés de la carcasse par rapport au plan équatorial du pneumatique ; les câblés dans les plis adjacents de la ceinture et dans les plis adjacents de la carcasse 15 présentant des angles différents par rapport au plan équatorial du pneumatique, ce pneumatique possédant un irdice de combinaison d'éléments supérieur à 10, indice qui est défini par la formule suivante s ("Mr X T ] [M x T ,"\ fT "I f Tp KlL Gt~ J . Gr^ J+ K2 Gag j LGa„ x FSI„ - "C C C dans laquelle les notations utilisées ont la signification suivante 20 FSI„ = indice de méplat des câblés de carcasse, * Gaj, = calibre des câblés de ceinture, / * Ga„ = calibre des cables de carcasse, / \ * Gr^ = croissance (growth) des câblés de ceinture exprimée par le quotient de la longueur finale par la longueur 25 initiale, Gr^, = croissance des câblés de carcasse exprimée par le quo- K1 = 1 x 10~5 tient de la longueur dinale par la longueur initiale, -5 -5 K„ = 1 x 10 -X* 30 M_ = module initial des câblés de la ceinture, M_ = module initial des câblés de la carcasse, • "X* T- = ténacité des câblés de ceinture, Tç = ténacité des câblés de carcasse, les câblés de carcasse ayant été exécutés de manière à posséder des carac-35 téristiques satisfaisantes de résistance à la fatigue, le signe (*) indiquant dans chaque cas que ..le câblé correspondant est un câblé non-traité. 69 44139 1*9. 2027427 2 - Pneumatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit indice de combinaison d'éléments est supérieur à 16,0. 3 - Pneumatique suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le pneumatique est un pneumatique pour vé- 5 hicule de tourisme dont la pression maximum de gonflage est infé- 2 rieure à 2,8 kg/cm . 4 - Pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur minimum de "rivet" des câblés de ceinture est de 0,1 mm, lorsque est inférieur à 300 g/denier, 10 de 0,2 mm lorsque Mg est supérieur à 300 g/denier, et, dans un câblé composite formé de filaments différents, cette valeur est d'au moins 0,1 mm plus le produit de 0,1 mm par le pourcentage de filaments dont le module est supérieur à 300 g/denier. 5 - Pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1 15 à. 4, caractérisé en ce que la ceinture ne comprend que deux plis. 6 - Pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les plis de carcasse en biais ne sont qu'au nombre de deux. 7 - Pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1 20 à 6, caractérisé en ce que les câblés de ceinture comprennent des .filaments de fibres de verre et les câblés de carcasse comprennent des filaments de polyester. 8 - Pneumatique suivant l'une quelconque dés revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les câblés de ceinture sont constitués 25 de filaments de fibres de verre et les câblés de carcasse sont constitués de filaments de polyester. 9 - Pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les câblés dans les plis en biais adjacents de la carcasse font des angles symétriques mais opposés par 30 rapport au plan équatorial du pneumatique, les câblés dans les plis en biais adjacents de la ceinture font des angles symétriques mais opposés par rapport au plan équatorial du pneumatique, et les angles des câblés de carcasse sont supérieurs d'au moins 5° aux angles des câblés de ceinture. 35 10 - Pneumatique suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'angle des câblés de ceinture est compris entrev.*> et 355 ° • t 11 ~ Pneumatique suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'angle des câblés de ceinture est compris entre ?®"et 3®°. ] 44139 20 2027427 12 - Pneumatique suivant la revendication 9* caractérisé en ce que l'angle des câblés de ceinture est compris entre 18 et 28° lj5 - Pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'angle des câblés de carcasse est compris entre 25 et 45°.