Brevet FR2132509A1 — publié le 19721124

L'invention est relative aux pneumatiques du type dans lesquels la carcasse est constituée, au moins dans la zone des flancs, d'arceaux en câblés souples orientés suivant des plans radiaux ou méridiens du pneumatique. 5 les carcasses de pneumatiques sont en général constituées d'une ou plusieurs nappes ou "plis" de câblés souples enduits de caoutchouc, découpés à la longueur et à la forme voulus dans une nappe calandrée de grande longueur. Oes plis sont enroulés individuellement sur le tambour d'une machine de confection pour for-10 mer une ébauche tubulaire dont les bords sont ensuite repliés autour des tringles circulaires en acier constituant l'armature résistante des bourrelets du pneu. Après galbage de cette ébauche pour lui donner une forme approximativement semi-toroïdale on pose sur son sommet une ceinture inextensible et une bande de 15 roulement puis l'ensemble est vulcanisé dans un moule approprié. Ce mode de construction des pneumatiques exige, en amont de la confection proprement dite, un important matériel pour la préparation des demi-produits nécessaires pour la confection : installations pour la préparation des nappes et leur adhérisation, 20 installations de calandrage, coupeuses, installations de confection des tringles etc... ainsi que tout un matériel encombrant pour le stockage de ces demi-produits entre les différents stades de la fabrication. On a déjà proposé de fabriquer des pneumatiques du type 25 à carcasse croisée en constituant la carcasse par l'enroulement d'un câblé unique en spires ondulées successives suivant un trajet géodésique pour former une double couche d'armature en forme de treillis dans laquelle les câblés se croisent en biais d'une 71 12015 2 2132509 couche à l'autre, les spires étant suffisamment allongées pour s'étendre en partie tangentiellement aux talons du pneu. Ceux-ci, du fait de cette structure, sont dépourvus des tringles usuelles et ils ont tendance, lors du gonflage du pneu, à se contracter ^ et à enserrer la jante. Bien que ce procédé par enroulement per-. mette en principe de se passer de l'important matériel de préparation des demi-produits nécessaire.avec le procédé classique, il ne semble pas qu'il ait rencontré quelque succès. Il est vrai que ce procédé par enroulement ne permet d'obtenir que des pneus à •jg carcasse croisée qui, comme oh le sait, présentent un ensemble de qualités routières estimé inférieur à celui des pneus radiaux. On a proposé aussi de fabriquer des structures résistantes de pneumatiques, plus particulièrement des ceintures de sommet, par enroulement d'un câblé en zig-zag, en sinusoïde, en triangle ■15 etc... de façon à obtenir des rubans continus dans le sens cir-conférentiel et formés de plusieurs couches superposées dans lesquels les portions juxtaposées de câblé sont en biais et se croisent d'une couche à l'autre. Il ne s'agit là que de solutions partielles qui ne permettent pas d'atteindre les objectifs princi-20 paux de l'invention, à savoir une suppression aussi complète que possible de la fabrication de demi-produits à assembler lors de la confection, grâce à l'application du procédé général d'enroulement d'un câblé souple, et l'obtention des pneumatiques de type à carcasse radiale possédant l'ensemble des qualités des pneus 25 de ce type et d'autres avantages facilitant leur fabrication et leur utilisation. L'invention concerne à cet effet un pneumatique de type à carcasse radiale formée au moins dans les flancs d'arceaux méri 71 12015 3 2132509 diens en câblé souple, caractérisé par ce que des arceaux de carcasse qui sont espacés circonférenttellement sont constitués avec un même câblé souple continu formant à la fois ces arceaux espacés et des portions circonférentielles s'étendant longitudi-5 nalement et alternativement dans l'un et l'autre des bourrelets, lesdites partions circonférentielles étant juxtaposées sous forme de faisceaux longitudinaux en câblés qui constituent l'armature de renforcement des bourrelets. Par arceaux espacés on entend des arceaux de la carcasse •|0 qui sont distants les uns des autres dans le sens cireonférentiel de façon que les portions circonférentielles juxtaposées de câblés d'arceaux voisins adhèrent longitudinalement les uns aux autres sur une longueur circonférentielle suffisante et pour que lesdits faisceaux soient constitués eux-mêmes d'un nombre de câblés suf-•J5 fisants pour former une armature de bourrelet susceptible de résister à l'extension pour maintenir le pneu sur sa jante dans les conditions d'utilisation du pneumatique. De préférence l'ensemble de la carcasse est constitué essentiellement d'un seul câblé continu, ou au plus, d'un petit 20 nombre de câblés continus, chaque câblé formant successivement un arceau méridien, une portion circonférentielle s'étendant longitudinalement dans un bourrelet, un second arceau méridien suivi d'une seconde portion circonférentielle s'étendant longitudinalement dans l'autre bourrelet et ainsi de suite sur tout le pour-25 tour de la carcasse. Lorsque ce câblé continu a ainsi décrit un tour complet il se prolonge de préférence pour former une seconde série d'arceaux méridiens s'intercalant entre les premiers et une seconde série de portions circonférentielles se juxtaposant aux premières. Après un certain nombre de tours qui dépend de la 71 12015 4 2132509 taille du pneumatique et de la grosseur du câblé, ce même câblé continu forme la carcasse complète avec des arceaux méridiens arrangés côte à côte dans un même plan semi-toroïdal et avec, en bordure, des faisceaux de portions circonférentielles de câblé 5 constituant l'armature des bourrelets. En variante, le câblé peut être interrompu de place en place, par exemple après un tour complet ou après plusieurs tours et être suivi d'un autre câblé continu de même nature ou de nature différente quant au matériau dont il est constitué ou quant à ses dimensions ou à sa constitu-10 tion. Dans ce dernier cas on s'arrange pour que les interruptions des câblés soient localisés dans les zones des bourrelets du pneu. Le raccordement entre les arceaux et les portions circonférentielles peut se faire par des coudes à angle droit du câblé, ou bien encore par des coudes arrondis ou oblique. Dans ce dernier 15 cas les parties coudées arrondies ou obliques de raccordement des arceaux voisins se croisent dans une zone de transition entre les bourrelets et les flancs pour former une structure plus résistante à la transmission des couples de démarrage et de freinage. Dans l'un ou l'autre cas la région des bourrelets et cette zone de 20 transition peuvent être renforcés additionnellement par d'autres éléments de renforcement de type classique tels que des bandelettes, flippers et/ou tringle auxiliaire, gommes à haut module d'élasticité, etc„.. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 25 ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins ci-joints dans lesquels : - la figure 1, est une vue en perspective montrant une portion de pneumatique selon l'invention. 71 12015 5 2132509 - la figure 2, est une vue de détail en coupe illustrant la constitution du bourrelet de ce pneu. - la figure 3, est une vue schématique illustrant le trajet du câblé continu de la carcasse de ce pneu. 5 - les figures 4, 5 et 6 sont d*autres vues schématiques illustrant des variantes de l'invention. - les figures 7» 8, 9 et 10 sont des vues de détail en coupe montrant d'autres constitutions de bourrelets. - les figures 11 et 12 illustrent schématiquement une 10 autre variante de l'invention avec une ceinture imbriquée. Dans le cas de la figure 1 le pneumatique comprend une carcasse -10 formée d'arceaux méridiens contigiis contenus dans une même surface approximativement- semi-toroïdale. le sommet de cette carcasse est fretté par une ceinture 11 sensiblement inextensible 15 dans le sens circonférentiel et l'ensemble est recouvert par les bandes de côté 12 et par la bande de roulement 13. les bords latéraux de la carcasse 10 sont noyés dans des bourrelets 14 servant d'assise au pneu sur sa jante. Selon l'invention des arceaux méridiens 10^ - 10g - 10^... 20 de la carcasse, qui sont espacés circonférentiellement les uns des autres d'une distance d sont constitués avec un même câblé continu qui forme, outre ces arceaux, des portions circonférentielles 15^ -15^... s'étendant longitudinalement et alternativement dans l'un et l'autre des bourrelets 14. Après avoir décrit un tour complet du 25 pneu le même câblé forme une seconde série d'arceaux méridiens s'intercalant entre les premiers 10^ - 10g — 10^ et -une seconde série de portions circonférentielles venant se juxtaposer aux premières 15^ - 152«*« sur une certaine partie de leur longueur. 71 12015 6 2132509 Après plusieurs tours le même câblé continu forme des arceaux méridiens suffisamment rapprochés pour constituer une carcasse complète 10 et, dans les bourrelets, des faisceaux de portions longitudinales en câblé constituant ensemble l'armature circonférentiel-5 le des bourrelets 14. la figure 2 montre la structure des bourrelets : tandis que dans le corps de la carcasse 10 les arceaux méridiens ■ sont situés côte à côte dans une même surface comme les câblés d'un pli de tissu "cord", les portions latérales desdits arceaux s'épanouissent quelque peu dans les bourrelets 14 pour permettre aux 10 portions longitudinales 15 de se juxtaposer en un faisceau qui remplit le rôle de la tringle habituelle du bourrelet. Ce faisceau est noyé dans la gomme du bourrelet, laquelle est avantageusement une gomme à haut module d'élasticité afin de renforcer la cohésion de l'ensemble. 15 la figure 3 illustre schématiquement le trajet du câblé continu dans une portion développée de carcasse tubulaire telle que celle-ci se présente avant le galbage du pneu. Pour une meilleure clarté du dessin on a représenté le même câblé par des traits différents sans que cela signifie ici que l'on ait affaire à 20 plusieurs câblés de nature différente comme on l'a envisagé plus haut. On voit que ce câblé décrit successivement une portion transversale correspondant par exemple à l'arceau méridien 10^ dans le pneu terminé, puis une portion longitudinale 15^ suivie d'une autre portion transversale 10g espacée d'une distance d et 25 suivie elle-même d'une autre portion longitudinale 15g située sur le bord opposé, les portions transversales et longitudinales sont raccordées par des coudes à angle droit et les diverses portions longitudinales 15 se juxtaposent suivant les deux bords de la nappe tubulaire formée finalement avec ce même câblé. 71 12015 7 2132509 Dans l'exemple qui vient d'être décrit la ceinture de sommet 11 du pneu est constituée également, d'une manière en soi connue d'un même câblé continu qui est enroulé en zig-zag d'un bord à l'autre pour former deux nappes superposées dans lesquelles 5 les portions de câblés se croisent d'une nappe à l'autre suivant un angle faible par rapport au plan équatorial pour rendre la ceinture sensiblement inextensible dans le sens circonférentiel. l'ensemble de la structure résistante du pneu c'est-à-dire la carcasse, la ceinture et l'armature des bourrelets peut ainsi 10 être constitué à partir d'un seul câblé ou d'un petit nombre de câblés continus, ce qui rend possible la suppression d'une grande partie duC matériel et des opérations de fabrication des demi-produits servant habituellement à réaliser ces parties du pneu. Il est évident toutefois que la ceinture 11 pourra être réalisée 15 autrement selon l'une des nombreuses constructions ayant déjà été proposées ou utilisées effectivement en pratique. Le pneumatique ainsi constitué présente la structure générale et donc les propriétés de roulement des pneus à carcasse radiale de ce type, bien que sa production en série puisse être 20 envisagée de façon plus économique. Par contre, du fait de l'absence des tringles habituelles, les bourrelets 14 du pneu terminé présentent une souplesse bien plus grande, ce qui facilite leur montage sur la jante. D'autre part il n'y a pas, dans les bourrelets, de bords repliés avec des extrémités de câbles coupés ce qui 25 élimine une des principales causes de défaillance par décollements entre la gomme et ces extrémités de câbles. la figure 4 montre d'une façon analogue à la figure 3 "«ne portion de carcasse développée constituée encore d'un même câblé 71 12015 8 2132509 continu, mais dans laquelle les portions longitudinales 15^ - 15^•• sont raccordées aux portions transversales 10^ - 10g - 10^... par des coudes 16 arrondis en arc de cercle ou suivant toute autre courbe progressive assurant une bonne continuité entre ces deux 5 portions successives. Dans la carcasse terminée ces coudes arrondis se croisent obliquement dans une zone de transition 17 située entre les bourrelets 14 et les flancs 12 de la carcasse. En choisissant convenablement la courbe de ces coudes 16 on peut faire varier la hauteur de cette zone de transition 17 pour conférer 10 à cette partie la meilleure résistance aux efforts qu'elle supporte, notamment les couples à transmettre entre la roue et le pourtour du pneu. Les coudes 16 peuvent en particulier être réalisés de manière à former de chaque côté du pneu une zone de transition 17 s'élevant jusqu'à environ la moitié de la hauteur 15 des flancs du pneu. Les coudes successifs peuvent aussi être de hauteurs inégales de sorte que les bords supérieurs des zones de transition 17 aient une allure festonnée. Enfin les coudes arrondis 16 peuvent être remplacés par des portions obliques de raccordement . 20 La figure 5 montre encore, à l'état développé, une por tion de carcasse constituée essentiellement d'un câblé continu formant successivement les portions transversales 10^ - 10^ — 10^.. et les portions longitudinales 15^ - comme dans le cas des figures 3 ou 4. Les bords de cette carcasse sont ici renforcés 25 additionnellement par un fil ou câblé 18 enroulé en zig-zag dans les zones des bourrelets 14 et les zones de transition 17 entre les bourrelets et flancs 12. La ceinture 11 est également constituée d'un fil ou câblé continu enroulé en zig-zag dans la zone 71 12015 9 2132509 centrale de la carcasse. La figure 6 illustre schématiquement une autre variante de l'invention dans laquelle le câblé continu décrit, dans la zone centrale de la carcasse, un trajet oblique 19 entre deux 5 portions méridiennes d'arceaux 20^ - 20^ situées dans les zones correspondantes aux flancs 12 de la carcasse. Ces portions obliques 19 d'arceaux voisins se croisent suivant un angle faible pour former dans le pneu terminé une zone 21 sensiblement inextensible dans le sens circonférentiel et faisant office de cein-10 ture de sommet. Selon le mode d'enroulement du câblé les portions obliques 19 peuvent se superposer en deux couches ou s'embriquer les unes dans les autres en une structure tressée. Les portions obliques' 19 peuvent être raccordées aux portions méridiennes 20^ - 20g par des angles obtus, comme illus-15 tré sur le dessin, ou par des courbes progressives de sorte que les portions obliques 19 aient une forme générale en sinusoïde allongée formant de chaque côté de la ceinture des zones de transition continue pour la transmission des efforts. D'autre part, lorsque dans certaines dimensions de pneu, le sommet de la 20 carcasse oblique 21 forme des portions croisées 19 risque d'être insuffisant pour remplacer complètement la ceinture habituelle, ce sommet de la carcasse pourra être renforcé par une ceinture additionnelle rapportée au-dessus de la zone de sommet 21. Les pneumatiques comprenant une carcasse de type radial 25 constituée d'un seul câblé continu ou d'un petit nombre de câblés continus selon les arrangements décrits dans les exemples précédents peuvent être renforcés additionnellement dans certaines parties lorsque cela est nécessaire pour l'usage envisagé. Les figures 7 à 10 montrent des exemples d'utilisation de tels renfor- 71 12015 10 2132509 cements additionnels dans les "bourrelets 14. Dans le cas de la figure 7, le bord de la carcasse 10, avec son faisceau de portions longitudinales 15 est renforcé par une bandelette 22 repliée autour du bord de la carcasse. Dans le 5 cas de la figure 8 on utilise une bandelette simple 23 qui est plaquée contre la face extérieure du bord de la carcasse jusqu'au niveau inférieur du faisceau 15. Dans le cas de la figure 9 on utilise une tringle auxiliaire 24 logée dans le repli d'un flipper 25 enfermant un profilé de gomme dure 26, l'ensemble étant 10 appliqué contre la face extérieure du bord de la carcasse. Cette tringle auxiliaire peut être remplacée par un simple enroulement circonférentiel 27 réalisé en bordure de la carcasse, par dessus les faisceaux longitudinaux 15-j - 152 comme illustré schématiquement sur la figure 6. Dans le pneu terminé cet enroulement 27 15 se trouve placé à l'extérieur du faisceau 15 de chaque talon comme illustré sur la figure 10. Cet enroulement 27 peut être fait avec le même câblé que celui ayant servi pour la carcasse ou avec un câblé de nature différente. De nombreuses autres variantes de construction peuvent être déduites de ces quatre 20 exemples quant à l'emplacement relatif du ou des renforts additionnels par rapport au bord de la carcasse, du nombre de renforts, de leur dimensions, etc... de façon à résoudre les problèmes particuliers pouvant être rencontrés en pratique, Les renforts sous forme de bandelettes peuvent être obtenus comme habituelle-25 ment par découpage en biais dans du tissu cord pour avoir les • r câblés orientés suivant l'angle désiré. Ils peuvent aussi être réalisés au moment même de la confection du pneu sur son tambour, par enroulement circonférentiel d'un câblé continu comme dans l'exemple de la figure 10. Ces renforts peuvent encore être 71 12015 n 2132509 constitués par des bandes de gomme à très haut module en caoutchouc convenablement renforcé par des charges ou des fibres dispersées, les figures t1 et 12 illustrent schématiquement une autre 5 variante de l'invention dans laquelle le câblé continu constituant la carcasse 10 et le câblé continu constituant la ceinture 11 sont imbriqués l'un dans l'autre au moment de la confection du pneu pour former dans la zone du sommet du pneu une structure tressée. Une telle ceinture imbriquée avec la carcasse fait corps 10 avec elle en un ensemble qui ne peut pratiquement pas se dissocier dans les conditions d'usage les plus sévères. En outre l'absence d'extrémités de câbles coupés en bordure de cette ceinture élimine une cause de décollements entre les bords de la ceinture et le caoutchouc de la bande de roulement. Celle-ci est plus effi-15 cacement retenue et le pneu est ainsi pratiquement indéchapable. le câblé continu utilisé pour les carcasses 10 et les autres éléments du pneu peut évidemment être l'un des câblés textiles habituels, en rayonne, "nylon", polyester, etc... mais on utilisera de préférence les matières textiles à très haut 20 module d'élasticité tels que les câblés de verre, les câblés de carbone et les câblés métalliques constitués de filaments élémentaires très fins et doués d'une grande souplesse. Ces câblés sont généralement traités en vue de leur adhérence au caoutchouc et ils peuvent être préalablement enrobés d'une gaine de caoutchouc 25 cru obtenue en faisant passer le câblé dans une boudineuse appropriée. Plusieurs câblés continus de natures différentes peuvent évidemment être utilisés successivement ou sensiblement par plu 71 12015 12 2132509 sieurs dispositifs de pose dans un même pneumatique pour constituer chacun une des diverses parties du pneumatique. Ainsi par exemple la carcasse peut être constituée d'un ou plusieurs câblés textiles, ' de nature différente la ceinture en un autre câblé textile et les 5 renforts additionnels en un autre cfiblé textile ou métallique. La possibilité de marier ainsi des câblés de natures différentes donne encore plus de souplesse pour la confection que les autres procédés classiques. De plus les diverses possibilités d1arrangement de ces câblés permettent de renforcer à volonté les parties du pneu en 10 fonction des efforts qu'elles ont à supporter. Mais en outre les variations progressives de direction qu'il est possible de faire emprunter à un même câblé permettent d'assurer une meilleure continuité dans la répartition des contraintes que sollicitent le pneumatique. 71 12015 13 2132509 REVENDICATIONS 1 °/ Pneumatique à carcasse radiale formée au moins dans les flancs d'arceaux méridiens en câblé souple, caractérisé par ce que des arceaux de carcasse qui sont espacés circonférentiel-lement sont constitués avec un même câblé souple continu formant 5 à la fois ces arceaux espacés et des portions circonférentielles s*étendant longitudinalement et alternativement dans l'un et l'autre des bourrelets, lesdites portions circonférentielles étant juxtaposées sous forme de faisceaux longitudinaux en câblés qui constituent l'armature de renforcement des bourrelets. 10 2°/ Pneumatique selon 10 dans lequel la carcasse est constituée essentiellement d'un seul câblé continu ou d'un petit nombre de câblés continus, chaque câblé formant successivement un arceau méridien, une portion circonférentielle s'étendant longitudinalement dans un bourrelet, un second arceau méridien 15 suivi d'une seconde portion circonférentielle s'étendant longitudinalement dans l'autre bourrelet et ainsi de suite sur tout le pourtour de la carcasse. 3°/ Pneumatique selon 1° et 2° dans lequel les arceaux de la carcasse sont raccordés aux portions circonférentielles par 20 cLes coudes à angle droit. 4°/ Pneumatique selon 1° et 2° dans lequel les arceaux de la cârcasse sont raccordés aux portions circonférentielles par des coudes arrondis ou obliques se croisant obliquement dans une zone de transition entre les bourrelets et les flancs pour 25 former une structure plus résistante aux couples. 71 12015 14 2132509 5°/ Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'armature résistante des bourrelets formés de faisceaux longitudinaux en câblé de carcasse est complétée par d'autres éléments de renforcement de type classique tels que bandelettes, flippers et/ou tringle auxiliaire, gommes dures. 6°/ Pneumatique selon 5° dans lequel les éléments de renforcement additionnel sont constitués en un fil ou câblé continu enroulé circonférentiellement ou en zig-zag.. 7°/ Pneumatique selon 1° et 2°, dans lequel la ceinture de sommet est constituée d'un câblé continu enroulé en zig-zag en un nombre pair de couches superposées avec des portions en biais à angle faible. 8°/ Pneumatique selon 6° ou 7° dans lequel le câblé continu constituant la carcasse et le câblé continu constituant la ceinture ou l'élément de renforcement additionnel des bourrelets sont posés simultanément et se trouvent ainsi imbriqués l'un dans l'autre en une structure tressée.