Brevet FR2134244A1 — publié le 19721208

La présente invention est relative à des perfectionnements aux enveloppes de pneumatiques , perfectionnements concernant la disposition des câbles de renforcement de la carcasse. Elle vise plus particulièrement, mais non exclusivement, des pneu-5 matiques à carcasse radiale et/ou à carcasse renforcée de câbles métalliques» Bile porte d'une part sur des enveloppes de pneumatiques, d'autre part sur un procédé de fabrication d'enveloppes de pneumatiques* Comme on le sait, la fabrication d'un pneumatique com-10 porte dans un premier stade la confection d'une ébauche cylindrique qui peut n'être constituée que par la carcasse ou qui peut réunir déjà tous les éléments constitutifs du pneumatique. Au cours d'un second stade, l'ébauche cylindrique est conformée et prend une forme sensiblement torique. Du fait de la conformation, les câbles 15 de chaque nappe de carcasse qui, dans l'ébauche cylindrique, sont parallèles et équidistants, s'écartent les tins des autres, conservant leur espacement initial au niveau des tringles et s'espaçant de plus en plus au fur et à mesure qu'ils se rapprochent du sommet de la carcasse. Dans le cas d'une carcasse radiale, les câbles 20 restant dans les plans radiaux voient leur espacement ou "pas" augmenter proportionnellement à leur distance de l'axe de l'enveloppe» La conformation a ainsi pour effet de distendre le "pont" de gomme reliant deux câbles adjacents d'une même nappe. La lar- 25 geur de ce pont de gomme, uniforme dans l'ébauche cylindrique, s'accroît considérablement dans le pneumatique terminé entre le bourrelet et l'épaule. Un calcul élémentaire montre que dans un pneumatique à carcasse radiale la largeur du pont de gomme varie entre un minimum £ au niveau des tringles et un maximum £._ au o s 30 niveau du sommet, tel que : £g = t eo + d ( t. t> (t) d étant le diamètre des câbles et fie taux de conformation, c'est-à-dire le rapport du diamètre maximum de la carcasse mesuré à l'intersection avec le plan médian de l'enveloppe, et du diamètre 35 minimum de la carcasse mesuré à la base des bourrelets» La largeur maximum £ est un multiple de la largeur m-Tn-imum SQt leur rapport pouvant être par exemple compris entre 5 et 30. En outre, £_ peut, dans certains cas, prendre une valeur assez grande. Ainsi, dans des pneumatiques pour engins de Génie 71 15304 -2- 213424* Civil, on peut avoir un diamètre de câble d de lrordre de 3 mm, tin taux de conformation T supérieur ou égal à 2, un pont de gomme minimum £Q de l'ordre de 0,4 mm, et par conséquent un pont de gomme maximum de l'ordre de 4 mm, soit dix fois plus grand que 5 II est évidemment indésirable que les ponts de gomme entre câbles adjacents se distendent exagérément, ce qui a pour effet d'accentuer l'hétérogénéité de la carcasse. Cela est d'autant plus indésirable que les ponts de gomme les plus larges se trouvent dans les zones supérieures des flancs du pneumatique, 10 zones qui sont soumises aux déformations, et par conséquent aux contraintes, les plus importantes. Ces zohes sont ainsi d'autant moins renforcées qu'il s'agit de zones davantage exposées et chargées. Pour éviter un élargissement et une surcharge excessives des ponts de gomme, deux remèdes sont suggérés par la formule (1) ci-15 dessus. Un premier remède consiste à réduire le plus possible l'intervalle minimum £q entre câbles, afin de limiter l'intervalle maximum En d'autres tenues on choisit, pour confection-ner la carcasse, des nappes de câbles disposés suivant un pas, 20 c'est-à-dire un espacement d'axe en axe, aussi petit que possible. Ce moyen a cependant des possibilités limitées.. Il est Meh évident que 1 ' on ne peut réduire le pas et la largeur du pont de gomme au-delà d'une valeur minimum pour chaque type de câble. Dans l'exemple numérique ci-dessus, il est difficile de réduire le pont 25 de gomme minimum entre câbles de 3 mm de diamètre en deçà de 0,4 mm ou de 0,3 mm. A supposer que l'on parvienne à gagner 0,1 mm, le pont de gomme maximum n'en sera réduit que d'environ 0,2 mm. Un autre remède consiste à utiliser des câbles de plus petit diamètre, répartis en plusieurs nappes de carcasse, la for-30 mule (1) montre que, si au lieu d'une seule nappe de carcasse en câbles de diamètre d, avec un intervalle minimum de êD, on utilise deux nappes équivalentes en câbles de diamètre d espacés de 6o ^ c VT 5 , le pont de gomme maximum se réduira aussi à s et sera donc diminué d'environ 30 tf°. 35 Cependant, ce remètle, satisfaisant en théorie, se révèle en pratique inacceptable et cela principalement dans le cas de câbles métalliques ou en matériau à module d'élasticité élevé. Comme l'expérience le montre, un ensemble de deux nappes superposées dont les câbles sont parallèles et hautement résistants à la 71 15304 -3- 2134244 traction et à la compression, forme une sorte de poutre très rigide,, beaucoup plus rigide qu'une nappe unique de câbles plus groar ou qu'un ensemble de nappes dont les câbles se croisent. En conséquence, si d'un côté on diminue les contraintes des ponts de gomme 5 par l'emploi de câbles moins gros, d'un autre côté, en utilisant plusieurs nappes de câbles parallèles superposées auxquelles on impose la même déformation, oç. augmente ces contraintes. l'invention porte sur un moyen de réduire la largeur maximum des ponts de gomme entre câbles de carcasse adjacents, sans 1G pour autant entraîner une rigidifieation nuisible des flancs, en particulier dans les zones voisines de la bande de roulement où ils sont soumis à de fortes déformations et à de fortes contraintes. L'invention vise en outre à obtenir ce résultat sans avoir à modifier les opérations usuelles de confection dés pneumatiques. 15 L'enveloppe de pneumatique suivant l'invention, compor tant une carcasse formée d'au moins une paire de nappes adjacentes s'étendant d'un bourrelet à l'autre et formées de câbles disposés au même pas et à la même orientation, est caractérisée en ce que les câbles de ladite paire de nappes sont, d'une nappe à l'autre, 20 décalés d'un demi-pas, se trouvent, dans les régions de la carcasse -voisines des bourrelets, à des distances différentes de la paroi interne de l'enveloppe et sont, dans la région de la carcasse com- CT1 V prise entre les milieux des deux flancs, insérés les uns dans les autres et situées sensiblement à la même distance de la paroi 25 interne de l'enveloppe» Il est rappelé que l'on désigne par "pas" des câbles d'une nappe la distance entre câbles a,djaeents mesurée d'axe en axe. Le pas est égal à la somme du diamètre des câbles et de l'intervalle entre câbles, c'est-à-dire de la largeur du pont de gomme. 30 L'invention consiste ainsi à utiliser deux nappes de câbles parallèles disposés de façon que chaque câble d'une nappe se trouve à égale distance de deux câbles de l'autre nappe, que les câbles des deux nappes soient superposés dans l'épaisseur des flancs dans les zones voisines des bourrelets, mais soient juxta-35 posée comme s'ils faisaient partie d'une nappé unique dans les zones des flancs voisines de la bande de roulement et sous la bande de roulement. L'insertion des deux nappes l'une dans l'autre permet d'éviter à la fois une rigidifieation par superposition de couches 7 t 15304 -4- 2T34244 de câbles parallèles et un élargissement des ponts de gomme, cela principalement dans les zones où cette rigidifieation et cet élargissement sont nuisibles. De préférence, l'invention est appliquée à une enveloppé 5 à carcasse radiale et/ou à carcasse renforcée de câbles en matériau à module d'élasticité élevé, notamment de câbles métalliques. Le calcul montre que pour un pneumatique radial conforme à l'invention, la largeur maximum £ du pont de gomme entre câbles de carcasse, au niveau de l'intersection avec le plan médian, est 10 donnée par la formule t £s =_L£o_ + d ( r - 2) (2) 8 2 2 Dans cette formule, £_ désigne la largeur maximum des ponts de gomme entre câbles de la nappe résultant de la fusion des deux nappes, et £Q l'espacement minimum des câbles d'une même 15 couche. On peut observer que pour t= 2 la formule (2) se réduit à £g = £q. En conséquence, d'une façon générale, pour tous les pneumatiques ayant une section méridienne usuelle, c'est-à-dire un taux de conformation peu différent de 2, le pont de gomme entre 20 câbles adjacents de la carcasse est, au niveau de l'épaule et du sommet, peu différent de ce qu'il est au niveau des tringles, et cela quel que soit le diamètre des câbles. De préférence, £Q et £g sont, suivant l'invention, voisins de la moitié du diamètre des câbles, et en tout cas, com-25 pris entre le quart et les trois quarts du diamètre des câbles» Pour obtenir une enveloppe de pneumatique suivant l'invention, il est nécessaire de procéder d'une façon particulière. Le procédé suivant l'invention pour fabriquer une enveloppe de pneumatique par confection d'une ébauche cylindrique et 30 conformation subséquente est caractérisé en, ce. que l'on utilise, pour confectionner l'ébauche cylindrique, au moins une blnappe formée de deux couches superposées de câbles ayant même orientation et même pas e, les câbles d'une couche étant décalés d'un demi-pas par rapport à ceux de l'autre couche, et le pas e étant compris 35 entre 2d et ^ , d étant le diamètre des câbles et T le taux de conformation de la carcasse. Suivant des dispositions préférentielles, les câbles utilisés sont métalliques ; on utilise une seule nappe composite dont on dispose les câbles parallèlement à l'axe de l'ébauche cy 71 15304 -5- 2134244 lindrique ; le pas e est voisin de 3d/2 et est compris entre 5d/4 et 7d/4 pour des taux de conformation usuels. Il est essentiel, comme on vient de le dire, d'assurer le positionnement relatif des câbles de carcasse ayant même orienta-5 tion non pas au stade de la confection de la carcasse ou de l'ébauche cylindrique, mais au stade de la confection des nappes. Ceci conduit à fabriquer des nappes composites à deux couches de câbles parallèles décalés d'un demi-pas d'une couche à l'autre. Comme l'expérience le montre, lorsqu'on superpose lors 10 de la confection d'une carcasse deux nappes de câbles identiques mais fabriquées séparément et posées de fagon que les câbles soient parallèles, dans le pneumatique terminé les deux nappes restent distinctes et superposées. Il faudrait en effet assurer le parallélisme et 1'équidistance des câbles des deux nappes avec une préci-15 sion impossible à atteindre en pratique, pour éviter tout chevauchement et tout croisement de câbles appartenant aux deux nappes. Cette précision ne peut être obtenue, car on ne peut empêcher des déformations des nappes au cours de leur fabrication, de leur manutention et de leur pose, et il n'y a aucune raison pour que les 20 déformations d'une nappe soient identiques à celles d'une autre nappe, et qu'en conséquence il y ait superposition d'irrégularités de fabrication identiques lors de la pose. On peut observer que la largeur d'une- nappe destinée à la fabrication d'une carcasse est de l'ordre de 800 à -1000 fois le diamètre dlyScâbles. Pour éviter, 25 lors de la superposition de deux nappes, tout chevauchement et croisement de fils, il faut donc une précision de parallélisme des fils de l'ordre du sixième de degré. Par contre, lorsque le positionnement relatif des câbles de la carcasse esife réalisé au cours de la confection d'une nappe 30 composite à deux couches, il est facile de conserver ce positionnement relatif ultérieurement puisque les deux couches subissent en cours de manutention et de pose les mêmes déformations accidentelles. On choisit, suivant l'invention, le pas e des câbles des deux couches de la nappe composite en fonction du niveau auquel 35 on désire que ces deux couches de câbles fusionnent dans l'enveloppe terminée. Pour un taux de conformation T voisin de 2, le pas doit être égal à 4/3 d si l'on désire que l'espacement entre câbles d'une même couche soit égal au diamètre des câbles d au niveau de la mi-flanc, et que la fusion des deux couches de câbles commence 40 à ce niveau. Avec un pas voisin de 3/2 d, la fusion commence au 71 15304 -6- 213424* tiers de- la hauteur de la carcasse,, Une nappe composite à deux couches de câbles parallèles décalés d'une couche à l'autre d'un demi-pas peut s'obtenir par tout moyen convenable. On peut, à cet égard, utiliser des calandres 5 de type usuel dans la fabrication de nappes. On peut également procéder par enroulement autour d'un cylindre. A cet effet on pose sur le cylindre un premier skim de gomme puis, par enroulement hélicoïdal d'un, câble une première couche de câbles au pas e j on pose ensuite un second skim, puis, par enroulement hélicoïdal d'un 10 câble, une seconde couche de câbles au pas e décalés de e/2 j on pose enfin un troisième skim. Il est facile d'obtenir -un décalage précis des câbles des deux couches si l'on prend soin de rattraper convenablement les jeux des organes de guidage. Il suffit alors de découper le manchon obtenu suivant des génératrices du tambour 15 pour obtenir des longueurs de nappe composite à deux couches de câbles décalés et parallèles, que l'on peut utiliser pour confectionner des carcasses en les disposant sur un tambour de confection avec leurs câbles orientés parallèlement à l&xe du tambour. La disposition relative des câbles se conserve facilement au cours 20 des manutentions. Un avantage de l'invention est de permettre, grâce à l'utilisation de nappes composites, ou "binappes1*, de fabriquer des enveloppes de pneumatiques de très grandes dimensions, pouvant porter des charges très élevées. Avec la technique des carcasses 25 radiales mononappes, pour passer d'une dimension à une dimension plus grande, on est obligé d'utiliser des câbles plus gros, ce qui donne lieu à des ponts de gomme de plus en plus larges dans les zones sensibles. Une carcasse radiale binappe suivant l'invention peut, bien que constituée de câbles de diamètre plus petit, 30 présenter une résistance au centimètre plus grande et des ponts de gomme plus petits que la carcasse mononappe.de même dimension. L'invention sera parfaitement comprise à l'aide des dessins annexés qui en donnent un exemple de réalisation à titre illustratif. 35 Dans ces dessins : - la figure 1 représente en section radiale un pneumatique suivant l'invention, - la figure 2 représente, vue latéralement, la carcasse du même pneumatique composée de câbles, 71 15304 -7- 2134244 - les figures.3, 4, 5 et 6 des vues en coupe, à plus grande échelle, d'une portion de la carcasse suivant les lignes 3-3, 4-4, 5-5 et 6-6 de la figure t, - la figure 7 représente en coupe, à la même échelle 5 que pour les figures 3 à 6, une nappe composite ou "binappe" utilisée pour fabriquer la carcasse du pneumatique selon les figures 1 à 6f - la figure 8 représente, à une échelle très réduite, la binappe de la figure 7 en cours de fabrication sur un cylindre. 10 Sur la figure 1, on voit une enveloppe de pneumatique 10 conforme à l'invention. On distingue la carcasse se composant de deux nappes de câbles 11 et 12 disposés dans les plans radiaux de l'enveloppe, comme montré sur la figure 2. Cette carcasse est ancrée à ses 15 extrémités autour de deux tringles 13 placées dans les bourrelets 14. Elle s'étend dans les flancs 15 et sous l'armature de sommet 17 comprenant cinq nappes superposées de câbles métalliques qui rigidifient la bande de roulement 18. La figure 1 illustre la définition du taux de conformation r de la carcasse, ce taux 20 étant égal à Rs/Sp. Comme on le voit sur les coupes des figures 3 à 6, les câbles de la nappe 11 et ceux de la nappe 12 sont sensiblement à la même distance de la paroi interne 20 de l'enveloppe dans la région de la carcasse éloignée des tringles 13 (figures 5 et 6) 25 et en sont à des distances nettement différentes au voisinage des tringles 13 (figures 3 et 4). Par contre, en tous points de la carcasse, chaque câble de la nappe 11 est équidistant des deux câbles les plus voisins situés dans la nappe 12» Sur la figure 7, on a représenté en coupe la nappe 30 composite à deux couches de câbles 11 et 12, telle qu'elle se présente avant pose, et telle qu'elle se retrouve dans le pneumatique au niveau des tringles 13. En plus des couches de câbles 11 et 12, elle comprend trois couches de gomme 24, 25, 26, la couche intermédiaire 25 étant plus mincfe que les deux autres. 35 Sur les différentes figures 3 à 7, on a indiqué les valeurs des pas e et des ponts de gomme t aux différents niveaux, cela dans l'hypothèse d'un taux de conformation de 2. La figure 8 montre comment on peut obtenir une nappe composite à deux couches de câbles 11 et 12, au pas e dans chaque 71 15304 -8- 2Î34244 couche, décalés d'un demi-pas e/2 d'une couche à l'autre» On voit un cylindre 30 que L' est peut faire tourner autour de son axe, au moyen d'un dispositif d'entraînement connu en soi et non représenté. On voit également une vis-mère 31 sur 5 laquelle coulisse une poulie de pose 32. la poulie 32 peut se déplacer à une vitesse rigoureuseflient proportionnelle à la vitesse de rotation du cylindre 30. Un câble 33 correspondant au câble 11 des figures 1 à 7 a été posé en hélice autour du cylindre 30 préalablement recouvert d'une mince couche de gomme 34 sur sensible-10 ment toute la longueur du cylindre. Après pose et rouletage d'une très mince couche de gomme de séparation 35 pour bien la faire pénétrer entre les spires du câble 33, la poulie 32 pose un second câble 36 correspondant au câble 12 des figures 1 à 7 et enroulé en hélice au même pas que le câble 33. Avant de commencer la pose 15 du câble 36, la position de la poulie 32 a été réglée avec précision pour rattraper les jeux de pose, et obtenir une deuxième couche décalée d'un demi-pas par rapport à l'enroulement hélicoïdal du câble 33. Une dernière mince couche de gomme (non représentée) est posée sur la seconde couche de câble 36. On coupe alors la 20 nappe composite le long d'une génératrice 37 pour obtenir une nappe dont les câbles sont perpendiculaires aux lisières, dont la longueur est égale à celle du cylindre 30 et dont la largeur est égale à la circonférence de la section du cylindre 30. les avantages de l'invention apparaissent dans le ta-25 bleau suivant qui compare deux enveloppes à carcasse binappe à une enveloppe classique à carcasse radiale mononappe. Radial binappe N°1 Radial Radial mononappe binappe N°2 témoin Câble utilisé : 30 a) âme 3+9 fils de 0,26 mm 3+9 fils de 3+9 fils de 0,30 mm 0,30 mm b) entourage 9 torons de 3 fils de de 0,26 mm 8 torons de 8 torons de 1+9 fils 1+9 fils 0,26 mm 0,26 mm 35 c) diamètre 2,4 mm 3,1 mm 3»1 nmi d) matériau acier acier acier e) résistance 520 kg 1 000 kg 1 000 kg Pas de pose dans chaque couche : 3,6 mm 3,5 mm 4,6 mm 40 Résistance au centimètre de carcasse 2 850 kg 2 850 kg 4 350 kg Pont de somme maximum (pour un taux de . - _ _ * 1,2 mm 3,9 mm 1,5 mm conformation de 2) 71 15304 -9- 2134244 Comme on le voit, le pneumatique radial "binappe H0 1 possède une carcasse ayant la même résistance au centimètre que le pneu témoin. Il utilise cependant des câbles nettement moins gros et qui, à l'épaule, sont reliés par des ponts de gomme trois 5 fois plus petitso D'autre part, le pneumatique radial binappe N0 2 utilise les mêmes câbles que le témoin, la résistance de la cardasse est majorée de plus de 50 %, tandis que les ponts de gomme au voisinage du sommet ont une largeur réduite de plus de la moitié. 10 les avantages de l'invention sont considérables. Ils apparaissent d'autant plus clairement que le câble utilisé dans le pneumatique témoin est le plus gros câble métallique actuellement utilisé en pneumatiques (de dimension 37,5 x 39) : en utilisant le même câble, on peut majorer de 50 % la résistance de la 15 carcasse et disposer ainsi d'une carcasse utilisable dans des pneumatiques de plus grande dimension et capables de porter des charges très nettement accrues. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au cas des pneumatiques géants et qu'elle permet également de meilleures 20 utilisation et efficacité de carcasses de pneumatiques de dimensions plus petites. Il va de soi également que l'on peut constituer une binappe avec deux couches de câbles de structures différentes d'une couche à l'autre, mais disposés au même pas et décalés d'un demi-25 pas d'une couche à l'autre. 71 15304 "10" 2TÎ4244 REYMDIGATIOKS 1. Enveloppe de pneumatique comportant une carcasse formée d'au moins une paire de nappes adjacentes s'étendant d'un "bourrelet à l'autre et formées de câbles disposés au même pas et sui- 5 vant la même orientation, caractérisée en ce que les câbles de ladite paire de nappes soht, d'une nappe à l'autre, décalés d'un demi-pas, se trouvent,dans lës régions de la carcasse voisines des bourrelets, à des distances différentes de la paroi interne de l'enveloppe et sont, dans la région de la carcasse comprise entre les milieux 10 des deux flancs, insérée les ■on^se 2. Enveloppe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les câbles de carcasse sont disposés dans les plans radiaux. 15 3. Enveloppe suivant les revendications 1 ou 2, caracté risée en ce que les câbles de carcasse sont en matériau à module d'élasticité élevé et, en particulier, en acier. 4. Enveloppe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la largeur des ponts de gomme entre câbles adjacents et 20 à même distance de la paroi interne de l'enveloppe est, au niveau des épaules, sensiblement égale à celle des ponts de gomme entre câbles adjacents d'une même nappe au niveau des tringles. 5. Enveloppe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les ponts de gomme entre câbles adjacents et à même dis- 25 tance de la paroi interne de l'enveloppe ont, au niveau des épaules, des largeurs comprises entre le quart et les trois quarts du diamètre des câbles, et de préférence voisines de la moitié du diamètre des câbles. 6. Enveloppe suivant la revendication 1, caractérisée 30 en ce qu'en aucun point de la carcasse le pont de gomme reliant deux câbles adjacents et disposés à la même distance de la paroi interne de l'enveloppe, a une largeur dépassant le diamètre des câbles d'une façon appréciable. 7. Procédé de fabrication d'une enveloppe suivant la 35 revendication 1 par confection d'une ébauche cylindrique et confordination subséquente, caractérisé en ce qu'on utilise dans la confection de l'ébauche cylindrique au moins une binappe formée de deux couches superposées de câbles ayant même orientation et même pas e, les câbles d'une couche étant décalés d'un demi-pas e/2 par rapport 71 15304 -11- 2134244 à ceux de l'autre couche et le pas e étant compris entre 2cL et ^ d étant le diamètre des câbles et v le taux de conforma-T + 1 tion de la carcasse. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce 5 qu'on utilise une seule nappe en câbles métalliques disposés parallèlement à l'axe de l'ébauche cylindrique. 9. Procédé suivant la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que le pas e est compris entre 5d/4 et 7d/4 et de préférence est voisin de 3d/2, pour des taux de conformait) tion usuels, d étant le diamètre des câbles. 10. Binappe de câbles pour renforcement d'articles en caoutchouc, caractérisée en ce qu'elle est formée de deux couches de câbles identiques et parallèles disposées suivant le même pas e, les câbles d'une couche étant décalés d'un demi-pas e/2 par rapport à ceux de l'autre couche.