Brevet FR2257443A1 — publié le 19750808

la présente invention concerne les bandages pneumatiques. Les bandages pneumatiques comportent essentiellement une carcasse, e'est-à-dire un ensemble de talons, de flancs et dtene bande placée à la circonférence du bandage, et une chape qui est fixée sur la bande. De tels bandages, lorsqu'on les utilise sur un véhicule, sont gonflés par de l'air de manière qu'ils conservent leur forme lorsqu'ils sont sous charge, sans eformation indésirable, et ils présentent l'inconvénient qu'une perte d'air, due par exemple à une crevaison, réduit la capacité de support de charge dans une mesure telle que le bandage peut s1 affaisser et peut rendre difficile la conduite du véhicule, avec éventuellement une destruction rapide du bandage. On constate selon l'invention qu'on peut réaliser par modification du dessin classique des bandages pnelemstiqles, notamment de ltépaisseur et du module de compression de la matière de la bande, des bandages pneumatiques qui ne s'affaissent pas sous charge normale lorsque la pression de ltair contenu dans le bandage est égale à la pression ambiante. Plus frécisément, l'invention concerne un bandage pneumatique dans lequel la rigidité de la bande par unité de largeur et par unité de charge par unité de largeur, indiquée par l'expression Ed/W, n'est pas inférieure à d représentant l'épaisseur de la bande, W la charge maximale de travail par unité de largeur de la bande, E le module de compression de la bande, R le rayon du bandage, k la hauteur du flanc, b la largeur de la bande, H le rayon de la jante, t le double de l'épaisseur du flanc et Y le module de traction du flanc. Il est avantageux que la rigidité de la bande par unité de largeur et par unité de charge par unité de largeur Ed/W ne dépasse pas 700 (1 ( ) et de préférence ne dépasse pas 500 (1+ kbdE) de manière que le véhicule n'ait pas une conduite RRtY trop dure. Dans le présent mémoire, l'expression "bande" désigne la totalité de la matière composite caoutchouc-cable enrobée à la circonférence du bandage et se trouvant-juste au-dessous de la chape, la bande ayant pratiquement la meme largeur que la chape. Elle désigne la matière composite formant les diverses épaisseurs de l'enveloppe ainsi que la matière correspondant a la nappe d'amortissement d'un bandage pneumatique. le rayon R du bandage est la distance comprise entre le centre du moyeu de la roue au centre de la bande, et il est en général compris entre 15 et 65 cm, bien que dans certains cas, par exemple-dans le cas des bandages pour véhicules tout terrain, le rayon puisse entre bien supérieur. Le rayon H de la jante est la distance comprise entre le centre du moyeu et le logement du bandage, et il est normalement compris entre 7,5 et 46 cm mais il peut être bien supérieur dans le cas des bandages pour véhicules tout terrain. la hauteur k de la paroi latérale est la distance radiale comprise entre l'épaulement et le talon, mesurée le long de la partie de l'enveloppe qui subit une flexion appréciable en cours d'utilisation. Cette hauteur est normalement comprise entre 2,5 et 15 cm, mais elle peut entre bien supérieure notam- ment dans le cas des bandages pour véhicules sout terrain. L'épaisseur t/2 de la paroi latérale est l'épaisseur moyenne de la partie de la paroi latérale qui se trouve à une distance k/4 de part et d'autre d'une ligne se trouvant à michemin entre 1' épaulement et le talon. ses divers paramètres peuvent être exprimés en toute unité voulue, mais il est nécessaire que le système d'unité utilisé soit cohérent. le module, qu'il s'agisse d'un module de compression de la bande ou d'un module de traction de la paroi latérale, est le rapport de la contrainte à la déformation. Des matières qui conviennent pour la réalisation de la bande sont des matières composites de caoutchouc et de câble, par exemple en matière textile, notamment en polyester, en rayonne ou en polyamide, en fibres de carbone, en fibres de verre ou en.fil d'acier ou en mélange de ces diverses matières. Des matières de ce type sont couramment utilisées à la fois pour les nappes de la carcasse et pour la ceinture d'amortissement des bandages pneumatiques, et le module est normalement compris entre 4 et 9.107 Pa (pour une déformation decompression de 5 %). De tees matières, ayant un tel module, conviennent pour les bandages selon l'invention, mais il est avantageux que la bande ait un module plus élevé, par exemple de l'ordre de 1,8.108 Pa, Des matières composites ayant de tels modules élevés sont facilement disponibles, et peuvent être obtenues par exemple par remplacement d'une partie des câbles de fibres par des cibles d'acier dans les matières composites classiques. Dans les conditions d'utilisation d'un bandage pneumatique dans lequel les déformations par compression de la bande sont relativement faibles, la rigidité de la bande peut Btre exprimée avec une précision suffisante par approximation de Ed. La bande peut comprendre deux ou plusieurs couches de matières ayant une largeur comparable mais pouvant avoir des compositions, des modules et épaisseurs qui diffèrent. Dans de tels cas, la rigidité par unité de largeur Ed de ltensemble est la somme des rigidités de toutes les couches, par exemple E1d1 + B2d2 etc., les modules des couches étant E, E2 etc. et les épaisseurs d, d2 etc. respectivement. le module E dune bande comprenant deux ou plusieurs couches est Eldl + E2d2 .../d. Les flancs sont avantageusement réalisés en matière couramment utilisée pour les flancs et ayant un module compris entre 108 et 2.108 Pa, mais des matières ayant un module plus élevé, pouvant atteiddre en particulier 109 Pa, conviennent aussi. De manière générale, la combinaison la plus avantageuse de conduite et de résistance à l'affaissement du bandage est obtenue lorsque le rapport du module de la bande au module du flanc est supirleur à 1/10 et inférieur à 5/1. L'épaisseur de la bande est choisie compte tenu des autres paramètres du bandage ainsi que des matières utilisées et dés conditions d'utilisation. L1 épaisseur dépend dans une certaine mesure de la dimension du bandage et 1' épaisseur maximale souhaitable est limitée par la réduction: au minimum, du poids du bandage, des forces centrifuges qui s' exercent sur la chape et de l'échauffement de la bande qui peut conduire à la dégradation des matières utilisées pour sa réalisation. la charge maximale dépend du véhicule et du bandage ainsi que de l'utilisation prévue pour le véhicule, Les charges maximales normales pour un véhicule à moteur sont de 11 ordre de 270 kg environ pour un bandage ayant une bande de 10 cm de lar- geur, mais dans le cas d'un camion,- des charges d'environ 2,2 t avec une largeur de bande d'environ 30 cm sont plus courantes. La réduction de la rigidité de la bande par unité de largeur par unité de charge par unité de largeur Ed/W provoque une augmentationede l'affaSssement du bandage sous charge, ctest-à-dire de la distance de déplacement du centre de la roue vers le substrat, par exemple la route, portant la roue lors de l'application de la charge à l'axe de la roue, en direction perpendiculaire à la surface de la route. Un certain fléchissement est nécessaire pour la compensation des défauts d'uniformité de la surface de support du bandage, par exemple d'une route, et pour que la conduite soit acceptable de façon générale. L1augmentation de l2affaissement conduit cependant à des difficultés de conduite et de direction et à l'apparition de déformationset d'un échauffement dans~lé- bandage, jusqu'à un point tel qu'un affaissement ou une déforma~ tion apparat. Lors de la réalisation d'un bandage pneumatique selon l'invention, des-hypothèses concernant les dimensions des propriétés des divers éléments du bandage (mis à part- la bande) sont commodes, et permettent la déterminsbion d'un fléchissement convenable sous la charge maximale puis des valeurs de E pour une plage de valeurs de d d'après la relation dans laquelle D est le fléchissement du bandages. Lorsque les valeurs obtenues pour E et d ne satisfont pas aux critères d'absence d'affaissement ou aux caracteresvoulus pour la-conduite, on recommence l'opération avec des hypothèses différentes concernant les dnmensions et les propriétés des divers éléments (autres que la bande) du bandage, jusqu'à l'obtention des valeurs satisfaisantes pour E et d. Le tableau qui suit donne, pour un -bandage pneumatique ayant les dimensions indiquées, les valeurs du module E de la bande et l'épaisseur d de celle-ci pour un certain nombre de valeurs du fléchissement théorique (exprimé sous forme du rapport du fléchissement au rayon du bandage), en fonction aussi de ltépaisseur minimale de: la bande évitant juste l'affaissement pour le module calculé. On note que, au-dessous de certaines épaisseurs, suivant la valeur du module, le bandage s'affaisse sous charge avant d'avoir atteint le fléchissement indiqué. Le tableau correspond à la figure urique qui indique sous forme d'un graphique la relation entre l'épaisseur d, portée en ordonnées encm et le module E, porté en abscisses en Pa, pour les fléchissements et les valeurs de d et E choisis pour lesquels un affaissement apparat ou non. Le bandage pneumatique peut être fixé sur une roue ayant une jante d'un type courant pour les bandages gonflés, utilisée avec une chambre interne. Le comportement du bandage en ltabsence de tout gonflement, c'est-à-dire après perte d'air, est cependant meilleur en ce qui concerne la rsIstancc à la- déformation sous charge lorsque le bord de la jante est tel que, en l'absence de gonflement, chaque-talon reste logé dans sa position normale de foncionnement, par exemple par serrage par un flasque amovible les bandages de l'invention peuvent être préparés par mise en oealvre des appareillages classiques d'une usine classique. De tels appareils classiques comprennent par exemple des appareils de moulage du caoutchouc et de cablesd'armåture de manière que les -câbles soient bien liés au caoutchouc, le bandage prenant la configuration et le dessin de chape imposés par la configuration du moule. Habituellement, ce moulage comprend simultanément la vulcanisation ourle durcissement du caoutchouc d'une autre manière. Les bandages pneumatiques selon l'invention peuvent être montés sur les roues de tout véhicule à roues, en particulier sur les roues des autocars et des camions et ils permettent une conduite régulière sans nécessiter de gonflement. Cette aptitude à donnersatisfaction sans gonflement présente l'avantage d'éliminer toutes les opérations de gonflement et de maintien de la pression de gonflement, et le bandage n'est pas rendu inutili sable par pénétration de petits objets ou. par d'autres détériorations de ce type. Les bandages selon l'invention peuvent cependant astre gonflés, cette caractéristique pouvant être souhaitable. par exemple lorsqu'ils doivent 8tre utilisés à grande vitesse. Le gonflement peut être réalisé par tout dispositif classique, par exemple directement iorsqu'ils sont montés sur une jante de bandage increvable ou avec une chambre à air interne. Lorsqu'ils sont gonflés, les bandages selon l'invention présentent l'avantage que les crevaisons et les réductions de la pression de gonflement ne provoquent pas l'affaissement du bandage, si bien qu'unie grande partie des dangers et des défauts de l'affaissement des bandages sont évités. Module E de compression de la bande ra Rapport flechis sement/rayon D/R Epaisse 0} r. 0;10 0,12 0,16 de la band e czn 0,5 6,45.108 3,93.108 2,67.108 1,49.108 1 3,22.108 1,97.108 1,34.108 7,45.107 1,5 2,15.108 t ,31.108 8,9.107 4,95.to7 2 1,61 .1o8 985.107 6,7.107 5s75.107 2,5 1,29.108 7,85.107 7 5,3.107 2,95. cr Epaisseur au-dessous de laquelle le bandage ' 0,32 0,4 - 0,48 0,64 s'affaisse (cm) Les données du tableau concernent un bandage pneuma-tique ayant les dimensions suivantes rayon R = 30 cm, largeur de la bande = 10 cm, charge = 22, 2 kg/cm de largeur de bande, hauteur du flanc 5 cm, rayon de la jante17,5 cm, épaisseur de flanc 6,2 mm, module du flanc 1,47.108 Pa. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre, qui est défini dans les revendications annexées. REVESDICA?IONS 1. Bandage pneumatique comportant une chape circonférentielle fixée sur une carcasse comprenant une bande circonféren-- tielle allant de chacun des bords dont dépasse un flanc, en direction radiale vers l'intérieur, caractérisé en ce que la rigidité de ladite bande par unité de largeur par unité de charge par unité de largeur, désignée par l'expression Ed/W, dans laquelle E est le module de compression de la bande, d est l'épaisseur de la bande et W est la charge maximale qui peut être portée par le bandage par unité de largeur de la bande, a une valeur-qui n' est pas inférieure à la valeur donnée par l'expression d et W ayant les significations indiquées et R étant le rayon du bandage, k la hauteur du flanc, b la largeur de la bande, H le rayon de la jante de la roue, Y le module de traction du flanc et t le double de ltépaissesr moyenne du flanc, déterminée au quart et auxtrois-quartsde la largeur de celui-ci. 2. Bandage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rigidité de la bande par unité de largeur par unité de charge par unité de largeur, désignée par l'expression Ed/W a une valeur qui ne dépasse pas : 700 (1 + kbdE) HRtY k, b, d, 2, H, R, t, et Y ayant les significations indiquées. 3. Bandage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rigidité de la bande par unité de largeur par unité de charge par unité-de largeur, désignée par l'expression Edil, a une valeur qui ne dépasse pas oe (ol + 4-. Bandage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est formé dé caoutchouc renforcé par des câbles. 5. Bandage selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport du module de la bande à celui de chacun des flancs est supérieur à 1/10 et in férieur à 5/1. 6. Procédé de fabrication de bandagespneumatiquesselon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprènd le moulagede caoutchouc et de cibles d'armature de manière que le caout chouc soit-fixé aux câbles d ' armature- suivant une configuration donnant les caractéristiques selon l'une quelconque-des revendi- cations 1à 3. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport du module de la bande à celui de chaque flanc du bandage pneumatique fabriqué est compris entre 1/10 et 5/1.