Brevet FR2261890A1 — publié le 19750919

La présente invention se rapporte aux pneumatiques. On peut cons ide rer que la capacité de support de charge d'un pneumatique se compose de deux parties : une composante structurale et une composante pneumatique. En augmentant la composante structurale (au moyen d'enveloppes plus épaisses et plus rigides, etc.), il est possible d'augmenter la capacité totale d'un pneumatique ou de remplacer par la rigidité structurale la composante pneumatique. A la limite, cette dernière voie conduit à des pneumatiques anti-crevaison. Cependant, le fait de s'appuyer de plus en plus sur la rigidité structurale entrasse trois inconvénients majeurs. En premier lieu, les matières subissent un cycle de charge accru et, à cause de l'hystérésis, elles dissipent davantage d'énergie sous forme de chaleur. En second lieu, du fait que l'on utilise de grandes quantités de matière, le poids et le coat augmentent. En troisième lieu, l'accroissement d'épaisseur de l'enveloppe empêche le refroidissement du pneumatique, de sorte que le dégagement de chaleur entratne des températures internes très élevées. Ce problème est bien connu et plusieurs inventeurs ont cherché à y remédier en utilisant du caoutchouc précontraint dans la structure du pneumatique, par exemple selon le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2.650.633 dans lequel une couche extérieure épaisse devient un revêtement intérieur précomprimé, lorsque le pneumatique est retourné; et le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.238.998, dans lequel les talons sont rapprochés pendant le montage sur une jante. Ce faisant, les câblés métalliques radiaux sont repoussés vers l'extérieur pour pré comprimer un revêtement intérieur en caoutchouc spongieux. On trouve un exemple d'augmentation de capacité de support de charge structurale sans précompression dans le brevet français nO 633.266 dans lequel un revêtement intérieur épais est vulcanisé in situ et augmente la rigidité de l'enveloppe. Cependant, toutes ces inventions antérieures ne réussissent que partiellement à réduire au minimum les trois inconvénients précites. Elles utilisent toutes un revêtement intérieur (de type quelconque) complet d'un talon à l'autre. La demanderesse a trouvé un procédé d'utilisation de la précompression beaucoup plus efficace. Selon la présente invention, un pneumatique comprend une portion de bande de roulement, des flancs et des talons, lesdits flancs comprenant au moins une nappe de renforcement de carcasse et, à l'intérieur de cette nappe, une bande de caoutchouc qui est dans un état comprimé, lorsque le pneumatique est gonflé et n'est pas chargé. Il peut y avoir quelque ambiguïté lorsqu'on décrit l'état de contrainte ou de déformation d'un échantillon de caoutchouc. Il y a donc lieu de noter que, dans le présent mémoire, l'expression "comprimé" appliquée au caoutchouc désigne tout état de déformation dans lequel les composantes des contraintes-limites les plus importantes agissant sur l'échantillon sont dirigées de façon à tendre à produire une déformation de compression. La portion de bande de roulement du pneumatique peut être renforcée par une structure de protecteur'et la nappe de renforcement de carcasse est de préférence radiale, bien que l'on puisse utiliser des nappes de renforcement en biais, si on le désire. Il y a lieu de noter que la bande de caoutchouc comprimé se trouvant dans le flanc est maintenue en compression gracie à une tension correspondante dans la nappe ou les, nappes de renforcement de carcasse. Ainsi, la présence du caoutchouc précomprimé a pour effet de soumsttre a' une pré-tension cette nappe ou ces nappes et d'augmenter ainsi la tension dans cette nappe ou ces nappes produite par la pression de gonflement du pneumatique. De cette manière, la capacité de support de charge du pneumatique peut être améliorée sans payer cette amelioration par un dégagement de chaleur fâcheux. En outre, on peut modifier et améliorer les caractéristiques de confort du pneumatique en introduisant le caoutchouc précomprimé. La bande de caoutchouc précon.primé située dans le flanc du pLe1 atique a, de référence une forme de section transversale sramincissant vers ses bords radialement extérieur et radialement intérieur, le bord radialement extérieur s'amincissant de préférence jusqu'à zéro au niveau de l'épaulement du pneumatique ou radialement à l'intérieur de celui-ci. La bande de caoutchouc est, de préférence, centrée autour de la portion du flanc qui est au niveau de la partie le plus large du pneumatique, c'est-à-dire de la position à mi-flanc. Il y a lieu de noter que, selon le procédé utilisé pour fabriquer le pneumatique, le degré de précompression peut n'être pas le même dans toute la bande de caoutchouc. On préfère donc que la précompression moyenne dans la bande de caoutchouc soit cozsprise entre 1Nfo et 2o', et qu'aucune partie de la bande de caoutchouc ne soit précomprimée à un degré supérieur à 3oOio'. L'effet d'un degré de précompression donné dépend également, dans une- certaine mesure, des propriétés physiques du caoutchouc comprimé. En général, on préfère que le caoutchouc dont est constitué la bande ait une dureté Shore A comprise entre 45 et 70. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, Seront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. ha figure 1 représente des courbes charge-fléchissement typiques pour du caoutchouc non comprimé et précomprimé. La figure 2 est une vue en coupe schématique d'un pneumatique comportant des bandes de caoutchouc pré comprimé dans ses flancs. La figure 3 est une coupe~schématique d'un pneumatique, montrant comment on peut produire une bande de caoutchouc comprimé dans les flancs en moulant les flancs avec une courbure inversée. La valeur de la précompression peut s'entendre, de façon générale, par référence aux figures la et lb. Les deux figures la et lb montrent la courbe charge-déformation OA pour une matière en compression, la charge étant portée en ordonnées (Y) et le fléchissement en abscisses (X). Sur la figure la , on charge la matière non chargée de zéro ('O') à la valeur requise en 'I' et, par conséquent, elle fléchit d'une quantité 'D'. L'énergie dissipée par l'hystérésis pendant le fléchissement cyclique sous cette charge est proportionnelle à l'aire DOL. Sur la figure lb , avant que la charge ne soit appliquée à la matière, elle a déjà été préalablement chargée (par un autre composant inextensible de l'échantillon) au niveau 'B'. Par conséquent, lorsque la charge extérieure est ' & ord appliquée, il ne se ;)rouit pratiquement pas de fléchissement jusqu'à ce que la ci.alge aCteibne ce niveau. Dans ce cas, l'éner-- gie dissipée pendant un cycle de fléchissement est proportion- nelle à l'aire OULD qui peut être netteLient inférieure à celle de la figure la . Cela tend à compenser le premier inconvénient de ce type de pneumatique. En outre, la précompression augmente le module d'élasticité d'un mélange de caoutchouc, sans augmenter l'hystérésis. La figure 2 représente un ,neumatique selon l'invention, comprenant une portion de bande de-roulement 1, des flancs 2 et des talons 3; sur cette figure, la ligne en tirets 4 représente la nappe d'enveloppe qui contourne l'exté- rieur de bandes de caoutchouc 5 centrées sur la partie située à mi-flanc, c'est-à-dire la partie la plus large du pneumatique. La portion de bande de roulement est renforcée par un ensemble de protecteur 6. La compression préalable des bandes 5 de mlanse de caoutchouc présente trois effets importants 1). Elle produit dans la nappe d'enveloppe une tension s'ajoutant à celle produite par le gonflement. (Elle peut, si l'on choisit judicieusement la matière et la précompression, être suffisante pour remplacer complètement le gonflement). 2). Elle engendre une force radiale F dans la région des épaulements, qui engendre à son tour une tension circonférentielle supplémentaire dans le protecteur. 3). Lorsque le pneumatique fléchit, la région des flancs C dans le schéma subit la plus forte réduction ae courbure, ce qui augmente la compression du caoutchouc d'une quantité maximale et augmente les effets désirables 1) et 2) de la façon la plus efficace. C'est en ce qui concerne l'alinéa 3) que la pre- sente invention diffère des inventions antérieures, où l'on utilise un revêtement intérieur épais sur tout l'intérieur du pneumatique. Dans les autres parties du pneumatique, la réduction de courbure n'est pas aussi forte et la portion du revêtement intérieur dans ces parties du pneumatique ne joue pas de rôle utile. Ainsi, la présente invention utilise du caoutchouc precomprimé de la façon produisant le plus efficacement une tension dans l'enveloppe. En 'même temps, en évitant un revête- ment intérieur épais dans la zone des épaulements S, les augmentations de température sont réduites au minimum. Cette réalisation tend donc à produire des améliorations pour les trois aspects du problème. On peut fabriquer le pneumatique par des procédés classiques qui ne diffèrent que par la forme du moule. Cela est illustré sur la figure 3 qui montre que le pneumatique doit être moulé et vulcanisé, ou fixé dans sa forme permanente, avec la courbure des flancs inverse. On peut faire basculer les flancs 2 à la courbure normale en gonflant le pneumatique. Cela entraîne une compression moyenne de la partie la plus épaisse du flanc de, par exemple 1/2(1/10 + 1/10) = 10%, lorsque le rayon initial du flanc est -10 cm, le rayon final du flanc +10 cm et l'épaisseur 1,0 cm. Cette valeur moyenne de 10% correspond à une précompression de 20% à la surface intérieure et, pour un mélange de dureté moyenne, par exemple de dureté Shore Â de 50 à 55, elle produirait une tension de flanc d'environ 10 kg/cm. Pour un pneumatique supportant une charge d'environ 400 kg sur une longueur de contact de 40 cm, la charge moyenne par flanc est de 5 kg/cm. Ainsi, cette précompression peut engendrer des forces du même ordre de grandeur que celles nécessaires pour supporter le pneumatique contre une charge. Du fait que l'on peut fabriquer le pneumatique selon l'invention avec des variations relativement mineures par rapport aux procédés classiques, le pneumatique présente l'avantage d'une fabrication facile par rapport aux inventions antérieu- res dans ce domaine, notamment en ce qui concerne les exemples élaborés précités. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Pneumatique qui comprend une portion de bande de roulement, des flancs et des talons, caractérisé en ce que lesdits flancs comprennent au moins une nappe de renfor- cement de carcasse et, à l'intérieur de ladite nappe, une bande de caoutchouc qui est dans un état comprimé lorsque le pneumatique est gonflé et n'est pas chargé. 2.- Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande de caoutchouc située dans le flanc a une forme de section transversale s'amincissant vers ses bords radialement intérieur et radialement extérieur. 3.- Pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite bande de caoutchouc s'annule au niveau de l'épaulement du pneumatique ou à l'intérieur de celui-ci. 4.- Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite bande de caoutchouc du flanc est centrée autour de la portion du flanc qui est au niveau de la partie la plus large du pneumatique. 5.- Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le degré moyen de compression de la bande de caoutchouc dans le pneumatique gonflé et non chargé est compris entre 1/o et 207/0. 6.- Pneumatique selon l'une quelconque des reven dicationsî à 5, caractérisé en ce qu'aucune partie de la bande de caoutchouc dans le pneumatique gonflé non chargé n'est comprimée à un degré supérieur à 30C/o. 7.- Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la dureté Shore A de la bande de caoutchouc est comprise entre 45 et 70. 8.- Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la bande de roulement du pneumatique est renforcée au moyen d'un ensemble de protecteur. 9.- Pneumatique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le renforcement de carcasse dans le flanc du pneumatique comprend des câblés radiaux. 10.- Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il a une forme moulée dans laquelle la courbure de flancs est inverse de celle du pneumatique gonflé, de sorte que la bande de caoutchouc à lrin térieur de la nappe de renforcement de carcasse est précomprimée par la variation de courbure des flancs produite par le gonflement du pneumatique,