Brevet FR2337052A1 — publié le 19770729

Dans les pneumatiques dits à carcasse radiale, la carcasse est constituée soit d'une ou plusieurs nappes de câblés textiles, soit d'une seule nappe de câblés métalliques. Les pneus dont la carcasse n'est constituée que d'une seule nappe sont plus avantageux. Leur fabrication est plus simple et, en service, les contraintes mécaniques supportées par la carcasse y sont réparties de manière plus régulière. Pratiquement, l'homme de métier ayant à définir la carcasse dun pneumatique en tenant compte des efforts qutelle aura à supporter en service, dispose des câblés existant sur le marché et qui sont aetuellement soit de nature "textile", synthétique ou minérale, tels que les câblés de rayonne, de polyamide, de polyester, de verre, soit de nature métallique. Dans chacun de ces matériaux il existe quelques dimensions courantes de câblés se différenciant principalement par leur diamètre et leur qualité, et par conséquent, par leur résistance mécanique.Avec ces câblés commerciaux on peut composer des nappes de carcasse ayant la résistance voulue en ajustant pour chaque nappe, la densité des câblés, c'est à dire le nombre de câblés juxtaposés par unité de largeur de nappe. Cependant la réalisation de carcasse à une seule nappe, ou carcasse "monopli' est soumise a deux impératifs essentiels: - d'une part on ne peut pas serrer exagérément les câblés les uns contre les autres, parce que non seulement il existe pour chaque diamètre de câblés une limite évidente qui correspond au positionnement simple des câbles les uns contre les autres (mais en réalité il faut qu'ils soient espacés pour permettre un enrobage suffisant de caoutchouc autour de chacun des câblés). - d'autre part on ne peut pas espacer exagérément les câblés les uns des autres, dans un même plan, sous peine à la fois de voir apparaitre dans les pneus non vulcanisés des déchirements entre câblés, lors des opérations de galbage, et de voir apparaitre dans les pneus vulcanisés et montés sur jante, des boursouflures anormales sur les flancs lors du gonflage. Compte tenu de ces deux impératifs, l'homme de étier saura évaluer, pour chaque diamètre de câblé les limites minimum et maximum d'empilement linéaire, ctest-à-dire le nombre de câblés par centimètre linéaire qui tout en permettant un enrobage suffisant par le caoutchouc de liaison, permettra d'éviter les déchirements ou les boursouflures dans la nappe radiale. Pour des diamètres de câbles qui s'étalent dans la plage des 0,5 mm à 2 mm, on trouvera pratiquement des empilements qui seront compris entre 5 et 15 câbles au centimètre linéaire, mesure effectuée perpendiculairement au sens principal des câblés, dans une nappe de câblés textiles ou métalliques, avant son usage en pneumatique. Il existe donc des relations quasi-univoques entre le diamètre des câbles et la densité d'empilement linéaire. Pour chaque diamètre de câblés on pourra utiliser un matériau sou ple, tel que le nylon, la rayonne ou le polyester, un matériau semi-rigide ou rigide tel que la fibre de verre ou le Kevlar, fibre aromatique développée par la Société du Pont de Nemours, ou un matériau très rigide tel que le métal. Pour certaines dimensions de pneumatiques, on saura ainsi trouver exactement le câblé qui, compte tenu de son diamètre, des possibilités d'empilement et du module du matériau constituant, saura apporter la résistance ou la rigidité de carcasse strictement nécessaire au bon comportement du pneumatique, notamment quant à sa résistance au choc ou à l'éclatement. Par exemple, dans les petites dimensions de pneus pour véhicules de tourisme on pourra utiliser des carcasses monopoli en câblés de rayonne, et dans les grosses dimensions de pneus pour véhicules "poids lourds" on pourra utiliser des carcasses monopoli en câblés métalliques. Malheureusement, et pour des dimensions de pneumatiques dites "intermédiaires", on est souvent obligé de choisir entre une carcasse à résistance globale trop faible et une carcasse à résistance globale beaucoup trop forte. C'est à dire que dans ces types de pneus pour un diamètre de câblé donné et une densité d'empilement limitée on sera obligé de choisir entre des matériaux, soit trop souples, soit beaucoup trop rigides. Pour des raisons de sécurité, il faudra alors choisir la carcasse la plus résistante, ce qui présente généralement des inconvénients, soit de fabrication, soit d'usage, ces carcasses rigides étant plus difficiles à mettre en forme à l'ateliers et conduisant à des pneus souvent plus lourds et qui procureront à l'usager une certaine sensation d'inconfort. On peut tenter de palier ces inconvénients en utilisant la solution déjà proposée par la demanderesse dans son brevet français nO 1.310.491 et consistant à réaliser des nappes de carcasse mixtes associant des câblés juxtaposés les uns textiles, les autres métalliques répartis en proportion convenables suivant la résistance recherchée. Des travaux plus récents de la demanderesse, conduits dans un sens analogue à ceux ayant précédés le dit brevet, ont permis de dégager des règles plus précises et utiles pour 1'asso- ciation des câblés de natures différentes au sein des mêmes nappes de carcasse. Ces règles font l'objet de l'invention décrite ci-après en référence à quelques exemples concrets de réalisation. Exemple 1 - Pneu de tourisme de forte dimension type 175-14 ou 185-14. Les pneus radiaux existants de cette catégorie comprennent une carcasse à deux nappes superposées constituées généralement de câblés de rayonne ou de nylon ou de polyester. La carcasse doit en effet présenter une résistance à la rupture égale ou supérieure à 250 kg par centimètre linéaire mesuré per pendiculairement au sens des câblés. La mesure de résistance est effectuée par traction sur un échantillon de carcasse prélevé avant son utilisation en pneumatique et vulcanisé à plat, dans des conditions normales de vulcanisation. Selon l'invention la carcasse d'un tel pneu est constitué d'une seule nappe, ou pli, formée par la juxtaposition régulière d'un câblé de polyamide aromatique "Kevlar" et d'un câblé en rayonne rharl décrits dans le tableau 1. Le nombre total de câblés est de 10 câblés par centimètre linéaire, soit 5 câblés de Kevlar et 5 câblés de rayonne. Tableau 1. câblé Diamètre Résistance rupture Allongement Kevlar 1670 dtexx2 0,55mm 55 kg 6% Rayonne 1220 dtexx2 0,55mm L'allongement rupture de cette nappe de carcasse est égal à celui du câblé à plus faible allongement, soit 6 só. La résistance rupture de cette nappe tient compte de la résistance à la rupture des câblés Kevlar à faible allongement (55kg) et de leur densité, augmentée de la résistance des câblés en rayonne sous 6 Xó d'allongement, et de leur densité. La résistance rupture de cette carcasse mixte à 10 câblés au centimètre est donc de 275 à 300 kg par centimètre linéaire. L'espace inter-câblés de la nappe comblé par le caoutchouc de liaison, est de 0,45 mm, valeur permettant à la fois un enrobage parfait des câblés et l'absence des phénomènes parasites de déchirement de carcasse ou de boursouflures de flancs, tels que décrits plus haut. Des pneus de type semblable, à carcasse radiale monopli entièrement textile mais formée de câblés de natures différentes, à savoir des câblés résistants espacés et des câblés intermédiaires moins résistaantssi servant de rempliss ffi entre les câblés résistants, peuventyêtre réalisés pour lesveatégories de véhicules de Tourisme, de camionnettes ou de véhicule de charge analogue.La nappe unique de carcasse de ces pneus associé des cablés textiles résistants parmi ceux commercialement disponibles ayant un diamètre compris entre 0,5 et 1 mm et une résistance rupture de 50 à 100 kg (par exemple des câblés en Kevlar), et des câblés textile de remplissage commercialement disponibles ayant un diamètre compris entre 0,5 et 1 mm et une résistance rupture de 10 à 30 kg (par exemple des câblés rayonne ou nylon). De préférence, ltespacement de ces câblés dans la nappe initiale reste de l'ordre de 0,5 mm pour éviter les déchirements entre les câblés lors du galbage du pneu encore vulcanisé et les deux types de câblés sont régulièrement alternés de façon que les câblés résistants ne soient pas espacés de plus de 2 mm environ pour éviter par la suite les boursouflures dans le pneu gonflé lorsque les câblés de remplissage ont un allongement plus grand que les câblés résistants. Exemple 2 - Pneu "Poids Lourd" de petite dimension type 900-20 ou 1000-20. Les pneus radiaux de cette catégorie comprennent généralement soit une carcasse monopli en câblés métalliques soit une carcasse multi-pli en câblés textiles. Cette carcasse doit présenter une résistance rupture de l'ordre de 800 kg par centimètre linéaire. Cette résistance est largement dépassée dans le cas d'une carcasse monopli métallique si l'on rapproche suffisamment les câblés pour éviter tout risque de déchirement et de boursouflure entre les câblés. La résistance peut être mieux ajustée avec une carcasse multi-plis textiles mais au prix d'une complication de la fabrication et d'un comportement moins bien optimisé du pneu. Selon l'invention on réalise la carcasse radiale de ce pneu avec une seule nappe constituée par la juxtaposition de 2 câblés métalliques, puis 2 câblés rayonne, puis à nouveau de 2 câblés métalliques, puis 2 câblés rayonne, etc... de types décrits dans le tableau 2. Le nombre total de câblés est de 14 câblés pour 2,5 cm linéaire, soit 8 câblés métalliques et 6 câbles rayonne. Tableau 2 Câblé Diamètre Résistance Allongement rupture rupture Câblé métalli que 7 torons x 1,82 mm 280kg 2 % 4 fils de 0,22 mm avec transfil rayonne 1840 dtexx 3 0,84 mm 25kg 16 % Kevlar 1670 dtexx 3 0,82 mm 80kg 8% Ltaliongement rupture de cette carcasse mixte est de 2 rXo. Sa résistance rupture est de 890 kg par centimètre linéaire. L'espacement moyen inter-câblés, qui est comblé par le caoutchouc de liaison, est de 0,43 mm. Des pneus radiaux de la même catégorie peuvent être réalises suivant cette formule de carcasse monopli associant des câblés métalliques et des câblés textiles en choisissant parmi les câblés métalliques commercialement disponibles ceux ayant un diamètre compris entre 1 et 2 mm et une résistance rupture de 200 à 300 kg comme câblés résistants et en choisissant parmi les câblés textiles commerciaux ceux ayant un diamètre compris entre 0,5 et 1 mm et une résistance rupture de 10 à 30 kg comme câblés de remplissage.De préférence, la différence de diamètre entre les câblés résistants et les câblés de remplissage n'excède pas 1 mm pour faciiiter la préparation des nappes et notamment le calandrage du revêtement en caoutchouc ltespacement des câblés voisins n'est pas supérieur à 1 mm et ltespacement des câblés résistants n'excède pas 3 mm environ ou 1,5 fois le diamètre de ces câblés résistants. L'exemple suivant illustre un autre mode de réalisa tlon de ''invention nour un pneu de cette même catégorie. Exemple 3 - Pneu "Poids Lourd" de petite dimension 900-20 ou 1000-20. En utilisant les câblés décrits dans le tableau 2, on réalise une carcasse mixte apte à la fabrication de ces pneus en juxtaposant alternativement 1 câblé métallique et 1 câblé Eevlar de telle sorte que le nombre total soit de 14 câblés pour 2,5 centimètre linéaire (soit 7 câblés métalliques et 7 câbles Kevlar). L'allongement rupture de cette carcasse est de 2 t sa résistance rupture de 800 kg par centimètre linéaire, et ltespace inter-câblés de 0,51 fln dans la nappe initiale avant in corgoration au pneu. Les câblés métalliques résistants sont euxmêmes espacés de moins de 2 mm dans la nappe, soit environ d'une fois le diamètre de ces câblés résistants.On peut réaliser d'autres pneus de ce genre en utilisant un autre câblé de rernplis3ago de type courant ayant un diamètre compris entre 0,) et 1 mi et une résistance rupture comprise entre 50 et 100 kg, par exemple le câble ILeviar indiqué dans le tableau 1. On voit ainsi à la lumière de ces quelques exemples de réalisation concrets que l'invention consiste, dans le cade général de la solution d'une carcasse monopli de pneu radial comprenant des câblés de natures différentes, à définir des rè gles d'applications particulières utiles pour faciliter la fabrication et éviter les défauts signalés plus haut de déchirement des carcasses avant vulcanisation et de boursouflures au cours du gonflage des pneus terminés. Les règles d'applications conduisent en outre à des spécifications de carcasse économique par l'utilisation des câblés commerciaux courants et à l'obtention ces pneus les mieux appropriés à leur destination et ayant par conséquent le comportement le plus favorable. R E V E N D I C A T I O N S 10) Pneumatique à carcasse radiale monopli dans lequel la nappe unique de carcasse est constituée de câblés résistants espacés alternant avec des câblés de remplissage moins résistants, caractérisé en ce que les câblés résistants présentent un diamètre compris entre 0,5 et 2 mm et une réistance rupture comprise entre 50 et 300 kg, les câblés de remplissage présentent un diamètre compris entre 0,5 et 1 mm et une résistance rupture comprise entre 10 et 100 kg, et ltespacement entre les câblés de la nappe n'excède pas 1 mm de façon à éviter les déchi renient s de carcasse en cours de fabrication du pneu et la formation de boursouflure entre les câblés résistants sur le pneu gonflé. 20) Pneumatique selon 10 et dans lequel les câblés de remplissage présentent un diamètre inférieur à celui des câblés résistants, la différence des diamètres étant inférieure à 1 mm. 30) Pneumatique selon 10 et dans lequel 1'espacement entre les câblés résistants de la nappe initiale de carcasse est inférieure à 3 mm. 40) Pneumatique de la catégorie tourisme de forte dimension ou camionnette, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et dans lequel la carcasse est constituée d'une seule nappe de câblés textiles comprenant des câblés textiles résistants présentant; un diamètre de 0,5 à 1 mm et une résistance rupture de 50 à 100 kg, ces câblés résistants étant alternés avec des câblés textiles de remplissage présentant un diamètre de 0,5 à 1 mm et une résistance rupture de 10 à 30 kg, ces câblés étant espacés d'une distance de l'ordre de 0,5 mm dans la nappe initiale. 50) Pneumatique selon 4 dans lequel les cables résistants sont en polyamide aromatique et les câblés de remplis- sage sont en rayonne ou en nylon. 60) Pneumatique de la catégorie "Poids Lourd, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et dans lequel la carcasse est constituée d'une nappe unique comprenant des câblés résistants métalliques présentant un diamètre compris entre 1 et 2 mm et une résistance rupture de 200 à 300 kg, et des câblés de remplissage textile présentant un diamètre de 0,5' à 1 mm et une résistance rupture de 10 à 100 kg, avec un espacement de l'ordre de 0,4 à 0,5 mm entre les câblés de la nappe initiale. 70) Pneumatique selon 60 et dans lequel les câblés de remplissage sont interposés individuellement ou par groupes de deux entre deux câblés résistants.