Brevet FR2398623A1 — publié le 19790223

La présente invention concerne des perfectionnements aux pneumatiques et plus particulièrement aux pneumatiques du type à carcasse radiale munis d'une armature de sommet, destinés à être utilisés hors la route sur des véhicules gros et très gros porteurs. L'armature de sommet qui coiffe l'armature de carcasse radiale est formée dlau moins deux nappes dont les éléments de renforcement, fils ou câbles, parallèles dans une nappe, sont croisés d'une nappe à la suivante et disposés obliquement par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique. Radialement à l'extérieur de l'armature de sommet proprement dite (parce que participant à la résistances du pneumatique), se trouvent en outre placées dans les pneumatiques de l'espèce considérée une ou plusieurs nappes de protection généralement armées de câbles élastiques. Ces nappes ont pour unique fonction de protéger l'armature de sommet proprement dite contre les blessures des corps solides et coupants susceptibles de se trouver sur la trajectoire du pneumatique. La présente invention ne prend en considération que l'armature de sommet proprement dite, appelée armature de sommet dans la suite de la ; ^ription. les armatures de sommet formées d'au moins deux nappes croisées superposées ont un défaut commun que l'on rencontre aussi bien dans les pneumatiques routiers que dans les pneumatiques destinés à rouler hors la route, bien que les facteurs générateurs de ce défaut ne soient pas les memes : les bords des nappes ont tendance à se séparer par suite de la fatigue de la gomme de liaison entre nappes. Cette fatigue est, dans le cas des pneumatiques routiers, liée à la fréquence de rotation, c'est-à-dire à la vitesse à laquelle roule le pneumatique et à la force centrifuge qui agit sur le sommet du pneumatique.Dans le cas des pneumatiques utilisés hors la route, la vitesse d'évolution des véhicules est par contre-relativement modérée, mais les pneumatiques sont soumis à des charges statiques importantes et l'armature de sommet subit sur les obstacles de toutes dimensions que les pneumatiques rencontrent et surmontent des déformations considérables qui dépassent l'aplatissement de l'armature de sommet pour atteindre des courbures prise par l'armature de sommet sous l'effet de la pression de gonflage. Dans le cas des pneumatiques routiers un moyen utilisé avec satisfaction contre la tendance à la séparation marginale des nappes de l'armature de sommet et de choisir la largeur axiale et la position radiale d'une des nappes de sommet de façon à ce que l'on puisse replier ses bords autour des bords des autres nappes. les câbles des deux portions forment alors, avec ceux des autres nappes, des renforcements des zpnes marginales qui s'opposent à la séparation des bords. En raison des dimensions importantes et des charges considérables des pneumatiques de l'espèce considérée, la résistance appropriée de armature de sommet ne peut être atteinte quten utilisant des câbles d'acier dont le diamètre atteint et dépasse même plusieurs millimètres. La raideur de tels câbles exclut alors leur utilisation dans une nappe à bords repliés. Ceci d'une part par suite des difficultés rencontrées pour plier les bords de la nappe autre part parce que les composants des râbles subissent lors du pliage des déformations préjudiciables à une endurance normale des câbles dans les conditions de service hors la route qui sont connues pour etre très dures. Le but de l'invention est de réaliser une armature de sommet pour pneumatiques à carcasse radiale destinés à des véhicules gros et très gros porteurs circulant hors la route, formée d'au moins une nappe non repliée et d'au moins une nappe à bords repliés enveloppant les bords de la nappe non repliée et dépourvue des défauts ci-dessus, tout en offrant une résistance améliorée à la séparation marginale des nappes. C'est ainsi que le pneumatique pour véhicules gros et très gros porteurs circulant hors la route, conforme à l'inventionaavec une armature de carcasse radiale et une armature de sommet formée de trois nappes obliques de fils ou câbles parallèles dans chaque nappe, deux de ces nappes étant des nappes à bords non repliés, l'autre nappe étant une nappe dont les bords sont repliés autour d'au moins une des deux précédentes,e/taractérisé en ce que - une des nappes à bords non repliés et la nappe à bords repliés ont des fils ou câbles à peu près parallèles et croisés par rapport aux fils ou câbles de l'autre nappe à bords non repliésJet en ce que - la somme (k191 + k2f2) des résistances ktf1 respectivement k2f2 de ces deux nappes à fils ou cales à peu près parallèles est égale à la résistancejFdtune nappe à bords repliés unique (dite nappe normale) de même aientation 1par rapport à la direction longitudinale du pneumatique, étant lteffort unitaire agissant sur la nappe normale, f1 respectivement f2 étant l'effort unitaire agissant sur les deux nappes fractionnaires considérées tels que la somme f1 + f2 soit égale à f,- a2 étant l'orientation de la nappe à bords non repliés croisée avec les deux nappes fractionnaires considérées, k, k1 k2 étant respectivement les coefficients de sécurité affectés à la nappe normale et aux deux nappes fractionnaires, ces coefficients étant compris entre 5 et 10, p étant la pression de gonflage et r le rayon équatorial de la nappe normale. L'égalité de la somme des résistances des nappes fractionnaires à celle de la nappe normale à bords repliés doit s'ent-endre avec une tolérance de + 10 ffi par rapport à la résistance de la nappe normale. L'idée à la base de l'invention et qui s'avère particulièrement originale dans les pneumatiques de 11 espèce considérée consiste à remplacer la nappe normale à bords repliés paras moins deux nappes de résistance totale égale à celle de la nappe unique repliée, l'une au moins de ces deux nappes étant une nappeàbords repliés et l'autre une nappe à bords non repliés. Une armature de sommet conforme à l'invention comporte ainsi fondamentalement trois nappes : deux nappes, dont une à bords repliés et une autre à bords non repliés, qui résultent ensemble du fractionnement de la nappe de sommet normale à bords repliés et au moins une troisième nappe à bords non repliés, qui est une nappe de sommet normale sur laquelle agit lteffort unitaire La disposition des nappes de sommet conforme à l'invention offre dans le cas des pneumatiques de l'espèce considérée un certain nombre d'avantagest D'une part le pliage des bords de la nappe a bords repliés est facilité, car les câbles armant cette nappe sont moins nombreux et/ou de plus petit diamètre, donc plus flexibles.Dans certains cas il suffit d'utiliser des câbles en textile synthétique. Etant plus flexibles, les cabales sont dépourvus,à l'endroit où ils sont placés,de déformations préjudiciables à leur endurance. D'autre part, et ceci est une conséquence inattendue de l'invention, en raison des conditions de roulage hors la route provoquant de fortes variations de courbure, en tous sens, de l'armature de sommet, le renforcement des bords procuré par une nappe à bords repliés normale serait exagéré au point de compromettre l'endurance à la séparation des nappes de sommet ou d'accrolAtre la vulnérabilité du sommet aux coupures. Le fractionnement de la nappe à bords repliés normale conformément à l'invention permet au contraire de disposer d'une nappe à bords repliés qui rigidifie moins les zones marginales de l'armature de sommet et, par suite, d'une armature de sommet dont les bords sont non seulement plus souples pour épouser plus Acilement les formes des obstacles, mais encore suffisamment renforcés pour ne pas eAtre sujets à la séparation des nappes provoquée par les déformations exagérées de l'armature de sommet. Bien plus, le fractionnement conforme à l'invention permet de doser à volonté à la fois la résistance de l'armature de sommet et la souplesse des zones marginales de celle-ci.A la limite, le fractionnement de la nappe de sommet normale à bords repliés est entièrement conditionné par la souplesse que l'on désire attribuer aux bords de I1 armature de sommet. L'invention est indépendante de l'ordre de superposition de la nappe fractionnaire à bords non repliés et de l'autre nappe de sommet normale à bords non repliés, pourvu que la nappe fractionnaire à bords repliés enveloppe les bords de la nappe normale à bords non repliés et éventuellement ceux de la nappe fractionnaire à bords non repliés résultant du fractionnement conforme à l'invention, les nappes formant l'armature de sommet conforme à l'invention se croisant bien entendu selon- deux directions. La résistance d'une nappe de sommet s'exprime en daN par centimètre de largeur de nappe, cette largeur, à ne pas confondre avec la largeur axiale de la nappe elle-meme, étant mesurée perpendiculairement aux éléments de renforcement de la nappe en question. Un calcul élémentaire permet.d'évaluer la force unitaire f (par cm) agissant parallèlement aux capables d'une nappe normale dans le cas d'une armature de sommet formée par deux nappes normales, par exemple une à bords repliés, l'autre à bords non repliés. Cette force est donné par ltexpressîon dans laquelle - p. r est la force agissant longitudinalement par unité de largeur mesurée dans le sens axial du pneumatique, sur l'armature de sommet de rayon équatorial r sous l'effet de la pression de gonflage p ; - a1 est l'angle que font les cabales de nappe.normale dont on désire calculer la force unitaire F, avec la direction longitidinale, et - a2 est l'angle que font les câbles de l'autre nappe normale, avec la direction longitudinale. Si f désigne la force à laquelle doit résister la nappe normale à bords repliés et si l'on désire utiliser une nappe fractionnaire à bords repliés de résistance f1, la force à laquelle doit résister la nappe fractionnaire à bords non repliés est égale à f2 = f - f1. Il est ben entendu que les chiffres ci-dessus sont considérés avant l'application des coefficients de sécurité k, k1, k2 ceux-ci étant toujours supérieurs à l'unité et de préférence compris entre 7 et 10. Divers moyens peuvent etre utilisés pour modifier la résistance d'une nappe et, par suite, sa flexibilité lorsqu'il s'agit d'une nappe à bords repliés : diminution de la section dilue du matériau ou modification du matériau lui-meme formant les cables, augmentation du pas des câbles, utilisation de câbles élastiques, modification de l'oblicité par rapport à la direction circonfc'rentielle. Ce dernier moyen permet aussi de faire -qarier ou d'acier la souplesse de l'ensemble de l'armature de sommet compte tenu des obstacles se présentant sur la trajectoire du pneumatique. te dessin auquel fait référence la partie de la description qui suit est destiné à montrer des exemples illustratifs mais non limitatifs ae l'invention. Sur ce dessin - la figure 1 représente schématiquement en coupe radiale le sommet d'un pneumatique correspondant à l'état de la technique avec une armature de sommet formée d'une nappe normale à bords non repliés et d'une nappe normale à bords repliés, et - les figures 2 à 6 représentent des armatures de sommet conformes à l'invention, vues en coupe radiale, et - la figure 7 et une vue en plan développée, avec arraché, d'un tronçon de l'armature de sommet selon la fig. 2. Pour marquer la différence entre les nappes normales et les nappes fractionnaires, les nappes normales sont représentées sur les figures 2 à 6 par des traits forts, alors que les nappes fractionnaires sont représentées par des traits fins. Le pneumatique dont seul le sommet 1 est représenté en coupe radiale à la fig. 1 comporte une armature de carcasse 2 et, radialement à l'extérieur de celle-ci, une armature de sommet 3 entourée par une armature de protection 4. 'l'armature de sommet 3 est formée d'une nappe normale 32 non repliée et d'une nappe normale 31 dont les bords 31 A sont repliés autour des bords non repliés de la nappe normale 32. L'armature de protection 4 est formée de deux nappes 41, 42 composées chacune d'éléments de renforcement souples tels que, par exemple, des câbles d'acier élastiques selon le brevet FR 1 188 486 ou des câbles en polyamide ou en polyester. L'armature de sommet 3 A représentée aux fig. 2 et 7 résulte du fractionnement, conforme à l'invention, de la nappe normale à bords repliés 31 de la fig. 1 en deux nappes fractionnaires 310 et 311, la nappe normale 32 à bords non repliés restant en tout point identique à celle représentée à la fig. 1. Dans cet exemple, la nappe fractionnaire 311 à bords non repliés est adjacente à la partie non repliée 5101 de la nappe fractioinaire 310 à bords repliés. Les câbles de la nappe fractionnaire 311 à bords non repliés peuvent être disposés, par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique,cious un angle de mrbme signe et de meme valeur a + 50 près que celui des câbles de la nappe fractionnaire 310. Quel que soit l'angle choisi pour la nappe fractionnaire non repliée 311, il convient de choisir l'angle des câbles de la nappe normale 32 à bords non repliés de façon que ses câbles croisent ceux de la nappe 511. Une disposition satisfaisante de nappes de sommet conformes à l'invention pour un pneumatique de la dimension 18.00-25 destiné à porter une charge nominale de 10 000 daN et à etre gonflé à une pression de 6 bars est la suivante Nappe fractionnaire à bords repliés 710 : Câbles élastiques formés de 21 fils en acier ayant chacun un diamètre de 0,23 mm et assemblés selon le brevet FR 1 188 486 - largeur totale : 450 mm, - largeur de chacun des bords repliés : 75 mm, - angle des câbles par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique : + 260, - résistance de la nappe : 520 daN/cm (f1 = 52 daN/cm, k1 = 10). Nappe fractionnaire à bords non repliés 311 Câbles formés de 48 fils d'acier ayant chacun un diamètre de 0,26 mm et assemblés au pas de 3 mm ; - largeur : 280 mm, - angle des câbles par rapport à la direction circonfé rentielle du pneumatique : + 26 0, o - résistance de la nappe : 1 600 daN/cm (f2 = 160 daN/cm, k2 = 10). Les nappes fractionnaires 310 et 311 remplacent une nappe normale à bords repliés 31 (fig. 1) ayant une résistance de 2 100 daN/cm armée de câbles formés chacun de 39 fils de 0,26 mm de diamètre, la force unitaire f agissant sur cette nappe normale étant d'après la relation indiquée plus haut, de l'ordre de 210 dam/cm et le coefficient de sécurité adopté de l'ordre de 10. Dans l'exemple illustré par la fig. 3, la nappe fractionnaire à bords repliés 312 est divisée en deux nappes partielles 312 A séparées l'une de l'axe par une zone dinter- ruption 5, ce qui permet dtinfluencer favorablement la souplesse d'une zone intermédiaire entre les bords de l'armature de sommet 9 B des pneumatiques de l'espèce considérée. Un moyen pour influencer la souplesse de l'armature de sommet et son aptitude à "avaler" sans inconvénients les obstacles consiste à modifier les angles que forment les câbles des différentes nappes. Ainsi, on obtient un sommet plus souple en disposant les câbles des nappes 310 et 311 par exemple à un angle compris entre 26 et 40a au lieu de 260, ceux de la nappe normale 32 à un angle de sens inverse compris entre 20 et 300 au lieu de 200, ces angles étant toujours mesurés par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique. Une telle mesure, conjuguée avec une nappe fractionnaire dont les bords repliés ont une largeur appropriée, permet de répartir judicieusement la souplesse de l'armature de sommet des pneumatiques de l'espèce considérée. Un autre moyen pour influencer la souplesse de l'armature de sommet consiste , dans les armatures de sommet des pneumatiques de l'espèce considérée, à répartir d'une façon appropriée les efforts partie's (f1, f2) supportés par les nappes fractionnaires et/ou les coefficients de sécurité (kit, k2) de ces nappes. Ainsi il est possible d'attribuer des fonctions différentes aux nappes fractionnaires. L'une bords non repliés,participe à la résistance (kif) de l'armature de sommet ; ltautre,à bords repliés, participe à la cohésion des parties marginales de l'armature de sommet. Ceci dans des conditions satisfaisantes, puisque l'endurance des câbles n'est plus diminuée par l'opération de pliage. Ce moyen se combine avantageusement avec celui qui consiste à modifier les angles des nappes de l'armature de sommet. Si, par contre on désire réduire la souplesse de l'armature de sommet, on réduit les angles que forment les nappes 310 et 311 respectivement 32 avec la direction circonférentielle. La plage qui paratt convenir se situe entre 260 et 150 pour les nappes fractionnaires 310, 311 et entre 200 et 150 pour la nappe normale 92 à bords non repliés. La fig. 4 représente une armature de sommet 3 C dans laquelle la portion non repliée at4' de la nappe fractionnaire 314 à bords repliés 314 A conforme à l'invention se trouve radialement à l'extérieur à la fois de la nappe fractionnaire à bords non repliés 315 et de la nappe normale à bords non repliés 32-. I1 en résulte que les bords repliés 314 A de la nappe fractionnaire 314 se trouvent situés radialement à l'intérieur des nappes 92 et 315. Egalement dans cette forme d'exécution de l'invention, la partie non repliée 314' de la nappe fractionnaire à bords repliés pourait présenter une solution de continuité analogue à celle représentée en 5 à la fig 3. Cette armature de sommet 3 C se prête aussi, comme celle selon la fig. 3, à une augmentation générale des angles des câbles des nappes qui la composent, et, par suite, à une souplesse plus grande. Les figures 5 et 6 illustrent le cas où seule la nappe normale 32 à bords non repliés est enveloppée par les bords repliés des nappes fractionnaires 316 et 318 respectivement. Sur la fig. 5 la nappe fractionnaire à bords non repliés 317 est adjacente à la portion non repliée 5161 de la nappe fractionnaire 316 à bords repliés, l'armature de sommet 3 D conforme à l'invention étant formée par les nappes 32, 316 et 317. Sur la fig. 6, la nappe fractionnaire 319 à bords non repliés est adjacente aux bords repliés 318 A de la nappe fractionnaire 318 qui enveloppe la nappe normale 32, l'armature de sommet 3 E conforme à l'invention étant formée par les nappes 32, 318 et 319. Comme on le voit par tous les exemples d'exécution ci-dessus, le principe de l'invention permet d'utiliser une nappe fractionnaire dont les bords sont repliés soit radialement vers l'extérieur, soit radialement vers l'intérieur. Be sens de pliage radialement vers l'extérieur est préférable car plus facile à exécuter. REVENDTCATT ATIOtiS 1. Pneumatique pour véhicules gros et très gros porteurs circulant hors la route, avec une armature de carcasse radiale et une armature de sommet formée de trois nappes obliques de fils ou câbles parallèles dans chaque nappe, deux de ces nappes étant des nappes à bords non repliés, l'autre nappe étant une nappe dont les bords sont repliés autour d'au moins une des deux précédentes, caractérisé en ce que - une (311) des nappes à bords non repliés et la nappe (510) à bords repiés ont des fils ou câbles à peu près parallèles et croisés par rapport aux fils ou câbles de l'autre nappe (32) à bords non repliés et en ce que - la somme (kifs + k2f2) des résistances k1f1 respectivement k2f2 de la nappe (310) respectivement (31 I) à fils ou câbles à peu près parallèles est égale à la résistance k.f d'une nappe à bords repliés unique (dite nappe normale) de même orientation a, par rapport à la direction longitudinale de pneumatique, étant l'effort unitaire agissant sur la nappe normale, f1 respectivement f2 étant l'effort unitaire agissant sur la nappe fractionnaire (310) respectivement(3t1) tels que la somme f1 + f2 soit égale à f, a2 étant ltorientation de la nappe (32) à bords non repliés croisée avec nappes fractionnaires (310) et (311), k, k1, k2 étant respectivement les coefficients de sécurité affectés à la nappe normale et aux nappes fractionnaires (310) et (31 1), ces coefficients étant compris entre 5 et 10, p étant la pression de gonflage et r le rayon équatorial de la nappe normale. 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe fractionnaire à bords repliés (310 ; 312 314 ; 316; 318) est repliée autour des bords de la nappe normale à bords non repliés (32). 3. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nappe fractionnaire à bords repliés (310 ; 312 ; 314 ; 316 ; 318) est disposée selon un angle compis, en valeur absolue, entre 150 et 40 , la nappe fractionnaire à bords non repliés (311 313 ; 315 ; 317 ; 319) selon un angle compis, en valeur absolue, entre 150 et 400 et la nappe normale à bords non repliés (32) selon un angle compris, en valeur absolue, entre 150 et 300. 4. rneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nappe fractionnaire à bords repliés (312) comporte une zone médiane (5) le long de laquelle cette nappe est interrompue. 5. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bords de la nappe fractionnaire à bords repliés (314 ; 518) sont repliés radialement vers l'intérieur. 6. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les angles que forment les nappes fractionnaires (310, 312, 314, 31 8 et (311, 3t3, 315, 317, 319) avec la direction circonférentielle diffèrent dtau plus + 5 . 7. Pneumatique selon l'unie des revendications précédentes, -caractérisé en ce que les coefficients de sécurité k, k1, k2 sont compris entre 7 et 10.