Brevet FR2437305A1 — publié le 19800425

La présente invention concerne un pneumatique pour- véhicules automobiles, du type comportant une armature de type radial, une ceinture, une bande de roulement, des gommes de flancs terminées par des talons, et deux tringles de talon. Theoriquement, pour les formes les plus courantes de pneumatiques, l'utilisation la plus rationnelle des caractéristiques à la traction des câblés composant la carcasse du pneumatique nécessite que les fils de la carcasse soient positionnés dans des plans radiaux du pneumatique. Toutefois, si un tel pneumatique est soumis à un effort transversal (moment de roulis), il se produit une déformation des fils radiaux dans la partie du pneu qui est en contact avec le sol. Ce moment de roulis staccompagne d'un effet secondaire de moment de lacet sur les fils en contact avec le sol, et l'angle de distorsion qui en résulte provoque une perte de stabilité latérale dans les conditions normales de roulage. Afin de remédier à ce grave défaut, les fabricants de pneumatiques ont été amenés à incliner les fils radiaux d'un certain angle de part et d'autre de la direction circonférentielle du pneu, de façon à établir un champ de force géodésique (pneuma (tiques à plis en biais appelés couramment pneumatique convention nels).Sorsqu'un pneumatique conventionnel est soumis à un moment de roulis sous un effort transversal, le moment de lacet induit du moment de roulis est amorti par le moment des forces créées par l'effort oblique dans les plis en biais (composante horizontale). le système géodésique de construction a donc un effet d'autostabilité sur un effet de roulis du pneumatique provoqué par un effort transversal. Cependant, une telle construction géodésique présente elle aussi un inconvénient. En effet, la distorsion.du losange formé par les plis en biais dans la zone d'empreinte au sol crée des glissements entre les plis, d'où il en résulte un échauffement et un glissement du pneumatique sur la route, qui augmente substantiellement l'usure du-pneumatique. Ces inconvénients sont en partie supprimés avec l'appari- tion du pneumatique à ceinture, couramment appelé "pneumatique à carcasse radiale" ou, en abrégé, "pneumatique radial". Ce pneuma tique radial reprend l'utilisation rationnelle des fils radiaux pour la carcasse, et la déformation des fils radiaux dans la zone d'empreinte au sol sous l'effet d'un effort transversal est empê- chée par une ceinture indéformable. Sous l'effet d'un mouvement de roulis, seuls les flancs du pneumatique subissent un moment de lacet. Théoriquement, la ceinture indéformable incorporée à la bande de roulement ne subit aucune déformation angulaire.La tenue du pneumatique, en stabilité transversale, dépend donc uniquement de la précision du développement sur la route de la ceinture indéformable incorporée à la bande de roulement, et ce jusqu'à une valeur limite du moment de lacet sur les flancs, qui est fonction de l'adhérence de la bande de roulement sur la route. Au delà de cette valeur limite, la bande de roulement perd brutalement son adhérence. Ceci explique la mauvaise stabilité transversale bien connue des pneumatiques radiaux. En outre, les pneumatiques radiaux ont un autre inconvénient bien connu, qui est l'échauffement de leurs flancs. En effet, sous un effort vertical (effet d'écrasement du pneumatique), chaque flanc est soumis à une action de flambage se caractérisant par une variation brutale du rayon de courbure du flanc principalement dans deux zones critiques situées respectivement au voisinage du talon et au voisinage de la zone de raccordement entre le flanc et la bande de roulement. Ces variations brutales de rayon de courbure se traduisent, par suite d'une action de pliage répétée, par un échauffement important de ces deux zones critiques. Sous un effort transversal, un échauffement analogue se produit dans la zone critique de raccordement entre chaque flanc et la bande de roulement.Ces échauffements peuvent provoquer un décollement du talon dans la zone critique du talon et un décollement de la bande de roulement dans la zone critique de raccordement entre les flancs et la bande de roulement. L'effet d'amortissement d'un pneumatique radial provoque donc systématiquement des échauffements, en particulier dans les deux zones critiques de chaque flanc indiquées cidessus, dont l'une peut avoir des conséquences graves sur la résistance du pneumatique. Malgré les défauts rappelés ci-dessus (défaut de stabilité transversale et échauffement dans les deux zones critiques) et malgré une difficulté de construction supérieure à celle d'un pneumatique conventionnel, les pneumatiques radiaux se sont imposés sur le marché depuis quelques années. En dehors des pneumatiques classiques rappelés ci.dessus (pneumatiques conventionnels et pneumatiques radiaux), il existe -également des pneumatiques dits "tubulaires" ou "sans chambres". Ces pneumatiques tubulaires sont issus des premiers pneumatiques inventés au début du siècle. ta ou les chambres à air, à section ronde ou ovale, est ou sont armées de fils en biais ou radiaux, soit par enroulement unifilaire, soit par enveloppe d'un tissu cousu. Ces pneumatiques tubulaires présentent un certain nombre d'avantages 10- Chambre à air incorporée, donc système dit "tubeless". 2 - Dans certains pneumatiques tubulaires, suppression des tringles en tant qu'éléments de résistance du pneumatique. 3 - Champs de forces équilibrés dans la carcasse du pneumatique. Des pneumatiquestubulaires de ce genre sont par exemple décrits dans les brevets français nQ 2 052 885 et 2 348 066. tes pneumatiques décrits dans ces deux documents présentent les mêmes défauts que les pneumatiques radiaux en ce qui concerne l'échauffement de leurs flancs (chaque flanc a aussi deux zones critiques). Dans le cas du pneumatique tubulaire à carcasse radiale décrit dans le brevet français na 2 052 885, il se produit même une aggravation du défaut de stabilité transversale, par rapport au pneumatique radial classique. En effet, ce défaut accentué de stabilité transversale résulte du fait que, vu en coupe radiale, la section du pneumatique peut rouler sur elle-meme sous l'action d'un effort transversal. Par contre, le pneumatique décrit dans le brevet français na 2 348 066 présente une stabilité transversale améliorée par rapport au pneumatique tubulaire du brevet français nQ 2 052 885 et au pneumatique radial classique, mais cette amélioration de la stabilité transversale est obtenue au détriment de l'amortissement et au prix d'un échauffement important de la matière élastique de liaison entre les chambres à air. En fait, le pneumatique idéal doit donc avoir les caractéristiques suivantes 1Q Une grande flexibilité dans le sens vertical (amortissement des efforts verticaux auxquels le pneumatique est soumis). 2Q Une grande rigidité ou stabilité dans le sens transversal pour résister aux efforts transversaux. 3Q Un échauffement interne minimal (carcasse à fils de préférence radiaux; pasde zone critique d'échauffement des flancs). ta présente invention a donc essentiellement pour but de fournir un pneumatique qui réponde aux trois caractéristiques mentionnées ci-dessus. A cet effet, le pneumatique selon la présente invention est caractérisé en ce que chaque flanc du pneumatique a, vu en coupe transversale, un profil correspondant à celui de la partie supérieure de la courbe représentative de l'équation d'équilibre d'un pneumatique radial classique ladite partie supérieure étant sensiblement comprise entre les points de cette courbe où les tangentes sont sensiblement respectivement verticale et horizontale, et tels que le métacentre de ladite partie supérieure de cette courbe reste dans un même plan sensiblement vertical sous une charge variable. De préférence, la largeur d'accrochage 1 du pneumatique est comprise entre 0,25 t et 0,45 t, où L représente la largeur de la bande de roulement, et la section transversale du pneumatique a un rapport H/E compris entre 0,4 et 0,6, où H représente la hauteur de ladite section, mesurée entre le diamètre d'accrochage du pneumatique et la ceinture, et B représente la largeur totale du pneumatique, l'ensemble étant tel que le pneumatique, vu en coupe transversale, forme sensiblement un système triangulé isostable. On entend par "largeur d'accrochage du pneumatique" la distance entre les points d'accrochage des talons du pneumatique sur la jante d'une roue destinée à recevoir le pneumatique, ctest-à-dire la largeur nominale de la jante. De meme, on entend par "diamètre d'accrochage du pneumatique", le diamètre mesuré au niveau du point d'accrochage du talon sur la jante de la roue, c'est-à-dire le diamètre nominal de la jante. Grâce à une telle structure et grâce à la forme particulière de ses flancs, le pneumatique selon la présente invention a une grande flexibilité ou souplesse dans le sens vertical et une grande rigidité dans le sens transversal, et il n'a pas de zone critique d'échauffement. On donnera maintenant une description de la présente invention en faisant référence auxdessirs arnexg sur lesquels la figure 1 est une vue partielle en coupe transversale d'un pneumatique selon l'invention. ta figure 2 est un graphique montrant la courbe représentative de l'équation d'équilibre d'un pneumatique radial classique, et montrant plus particulièrement les portions de cette courbe qui sont prises pour déterminer respectivement la forme des flancs d'un pneumatique radial classique et la forme des flancs du pneumatique de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique permettant d'illustrer les raisonspour lesquelles- le pneumatique selon l'invention a une bonne stabilité dans le sens transversal et; une bonne souplesse dans le sens vertical. Le pneumatique 1 représenté sur la figure 1 comporte essentiellement une ceinture 2, une armature 3 du type radial, une bande de roulement 4, des gommes de flancs 5 terminées par des talons 6 munis chacun d'une tringle circulaire semi-rigide 7. De préférence, la largeur l du pneumatique, mesurée entre les points 9 où les talons 6 s'accrochent sur la jante 10 de la roue, est comprise entre environ 0,25 L et environ 0,45 t, où L représente la largeur de la bande de roulement 4. La section transversale du pneumatique a un rapport H/B compris entre environ 0,4 et environ 0,6, où H représente la hauteur entre la ceinture 2 et les points 9, et B représente la largeur totale du pneumatique. tes flancs 5 du pneumatique ont un profil correspondant à celui de la partie supérieure de la courbe définie par l'équation suivante : Cette équation représente l'équation d'équilibre bien connue d'un pneumatique radial classique. La signification des différents paramètres de cette équation et les calculs relatifs à cette équation sont donnés notamment dans la revue "Tyre Science and Technology ISICA", vol.1, nQ3 d'Août 1973, pages 290 à 315. La courbe E représentative de cette équation est représentée sur la figure 2.Plus précisément, le flanc gauche 5 (vu dans la figure 1) a un profil correspondant au profil de l'arc CD de la courbe E de la figure 2. te point C est un point voisin ou confondu avec le point de la courbe E où la tangente à cette courbe est sensiblement verticale. te point D est un point voisin ou confondu avec le sommet de la courbe E, où la tangente à cette courbe est sensiblement horizontale. Bien entendu, le flanc droit 5 du pneumatique a un profil C'D symétrique de celui du flanc gauche par rapport au plan médian XX (figure 1) du pneumatique. A titre de comparaison, le flanc gauche d'un pneumatique radial classique a un profil correspondant à celui de l'arc AB de la courbe E de la figure 2. En outre, la position des points C (ou C') et D sur la courbe E est choisie de telle façon que le métacentre de l'arc CD (ou C'D) de la courbe E reste dans ùn même plan sensiblement vertical sous une charge variable. Plus précisément, à chaque position des points C et D sur la courbe E correspond un arc CD ayant un métacentre sous une charge donnée. En faisant varier la position des points C et D on peut tracer le lieu géométrique du métacentre (courbe métacentrique) de l'arc CD sous une charge donnée. On trace par exemple les lieux géométriques du métacentre respectivement pour une charge minimale et pour une charge maximale. Il est ainsi possible de trouver un arc CD dont les métacentres respectivement sous charge minimale et sous charge maximale sont situés dans un même plan sensiblement vertical, ce. qui détermine la position des points C et D pour le profil des flancs 5. La figure 3 montre, en trait plein, l'arc CD1 de la courbe E1 correspondant à une charge minimale, avec le centre de gravité G1 et le métacentre M1 de l'arc CD1, et, en trait interrompu, l'arc CD2 de la courbe E2 correspondant à une charge maximale, avec le centre de gravité G2 et le métacentre M2 de l'arc CD2, les deux points M1 et M2 étant dans un même plan sensiblement vertical. En choisissant de manière appropriée-la position des points C et D sur la courbe E on peut aussi obtenir que les métacentres M1 et M2 soient confondus. L'armature 3 de type radial peut être réalisée de toute manière conventionnelle à partir de fils gommés, textiles, synthétiques ou métalliques. De même, la ceinture 2 peut être réalisée de toute manière conventionnelle à partir d'un tissu gommé, textile, synthétique ou métallique. Avec la structure du pneumatique et la forme des flancs 5 qui ont été décrites ci-dessus, on obtient sensiblement un système triangulé isostable. De ce fait, on obtient un pneumatique ayant une bonne stabilité dans le sens transversal et une bonne souplesse dans le sens vertical. En outre, -lorsque la charge varie, les flancs 5 en raison de leur profil particulier, travaillent non pas au flambage comme dans le cas d' un pneumatique radial classique, mais à la flexion avec pas ou peu de distorsion angulaire au voisinage du talon 6 et au voisinage de la zone de raccordement entre le flanc 5 et la bande de roulement 4. Il n'en résulte donc aucun échauffement ou très peu d'échauffement dans ces zones du pneumatique et, par conséquent, il n'y a pas de risque de décollement des talons 6 et de la bande de roulement 4. - REVENDICATIONS 1.- Pneumatique pour véhicules automobiles, du type comportant une armature de type radial, une ceinture, une bande de roulement, des gommes de flancs terminées par des talons, et deux tringles de talon, caractérisé en ce que chaque flanc 5 du pneumatique 1 a, vu en coupe transversale, un profil correspondant à celui de la partie supérieure CD de la courbe E représentative de l'équation d'équilibre d'un pneumatique radial classique ladite partie supérieure CD étant sensiblement comprise entre les points C et D de cette courbe où les tangentes sont sensiblement respectivement verticale et horizontale, et tels que le métacentre de ladite partie supérieure de cette courbe reste dans un même plan sensiblement vertical sous une charge variable. 2.- Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur d'accrochage 1 du pneumatique 1 est comprise entre 0,25 L et 0,45 t, où t représente la largeur de la bande de roulement 4, et la section transversale du pneumatique a un rapport H/B compris entre 0,4 et 0,6, où H représente la hauteur de ladite section, mesurée entre le diamètre d'accrochage du pneumatique et la ceinture 2, et B représente la largeur totale du pneumatique, l'ensemble étant tel que le pneumatique, vu en coupe transversale, forme sensiblement un système triangulé isostable.