Brevet FR2473426A1 — publié le 19810717

La présente invention a pour objet un pneumatique à ceinture de renforcement destiné en particulier,mais non exclusivement,aux véhicules du type poids lourds, comprenant une carcasse radiale et de rapport de forme faible, c'est-à- dire inférieur à 100 % et pouvant descendre jusqu'à 30 %. Des pneumatiques de ce type peuvent être utilisés en particulier pour l'équipement de semi-remorques. Dans le cas des semi-remorques à plusieurs essieux, les pneumatiques par leur position subissent des efforts transversaux très élevés qui provoquent fréquemment des ripages qui peuvent entraîner une mise hors service prématurée par décollage des bords de la ceinture. D'autre part, et plus spécialement lorsqu'on cherche à obtenir le rapport de forme faible, on a constaté qu'après vulcanisation et gonflage de l'enveloppe il existait des déformations de section indésirables. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Selon la présente invention, le pneumatique radial à ceinture de renforcement composée de plusieurs nappes croisées formées de cablés métalliques est caractérisé en ce que ladite ceinture est renforcée par au moins une nappe latérale longitudinale de module élevé. Le module M d'une nappe de cablés peut être caractérisé par le rapport F/ dl dans lequel F est la force nécessaire pour allonger les cablés correspondants à une largeur de Icm et de longueur 1 d'une longueur dl et pour un allongement dl égal à 90 % de l'allongement de rupture. Dans le cas d'un pneumatique destiné aux poids lourds, le module M est considéré comme élevé s'il est supérieur à 5000 daN/cm. Selon l'invention, on obtient en tout état de cause une amélioration de la tenue de la ceinture de renforcement, notamment vis-à-vis du décollage des bords de ceinture et une enveloppe de pneumatique ayant une section transversale gonflée de forme satisfaisante exempte des déformations de section indésirables existant dans la technique antérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des figures ;- qui représentent - la fig. 1 en vue développée une ceinture de renforcement soumise à une force transversale; - la fig. 2 la section d'un pneumatique avec ceinture de renforcement selon l'invention; - la fig. 3 des graphiques de mesures de résistance de câblés utilisés pour la fabrication de pneumatiques; - la fig. 4 une section de ceinture de pneumatique dans un second mode de réalisation; - la fig. 5 en section une ceinture de pneumatique dans un troisième mode de réalisation; - la fig. 6 en section une ceinture de pneumatique selon un quatrième mode de réalisation; - et la fig. 7 en section une ceinture de pneumatique selon-un cinquième mode de réalisation. Une ceinture de renforcement soumise à une force latérale lorsque le pneumatique est en dérive ou en ripage peut être assimilé à une poutre chargée en son milieu. Le renforcement des bords de ceinture selon l'invention confère à cette ceinture une résistance élevée à la flexion dans de telles conditions de charge. On a représenté sur la figure 1 une portion de ceinture de renforcement développée,conforme à l'invention. Cette ceinture de renforcement se compose de deux nappes croisées de câblés métalliques 1 et 2 connus par la techni- que antérieure et de deux nappes latérales 3-et 4 longitu- dinales constituées par exemple par des éléments de renforce- ment de module élevé tels que des fils ou câblés métalliques, de préférence "à grand allongement initial". Bien entendu, ces nappes peuvent être constituées par des câblés en polyamide aromatique ou tout matériau équivalent à haut module. Dans le cas d'un pneumatique soumi à un ripage, les flèches A symbolisent les forces provenant de la structure de l'enveloppe qui entoure et maintient la ceinture. La flèche B symbolise la résultante des forces de frottement du pneumatique sur le sol dues au déplacement transversal de celui-ci lors du ripage. La figure 2 représente en coupe un pneumatique selon l'invention présentant dans ce cas particulier un rapport de forme de 40 %. Le pneumatique représenté sur la figure 2 comprend une carcasse radiale 5 dont les plis viennent entourer par leur partie terminale deux tringles 6. La bande de roulement 7 comprend des rainures qui n'ont pas été représentées sur la figure. Conformément a l'invention, la ceinture composée de deux nappes croisées 1 et 2 est renforcée au voisinage de ses extrémités par deux nappes 3 et 4 longitudinales de câblés qui ont pour but de renforcer la résistance de la ceinture aux efforts mécaniques résultant du ripage. Conformément a l'une des caractéristiques de l'invention, les câblés utilisés pour constituer les deux nappes longitudinales 3 et 4 présentent un module M élevé, ce qui signifie que dans le ces des pneumatiques poids lourds, ce-module est supérieur à 5000 daN/cm. La figure 3 représente des graphiques de mesures de résistance réalisés sur différents types de câblés utilisés dans la fabrication des pneumatiques. Pour réaliser ces mesures, on applique par l'intermédiaire d'un dynamo- mètre un effort de traction a force croissante jusqu'à rupture du câblé. Pendant chaque mesure, un enregistrement des valeurs de la force appliquée exprimée en daN et des allongements correspondants en pourcentage est réalisé. Sur la figure 3, la courbe A est relative à un câblé métallique de structure 7 x 3 x 0,20mm. Son allonge- ment de rupture est de 2,2 %, la force correspondant a % de cette valeur (1,98 %) est de 164 daN. La courbe B représente l'évolution de l'allonge- ment en fonction de la force appliquée d'un câblé métallique de structure 3 x 7 x 0,22mm dit"& grand allongement initial: Comme cela apparait sur la. figure, la courbe B présente une évolution différente de la courbe A bien que les structures des deux câblés soient relativement voisines. Au début de la traction, le câblé B prend un allongement très supérieur à celui du cablé A puis, lorsque l'allongement atteint 5 à 6 %, il se comporte d'une façon identique. L'allongement de rupture est de 9,1 %, la force correspondant à 90 % de cette valeur (8,6 %) est de daN. La courbe C se rapporte à un câblé en polyamide aromatique de structure 3 x 1650 dtex. Des câblés de ce type sont commercialisés par exemple par la société Du Pont de Nemours sous la marque "Kevlar". Le câblé dont l'évolution est représentée par la courbe C avait été préalablement adhérisé en vue d'assurer l'adhésion des mélanges caoutchouteux. Dans le cas de ce câblé, l'allongement de rupture est de 4 %, la force correspondant- à 90 % de cette valeur étant de 42 daN. Sur la figure 3, la courbe D est relative à un câblé de fibres de nylon de structure 2 x 1400 dtex, son allongement de rupture est de 19,6 %, la force correspondant à 90 % de cette valeur (17,6 %) étant de 20 daN. Les câblés de type A, B, C et D sont couramment utilisés dans l'industrie du pneumatique. De préférence, une nappe est formée en liant des câblés alignés parallèlement entre eux dans un mélange caoutchouteux. Le module de la nappe ainsi défini, donné par la formule pour l = 90 % de l'allongement de rupture est alors directement calculé à partir des caractéristiques mécaniques des câblés et de la densité de ceux-ci dans la nappe. Le tableau ci-dessous rassemble les calculs donnés pour chacun des types de câblés mesurés précédemment: au cm rupture Allgt 90 % nappe rupture - % - i daWcm daWcm - A 4,5 1,98 j 164 37 272 B 4,5 8,6 165 8 634 C 9 3,6 I 42 10 500 D 9 | 17,6 20 1 023 Comme il a été dit précédemment, une des caractéristiques de l'invention consiste en ce que le module M d'une nappe de câblés doit être élevé et, par exemple, supérieur à 5000 daN/cm. Dans ces conditions, on voit que seuls les câblés A, B et C avec une densité appropriée dans la nappe permettent d'obtenir des modules suffisants. De préférence, on choisira un câblé présentant des caractéristiques identiques à celles représentées par la courbe B ayant une phase d'allongement rapide de 2 à 10 % suivie d'une phase d'allongement réduit, des câblés de ce type étant appelés "à grand allongement initial". On a représenté sur les figures suivantes des modes de réalisation particuliers de l'invention, concernant des dispositions des nappes de renforcement par rapport aux nappes croisées constituant la ceinture proprement dite. La figure 4 représente un second mode de réalisa- tion dans lequel les nappes latérales longitudinales 3 et 4 sont disposées entre les nappes croisées 1 et 2 constituant la ceinture. Sur la figure 5, les nappes 3 et 4 sont disposées au-dessus des nappes croisées 8, 9 et 10. Sur cette figure, la ceinture à deux nappes représentée précédemment a été remplacée par trois nappes triangulées 8, 9 et 10, la nappe 8 la plus interne présentant par exemple des câblés métalliques orientés à 680 par rapport au plan équatorial du pneumatique, la seconde nappe 9 présentant des câblés métalliques orientés à 22 et croisés avec ceux de la première, la troisième nappe 10 la plus externe présentant des câblés également à 22 mais croisés avec ceux de la nappe 9. La figure 6 représente une autre variante dans laquelle les nappes longitudinales de renforcement 3 et 4 sont disposées latéralement à la nappe croisée supérieure 10, cette nappe étant bien entendu croisée comme précédem- ment avec l'une des nappes 9 et 8, l'ensemble constituant la ceinture de renforcement. Sur la figure 7, les nappes longitudinales 3 et 4 sont inclues à l'intérieur du caoutchouc du pneumatique comme sur la figure 6 mais elles sont enveloppées par une nappe il de la ceinture renforcée par des câblés métalliques parallèles à ceux de l'une des nappes croisées 8, 9 ou 10. La nappe 11 recouvre toutes les autres avec débordement comme cela est représenté sur la figure 7 ou sans déborde- ment. Il est évident qu'une telle nappe additionnelle il peut être utilisée avec les variantes déjà décrites. Les nappes longitudinales de renforcement peuvent être obtenues par calandrage avec un mélange approprié de fils ou câblés parallèles entre eux. La bande ainsi obtenue est alors enroulée au moins une fois sur les bords de. la cein- ture, ses extrémités présentant ou non un recouvrement. Elles peuvent également être obtenues par enroulement en hélice d'un ou plusieurs fils ou câblés qui sont alors préalablement enrobés. Les nappes longitudinales de renforcement 3 et 4 sont en général décalées vers l'intérieur par rapport à la deuxième nappe de la ceinture mais elles pourraient aussi bien la déborder de chaque côté. Les nappes longitudinales de renforcement peuvent être posées à plat sur la ceinture lors de sa confection. Elles peuvent l'être également sur la ceinture ayant été préalablement galbée. Elles peuvent être dissymétriques par- leur largeur, la nature ou la densité de leurs câblés ou par leur position. Des enveloppes de pneumatiques 315/70 R 22.5 ont été confectionnées en conformité avec les enseiqnements de la présente invention. La carcasse radiale comportait un seul pli renforcé par des câblés métalliques selon un procédé connu en soi. La ceinture comprenait: - pour la partie principale, deux nappes renfor- cées par des câblés métalliques 7 x 4 x 0,22mm guipés orientés à 220 par rapport au plan équatorial du pneumatique, croisées entre elles et de largeur 200mm pour la nappe interne et 225mm pour la nappe externe. - une nappe additionnelle, placée centrée au-dessus de la nappe croisée externe. Ses câblés métalliques de renforcement avaient une structure 7 x 3 x È,20mm guipés ils étaient inclinés à 22 avec le plan équatorial, dans le même sens que ceux de la nappe croisée externe. - dans sa partie de renforcement latéral objet de la présente invention, un câblé métallique 3 x 7 x 0,22mm "grand allongement initial" enroulé à partir du bord de la nappe additionnelle jusqu'à une distance de 5mm vers l'intérieur du bord de la nappe croisée externe, soit sur une largeur de 52,5mm. Le pas d'enroulement était de 4,5/cm. Essayées sur machine à rouler à une vitesse de km/h et avec des surcharges pouvant aller jusqu'à plus de 60 3 par rapport aux charges publiées par 1'ETRTO, elles ont donné des résultats très supérieurs à ceux obtenus avec des enveloppes de conception normale. Sur véhicules, lors d'essais très sévères, de tels pneumatiques soumis à des ripages importants ont été utilisés jusqu'à usure complète sans présenter de décollage aux bords de ceinture. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour celà du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Pneumatique à ceinture de renforcement, notamment pour poids lourds, comprenant une ceinture composée de plusieurs nappes croisées formées de câblés métalliques, caractérisé en ce que ladite ceinture est renforcée par au moins une nappe latérale longitudinale de module élevé. - 2.- Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe longitudinale précitée est constituée par des éléments de renforcement métallique inclus dans un mélange caoutchouteux. 3.- Pneumatique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments métalliques constituant la nappe longitudinale précitée sont à grand allongement initial. 4.- Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe longitudinale précitée est constituée par des éléments parallèles en polyamide aromatique ou matériau équivalent. 5.- Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments de renforcement précités sont des fils, câblés ou torons. 6.- Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque nappe longitudinale est obtenue par enroulement d'au moins une bande formée d'éléments de renforcement parallèles entre eux. 7.- Pneumatique selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la nappe longitudinale est obtenue par enroulement en hélice d'éléments de renforcement. 8.- Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bandes constituant lesdites nappes longitudinales présentent un recouvrement des extrénites sur elles-mêmes. 9.- Pneumatique selon l'une quelconque des revendications pr-cédentes, caractérisé en ce que les nappes latérales de renforcement sont placées au-dessus desdites nappes croisées. 10. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les nappes latérales de renforcement sont placées entre deux nappes croisées constituant la ceinture de renforcement. 11. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bord axialement intérieur desdites nappes longitudinales est situé entre le bord axialement extérieur et la ligne équatoriale de ladite ceinture. 12. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord axialement extérieur desdites nappes longitudinales coïncide avec le bord axialement extérieur de l'une des nappes de ladite ceinture. 13. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une nappe de torons ou câblés recouvre en toute partie l'ensemble formé par ladite ceinture et ladite nappe longitudinale.