Brevet FR2472484A1 — publié le 19810703

i La présente invention se rapporte à des pneuma- tiques; elle vise, plus particulièrement, un perfection- nement des pneumatiques à carcasse radiale comportant un renforcement de la bande de roulement constitué par une couche de bande de câbles d'acier. Les pneumatiques à carcasse radiale comportant une couche de renforcement de la bande de roulement cons- titudepar des couches de bande de câbles d'acier possèdent des caractéristiques de capacité de charge et de durabi- lité en roulage à grande vitesse très supérieures à celles des pneumatiques à carcasse radiale comportant une couche de renforcement de la bande de roulement constituée par des couches de bande de câbles textiles. Les pneumatiques à carcasse radiale comportant une couche de renforcement de la bande de roulement cons- tituée par des couches de bande de câbles d'acier présen- tent toutefois certains inconvénients, Premièrement, lorsque la surface de contact de roulement est endommagée, l'eau pénètre dans la structure du pneumatique par la blessure de la bande de roulement et atteint les couches de bande de câbles d'acier, de sorte que ces dernières rouillent et que l'effet de ren- forcement diminue. Deuxièmement, les couches de bande de câbles d'acier, qui sont habituellement sous la forme de deux couches superposées, communiquent aux pneumatiques dans lesquels elles sont incorporées une dureté désagré- able pour le confort du passager. Troisièmement, comme les couches de câbles d'acier ont un module de Young beaucoup plus grand que celui du caoutchouc, une sépara- tion du caoutchouc par rapport aux couches de bande de cà- bles d'acier se produit aux deux bords de ces dernières, pendant le roulage à grande vitesse ou l'application d' une forte charge, ce qui entraîne la rupture du pneumati- que. Les caractéristiques du pneumatique en roulage à gran- de vitesse peuvent tre améliorées par le choix d'une lar- geur des couches de câbles supérieure à la largeur de la surface de la bande de roulement. L'augmentation de lar- geur des couches de renforcement accroit toutefois le ris- que de séparation du caoutchouc par rapport aux couches de renforcement aux deux bords de ces dernières, en parti- culier lorsque les câbles sont en matière ayant un grand module de Young comme c'est le cas pour l'acier. Par con- séquent, on ne peut pa#pratiquement augmenter la largeur des couches de bande de câbles d'acier au-delà de la lar- geur de la bande de roulement du pneumatique. La présente invention a pour objet un pneumati- que comportant une couche de renforcement de la bande de roulement constituée par des couches de bande de cibles d'acier, dans lequel la diminution de l'effet de renfor- cement due à l'oxydation des câbles d'acier par l'eau qui pénètre dans une blessure de la surface de roulement est évitée. L'invention vise également un pneumatique à carcasse radiale comportant une couche de renforcement de la bande de roulement constituée par des couches de ban- des de câbles d'acier, qui/permet d'obtenir un plus grand confort pour les passagers d'un véhicule équipé avec de tels pneumatiques. L'invention a encore pour objet un pneumatique à carcasse radiale comportant une couche de renforcement de la banle de roulement constituée par des couches de decâbles bande/d'acier, dont les durabilités en roulage sous forte charge et en roulage à grande vitesse sont améliorées mal- gré la diminution du nombre de couches de bandes de câbles d'acier. Le pneumatique suivant l'invention, qui com- prend une bande de roulement comportant intérieurement une carcasse radiale et une couche de renforcement dispo- sée entre la bande de roulement et la carcasse, est carac- térisé en ce que la couche de renforcement est constituée par une couche de bande de càbles d'acier près de la car- casse et une couche de bande de câbles de polyamide aro- matique du c6té de la surface de roulement, la couche de bande de câbles d'acier et la couche de bande de câbles de polyamide aromatique étant superposées et placées pa- rallèlement c8te-à-côte, la couche de bande de c9bles de polyamide aromatique étant repliée sur ses deux bords, vers le centre du pneumatique, de façon à ce que les par- ties rabattues soient en contact avec la partie centrale principale de façon parallèle et c8te-à-c8te. La partie principale a une largeur qui atteint 100 à 110% de la lar- geur de la surface de roulement; chacune des parties ra- battues a une largeur atteignant 27,5 à 35% de la largeur de la partie principale, le bord libre de chaque partie rabattue étant situé, par rapport à l'axe de la gorge cir- conférentielle la plus extérieure formée dans la surface de roulement, à une distance représentant 25 à 75% de la distance entre cette gorge extérieure et la gorge adja- cente. D'autres objets et avantages de l'invention ap- paraitront aux hommes de l'art à la lecture de la descrip- tion de ses formes de réalisation, non limitatives, repré- sentées sur les dessins annexés. Fig. 1 est une coupe d'un pneumatique conforme à la présente invention. Fig. 2 est une vue en plan partielle du pneuma- tique de la figure 1, dont une partie a été enlevée pour faire apparaître la-couche de renforcement. Fig. 3 est une vue en plan d'un pneumatique sui- vant une autre forme de réalisation de l'invention, une partie du pneumatique étant enlevée pour rendre visible la couche de renforcement. Fig. 4 est une coupe d'un pneumatique suivant une autre forme de réalisation de l'invention. Fig. 5 est un graphique illustrant-La relation entre la charge exercée sur le pneumatique et le rapport de la largeur de la couche de renforcement à la largeur de la surface de roulement. Fig. 6 est un graphique illustrant la relation entre la vitesse de roulage du pneumatique et le rapport de la largeur de la partie rabattue à la largeur de la partie principale d'une couche de bande de polyamide aro- matique, et Fig. 7 illustre la relation entre la vitesse de roulage du pneumatique et le rapport de la distance entre le bord libre de la partie repliée et l'axe de la gorge circonférentielle la plus extérieure de la bande de rou - lement à la distance entre deux gorges circonférentielles adjacentes de la bande de roulement. Sur la figure 1, le repère 1 désigne une bande de roulement. Des parois latérales 2 et 2 sont disposées radialement à partir des extrémités axiales de la bande de roulement l. Des cables 3 et 3, formant bourrelet, sont noyés dans les extrémités des parois latérales respecti- ves 2 et 2. Une carcasse 4 est placée sous la bande de roulement 1 et les parois latérales 2 et 2, de façon à se étendre d'un câble de bourrelet 3 à l'autre cable 3. La carcasse 4, appelée carcasse radiale, est constituée par des cAbles qui sont inclinés sensiblement suivant un angle de 850 à 906 par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique. L'invention s'applique toutefois également à des pneumatiques dans lesquels les cables sont inclinés suivant un anglede 750 à 900 par rap- port à la direction circonférentielle du pneumatique. Une couche de renforcement 5 est noyée entre la bande de roulement 1 et la carcasse 4. La couche de renfor- cement 5 est constituée par une bande 6 de câbles d'acier, disposée du côté intérieur de la carcasse 4, et une bande 7 de c9bles de polyamide aromatique, superposée à la ban- de 6 de câbles d'acier et en contact avec cette dernière, parallèlement et côte-à-c8te. La bande 6 de câbles d'a- cier et la bande 7 de câbles de polyamide aromatique sont simples. Les câbles d'acier et les câbles de polyamide aromatique constituant ces couches 6 et 7 sont disposés de manière à se croiser les uns par rapport aux autres et à faire un angle de 10 à 30 par rapport à la di- rection circonférentielle du pneumatique. Les deux parties d'extrémité de la bande 6 de câbles d'acier ne sont pas repliées, tandis que la bande de câbles de polyamide aromatique est repliée sur ses deux bords, vers le centre, de façon à ce que les parties rabattues 7f se superposent à la partie princi- pale 7m, parallèlement et c8te-à-cÈte, en contact avec cette dernière. La largeur latérale B de la partie principale 7m de la bande 7 de câbles de polyamide aromatique est choisie pour représenter 100 à 110% de la largeur A de la surface ls de la bande de roulement 1. Les largeurs C1 et C2 des deux parties rabattues 7f et 7f sont choi- sies pour représenter 2795 à 35%é, et de préférence 30 à 32,5%, de la largeur B de la partie principale 7m. Le bord libre 7e de chaque partie rabattue 7f est situé en- tre la gorge 8 la plus extérieure formée dans la surface de roulement ls et la gorge 9 adjacente à la gorge 8. Les distances D1 et D2 du bord libre 7e à l'axe de la gorge 8 sont choisies pour représenter 25 à 75S% des distances E1 et E2 entre les axes des gorges 8 et 9, de chaque côté du pneumatique. Lorsaue les gorges 8 et 9 sont rectili- gnes, les distances E1 et E2 sont mesurées aux axes de ces gorges. Toutefois, si les gorges 8' et 9' sont sinueu- ses, ces distances sont mesurées aux axes moyens de ces gorges 8' et 9' en zigzag. Si l'extrémité libre 7e de la partie rabattue 7f est située trop près de la gorge 8 ou 9, une concen- tration de contrainte se produit au fond de la gorge, ce qui augmente le risque d'apparition d'une rupture à l'en- droit de la gorge. Il est donc préférable que le bord li- bre 7e soit situé sensiblement à mi-distance entre les gorges 8 et 9. De préférence également, pour tirer le meilleur partie des avantages décrits plus haut, les distances El et E2 entre les axes des gorges 8 et 9 sont déterminées pour représenter 15% ou davantage de la lar- geur A de la surface de roulement ls, et le nombre total des gorges 8 et 9 est de préférence de 3 à 5. Les deux bords de la bande de câbles de poly- amide aromatique sont repliés de façon à ce que les par- ties rabattues 7f et 7f se superposent à la partie prin- cipale 7m, en contact avec cette dernière. Ainsi, les parties rabattues 7f et 7f n'enveloppent pas les deux bords 6e et Se. Toutefois, la partie principale 7m a une largeur B suffisante pour que la partie principale 7m s' étende latéralement au-delà des deux bords 6e et 6e de la bande 6 de câbles d'acier. De préférence, le câble de polyamide aromatique présente un coefficient de contraction thermique très fai- ble et qui peut être négligé, une résistance à la traction et un module de Young supérieurs à 10 g/d et à 1500 kg/mm, respectivement. On peut utiliser, pour ce câble de poly- amide aromatique, une fibre produite par DuPont de Ne- mours & Co, Ltd, sous l'appellation de "Kevlar". Une séparation du caoutchouc par ranport à la bande 6 de cablse d'acier risque de se produire aux deux bords coupés 6e/ 6e de cette bande, du fait d'une concen- tration de contrainte. Toutefois, la séparation du caout- chouc due à la concentration de contrainte est empêchée, en partie parce que les bords coupés 6e et 6e de la bande 6 de cables d'acier sont audessous des bords rabattus de la bande 7 de câbles de polyamide aromatique ayant un mo- dule de Young plus petit que celui de la bande 6 de c&- bles d'acier, et en partie parce que le caoutchouc est lié à la bande de câbles d'acier avec une adhérence suffisam- ment grande. Il est donc possible d'obtenir une durabi- lité suffisamment élevée en roulage sous forte charge et à grande vitesse. La teneur en eau du câble de polyamide aromati- que est inférieure à 8%, ce qui est environ le quart de celle du câble usuel en rayonne. Puisque cette couche de câbles de polyamide aromatique est placée du côté -de la bande 6 de cibles d'acier tourné vers la surface de rou- lement, la pénétration de l'eau est empôchée, même lors- que l'eau a pénétré dans la bande de roulement par une fissure ou une blessure de la bande 1. Ainsi, la bande de câbles d'acier est effectivement protégée de la rouil- le. Puisque la couche de câbles de polyamide aroma- tique a un module de Young supérieur à celui d'une couche usuelle de cibles de nylon ou de rayonne, il n'est pas nécessaire d'utiliser deux couches de bande de cibles d'a- cier. Plus précisément, on peut obtenir un effet de ren- forcement suffisamment élevé avec une bande unique de câbles d'acier. Par suite, les pneumatiques suivant la présente invention peuvent améliorer effectivement le confort des passagers, qui est plut8t médiocre et désa- gréable dans le cas de pneumatiques à carcasse radiale comportant deux couches de bande de câbles d'acier. On obtient ainsi un confort très supérieur. La figure 4 représente une autre forme de réa- lisation de l'invention dans laquelle les parties rabat- tues 7f de la couche 7 de bande de câbles de polyamide aromatique ne sont pas rabattues vers la surface de rou- lement, comme dans le cas de la figure 1, mais sont re- pliées vers la bande de câbles d'acier. Dans ce cas éga- lement, les parties rabattues 7 f et 7f n'entourent pas les bords 6e et 6e de la bande 6 de câbles d'acier mais elles sont superposées à la partie principale 7m, paral- lèlement, et côte-à-côte. Les autres dispositions sont identiques à celles de la figure 1 et on obtient avec cet- te forme de réalisation les mêmes avantages que dans le cas précédent. EXEMPLE 1 Comme dans le cas de la forme de réalisation re- présentée sur la figure 1, une bande de câbles d'acier est disposée près de la carcasse et une couche de bandes de câbles de polyamide aromatique est superposée à la couche de bande de câbles d'acier. La couche de câbles de polya- mide aromatique est repliée à ses deux bords, vers le cen- tre. Avec cette couche de renforcement, on prépare diffé- rents pneumatiques qui possèdent respectivement des va- leurs de 90%, 95%, 100%, 105%, 110% et 115% pour le rap- port de la largeur B de la partie principale de la couche de bande de câbles de polyamide aromatique à la largeur A de la surface de roulement. On prépare également des pneumatiques à carcasse radiale comportant une couche dé renforcement constituée par deux couches de bande de cà- bles d'acier, les rapports de la largeur des couches de bande de câbles d'acier à la largeur A de la surface de roulement étant respectivement de 90%, 95%, 100% et 105%. Tous les pneumatiques ont une dimension de 195/70HR14. Ces pneumatiques sont soumis à un essai de rou- lage effectif, au cours duquel ils sont essayés à une vi- tesse de déplacement de véhicule de 80 km/h, avec une pres- sion de gonflage initiale de 2,1 kg/cm2 et sous une charge initiale de 525 kg. La charge est augmentée de 100 kg tou- tes les 5 heures (parcours de 400 km), jusqu'à rupture des pneumatiques. Les valeurs des charges auxquelles se pro- duit la rupture des pneumatiques sont reportées sur le gra- phique de la figure 5. Plus précisément, sur la figure 5, la courbe I représente le résultat de l'essai des pneumatique à carcas- se radiale comportant une couche de renforcement constituée par une bande de câbles d'acier et une bande de câbles de polyamide aromatique, tandis que la courbe II repré- sente le résultat de l'essai pour des pneumatiques compor- tant une couche de renforcement constituée par deux cou- ches de bande de câbles d'acier. La figure 5 montre qu'on obtient une excellente durabilité en roulage sous forte charge lorsque la largeur B de la partie principale de la couche de bande de câbles de polyamide aromatique représente entre 100 et 110% de la largeur A de la surface de roulement. EXEMPLE 2 Comme dans le cas de la figure 1, la couche de renforcement est composée d'une couche de bande de câbles d'acier adjacente à la carcasse et d'une couche de bande de câbles de polyamide aromatique, superposée à la bande de câbles d'acier et rabattue à ses deux bords, vers le centre. On prépare des pneumatiques à carcasse radiale comportant la couche de renforcement ci-dessus, les lon- gueurs C1 et C2 des parties rabattues étant identiques et leurs rapports à la largeur B de la partie principale étant compris entre 20 et 4z0 et variant de 295% b chaque fois. Pour tous les pneumatiques9 la largeur B de la par- tie principale représente 105% de la largeur A de la sur- face de roulement et-la dimension du pneumatique est 195/70HR14. Ces pneumatiques sont soumis à un essai de rou- lage effectif dans lequel, avec une pression de gonflage de 2e1 kg/cm et une charge de 540 kg, on augmente la vi- tesse de roulage par paliers de 8 km/h toutes les 30 mi- nutes, jusqu'à obtenir la rupture des pneumatiques. Les vitesses auxquelles se produit la rupture des pneumatiques sont reportées sur la figure 6. Plus précisément, sur la figure 6, le trait pointillé C représente les niveaux pour des pneumatiques à carcasse radiale usuels comportant une couche de renfor- cement constituée par deux couches de bande de câbles d' acier. La figure 6 montre qu'on obtient une excellente durabilité en roulage à grande vitesse lorsque les lar- geurs C1 et C2 des parties rabattues de la couche de bande de câbles de polyamide aromatique sont comprises entre 27,5 et 35% de la largeur B de la partie princi- pale de cette bande. EXEMPLE 3 Comme dans le cas de la figure 1, une couche de renforcement est constituée par une couche de bande de cables d'acier adjacente à la carcasse et une couche de bande de câbles de polyamide aromatique, superposée à la couche de bande de câbles d'acier et rabattue à ses deux bords, vers le centre. Le rapport de la largeur B de la partie principale à la largeur A de la surface de roulement est de 105%, tandis que les largeurs C1 et C2 des parties rabattues représentent 30% de la largeur B de la partie principale. Avec cette couche de renforcement, on forme une pluralité de pneumatiques qui présentent différentes valeurs du rapport des distances D1 et D2, entre les bords libres des deux parties rabattues et 1' axe des gorges 8, aux distances E1 et E2 entre les gorges 8 et 9. Dans chaque pneumatique, les distances E1 et E2 sont égales, ainsi que les distances D1 et D2, respecti- vement. Les gorges 8 et 9 sont disposées symétriquement par rapport à l'axe de la surface de roulement. La dimen- sion du pneumatique est 195/70HR14, dans chaque cas. Ces pneumatiques sont soumis a un essai de rou- lage effectué dans les mêmes conditions que dans l'exemple 2, pour examiner la durabilité en roulage à grande vitesse. Le résultat de cet essai est illustré par la figure 7, sur laquelle le trait pointillé D indique les valeurs pour des pneumatiques à carcasse radiale usuels compor- tant une couche de renforcement constituée par deux cou- ches de bande de câbles d'acier. La figure 7 montre qu' on obtient une plus grande durabilité en roulage à grande vitesse lorsque les distances D1 et D. des bords libres des parties rabattues à l'axe de la gorge 8 représentent entre 25 et 75% de la distance entre les axes des gorges 8 et 9. On voit, d'après la description ci-desus, que dans le pneumatique à carcasse radiale suivant l'inven- tion la couche de renforcement de la bande de roulement est constituée par une couche de bande de câbles d'acier, disposée près de la carcasse, et par une couche de bande de câbles de polyamide aromatique superposée à la couche de bande de câbles d'acier, de sorte que la formation de rouille sur les câbles d'acier par l'eau qui s'introduit à travers une fissure ou une blessure de la surface de roulement est évitée, ce qui assure un effet de renfor- cement suffisant. En outre, les largeurs de la partie principale et des parties rabattues de la couche de bande de câbles de polyamide aromatique sont choisies de façon appropriée et les extrémités libres des parties rabat- tues de la couche de bande de câbles de polyamide aroma- tique sont situées de façon déterminée par rapport aux positions des gorges dans la surface de roulement, de fa- çon à obtenir une excellente durabilité en roulage sous forte charge et à grande vitesse. Il est entendu que des 'modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Pneumatique comprenant une bande de roulement (1) à carcasse radiale intérieure (4) et une couche de renforcement (5) disposée entre la bande de roulement et la carcasse, caractérisé en ce que la couche de renforce- ment (5) est constituée par une bande (6) de cables d'a- cier, adjacente à la carcasse, et par une bande (7) de câbles de polyamide aromatique adjacente à la surface de la bande de roulement, la bande de câbles d'acier et la bande de c9bles de polyamide aromatique étant superposées parallèlement et face contre face, la bande de cables de polyamide aromatique étant rabattue à ses deux bords, vers le centre, de façon à ce que les parties rabattues (7f) soient en contact avec la partie principale centrale (7m) parallèlement et face contre face, cette partie cen- traie ayant une largeur (B) comprise entre 100% et 110% de la largeur (A) de la surface de roulement, chacune des parties rabattues ayant une largeur (C 1 C2) comprise entre 27,5% et 35% de la largeur (B) de la partie principale, le bord libre (7e) de chaque partie rabattue étant situé à une certaine distance (D1, D2) de l'axe de la gorge cir- conférentielle (8) la plus extérieure de la surface de roulement, cette distance (D1l D2) représentant 25% à 75% de la distance (E1, E2) entre l'axe de la gorge circonfé- rentielle (8) la plus extérieure et l'axe de la gorge cir- conférentielle adjacente (9). 2. Pneumatique suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que les câbles constituant la carcasse radiale sont disposés suivant un angle de 750 à 900 par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique, et de préférence suivant un angle de 850 à 900 par rapport à cette direction. 3. Pneumatique suivant la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que le c9ble de polyamide aromatique ne présente sensiblement pas de contraction thermique et possède une résistance à la traction et un module de Young de 10 g/d ou davantage et 1500 kg/mm2 ou davantage, respectivement. 4. Pneumatique suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu une seule bande (6) de câbles dbcier et une seule bande (7) de câbles de polyamide aromatique. 5. Pneumatique suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que4a bande de câbles d'acier n'est pas repliée. 6. Pneumatique suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que la largeur de la bande de câbles d'acier est plueetite que la largeur (B)de la partie principale de la bande de câbles de poly- amide aromatique. 7. Pneumatique suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que chacune des parties rabattues (7f) de la bande de câbles de polyamide aroma- tique a une largeur (C1, C2) comprise entre 30% et 32,5% de la largeur (B) de la partie principale de la bande de câbles de polyamide aromatique. 8. Pneumatique suivant l'une quelconque, des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que les gorges circon- férentielles de la surface de roulement sont des gorges rectilignes. 9. Pneumatique suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que les gorges circonfé- rentielles de la surface de roulement sont des gorges en zigzag. 10. Pneumatique suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 9, caractérisé en ce que/a distance entre la gorge (8) la plus extérieure et une gorge adjacente (9) de la surface de roulement est supérieure à 15% de la lar- geur (A) de la surface de roulement, le nombre total de gorges circonférentielles dans la surface de roulement étant de préférence de 3 à 5.