Brevet FR2479086A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne un bandage pneumatique et plus particulièrement à une ébauche de bande de roulement crue préconformée pour être utilisée dans les pneus ceinturés ainsi qu'un procédé de fabrication de pneus ceinturés. La fabrication d'un pneu diagonal ou radial ceinturé comporte la confection d'une première structure de nappes de corps de carcasse sur un tambour de confection cylindrique. La structure de nappes de corps de carcasse est constituée, en général, par une couche de gomme intérieure, une structure de nappes de renforcement en câblés et deux tringles, une à chaque extrémité axiale de cette structure. On galbe la car- casse en une configuration toroidale semblable à la configu- ration générale du pneu vulcanisé final à cette exception près qu'elle est légèrement plus petite. Puis on place une structu- re de nappes de renforcement de ceinture autour de la circon- férence de la carcasse, Ensuite une longueur d'ébauche de ban- de de roulement non vulcanisée est disposée circonférentielle- ment autour de la ceinture. On met alors le pneu dans un moule dans lequel il est gonflé, galbé et vulcanisé sous sa confi- guration finale. Au cours de ce processus de moulage, le caout- chouc s'écoule dans les espaces creux du moule formant ainsi, sur le pneu, le profil de la bande de roulement. Un bandage pneumatique est un objet manufacturé comple- xe dynamique dans lequel tous les éléments interagissent pour produire des performances globales. Le constructeur du pneu choisit chaque élément de façon à rendre optimales les perfor- mances globales du pneu. Le mélange de la bande de roulement a un effet important sur les performances globales du pneu. Le mélange particulier qui est choisi par le réalisateur du pneu est déterminé sur la base à la fois de ses attributs fa- vorables et défavorables. On a trouvé avantageux d'utiliser des mélanges de bande de roulement qui possèdent un degré éle- vé de rigidité pour obtenir des caractéristiques de performan- ce élevées. Cependant, l'emploi de mélanges à rigidité élevée selon la technique antérieure, dans les procédés de confection de pneus classiques, s'est traduit par un défaut d'uniformité très important de la ceinture de renforcement dans le pneu vulcanisé. Le manque d'uniformité de la ceinture, peut, à son tour, faire apparaître des problèmes de vibrations et de du- rabilité qui peuvent avoir pour résultat l'obtention de per- formances médiocres et/ou entraîner une défaillance prématu- rée du pneu. Conformément à la présente invention, on peut utiliser des mélanges ayant une rigidité élevée avec un procédé clas- sique de confection de pneus, sans que se posent les problè- mes de défaut d'uniformité rencontrés dans la technique anté- rieure. L'invention a pour but d'empêcher qu'il se produise dans l'ensemble de renforcement de ceinture d'un bandage pneu- matique, un défaut d'uniformité résultant du processus de confection du pneu. Conformément à la présente invention, l'é- bauche de bande de roulement caoutchouteuse crue est confor- mée avant son application au pneu de façon à réduire au mini- mum l'inégalité de la répartition de la pression sur le pneu pendant les étapes initiales de la vulcanisation. Les caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront mieux de la description qui va suivre, d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et re- présenté aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue en perspective d'une partie d'u- ne ébauche de bande de roulement crue utilisée dans la tech- nique antérieure; - la Fig. 2 est une vue en perspective d'une partie d'u- ne ébauche de bande de roulement crue conforme à la présente invention; la Fig. 3 est une vue en plan de dessus de la partie - de bande de roulement d'un pneu fabriqué conformément à la présente invention - la Fig. 4 est une vue en coupe, suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3 d'un bandage pneumatique vulcanisé, sur laquelle est indiqué en traits mixtes la coupe de l'ébauche de bande de roulement crue de la Fig.2 et qui montre la relation axia- le qui existe entre 1'ébauche de bande de roulement crue et le pneu vulcanisé; et - la Fig. 5 est--une vue partielle en coupe d'un banda- ge pneumatique vulcanisé confectionné en utilisant l'ébauche de bande de roulement crue de la Fig. 1. Sur la Fig. 1 à laquelle on se référera, est représentée une partie d'une'ébauche de bande de roulement-non vulcanisée, appelée habituellement caoutchouc de bande de roulement cru, utilisée jusqu'ici. L'épaisseur de l'ébauche de bande de rou- lement crue 5 est à peu près constante sur toute sa largeur axiale. La Fig. 2 représente une ébauche de bande de roulement non vulcanisée utilisée dans la fabrication d'un pneu confor- mément à la présente invention. L'épaisseur de l'ébauche de bande de roulement crue 10 varie d'une manière importante dans le sens de sa largeur GTW. La forme de l'ébauche de bande de roulement crue 10 est déterminée en fonction de la configura- tion finale du dessin de la bande de roulement du pneu. L'é- paisseur de l'ébauche de bande de roulement crue 10 estplus grande dans les régions dans lesquelles il y a des quantités importantes de caoutchouc dans le dessin de la bande de roule- ment vulcanisée et est plus faible dans les parties de l'é- bauche de b ande de roulement crue qui s'alignent avec les es- paces creux du dessin de la bande de roulement vulcanisée. On a constaté qu'en préformant l'ébauche de bande de roulement crue de telle sorte que le caoutchouc non vulcanisé, après avoir été appliqué au corps de la carcasse, est relativement proche des emplacements o il sera à l'état vulcanisé final, présente de nombreux avantages. Cela réduit au minimum l'impor- tance de l'écoulement qui est nécessaire dans la région de la bande de roulement du pneu et maintient une pression approxi- mativefÂent constante sur toute la largeur de la bande de rou- lement pendant la vulcanisation initiale du pneu. Les pneus diagonaux ceinturés et les pneus radiaux ceinturés, sont, en général, confectionnés par le procédé-de confection en deux étapes. Ce procédé consiste, en général, à confectionner une première structure de nappes de corps de carcasse sur un tam- bour de confection cylindrique. La nappe de corps de carcasse est constituée, en général, par une couche de gomme intérieu- re, une structure de nappes de renforcement en câblés et deux tringles, une à chaque extrémité de cette structure. Les câblés de la structure de nappes de renforcement du mode de réalisation particulier représenté sur la Fig. 4 ont une dis- position du type en nappe radiale, c'est-à-dire que ces câ- blés font un angle compris entre environ 750 et environ 90 avec le plan circonférentiel médian du pneu, tandis que, dans les pneus à nappes diagonale, les câblés font un angle infé- rieur à 750 avec le plan circonférentiel médian du pneu. Le corps de carcasse est ensuite galbé en une configuration to- roldale semblable à la configuration d'ensemble d'un pneu vul- canisé final excepté qu'elle est un peu plus petite. Puis une structure de nappes de renforcement de ceinture est placée autour du corps de carcasse. Dans le mode de réalisation par- ticulière représenté, la structure de nappes de renforcement de ceinture 12 comporte deux nappes de ceinture pliées prati- quement inextensibles 14 et 16. Les câblés des nappes 14 et 16, sont, en général, fabriqués dans une matière à module éle- vé, par exemple en aramide, en acier ou en fibres de verre. Dans le mode de réalisation représenté, les câblés des nappes 14 et 16 sont en aramide. Cependant, on peut utiliser toute configuration de ceinture désirée. On dispose ensuite circon- férentiellement autour de la structure de nappes de renforce- ment de ceinture, une bande d'une ébauche de bande de roule- ment crue. On met le pneu dans un moule dans lequel il est gonflé, galbé et vulcanisé dans sa forme finale. Le moule peut être en deux parties ou du type segmenté bien connu dans l'art antérieur. Pendant-la période de temps initiale qui suit la fermeture du moule, un agent de vulcanisation est introduit dans la cavité du pneu sous une pression relativement élevée, repousse le pneu dans le moule et provoque l'écoulement du caoutchouc. Cependant, pendant cette phase initiale, le caout- chouc de la bande de roulement cru est à une température re- lativement basse et il résiste à l'écoulement. Après qu'un certain temps s'est écoulé, l'ébauche de bande de roulement s'échauffe et s'écoule alors très facilement. Cependant, pen- dant cette phase initiale, selon les caractéristiques physi- ques de l'ébauche de bande de roulement qui est utilisée, la répartition de pression dans le sens de la largeur de la cein- ture 12 de renforcement peut être fortement inégale et avoir une force suffisante pour provoquer la déformation des câblés de la ceinture, de la manière représentée sur la Fig.5. Plus le mélange est rigide, plus le défaut d'uniformité de la cein- ture de renforcement de ceinture est prononcé. Les mélanges de bande de roulement ayant une plasticité Mooney d'au moins et, de préférence, supérieure à 30, présentent ce défaut d'uniformité lorsqu'on utilise une ébauche de bande de roule- ment de la technique antérieure dans le procédé classique de confection de pneus. On a constaté que l'emploi d'ébauches de bande de roulement préformées conformément à la présente in- vention évite ce problème de défaut d'uniformité. Dans le mode de réalisation particulier représenté, l'ébauche de bande de roulement 10 a une plasticité Mooney d'environ 33. Aux fins de la présente invention, la plasticité Mooney est déterminée conformément à la norme ASTM D.1646 à 100 OC. L'importance du préformage de l'ébauche de bande de rou- lement crue 10 dépend du dessin final de la bande de roulement du pneu vulcanisé. Dans le mode de réalisation particulier re- présenté, la bande de roulement vulcanisée comporte une série de protubérances indépendantes, disposées en plusieurs rangées et formant des rainures-continues qui s'étendent circonféren- tiellement entre les rangées. L'ébauche de bande de roulement crue 10 est façonnée de telle sorte que la plus grande partie du caoutchouc cru est placée dans les régions du pneu qui s'a- lignent axialement avec les surfaces de contact avec le sol du dessin de la bande de roulement du pneu vulcanisé et que les régions de la bande de roulement cru qui contiennent moins de caoutchouc s'alignent avec les rainures s'étendant circon- férentiellement. On peut voir cela en se référant aux Fig.3 et 4 sur lesquelles un profil de bande de roulement vulcani- sée représenté sur la Fig. 3 est aligné en position axiale avec le caoutchouc de bande de roulement cru représenté en traits mixtes sur la Fig.4. La surface radialement extérieure de l'ébauche de bande de roulement crue 10 a une configuration approximativement sinusoïdale dans laquelle les crêtes et les creux s'alignent respectivement avec les protubérances et avec les rainures circonférentielles du profil de la bande de roulement vulcanisée. L'ébauche de bande de roulement crue 10 peut avoir dans les creux de la configuration de pneu une é- paisseur T de 5 % à 200 % supérieure à l'épaisseur T' des par- ties correspondantes du dessin de la bande de roulement vul- canisée, c'est-à-dire la région des rainures s'étendant cir- conférentiellement. De préférence, l'épaisseur T peut être de 5 o à 100 % supérieure à l'épaisseur T'. Dans le mode de réalisation particulier représenté, l'épaisseur T est supé- rieure d'environ 100 % à l'épaisseur T'. La surface radiale- ment extérieure de l'ébauche de bande de roulement crue 10 est conformée de telle sorte que la distance radiale A entre les crêtes et les creux est au moins égale à 20 % de la pro- fondeur de scrulpture B du dessin de la bande de roulement vulcanisée, et au plus égale à environ 95 % de la profondeur de sculpture B (20 % A.95 o B). Dans le mode de réalisa- tion particulier représenté, la distance A est égale à envi- ron 43 % de la profondeur de sculpture t"B". Dans le cas de la présente invention, la profondeur de sculpture B est défi- nie comme étant la distance radiale entre le fond-de la rai- nure circonférentielle et la surface radialement extérieure de la bande de roulement. De même, aux fins de la présente invention, l'épaisseur T' de l'ébauche de bande de roulement vulcanisée est la distance radiale entre la surface radiale- ment extérieure de la couche de ceinture radialement exté- rieure et la surface radialement extérieure du fond de la rainure correspondante. La présente invention est plus particulièrement appli- cable aux dessins de bandes de roulement vulcanisées qui com- portent des rainures continues s'étendant circonférentielle- ment autour du pneu tels que des pneus et/ou dessins de pneus du type à nervures. Le degré de préformage du caoutchouc cru de bande de roulement devient extrêmement difficile avec les dessins complexes de bande de roulement. L'ébauche de bande de roulement crue 10 de la présente invention est simplement extrudée sous la forme de section droite désirée, nécessaire pour fournir la quantité appropriée de caoutchouc a l'emplace- ment désiré. L'ébauche de bande de roulement crue 10 doit con- tenir une quantité suffisante de caoutchouc pour remplir com- plètement les évidements du moule comme cela se pratique ac- tuellement dans la technique connue. Bien que l'invention décrite soit particulièrement avan- tageuse pour une ébauche de bande de roulement crue ayant un degré élevé de rigidité, la présente invention peut également Atre appliquée à des caoutchoucs de bande de roulement consti- tués par des mélanges relativement mous. La présente invention réduit au minimum la déformation de la ceinture provoquée par l'augmentation de la pression au- dessous des protubérances du moule du pneu, qui correspondent aux régions en creux du dessin de la bande de roulement vulca- nisée. Pendant que le pneu est vulcanisé, la pression exercée sur le pneu est plus grande au-dessous des protubérances du moule qui sont les premières d-entrer-en contact avec l'ébau- che de-bande de roulement crue. Le-contact initial limite l'expansion du pneu dans ces régions. Si on utilise un mélan- ge de-bande de roulement ayant une forte rigidité, il aura tendance à provoquer une déformation de la-ceinture dans ces régions. Le préformage du caoutchouc de bande de roulement cru réduit au minimum l'importance de l'écoulement nécessaire dans la bande de roulement crue et réduit également au mini- mum l'augmentation de la pression exercée sur la ceinture. Ainsi, la ceinture peut conserver son uniformité et son inté- grité structurelle pendant la vulcanisation du pneu. R E V E N DI C A T I ON S 1 - Ebauche de bande de roulement crue préformée, pour la confection d'un bandage pneumatique comportant une série de rainures continues s'étendant circonférentiellement dans le dessin de la bande de roulement vulcanisée, caractérisée en ce que sa surface radialement extérieure a une configura- tion approximativement sinusoïdale de telle sorte que, lors- qu'elle est appliquée sur la carcasse au cours du processus de confection du pneu, ses crêtes non vulcanisées s'alignent avec les nervures ou protubérances de contact avec le sol du dessin de la bande de roulement vulcanisée tandis que ses creux s'alignent avec les rainures s'étendant circonférentiel- lement du dessin de la bande de roulement vulcanisée. 2 - Ebauche de bande de roulement, selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle est en une matière ayant une plasticité Mooney d'au moins 28. 3 - Ebauche de bande de roulement selon l'une des re- vendications 1 et 2, caractérisée en ce que la distance radia- le (A) entre les crates et les creux de sa surface radialement extérieure (10) est comprise entre environ 20 % et environ 95 %a de la profondeur de sculpture (B) du dessin de la bande de roulement vulcanisée. 4 - Ebauche de bande de roulement selon l'une des re- vendications 1 et 2, caractérisée en ce que la distance (A) entre les crêtes et les creux de sa surface radialement exté- rieure (10) est égale à environ 43 % de la profondeur de sculpture (B) du dessin de la bande de roulement vulcanisée. - Ebauche de bande de roulement selon l'une des re- vendications i et 2, caractérisée en ce que son épaisseur radiale (T) au fond des creux est de 5 % à 200 % environ su- périeure a l'épaisseur (T') de la partie correspondante du dessin de la bande de roulement vulcanisée telle que mesurée radialement vers l'extérieur à partir de la surface radiale- ment extérieure de la nappe de ceinture de renforcement radia- lement la plus extérieure. 6 - Ebauche de bande de roulement selon l'une des re- vendications 1 et 2, caractérisée en ce que son épaisseur radiale (T) au fond des creux est supérieure d'environ 100 % a l'épaisseur (T') de la partie correspondante du dessin de la bande de roulement vulcanisée telle que mesurée radiale- ment vers l'extérieur à partir de la surface radialement ex- térieure de -la nappe de ceinture de renforcement radialement la plus extérieure. 7 - Ebauche de bande de roulement crue préformée (10) pour la confection d'un bandage pneumatique, comportant une série de rainures continues s'étendant circonférentiellement dans le dessin de la bande de roulement vulcanisée, caracté- risée en ce que sa surface radialement extérieure (10) a une forme sensiblement sinusoïdale de telle sorte qu'elle est ap- pliquée sur la carcasse au'cours du processus de confection du pneu, ses crêtes non vulcanisées s'alignent avec les ner- vures ou protubérances de contact avec le sol du dessin de la bande de roulement vulcanisée et-ses creux s'alignent avec les rainures s'étendant circonférentiellement du dessin de la bande de roulement vulcanisée; en ce qu'elle est réalisée en une matière ayant une plasticité Mooney d'au moins 28, et en ce que la distance radiale (A) entre les crêtes et les creux de sa surface radialement extérieure crue (10) est com- prise entre environ 20 % et environ 95 % de la profondeur (B) du dessin de la bande de roulement vulcanisée tandis que son épaisseur radiale (T) au fond des creux est de 5 % à 200 % environ supérieure a l'épaisseur (TI)-de la partie correspon- dante du dessin de la bande de roulement vulcanisée telle que mesurée radialement vers l'extérieur à partir de la surface radialement extérieure de la nappe de ceinture de renforcement radialement la plus extérieure. 8 - Procédé de confection d'un bandage pneumatique com- portant une série de rainures continues s'étendant circonfé- rentiellement dans le dessin de la bande de roulement vulcani- sée, consistant à former une-structure de nappes de carcasse il sur un tambour de confection de pneus cylindrique; à étirer cette structure de corps de carcasse sous une première confi- guration toroldale et, à appliquer une ceinture de renforce- ment (12) en ciblés autour de la circonférence du pneu; ca- S ractérisé en ce qutil consiste à appliquer sur la surface ra- dialement extérieure de la ceinture (12) une ébauche de bande de roulement crue qui est en une matière ayant une plasticité Mooney d'au moins 28, dont la surface radialement extérieure a une configuration approximativement sinusoïdale, en la dis- posant sur la carcasse de telle sorte que ses crêtes s'ali- gnent avec les protubérances ou nervures de contact avec le sol du dessin de la bande de roulement vulcanisée et- que ses creux s'alignent avec les rainures s'étendant circonférentiel- lement du dessin de la bande de roulement vulcanisée; et à vulcaniser le pneu dans un moule. 9 - Procédé de confection d'un bandage pneumatique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la distance radiale (A) entre les crêtes et les creux de la surface radialement extérieure de l'ébauche de bande de roulement crue (10) est comprise entre environ 20 % et environ 95 5 de la profondeur (B) du dessin de la bande de roulement vulcanisée. - Procédé de confection d'un bandage pneumatique se- lon la revendication 8, caractérisé en ce que l'épaisseur radiale (T) de l'ébauche de bande de roulement crue au fond des creux est de 5 % à 200 9 environ supérieure à l'épaisseur (T') de la partie correspondante du dessin de la bande de rou- lement vulcanisée, telle que mesurée radialement vers l'exté- rieur à partir de la surface radialement extérieure de la nap- pe de renforcement de ceinture radialement la plus extérieure. 11 - Procédé de confection d'un bandage pneumatique dans lequel: on forme une structure de nappes de carcasse sur un tambour de confection de pneus, cylindrique; on étire cette structure en une première configuration toroldale et on ap- plique une ceinture de renforcement en câblés autour de la circonférence du pneu; caractérisé en ce qu'il consiste à ap- pliquer, sur la surface radialement extérieure de la ceinture, une ébauche de bande de roulement crue préformée, fabriquée en une matière ayant une plasticité Mooney d'au moins 28, et ayant une section droite de forme telle que la pression exer- cée sur la largeur de la ceinture de renforcement, pendant les phases initiales de la vulcanisation dans le moule, n'est pas suffisante pour provoquer une déformation tant soit peu importante de la ceinture du pneu vulcanisée; et à vulcani- ser le pneu dans un moule.