Brevet FR2478526A1 — publié le 19810925

L'invention concerne un procédé pour la fabrica- tion de pneumatiques pour automobiles comportant une carcasse, une bande de roulement et des flancs, par coulée par injection, et vulcanisation de caoutchouc dans un dispositif de coulée par injection et de vulcanisation. Dans la pratique, les pneumatiques d'automobiles (bandages gonflables) sont fabriqués, d'une façon prédominante par des procédés connus depuis de longues anneées, demandant un travail intensif. D'après ces procédés, on fabrique la car- casse et les flancs sur ce qu'on appelle une machine à confec- tionner les pneumatiques, en utilisant des pièces en caoutchouc brut, et on les vulcanise ensuite. On applique ensuite la bande de roulement que l'on a préparée ou fabriquée et pré-vulcanisée d'autre part (sans sculptures de pneumatique), sur la carcasse. On met ensuite en place le pneumatique, dont la construction est ainsi complète, dans une presse à vulcaniser et on le ter- mine dans cette presse en le vulcanisant et produisant en meme temps les sculptures de roulement nécessaires. La bande de roulement peut ici être appliquée sur la carcasse soit sous la forme d'une pièce finie (bande), soit sous la forme d'un anneau sans fin. Dans cette dernière variante, on procède alors à une extension de la bande de roulement. Ces surfaces de roulement fabriquées à part et prévulcanisées sont emmagasinées prêtes à servir dans ce dernier procédé de fabrica- tion, et elles sont reprises suivant les besoins de la fabrica- tion. Cette fabrication courant des pneumatiques demande beaucoup de main d'oeuvre et de temps en raison du nombre des étapes de travail qui doivent être exécutées, en partie, à la main. Le pneumatique fini est de plus, fréquemment, irrégulière- ment formé de sorte qu'il se produit un balourd en particulier dans la surface de roulement volumineuse. La bande de roulement peut aussi dans ce procédé être produite par injection de caoutchouc, ce qui toutefois ne simplifie que cette étape de la fabrication. Malgré le coût et les autres inconvénients de ce procédé courant de fabrication des pneumatiques, on n'est pas arrive jusqu'ici à introduire dans la pratique, dans une mesure notable, la technique de coulée par injection. On connaît par le brevet DE 25 14 973, un procédé 2 2478526 pour la fabrication de pneumatiques de véhicules par injection, dans lequel les parties constituées de caoutchouc, notamment les flancs et la bande de roulement, sont fabriquées par injec- tion. Il est prévu à cet effet un moule à injection construit spécialement, dans lequel on introduit la carcasse et éventuel- lement une ceinture (posée sur un noyau). La fabrication et la finition du pneumatique s'opérent en deux temps d'injection. On réalise d'abord, le moule ayant une configuration appropriée les flancs du pneumatique, dans les cavités de moule voulues. Après avoir modifié le moule, on injecte ensuite la bande de roulement, et ce, de façon qu'elle s'adapte et s'assemble en même temps avec les flancs fabriqués préalablement. Le procédé d'injection et le dispositif de coulée par injection ci-dessus nécessitent une construction d'un nou . veau type pour le pneumatique notamment, les flancs sont plus épais que dans le cas de la construction antérieure. La raison en est que, dans ce procédé connu, il manque le tissu qui existe habituellement dans la zone des flancs des pneumatiques courants de telle sorte qu'on est amené, pour assurer une résis- tance suffisante à la traction, à réaliser les flancs avec une épaisseur de paroi d'une importance appropriée. Le pneumatique d'automobile ainsi fabriqué présente de ce fait d'autres pro- priétés et aussi un autre comportement que les pneumatiques de construction courante. L'invention a pour-but de réaliser un procédé et un dispositif pour la fabrication de pneumatiques d'automobiles par injection de caoutchouc, qui permettent une mise en oeuvre efficace de la technique de coulée par injection pour la fabri- cation des pneumatiques, sans qu'il en résulte des effets défa- vorables sur la conformation et la solidité du pneumatique obtenu. Dans ce but, le procédé de l'invention est caracté- risé en ce que l'on fabrique d'abord la bande de roulement par coulée par injection dans une cavité de moule fermé de toutes parts, on introduit ensuite la carcasse dans le moule à injec- tion ouvert, et on forme finalement les flancs par moulage, l'ensemblE du pneumatique étant réuni avec -la bande de roulement par la vulcanisation. L'invention est basée-sur cette observation que la bande de roulement volumineuse est de fabrication particu- 3 2478526 Fièrement délicate en raison de l'accumulation de matière. Pour que les supériorités du procédé par injection puissent donner leurs effets sans restriction, on fabrique d'abord la bande de roulement, en premier, par injection dans un moule approprié qui entoure la cavité de moulage de toutes parts, au moyen de pièces rigides immobiles et non élastiques. Cette bande de roulement se présente alors sous la forme de la partie princi- pale, fabriquée rationnellement, extrêmement précise, du preu- matique. La bande de roulement ainsi fabriquée, pourvue de ses sculpturescomplète du pneumatique, mais non encore vulca- nisée, est ensuite pourvue d'une façon appropriée de la carcas- se et des flancs, et finalement elle est vulcanisée. Pour reprendre le mode de construction des pneuma- tiques utilisé jusqu'ici, bien introduit et qui a fait ses preuves, on peut, suivant une autre proposition de l'invention, réaliser la fabrication de la carcasse avec les flancs, de la façon connue, avec une machine à confectionner les pneumatiques. Les parties que l'on vient de mentionner sont ensuite mises en place dans le moule à injection ouvert à cet effet, et serrées contre la bande de roulement au moyen d'un noyau expansible, en particulier au moyen d'une "chambre gonflable connue", et enfin réunies avec cette bande par vulcanisation. La bande de roulement fabriquée par injection est maintenue dans le moule d'injection de telle façon que ses sculptures fragiles de pneumatique restent dans ou sur les éléments de moule correspondants et ne soient pas arrachées de ceux-ci. On ouvre ensuite le moule à injection pour y introduire la carcasse et les flancs vers l'intérieur (dans la zone d'un noyau). D'autre part, avec l'invention, le moule à injec- tion constitue également l'appareil de vulcanisation. Les flancs, avec la carcasse,,fabriqués d'autre part sont vulcanisés dans cet appareil d'injection et de vulcanisation. On accordera ici les étapes du travail les unes avec les autres de telle façon que le moule à injection et l'ébauche (bande de roulement) ne subissent aucun refroidissement notable après achèvement de l'opération d'injection, afin que l'énergie thermique apportée par l'injection à haute température soit conservée pour la vul- canisation du pneumatique complet qui la suit. On verra là un avantage essentiel par rapport au magasinage intermédiaire de bandes de roulement fabriquées à part. Dans le procédé suivant l'invention, les flancs peuvent eux aussi être fabriqués par coulée par injection. Le dispositif suivant l'invention est construit de telle façon qu'une cavité de moule limitée de toutes parts, est destinée à recevoir la matière qui constituera la bande de roulement, au moyen d'éléments de moule très résistants, s'appliquant hermétiquement les uns contre les autres, en par- ticulier en métal. Ces éléments sont configurés et posés les uns contre les autres de façon telle qu'après que l'on a fabri- qué la bande de roulement, on peut retirer du moule, en resser- rant différents éléments par de simples opérations de déplace- ment, un noyau rigide et le remplacer par une chambre gonflable avec la carcasse et les parties déjà moulées des flancs. Quand le moule à injection est fermé, les parties du moule s'appuient exactement les unes sur les autres de sorte que les pressions élevées qui se produisent au cours de l'injection peuvent être absorbées sans que ces parties de moule se déplacent les unes par rapport aux autres. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et dés dessins annexés représentent des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe radiale d'une partie d'un moule d'injection avec indication dés déplacements et parcours fonctionnels. - la figure 2 représente une partie du moule d'injection avec la bande de roulement déjà formée d'autre part par injection, en coupe radiale et en élévation. - la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III, horizontale et perpendiculaire à l'axe du moule à injection de la figure 2. - la figure 4 est une vue en coupe radiale d'une partie du dispositif d'injection et de vulcanisation, dans lequel repose encore un pneumatique terminé. Un pneumatique d'automobile est constitué habi- tuellement par une bande de roulement 10, avec ses sculptures 11, des flancs 12 et 13, une carcasse 14 placée à l'intérieur et, dans le cas présent, une ceinture de renforcement 15. Il ressort des dessins de l'exemple de réalisation 2478526 de l'invention que la bande de roulement 10 a été préparée par injection, tandis que les flancs 12 et 13 l'ont été par la technique antérieure, dans une machine à confectionner les pneumatiques (non représentée), et ont été ensuite assemblés avec la carcasse 14 sur la bande de roulement 10, par vulcani- sation du pneumatique complet. La suite d'opérations ci-dessus se déroule dans un dispositif d'injection et de vulcanisation. Les figures 2 et 3 montrent ici des détails d'un dispositif d'injection, notamment d'un moule à injection pour la fabrication de la bande de roulement 10, tandis que la figure 4 représente schéma- tiquement le dispositif d'injection transformé en dispositif de vulcanisation. Le dispositif ou moule d'injection suivant les figures 2 et 3 est constitué par un élément de moule annulaire extérieur 16, pourvu d'un évidement également annulaire destiné à la formation d'une cavité de moulage 17 pour la bande de roulement 10. La surface placée radialement à l'extérieur de la cavité de moule 17 est pourvue d'un profil au moyen duquel seront moulées, au cours de la fabrication de la bande de rou- lement 10, les sculptures de pneumatique 11. Le moule extérieur 16 est constitué, dans le sens de la circonférence par un cer- tain nombre de segments 18 qui s'adaptent dans le sens de la circonférence et qui se raccordent hermétiquement les uns aux autres. Sur la face qui se trouve radialement à l'intérieur, la cavité de moule 17 est limitée par un noyau 19 représentant une partie intérieure du moule. Ce noyau 19, qui s'applique hermétiquement sur la partie 16 extérieure du moule, est cons- titué par des segments 20 et 21. A la partie extérieure 16 du moule et au noyau 19 sont associés des organes de fermeture rigides, très résistants qui transmettent, grâce à la mise en service d'organes de pous- sée, par exemple des vérins (non représentés)! les forces de fermeture et d'étanchéité nécessaires à la partie extérieure du moule 16 et au noyau 19. La partie extérieure 16 du moule et les segments 18 du moule sont soumis sur leurs faces extérieures, à l'action, qui les maintient dans la position de fermeture, d'un anneau 22 de fermeture, qui s'applique, par une surface de poussée 23 6 2478526 conique, sur des contre-surfaces 24 obliques ou coniques de la partie extérieure 16 du moule ou des segments 18. Par un déplacement vers le haut de l'anneau 22 de fermeture (figure 2), on peut soulager ou libérer les segments 18 de la partie extérieure du moule et les séparer les uns des autres dans le sens radial. La figure 2 montre la position de fermeture de l'anneau 22. Le noyau 19 ou les segments 20 et 21 de ce noyau sont ici soumis à l'action de deux organes 25 et 26 de trans- mission de la pression, par les deux c5tés, notamment dans le sens axial. Ces pièces sont également coniques, notamment avec des surfaces 27 et 28, convergeant coniquement (dans la direc- tion d'un plan transversal central) qui s'appuient sur des contresurfaces 29 et 30 du noyau 19 ou des segments 20, 21 de ce noyau. Les contre-surfaces 29, 30, coniques, mentionnées, qui limitent un espace intérieur divergeant vers l'extérieur et vers le haut et le bas, sont séparées les unes des autres et du noyau 19 par une saillie 31 de centrage centrale, Un déplacement l'un vers l'autre des organes de transmission de la pression 25, 26 a par conséquence pour effet de pousser le noyau 19 ou les segments 20 radialement vers l'extérieur et par suite de les appliquer contre la partie extérieure 16 du moule. La partie extérieure 16 du moule et le noyau 19 sont pourvus, à côté et au-dessus et en-dessous de la cavité de moule 17, de surfaces d'étanchéité 32 et 33, qui sont coniques et ce, de façon telle que les surfaces d'étanchéité 32 de la partie extérieure 16 du moule divergent vers l'extérieur et vers le haut et le bas. Les surfaces d'étanchéité 33 du noyau 19 sont réalisées de façon à s'y adapter de façon appropriée. A ces dernières surfaces 33 se raccorde centralement une sail- lie 34 du noyau 19, s'avançant dans la cavité de moule 17, qui forme la face intérieure de la bande de roulement 10 et qui assure ici, en même temps, en liaison avec les surfaces 33 d'étanchéité, un centrage et un ajustement des segments 20 et 21 par rapport à la partie 16 extérieure du moule. Les parties de moule décrites plus haut sont cons- tituées en une matière rigide, le mieux possibles conductrice de la chaleur, de métal en particulier. Ces parties de moule sont montées les unes par rapport aux autres de telle façon que la cavité de moule 17 pour la bande de roulement 10 soit entourée 7 2478526 par elles de toutes parts, exception faite du système de canaux d'injection (non représenté en détail). Il est ainsi possible de réaliser une pièce moulée précise dans toutes ses parties. On fabrique par coulée par injection la bande de roulement 10 dans le dispositif d'injection des figures 2 et 3 et l'y pré-vulcanise. Dans le présent exemple de réalisation, on moule en même temps, avec et sur la face intérieure de la bande de roulement 10, la ceinture 15. Cette ceinture 15, fabriquée à part, est à cet effet appliquée, avant de fermer le moule, sur le noyau 19, notamment dans la zone de la saillie 34. Quand est terminée par injection la bande de rou- lement 10 (prévulcanisée), on ouvre le dispositif d'injection suivant les figures 2 et 3, et ce, comme il a été indiqué dans la figure 1, en retirant les parties de moule qui se trouvent à l'intérieur, notamment en rassemblant et retirant le noyau 19. Cela s'opère, dans le présent exemple de réalisation, en retirant d'abord, par déplacement dans le sens axial, les organes de poussée 25, 26. Ensuite, on ramène en arrière, dans le sens radial, les segments 20, 21 du noyau, vers le centre du dispositif d'injection circulaire, à savoir d'abord les segments 20 et ensuite les segments 21 du noyau. Les premiers sont à cet effet pourvus de surfaces latérales 36, dirigées parallèlement à la direction du déplacement. En revanche, les segments 21 du noyau ont des surfaces latérales 37 fortement convergentes. Les segments 20 et 21 du noyau sont placés alter- nativement dans le sens de la circonférence (figure 3), de sorte que le retrait du noyau 19 peut s'effectuer sans efforts. La partie extérieure 16 du moule avec la pièce moulée (bande de roulement 10) qui se trouve dans la cavité de moulage 17 reste dans la position de fermeture des figures 2 et 3. Cette bande de roulement 10 n'est en conséquence pas détachée de la partie extérieure 16 du moule. On met alors en place, dans le dispositif d'injec- tion intérieur, ouvert et libre, une carcasse 14, avec les flancs 12 et 13, prémoulés d'autre part et prévulcanisés. Cette partie du pneumatique, à savoir la carcasse 14 avec les flancs 12, 13, se trouve sur un moule intérieur expansible qui est ici réalisé sous la forme d'une chambre gonflable 38. Cette chambre à air 38 est à son tour une partie constituante des 8 2478526 parties latérales 39 et 40 du moule, qui servent à former les faces extérieures des flancs 12 et 13 et que l'on met en oeuvre, en commun avec la chambre gonflable 38 ainsi qu'avec la carcas- se 14 et les flancs 12 et 13 dans le dispositif d'injection existant. Les parties latérales 39 et 40 du moule sont réali- sées ici de telle façon que les surfaces d'étanchéité 41 et 42 qui se trouvent radialement à l'extérieur viennent buter, en s'y adaptant par leur configuration conique, contre les surfaces d'étanchéité 32 de la partie extérieure 16 du moule. On serre ensuite, de la façon connue, on gonflant la chambre 38, la carcasse 14, avec les flancs 12, 13 sur la bande de roulement 10 et sur les parties latérales 39, 40 du moule. Le moule représenté dans la figure 4 sert désormais comme dispositif de vulcanisation, pour vulcaniser le pneumati- que complet en fixant l'une aux autres la bande de roulement 10, et les flancs 12 et 13. On peut fabriquer les flancs 12, 13 avec la car- casse 14 dans une machine connue à fabriquer les pneumatiques et les y pré-vulcaniser. Il est toutefois aussi possible de fabriquer les flancs 12, 13 par coulée par injection. Le dispositif d'injection et de vulcanisation qui est ici représenté est placé horizontalement sur un anneau d'appui 43, qui peut être une partie constituante d'un atelier de fabrication de pneumatiques plus important. 9 2478526 R E V E N D I C A T I 0 N S l') Procédé pour la fabrication de pneumatiques d'automobiles comportant une carcasse, une bande de roulement et des flancs, par injection et vulcanisation de caoutchouc dans un dispositif de coulée par injection et de vulcanisation, caractérisé en ce qu'on fabrique d'abord la bande de roulement (10) y compris les sculptures (11) par injection dans une cavité de moule fermée de toutes parts, on introduit ensuite cette carcasse (14) dans le moule d'injection ouvert, dans lequel on forme finalement par moulage les flancs (12, 13) que l'on fixe avec la bande de roulement (10) en vulcanisant le pneu- matique complet. ) Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que les flancs (12, 13), avec la carcasse (14), sont fabriqués sur une machine de confection de pneumatiques classi- que de la technique antérieure, et sont introduits ensuite dans le dispositif d'injection, o on les met en place avec la bande de roulement (10) fabriquée par injection. ) Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on pose dans la cavité du moule (17), destiné à la bande de roulement, sur la face intérieure de cette dernière, une ceinture (15), que l'on incorpore éventuel- lement, et la relie à cette bande. ) Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ceque les flancs (12, 13), avec la carcasse, sont mis en place dans le moule à injection en reposant sur un noyau expansible (chambre gonflable 38) et sont appliqués par cette dernière sur les parois du moule et la bande de roulement (10). 50) Dispositif d'injection et de vulcanisation pour la fabrication de pneumatiques d'automobiles, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cavité de moule (17), destinée à recevoir la matière qui constituera la bande de roulement (10) est limitée de toutes parts par des éléments de moule (16, 19) très résistants, se raccordant hermétiquement les uns aux autres, en particulier en métal. ) Dispositif suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que les éléments du moule qui se trouvent à l'inté- rieur dans le sens radial (noyau 19) peuvent être détachés des autres parties de ce moule et être retirés du dispositif, tout en bloquant la bande de roulement (10) dans la cavité (17) du moule qui se trouve à l'extérieur (partie extérieure 16 du moule), dans la position nécessitée pour la fabrication. 70) Dispositif suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les flancs (12, 13), fabriqués d'autre part, sont mis en place sur un noyau expansible (cham- bre gonflable 38) avec ce dernier dans le dispositif d'injec- tion et de vulcanisation, et peuvent aussi être appliqués à pression contre la bande de roulement (10) et les parties laté- rales (39, 40) du moule. ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisé en ce que la partie extérieure (16) du moule et/ou le noyau (19) sont constitués par des segments (18) de moule ou de noyau (20, 21), qui sont serrés hermétique- ment les uns contre les autres par des organes de fermeture commandés par une pression (anneau 22 de fermeture, organes 25, 26 de transmission de la pression). ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 5 à 8, caractérisé en ce que la partie extérieure (16) du moule présente sur sa face intérieure, dirigée vers le noyau (19), des surfaces d'étanchéité obliques (coniques) (32), sur lesquelles s'applique, par des surfaces d'étanchéité (33) réalisées de la même façon, également coniques, le noyau (19). 100) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 5 à 9, caractérisé en ce que le noyau (19) ou les segments (20, 21) du noyau peuvent être poussés dans le sens radial vers l'extérieur, vers la face intérieure de la partie (16) extérieure du moule, par deux organes (25, 26) de transmis- sion de la pression, coniques, mobiles l'un vers l'autre. 11 ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 5 à 10, caractérisé en ce que les flancs (12, 13) ainsi que la carcasse (14) avec le moule intérieur (chambre gonflable 38), ainsi que les parties latérales (39, 40) du moule peuvent être mis en place dans le dispositif d'injection et de vulcanisation de façon telle que les parties latérales (39, 40) du moule peuvent prendre appui, par des surfaces d'étanchéité (41, 42) coniques, sur les surfaces d'étanchéité (32) de la partie extérieure (16) du moule.