Brevet FR2487264A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne des objets munis d'une armature et en particulier des bandages pneumatiques ainsi que la construction des carcasses et nappes de sommet des bandes de roulement des pneumatiques ainsi que les ma- tières destinées à former de telles nappes de sommet. Les nappes de sommet de pneumatique comportent une ou plusieurs couches formant des nappes de câblés ad- jacents et parallèles disposées transversalement à la lar- geur de la bande de roulement habituellement, les câblés faisant un angle aigu avec l'axe central circonférentiel de la bande de roulement. Les bords des nappes de sommet sont formés par les extrémités adjacentes coupées des câ- blés, et ces bords coupés sont souvent l'origine de cer- taines faiblesses des pneumatiques, pouvant provoquer leur défaillance. Ces faiblesses sont dues à la rupture de la liaison entre les câblés et le reste du pneumatique, due aux extrémités découpées des filaments des câblés. Une construction courantede nappe de sommet qui a été mise au point afin de remédier aux inconvénients pré- cités, comporte un pliage des bords des nappes de sommet en direction axiale vers l'intérieur de manière que les bords de l'ensemble formant la nappe de sommet soient for- més par les plis, mais ces ensembles sont coûteux, ils imposent d'autres restrictions au dessin et à la fabrica- tion des nappes de sommet, et ils modifient les perfor- mances des pneumatiques. Le brevet de la République Démocratique d'Alle- magne n' 89 061, de 1971, décrit une autre construction mettant en oeuvre de minces monofilaments d'acier. Ce brevet est destiné à la résolution d'un problème posé par les points de croisement des nappes adjacentes de sommet,et l'utilisation de minces monofilaments est indi- quée comme résolvant ce problème. La nappe de sommet dé- crite comporte un mince monofilament continu d'acier ayant un diamètre au plus égal à quelques dixièmes de millimètre, disposé alternativement en zigzag transversa- lement à la nappe afin qu'il forme l'armature monofilamen- taire adjacente de la nappe à chaque passage successif. Cependant, cette construction n'a jamais été exploitée et en pratique, elle ne permettrait pas l'obtention d'une ré- sistance mécanique suffisante dans la nappe étant donné la dimension des monofilaments dont le diamètre est lui-même très limité étant donné le rayon de pliage aux bords de la nappe. Ces filaments ne peuvent pas résister aux contrain- tes de compression et à la formation de boucles, provoquant une fatigue rapide, et ils ne peuvent pas donner satisfac- tion en pratique car les expériences ont montré que de min- ces monofilaments ne peuvent pas résister à la compression dans le caoutchouc sans déformation latérale et fatigue ra- pide. En outre, des monofilaments épais seraient soumis à des contraintes si importantes en formant des boucles aux bords, provoquant une défaillance par fatigue, qu'ils ne pourraient pas être utilisés. L'invention concerne une variante de construction de nappe de sommet, utilisable en pratique, ayant les pro- priétés physiques nécessaires et dans laquelle certains des inconvénients précités sont évités. Dans un mode de réalisation, l'invention concerne une nappe de sommet pour pneumatique, comprenant une feuille allongée destinée à former la nappe et ayant des bords séparés par une ditance égale à la largeur de la nappe de sommet pour laquelle elle est prévue, les câblés comprenant un câblé torsadé de filamentsd'une matière à module élevé, ayant un angle de torsion, tel que défini dans le présent mémoire, qui ne dépasse pas 180, les câblés disposés trans- versalement à la feuille étant formés par un seul câblé continu disposé alternativement transversalement à la feuille et replié sur lui-même à chaque bord autour d'un axe per- pendiculaire au plan de la feuille afin que lesbords de celle-ci soient formés par une série de bords du câblé re- plié. L'expression "matière de module élevé" désigne une matière dont le module est compris entre 5.1010 et 2,1.10il Pa, par exemple l'acier, les fibres de verre et les fibres de polyamide aromatique (par exemple de "Kevlar"). Dans le présent mémoire, l'angle de torsion d'un câblé est donné par la relation tre x diamètre du câblé tangente de l'angle de torsion:2 x pas de commettage Les câblés sont de préférence commis avec un pas tel que la distance les séparant est inférieure à 1,2 fois le diamètre du câblé et est supérieure à 0,2 fois ce diamètre, et ils sontretenus en position relative dans la feuille formant la nappe par une feuille d'élastomère, par exemple une composition de revêtement de caoutchouc appli- quée sur une face des câblés assemblés, par exemple par frottement ou compression. Deux feuilles d'élastomère peu- vent être appliquées de part et d'autre de la feuille for- mant la nappe. Les filaments ou câblés peuvent être préalablement revêtus ou traités, suivant l'un quelconque des nombreux procédés connus, notamment par enrobage à l'aide d'une ma- tière élastomère. Les câblés peuvent être réalisés sous forme de filaments très serrés ou ils peuvent être à fila- ments ouverts. Les câblés peuvent être disposés à 90 par rap- port à l'axe central longitudinal de la nappe de sommet, mais ils peuvent aussi faire un angle aigu beaucoup plus courant par rapport à l'axe central (par exemple 21 ). Les câblés sont de préférence rectilignes à chaque passage transversalement à la feuille ou ils peuvent être disposés avec un dessin en chevrons, chaque passage du câblé ayant une forme en V dont la pointe se trouve sensiblement sur l'axe longitudinal central de la feuille. Ce type de nappe en chevrons permet la formation d'une nappe unique de som- met qui est équilibrée. Dans une variante, une nappe à chevrons peut être formés par deux câblés qui sont disposés séparément afin que chacun forme la moitié de la largeurde la nappe. Il est avantageux que les deux câblés puissent être entrelacés au centre de la feuille bien que cette ca- ractéristique ne soit pas essentielle. L'invention concerne aussi une telle nappe de sommet formant une boucle fermée constituée par un ruban de nappe de sommet, raccordé bout à bout sous forme fermée. Le raccord en bout est de préférence réalisé pa- rallèlement à la direction des câblés, entre les deux ex- trémités d'une nappe coupée à la longueur nécessaire. L'invention concerne aussi un ensemble de sommet destiné à un pneumatique et comprenant au moins deux nappes élémentaires de sommet dont l'une au moins est formée selon l'invention. Elle concerne aussi un pneumatique à carcasse ra- diale dans lequel la bande de roulement est renforcée par une couche formée par une nappe de sommet selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un court tronçon de nappe de sommet selon l'invention; - la figure 2 est une élévation latérale d'une partie de la nappe de la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan d'une construc- tion de nappe en chevrons; - la figure 4 est une vue en plan d'une variante de construction de nappe en chevrons; et - la figure 5 est une coupe d'une partie d'un pneumatique ayant un ensemble de nappes de sommet selon l'invention. La nappe de sommet représentée sur les figures 1 et 2 est une feuille allongée ayant des câblés 1 et 2 d'armature formés de fils d'acier parallèles et très rappro- chés, faisant un angle aigu A égal à 210 avec l'axe central longitudinal de la feuille allongée. Le câblé comporte des filaments d'acier revêtus de laiton de type 1 x 4/0,25 mm de diamètre, tordus avec un angle de torsion de 7,4 . Il faut noter que l'ensemble formé par les câblés parallèles ne comprend en fait qu'un seul câblé continu disposé en zigzag afin que les câblés repérés par la référence 1, lorsqu'ils atteignent le bord 3 de la feuille, se replient sur eux-mêmes et suivent le trajet repéré par la référence 2. De l'autre côté 4 de la feuille, les câblés 2 sont à nouveau repliés suivant le trajet 1 suivant. Ainsi, le câblé unique es-t disposé en zigzag avec des brins successifs adjacents les uns aux autres. L'espace ou espacement des brins adja- cents est égal à 0,25 fois le diamètre du câblé. Les plis forment un bord à boucles. La figure 2 indique que l'axe 5 du pli, entre des brins adjacents, est perpendiculaire aux grandes faces de la feuille et que les filaments du câblé sont réarrangés en partie suivant une droite verticale en formant une boucle si bien que tous les filaments sont à peu près dans des conditions analogues de charge et de rayon de pliage. Les câblés sont maintenus en position assemblée par une compo- sition de caoutchouc non vulcanisé qui est enfoncée dans l'ensemble formé par deux rouleaux, de la même manière que lors de la formation d'une nappe classique de carcasse. La feuille résultante constituant une nappe de câblés a ainsi une largeur proche de la largeur nécessaire à la confection d'un pneumatique, les câblés ayant déjà un angle voisin de celui qui est nécessaire; il n'existe pas d'extrémité coupée au niveau des bords et la nappe a une épaisseur sensiblement uniforme qui donne une grande liberté pour le dessin et la confection. En outre, le câblé multifilamentaire ayant un angle de torsion relativement faible, donne une construc- tion dans laquelle les filaments se supportent les uns les autres et empêchent le gauchissement dans les conditions d'utilisation du pneumatique mais, lors du pliage des boucles au bord de la nappe au cours de la fabrication, les filaments se déplacent et permettent la formation d'une nappe avec pliage sans création de contraintes su- perficielles élevées qui pourraient provoquer une défail- lance par fatigue en cours d'utilisation. La nappe représentée sur la figure 3 est encore formée d'un seul câblé d'armature, disposé de manière qu'il soit disposé de façon répétée sur la largeur d'une feuille longitudinale mais, dans ce cas, chaque brin a une forme en V si bien qu'une partie du brin a un angle d'inclinaison B égal à 21 , d'un côté de l'axe central longitudinal sur la moitié 7 de la bande formée, et a une partie de brin faisant un angle C de -21 dans l'autre moitié 8 de la bande. La nappe unique de sommet ainsi formée a une construction dite "équilibrée" en ce que la nappe formée avec une seule cou- chepermet la réalisation d'un pneumatique de construction équilibrée. La variante représentée sur la figure 4 met en oeuvre deux câblés séparés placés chacun en zigzag comme indiqué sur la figure 2 sur toute la largeur de la nappe. Cependant, dans ce cas, la nappe formée est relativement épaisse et a deux câblés, et les deux couches de câblé sont imbriquées au centre. L'opération est obtenue par disposition de la pointe du V d'un câblé en sens opposé de celui du V de l'autre câblé, l'un des câblés formant une boucle autour de l'autre au centre. On peut utiliser différents autres arrangements pour la formation de nappes multiples de sommet, avec ou sans imbrication et avec des résistances mécaniques et des largeurs différentes, à l'aide de différentes largeurs de dépôt et différents câblés. En outre, différentes incli- naisons des câblés par rapport à la direction circonfé- rentielle peuvent être utilisées, notamment une direction dé 90 pour une ou plusieurs nappes, suivant les critères fixésà la nappe de sommet du pneumatique réalisé. La nappe peut aussi être réalisée avec une cour- bure de sommet, formée préalablement, c'est-à-dire une certaine courbure dans la direction de la largeur. En outre, la nappe peut former une feuille continue et peut être découpée à la longueur nécessaire à la confection des pneumatiques, ou elle peut former une boucle continue du diamètre nécessaire au pneumatique à confectionner. Le pneumatique représenté sur la figure 5 est d'un type radial 155SR13 destiné à un véhicule pour pas- sagers. La largeur de la bande de roulement est de 110 mm 24872e4 et l'ensemble formant nappe de sommet comprend deux nappes 9 et 10 réalisées toutes deux selon l'invention. La nappe radialement interne 9 a une largeur de 118 mm et la nappe radialement externe 10 a une largeur de 108 mm. Chaque nap- pe est formée par un câblé d'acier 1 x 4/0,25 mm placé en zigzag (c'est-àdire un câblé ayant quatre filaments de 0,25 mm de diamètre chacun). L'angle de torsion du câblé est de 7,40, le pas de commettage est de 8,5 mm. Les nappes de sommet sont raccordées en bout de manière clas- sique. Le reste de la construction du pneumatique est celle d'un pneumatique classique à carcasse radiale. Le pneumatique décrit est éprouvé sur une machine d'essai afin que les défaillances aux bords des nappes de sommet apparaissent. L'essai comprend le roulement du pneu- matique à la pression nominale de gonflage et avec une sur- charge de 50 % au-delà de la charge nominale. La vitesse est de 50 km/h et le pneumatique et la roue décrivent un. cycle avec un angle de glissement de 4 , 20 fois dans une période de 3 min, suivi d'un cycle de roulement recti- ligne pendant 3 min. Ce programme est répété jusqu'à ce qu'on suspecte un décollage des bords des nappes de som- met, et on découpe alors le pneumatique afin de l'examiner. Les pneumatiques normaux de type 155SR13 ayant une nappe de sommet à bords coupés, comprenant deux nappes d'acier et destinés au même usage, présentent un décolle- ment important des câblés au bord des nappes de sommet, après deux à trois jours d'essai alors que le pneumatique selon l'invention ne présente qu'un faible décollage des bords après 13 jours complets de l'essai précité. La construction constitue un avantage dans tous les pneumatiques à carcasse radiale ayant une structure à nappe de sommet d'acier pour le renforcement de la bande de roulement, y compris dans les pneumatiques des voitures automobiles et des camions. En outre, la disposition de nappes uniques de sommet ayant des propriétés sensiblement constantes sur toute la largeur, sans bord coupé, donne une plus grande 2487?264 liberté pour la conception du pneumatique, car on ne cons- tate pas la présence des zones de rigidité propre données par les nappes connues de sommet à bords pliés, lors de l'utilisation des nappes de sommet selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Nappe de sommet pour pneumatique, du type qui com- prend une feuille allongée formée de câblés, ayant des bords séparés par la largeur prévue pour la nappe de sommet, celle- ci étant caractérisée en ce que les câblés de la nappe for- ment un groupe tordu de filaments d'une matière de module élevé, ayant un angle de torsion qui ne dépasse pas 180, les câblés (1) disposés sur toute la largeur de la feuille étant formés par un seul câblé continu disposé alte2nativement sur la largeur de la feuille et replié sur lui-même à chaque bord, autour d'un axe perpendiculaire au plan de la feuille afin que les bords de celle-ci soient formés par une série de bords pliés. 2. Nappe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les câblés (1, 2) disposés sur la largeur de la nap- pe sont déposés avec un pas tel qu'ils se touchent pratique- ment. 3. Nappe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les câblés adjacents (1, 2) sont séparés par une dis- tance comprise entre 0,2 et 1,2 fois le diamètre des câblés. 4. Nappe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les câblés (1, 2) sont rete- nus dans leur position relative dans la feuille par une mince feuille d'une matière élastomère repoussée contre une face des câblés assemblés. 5. Nappe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les câblés (1, 2) sont dispo- sés en travers de la feuille suivant un angle de 90 avec l'axe central longitudinal de la nappe. 6. Nappe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les câblés (1, 2) sont dispo- sés sur la largeur de la feuille avec une certaine incli- naison par rapport à l'axe central longitudinal de la nappe. 7. Nappe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, (caractérisée en ce que les câblés (1, 2) forment un dessin en chevrons dans lequel chaque passage du câblé a une forme en V, la pointe du V se trouvant pratiquement sur l'axe central longitudinal de la feuille. 8. Nappe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est formée par deux câ- blés continus (7, 8) disposés séparément afin qu'ils for- ment chacun la moitié de la largeur de la feuille. 9. Nappe selon la revendication 8, caractérisée en ce que les deux câblés continus (7, 8) sont entrelacés au cen- tre de la feuille. 10. Nappe selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les câblés (1, 2, 7, 8) sont sous forme d'un seul groupede filaments retordu sous forme d'un fil unique. 11. Nappe selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les câblés (1, 2, 7, 8) comportent plusieurs fils formés chacun d'un groupe retordu de filaments. 12. Nappe selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,-caractérisée en ce que la matière de module élevé est l'acier. 13. Nappe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle forme une boucle fermée destinée à constituer la nappe de sommet d'un pneu- matique, la nappe étant formée par raccordement bout à bout d'un tronçon de nappe continue. 14. Pneumatique à carcasse radiale, caractérisé en ce que sa bande de roulement est renforcée par une couche (9, ) d'une nappe de sommet selon l'une quelconque des re- vendications précédentes.