Brevet FR2489756A1 — publié le 19820312

La présente invention concerne des pneumatiques ra- diaux de grande capacité et faible section. En général, il est bien connu que des pneumatiques radiaux de grande capacité, en particulier ceux qui compor- tent plusieurs couches de ceinture composées chacune de câ- bles métalliques dans leurs parties de couronne, sont avanta- geux en ce qui concerne la résistance aux perforations, la stabilité au braquage, la résistance à l'usure et d'autres propriétés, par comparaison aux pneumatiques biais classi- ques utilisés dans des applications semblables. Cependant d'un autre côté, les pneumatiques radiaux de ce type ont plus tendance à être affectés par un phénomène de décollement entre le câblé et le caoutchouc ou de rupture sous l'effet des déformations, des contraintes ou des causes semblables se produisant en cours de roulement sous charge, ces dommages étant créés fréquemment au voisinage des bords latéraux de la ceinture ainsi qu'à l'extrémité repliée de la carcasse, et en outre à l'extrémité d'une couche de renforce- ment de talon, qui peut être placée le long de la partie repliée, que les pneumatiques biais classiques. Cette tendance se manifeste notamment dans des pneu- matiques o le rapport de la hauteur H à la largeur maximale S du pneumatique, c'est-à-dire le rapport d'aplatissement, est au plus égal à 0,8, ce qui correspond à ce qu'on appelle des pneumatiques de section aplatie, du fait que la zone de flexion du flanc de pneumatique, qui n'est pas pourvue d'un renforcement particulier autre que le pli de carcasse, et qui peut se déformer aisément en charge, se raccourcit en corres- pondance à la variation du taux d'aplatissement. Pour remédier à cette tendance, on a disposé un ren- fort au voisinage de chaque partie extrême comme mentionné ci-dessus mais l'effet de renforcement est faible. Dans une autre tentative d'élimination de cet incon- vénient, on a essayé de réduire le rayon de courbure de la ligne de carcasse dans la partie d'épaulement du pneumatique. Une telle action est efficace pour empêcher la rupture sur les bords latéraux de la ceinture, mais elle exerce inverse- ment un effet perturbateur sur la région-talon. Il en résul- te que les risques de rupture sont décalés vers cette région. A l'opposé, on sait redresser le profil de la ligne de car- casse dans la zone du talon. Dans ce cas, les risques de rupture sont décalés vers l'épaulement. Ces contre-mesures ne permettent pas de résoudre fondamentalement les défauts dus à l'ouverture du flanc. L'inconvénient précité est dû au fait que, comme la carcasse s'étendant de façon continue entre les deux talons au travers de la partie d'épaulement est déformée dans son ensemble jusque dans un profil d'équilibre sous l'effet d'une pression interne prédéterminée, la répartition des ten- sions est modifiée par le gonflage du pneumatique. Une telle influence mutuelle sur l'épaulement et sur le talon devient de plus en plus critique à mesure qu'augmen- te le taux d'aplatissement. En conséquence, dans des pneuma- tiques de ce type, lorsqu'on exerce une contre-mesure sur l'une des parties constituées par l'épaulement et le talon, l'autre partie est affectée défavorablement quels que soient l'agencement du renfort de talon et le profil de la ligne de carcasse, de sorte qu'il est nécessaire de satisfaire simul- tanément aux deux conditions opposées mentionnées ci-dessus. L'invention a pour but de résoudre complètement le problème posé par les deux conditions opposées à satisfaire, ou d'améliorer nettement la résistance à la rupture de pneu- matiques radiaux de section aplatie, par une amélioration du profil de la ligne de carcasse s'étendant de la partie-épau- lement du pneumatique jusqu'à sa partie-talon de façon à empêcher simultanément des ruptures de se produire au voisi- nage des bords latéraux de la ceinture et de l'extrémité repliée de la carcasse, et en outre de l'extrémité supérieu- re de la couche de renforcement qui peut être placée le long de ladite partie repliée de la carcasse. Les recherches des inventeurs les ont amenés aux conclusions suivantes en ce qui concerne la solution de ces problèmes antinomiques. Il est nécessaire en premier lieu d'équilibrer les tensions de la carcasse de façon qu'elles soient égales dans la partie-épaulement et dans la partie-talon. En second lieu, il est nécessaire d'améliorer la répartition des tensions de carcasse dans le flanc s'étendant entre la partie-épaulement et la partie-talon en vue d'adapter simultanément les ten- sions s'exerçant dans la partie-épaulement et la partie- talon. En étudiant la déformation de la ligne de carcasse avant et après le gonflage sous une pression interne normale, en particulier l'équilibre des tensions dans chacune des par- ties d'épaulement, de flanc et de talon, les inventeurs ont trouvé que le profil de la ligne de carcasse doit être cor- rect sur l'ensemble desdites parties pour que l'impératif précité soit satisfait. Dans ce but, il est important de dé- terminer le profil de la ligne de carcasse avant le gonflage sous la pression interne normale. Lorsque le pneumatique est seulement monté sur une jante normale, la possibilité d'assurer l'adaptation complète n'est pas encore fournie de sorte qu'un tel état de montage ne peut pas constituer une position de référence définissant la ligne de carcasse correcte précitée. On a donc effectué différentes études pour trouver les paramètres permettant de réaliser le montage correct du pneumatique sur une jante nor- male avec une pression interne qui soit telle que le pneuma- tique ne soit pratiquement pas influencé par le gonflage jusqu'à la pression interne normale et que la ligne de car- casse ne soit essentiellement pas modifiée après la vulcani- sation du pneumatique. A la suite de ces recherches, on a trouvé qu'une situation de montage temporaire sous une pres- sion interne de 0,5 bar pouvait être considérée comme la meilleure situation de référence. L'invention concerne par conséquent des pneumatiques radiaux de section aplatie et elle a pour objet d'améliorer les performances de pneumatiques ayant un rapport d'aplatis- sement H/S, entre la hauteur H et la largeur maximale S du pneumatique, non supérieur à 0,8, et en particulier compris entre 0,74 et 0,5. Dans ce cas, l'enveloppe du pneumatique est renforcée d'une part par au moins un pli de carcasse s'étendant entre les deux tringles de talon et contenant des câbles noyés dans ledit pli dans une direction essentielle- ment radiale du pneumatique, chaque câble ayant un module non inférieur à 4000 kg/mm2 et étant formé-par exemple de fibres de polyamides aromatiques ou de métal, notamment de fils d'acier, et d'autre part par une ceinture formée d'au moins deux couches, contenant chacune des câbles métalliques, en particulier des fils d'acier, noyés dans celle-ci, ces couches étant placées sur la partie de couronne de la carcas- se et autour de celle-ci et se croisant mutuellement d'un angle relativement petit par rapport à la ligne équatoriale du pneumatique tout en établissant le taux d'aplatissement mentionné ci-dessus par ce qu'on appelle un effet de cercla- ge de ladite ceinture. En outre la carcasse est repliée autour de la tringle noyée dans le talon et, si nécessaire, une couche caoutchou- tée de câbles métalliques, en particulier des fils d'acier, de la toile en câblés ou une toile formée de fibres organi- ques telles que des fibres de nylon et de polyester ou au- tres, peut être disposée autour de la partie repliée de la carcasse en formant une couche de renforcement de talon. Dans les pneumatiques radiaux à section aplatie selon l'invention, les caractéristiques suivantes sont limi- tées à la ligne de carcasse de l'enveloppe de pneumatique dans la situation de montage temporaire définie ci-dessus, en particulier en ce qui concerne le profil s'étendant de la partie-épaulement à la partie-talon. La ligne de carcasse définit un profil de forme bom- bée dans la section de pneumatique, ce profil étant défini par une ligne incurvée dont la courbure diminue en fonction de l'éloignement vers l'extérieur par rapport à une corde PQ qui est un segment de droite reliant un point P à un point Q, le point P étant soit l'intersection de la ligne de car- casse et d'une droite normale à la ligne de carcasse et pas- sant par le point A o la partie-talon s'écarte du rebord de jante, soit le point d'inflexion de la ligne de 248915S carcasse lorsque l'intersection est située plus à l'inté- rieur que le point d'inflexion, tandis que le point Q est l'intersection de la ligne de carcasse et de la droite radia- le (c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu- matique) du pneumatique passant par le point P. En outre le profil de forme bombée est essentiellement symétrique par rapport à la médiatrice D de la corde PQ jouant le rôle d'un axe de symétrie à l'intérieur et à l'extérieur de celle- ci, et la distance w séparant la ligne de carcasse de la corde PQ, mesurée le long de la médiatrice D est égale à 0,25 à 0,35 fois la distance w séparant la corde PQ du plan équa- torial E du pneumatique. Dans le profil de ligne de carcasse mentionné ci-dessus, quand la largeur du pneumatique est aug- mentée par gonflage à la pression interne normale, les défor- mations de la carcasse au voisinage des bords latéraux de la ceinture et de l'extrémité repliée de la carcasse, et en outre de l'extrémité supérieure de la couche de renforcement de talon, qui peut être placée le long de la partie rabattue de carcasse, sont minimes par comparaison à la déformation produite dans le flanc. Dans la mise en pratique de l'invention, il est pré- férable que la ligne incurvée formant le profil bombé dans une section de la ligne de carcasse ait un rayon de courbure minimal égal à 0,3 à 0,4 fois la longueur h de la corde PQ, et que le bord latéral de la ceinture soit placé sur le pro- longement de la corde PQ, et en outre que le centre de cou- ronne de la ligne de carcasse soit situé à une distance ver- ticale ho, égale à moins de 0,17 fois la distance w entre la corde PQ et le plan équatorial E, par rapport au point d'in- tersection Q. L'expression "médiatrice" D de la corde PQ utilisée dans cette description signifie que la longueur h de la corde PQ est divisée en deux parties h1 et h2 rentrant dans une plage admissible définie par 0,5 h + 0,025 h. En outre l'ex- pression "profil bombé essentiellement symétrique par rapport à la médiatrice D jouant le rôle d'axe de symétrie" signifie qu'un léger écart est acceptable pour la médiatrice D et également que les rayons de courbure R1 et R2, qui sont mini- maux à proximité des deux extrémités du profil bombé, sont égaux en fait l'un avec l'autre dans une plage admissible de 0,35 h + 0,05 h par rapport à la longueur h de la corde PQ. En outre, les segments de droite reliant les centres de courbure C1 et C2' correspondant aux rayons R1, R2, avec les points d'intersection P et Q ont de préférence des an- gles angles d'inclinaison a1 et a2 non supérieurs à 35 par rapport à la corde PQ. Dans ce cas, l'angle d'inclinaison diminue à mesure que le rapport d'aplatissement du pneumati- que est réduit. Selon l'invention, quand la ligne de carcasse satis- fait à la relation h1 _ h2 et R1 R2 dans les plages défi- nies ci-dessus, on peut obtenir simultanément une adaptation et une suppression des déformations dans les parties d'épau- lement et de talon sans qu'il y ait influence d'une de ces parties par l'autre. Au contraire l'impératif mentionné ci- dessus ne peut pas être satisfait dans un profil bombé de ligne de carcasse o la médiatrice D est située avec un écart supérieur à 2,5 % par rapport à la longueur h de la corde PQ et o les rayons de courbure minimaux R1, R2, de préférence sélectionnés dans la gamme comprise entre 0,3 et 0,4 h. s'écartent de la relation essentiellement symétrique à l'intérieur de la gamme admissible de 0,35 h + 0,05 h par rapport à la longueur h de la corde PQ. En outre la distance w entre le profil bombé et la corde PQ doit nécessairement rentrer dans une gamme comprise entre 0,25 et 0,35 fois la largeur w entre la corde PQ et le plan équatorial E du pneumatique. Quand la distance w dépas- se la limite supérieure, le déplacement du flanc avant et après le gonflage à la pression normale ne peut pas se faire correctement et l'élimination et la suppression des déforma- tions à la fois dans la partie d'épaulement et dans la partie de talon ne sont pas efficaces en pratique alors que, quand la distance w est inférieure à 0,25 w, la déformation pro- duite dans le flanc est excessive et elle a un effet perturba- teur sur les parties d'épaulement et de talon. De préférence la distance w0 est comprise dans une gamme de 0,27 w à 0,32 w. Quand le bord latéral de la ceinture est placé sur un prolongement de la corde, il est empêché de transmettre l'effet de déformation de corde à la partie d'épaulement de sorte qu'on peut obtenir un meilleur résultat. Lorsque le degré d'aplatissement de la ceinture est limité de manière que la distance verticale ho entre la ligne de carcasse et le point d'intersection Q au centre de la partie de couronne ne soit pas supérieure à 0,17 fois, de préférence 0,15 fois, la largeur w entre la corde PQ et le plan équatorial E du pneumatique, la ceinture transmet de façon avantageuse à la partie d'épaulement l'effet des défor- mations rejetées résultant d'un contact de la partie de cou- ronne avec le sol. D'autres avantages et caractéristiques de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé qui est une demi-coupe radiale schémati- que d'un mode de réalisation du pneumatique selon l'invention. Sur le dessin annexé, on a représenté seulement la demi-coupe radiale de gauche du pneumatique selon l'invention qui est placé dans une situation de montage temporaire sur une jante normale et qui est gonflé à une pression de 0,5 bar. Il est évident que la moitié de droite, non représentée, est symétrique par rapport à la moitié de gauche. Les dimen- sions du pneumatique sont les suivantes: - Taille de pneumatique: 11/70R22,5 16PR - Jante normale utilisée: 8,25 x 22,5 - Pression normale de gonflage 8,9 bars. Sur le dessin, le pneumatique T comprend, dans la couronne 1, une ceinture 2 placée autour de la carcasse 3. La ceinture 2 est composée de quatre couches caoutchoutées dans lesquelles sont noyés d'une manière classique des câ- bles d'acier qui se croisent mutuellement en faisant un petit angle par rapport à la ligne équatoriale du pneumati- que. La carcasse 3 est composée d'un pli caoutchouté conte- nant des câbles métalliques, en particulier des câbles d'acier qui sont placés dans un plan essentiellement radial du pneumatique, ce pli étant replié autour d'une tringle de talon 4 de l'intérieur vers l'extérieur. Sur la figure, on a désigné par 5 une jante normale,, par 6 le talon retenu par un rebord de jante f, par 7 l'épau- lement et par 8 le flanc. Dans le mode de réalisation représenté, P désigne un point d'intersection de la ligne de carcasse et d'une perpen- diculaire N à la ligne de carcasse passant par un point A d'écartement du talon 6 par rapport au rebord f de la jante (dans ce cas le point P est situé à un point fixe de la carcasse 3 même dans une condition o celleci est fortement déformée), Q désigne un point d'intersection de la ligne de carcasse avec une ligne radiale du pneumatique passant par le point d'intersection P et perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique, et le segment de droite reliant en- tre eux lesdits points d'intersection est la corde PQ. En considérant le profil bombé de la ligne de carcasse dans la section du pneumatique, la longueur/de la corde PQ est de 127 mm et la distance w entre la corde PQ et le plan équato- rial E du pneumatique est de 100 mm. En outre la distance w o entre le profil bombé et la corde PQ est de 27 mm. En consé- quence le rapport w /w est égal à 0,27, qui est compris en- tre 0,25 et 0,35. Si on considère la ligne droite passant par le point de largeur maximale de la ligne de carcasse et paral- lèle à l'axe de rotation du pneumatique, on voit que la corde PQ est essentiellement divisée en deux parties par cette ligne droite de manière que la distance h1 entre la ligne droite et le point d'intersection Q est de 63 mm tan- dis que la distance h2 entre la ligne droite et le point d'intersection P est de 64 mm. Ainsi les rapports de lon- gueurs h1 et h2 à la longueur h sont respectivement h1/h2 = 0,496 et h2/h = 0,503, ces valeurs rentrant dans la plage comprise entre 0,475 et 0,525. Les rayons de courbure R1 et R2 aux points d'inter- section P et Q du profil bombé de la ligne de carcasse sont de 40 mm. Ainsi le rapport des rayons de courbure R1 et R2 et de la longueur h est de 0,31 et il rentre dans la gamme comprise entre 0,30 et 0,40. En outre, des segments de droite reliant les points d'intersection P, Q avec les centres de courbure desquels partent les rayons R1, R2 ont des angles d'inclinaison a1, a2 de 100 par rapport à la corde PQ, ces angles rentrant dans la plage définie par ai, a2 La distance verticale h entre le centre de la cou- o ronne de ligne de carcasse et le point d'intersection Q est de il mm, c'est-à-dire que le rapport de la distance ho à la distance w est de 0,11, cette valeur rentrant dans la gamme des valeurs non supérieures à 0,17. En ce qui concerne la ceinture 2, le bord latéral de la plus large couche de ceinture est placé dans le prolonge- ment de la corde PQ. Lorsque la largeur de la couche de cein- ture est trop étroite, il risque de se produire une usure excentrique alors que, lorsque la largeur de la couche de ceinture est trop grande de façon à s'étendre au-delà du prolongement, la contrainte de cisaillement augmente sur le bord latéral de la couche de ceinture. Quand le pneumatique T est gonflé à la pression nor- male de 8,9 bars, le profil de la carcasse 3 s'étendant de l'épaulement 7 jusqu'au talon 6 est modifié pour atteindre une condition mise en évidence par une ligne en trait inter- rompu 3', de sorte que les concentrations de contrainte pro- duites à la fois dans la zone d'épaulement 7 et dans la zone de talon 6 pendant le roulement du pneumatique en charge sont contrebalancées simultanément et efficacement, ce qui réduit avantageusement le risque d'apparition de rupture sur le bord latéral 9 de la ceinture 2 ainsi que dans l'ex- trémité rabattue vers le haut 10 de la carcasse 3 et dans l'extrémité supérieure 11 de la couche de renforcement de talon. On va maintenant comparer le pneumatique T selon l'invention avec des pneumatiques classiques 1. Pneumatique classique A (qui correspond à ce qu'on appel- le un profil naturel). Ce pneumatique est le même que sur la figure à l'ex- ception de ce qui suit: le profil de la ligne de carcasse s'étendant de l'épaulement 7 au talon 6 (sous une pression interne de 0,5 kg/cm2) est essentiellement le même que le pro- fil représenté par la courbe en trait interrompu sur la figure après gonflage à la pression normale et R1, R2 et w0 ont res- pectivement des valeurs de 80 mm, 90 mm et 40 mm. 2. Pneumatique classique B Ce pneumatique est le même que le pneumatique A ex- cepté que, dans le profil de la ligne de carcasse s'étendant de l'épaulement 7 au talon 6, le rayon de courbure R2 à pro- ximité du point P dans la partie-talon est plus petit que le rayon de courbure R1 dans la partie-épaulement, c'est-à-dire que R1 = 80 mm et R2 = 40 mm. 3. Pneumatique classique C Ce pneumatique est semblable au pneumatique A excep- té que le rayon de courbure R1 est plus petit que R2, à la différence du pneumatique B, c'est-à-dire que R1 = 40 mm et R2 = 90 mm. Le résultat de la comparaison, donné ci-dessous, est indiqué par un index en prenant pour base 100 le pneumatique classique A. I. Essai de résistance à la rupture sur le bord latéral de ceinture. Méthode d'essai Après que le pneumatique a été monté sur la jante normale et gonflé à la pression normale, on le fait rouler sur un tambour à vitesse cons tante (80 km/h) tout en augmen- tant la charge par échelons. Les résultats de mesure sont donnés dans le tableau 1 suivant. il 2489756 TABLEAU 1 Pneumatique Pneumatiques classiques selon l'invention A B C 100 70 135 II. Essai de durabilité à la séparation sur l'extrémité re- pliée de la carcasse et sur l'extrémité supérieure de la couche de renforcement de ceinture. Méthode d'essai: Après que le pneumatique comportant une bande de rou- lement renduelisse a été monté sur une jante normale et gon- glé à une pression normale, on le fait rouler sur un tambour à vitesse constante (80 km/h) tout en augmentant la charge de façon échelonnée en vue de l'exécution de l'essai de durabilité. Les résultats de mesure sont donnés dans le tableau 2 suivant Pneumatique Pneumatiques classiques selon l'invention A B C 130 100 130 65 Les impératifs contradictoires consistant à empêcher l'incident de séparation produit habituellement dans les par- * ties d'épaulement et de talon peuvent être simultanément sa- tisfaits par définition d'un nouveau profil de ligne de car- casse selon l'invention, ce qui permet-d'améliorer efficace- ment la durée de pneumatiques radiaux de grande capacité et à section aplatie. REVENDICATIONS 1. Pneumatique de grande capacité à section aplatie présentant un rapport d'aplatissement H/S gne la hauteur du pneumatique et S sa largeur maximale et comprenant deux talons, deux flancs, une bande de roulement s'étendant entre les flancs et un renforcement d'enveloppe composé d'au moins un pli de carcasse s'étendant entre les tringles de talons en étant noyé dans les parties de talons et en étant replié autour desdites tringles, ce renforcement contenant des câbles orientés dans une direction essentiel- lement radiale du pneumatique et ayant chacun un module non inférieur à 4000 kg/mm2, ainsi qu'une ceinture formée d'au moins deux couches contenant chacune des câbles métalliques placées autour de la partie de couronne de ladite carcasse et qui se croisent mutuellement en faisant un petit angle avec la ligne équatoriale du pneumatique, caractérisé en ce qu'une ligne de carcasse de ladite enveloppe de pneumatique présente, pour une posture de montage temporaire du pneuma- tique sur une jante normale sous une pression de gonflage de 0,5 bar, un profil de forme bombée, dans la section du pneumatique, qui est défini par une ligne incurvée, dont la courbure diminue en fonction de son éloignement vers l'exté- rieur par rapport à une corde PQ, le point P étant le point d'intersection de ladite ligne de carcasse avec une droite normale à la ligne de carcasse et passant par le point A o le talon s'écarte d'un rebord de jante ou bien un point d'in- flexion de ladite ligne de carcasse quand ladite intersection est placée sur le côté intérieur dudit point d'inflexion, tandis que le point Q est le point d'intersection de ladite ligne de carcasse avec une droite radiale du pneumatique passant par ledit point P; en ce que ledit profil de forme bombée est essentiellement symétrique par rapport à la média- trice de ladite corde PQ; et en ce que la distance wo, sépa- rant ladite corde PQ de ladite ligne de carcasse, mesurée le long de ladite médiatrice, est égale à 0,25 à 0,35 fois la distance w mesurée entre la corde PQ et le plan équatorial du pneumatique, si bien que des déformations au voisinage des bords latéraux de la ceinture, dans l'extrémité repliée de ladite carcasse et dans l'extrémité de la couche de ren- forcement du talon, qui peut être disposée le long de la par- tie repliée de ladite carcasse, sont minimes par rapport à la déformation produite dans le flanc. 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite ligne incurvée formant ledit profil de for- me bombée de ladite ligne de carcasse a un rayon de courbure minimal compris entre 0,3 et 0,4 fois la longueur de ladite corde PQ. 3. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bord latéral de la ceinture est placé sur un prolongement de ladite corde PQ. 4. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le centre de couronne de ladite ligne de carcasse est placé à une distance verticale du point d'intersection Q, non supérieure à 0,17 fois la distance w séparant la cor- de PQ du plan équatorial du pneumatique.