Brevet FR2499475A1 — publié le 19820813

L'invention concerne les pneumatiques à armature de carcasse radiale destinés à porter des charges élevées et gonflés à des pressions relativement fortes et en particulier les pneumatiques pour avions. Pour absorber de façon optimale les tensions circon fêrentielles, notamment celles engendrées par les fortes pressions de gonflage, l'armature de sommet de tels pneumatiques peut comporter des nappes de câbles circonférentiels superposées. Alors que les câbles radiaux de l'armature de carcasse se rouvent à leur orientation optimale pour abDrber les tensions méridiennes, ltexpérience montre que les câbles circonférentiels de l'armature de sommet les plus voisins de l'armature de carcasse subissent des compressions nuisibles à l'endurance des pneumatiques. Ces compressions proviennent des déformations importantes du pneumatique en roulage car les pneumatiques en question subissent en général des écrasements supérieurs à ceux des pneumatiques usuels, malgré l'utilisation de pressiohsde gonflage plus élevées. Le but de l'invention est d'éviter la mise en compression des dits câbles circonférentiels les plus rapprochés de l'armature de carcasse des pneumatiques de l'espèce considérée cidessus, sans entraîner d'usure excessive de la bande d roulement Pour atteindre ce but, l'invention prévoit que les câbles des nappes de câbles circonférentiels ont une extensibilité relative à la rupture au moins égale à 8 % et, de préférence comprise entre 10 cSO et 26 Vo, lorsque le pneumatique vulcanisé est monté sur sa jante de service, mais non encore gonflé, et une contraction relative sous l'effet de la chaleur de vulcanisation au moins égale à 1,25 /o,de préférence, comprise entre 2 Go et 8 %. L'utilisation de câbles circonférentiels suffisammerlt extensibles sous l'effet de la pression de gonflage pour que les déformations du pneumatique en service ne parviennent jamais à les mettre en compression, provoque un accroissement exagéré de la courbure radiale de la bande de roulement. lorsque le pneumatique es monté sur sa jante de service et gonflé à sa pression de service. Un tel accroissement de courbure radiale est préjudiciable à l'usure de la bande de roulement, notamment de la zone médiane de celle-ci. Cest pourquoi ltinvention prévoit d'utiliser des câbles circonforentiels à la fois extensibles et thermocon9ractables, c'est-à-dire fabriqués avec des matériaux qui se contractent sous l'effet de la chaleur de vulcanisation. On comlatt des matériaux textiles tels que des polyamides ou des polyesters qui, soumis à des traitements appropriés et également complus, permettent de fabriquer des câbles ayant d'une part un retrait relatif sous l'effet de la chaleur de vulcanisation au moins égal à 1,25 aS et, de préférence, compris entre 2 % et 8 do d'autre part une extensibilité relative à la rupture au moins égale à 8 /o et, de préférence, comprise entre 1G Vo et 26 Xo. Généralement, les matériaux donnant des câbles ayant la plus faible extensibilité à la rupture montrent le retrait à la chaleur le plus élevé.Dans l'état actuel des connaissances sur ces matériaux les limites supérieures de retrait relatif et d'extensibilité relative ne dépassent guère 8 ss et 26 Vo respectivement mais le principe de l'invention s'étend à des câbles dont lesdites limites sont supérieures à celles indiquées ci-dessus. Lorsqu'on extrait un pneumatique conforme à l'invention du moule dans lequel il a été vulcanisé, la tension des cabales circonférentiels de l'armature de sommet induite par la chaleur de vulcanisation provoque une diminution de la courbure radiale du sommet et, par suIte, de la bande de roulement du pneumatique monté sur sa jante de service, mais non encore gonflé, par rapport à la courbure du sommet du pneumatique dans le moule. Par diminution de courbure on entend l'évolution de la courbure de vulcanisation du sommet vers une courbure à pression nulle plus petite ou négative, si la courbure initiale ou de vulcani est sation est positive ou nulle,c'est-à-dire/le sommetfconvexe vers l'extérieur du pneumatique ou cylindrique, ou vers une courbure négative plus élevée en valeur absolue, si la courbure initiale SL ou de vulcanisation est négative, ctest-à-direlle sommet est concave vers l'extérieur.Autrement dit > le rayon équatorial de vulcanisation du sommet mesuré à Js surface de la bande de roulement est supérieur au même rayon équatorial à pression nuls. Lorsqu'on gonfle le pneumatique à sa pression de service, la courbure à pression nulle du sommet évolue d'une courbure négative vers une courbure négative plus faible en valeur absolue, vers une courbure nulle ou vers une courbure positive, ou d'une courbure positive vers une courbure positive plus élevée en valeur absolue. Dans tous les cas, le diamètre équatorial à pression nulle augmente lors du gonflage à la pression de service.Comme on le voit, l'invention permet de régler le profil méridien de la bande de roulement pour obtenir une résistance à l'usure optimale sans mettre en cause l'endurance des cabales circonférentiels de l'armature de sommet. Par câbles circonférentiels on entend des câbles formant un angle nul ou s'écartant d'au plus +2,50 de la direction circonférentielle du pneumatique. L'utilisation de pneumatiques conformes à l'invention à bande de roulement fortement concave (courbure fortement négative) avant gonflage s'est avérée avantageuse, notamment pour des pneumatiques d'avions, en écartant le risque de mise en compression des câbles circonférentiels proches de l'armature de carcasse. L'invention permet d'obtenir des pneumatiques dont la bande de roulement présente, à l'état gonflé, une flèche de concavité supérieure d'au moins 10 Vo à celle du moule. Par flèche de concavité on entend la différence des rayons de la bande de roulement mesurés aux points des épaules les plus éloignés de l'aie de rotation du pneumatique et à l'équateur de la bande de roulement lorsque le pneumatique est monté sur sa jante de service, mais non encore gonflé. Dans ce cas, l'invention présente un avantage particulier supplémentaire, c'est-à-dire solutionne un problème spécifique au type de pneumatique considéré, lorsque la bande de roulement a une concavité prononcée. En effet, si l'on vulcanise un tel pneumatique, dont l'armature de sommet comporteEdes nappes à câbles circonférentiels, dans un moule doté d'un sommet avec une concavité importante, l'architecture du sommet subit une désorganisation d'autant plus profonde que la flèche de concavité est plus élevée. Dans le sommet d'un pneumatique non vulcanisé ne l'espèce considérée les positions des câbles circonférentiels de l'armature de sommet sont très sensibles aux variations de courbure provoqués par la conformation puis le moulage du sommet. I1 en résulte des accumulations à la fois indésirables et incontrôlables des câbles circonférentiels dans certaines zones du sommet, ainsi que des écarts désordonnés des câbles radiaux de l'armature de carcasse. D'où une endurance insuffisante du sommet. L'invention a par conséquent dans ce cas pour mérite de remédier à la désorganisation des câbles circonférentiels de l'armature de sommet décrite ci-dessus en proposant une méthode de fabrication qui permet d'obtenir des pneumatiques à forte concavité du sommet respectivement de la bande de roulement avec un moule dont le sommet est cylindrique ou faible et concave. I1 est connu par le brevet FR 2 057 798 de vulcaniser un pneumatique à armature de carcasse radiale dans un moule dont le rayon à l'équateur est plus petit que celui du pneumati que monté et gonflé. Le but d'un tel procédé est d'améliorer l'adhérence et la résistance à l'usure de la bande de roulement des pneumatiques routiers. C'est pourquoi la différence des rayons équatoriaux est de l'ordre de 1 mm. L'armature de sommet de ce pneumatique ne comporte pas de nappes de fils circonférentiels. En roulage-les fils des nappes ne sont donc pas soumis à des oentraintes de compression nocIves. Ces fils ne seraient d'ailleurs pas dérangés durant le moulage du pneumatique, étant donné que dans cé brevet la différence entre les rayons aux épaules et au centre est petite. D'autre part, le brevet FR 2 446 193 décrit un pneumanique pour avions qui a une armature de carcasse radiale et une armature de sommet ainsi qu'un sommet normalement convexe. les fils des nappes de sommet sont en polyamide aromatique. Pour éviter des ruptures des fils des nappes extérieures, ces fils ont des allongements relatifs plus grands que les fils des nappes intérieures. Eventuellement, les fils des nappes extérieures sont en polyamide aliphatique. En raison des allongements relatifs nécessairement très élevés de ces fils, ces fils ont soit des titres faibles, soit des torsions élevées. Les contraintes de contraction qu'ils sont susceptibles de développer au cours de la vulcanisation sont donc insuffisantes pour influencer les nappes de sommet sous-jacentes dont les fils sont insensibles à la chaleur de vulcanisation. D'une manière générale l'invention permet de fabriquer des pneumatiques dont la flèche de concavité de la bande de roulement (telle que définie plus haut) dans le moule considéré en section radiale, la chambre ou membrane de vulcanisation étant sous pression, diffère d'au moins 10 0 de la flèche de concavité de la bande de roulement du meme pneumatique lorsqu'on annule la pression dans la chambre ou membrane de vulcanisation ou que le pneumatique se trouve monté sur sa bande de service, mais non encore gonfle. Ainsi l'invention permet de fabriquer des pneumatiques dont la flèche de concavité dans le moule (sous pression) diffère de plus de 25 Vo et même de plus de 50 So ou 100 %0 de la flèche de concavité à pression nulle. Un autre intérêt de la méthode de fabrication conforme à l'invention réside dans le fait que celle-ci facilite le démoulage du pneumatique. En effet, lorsque, avant l'ouverture du moule, on supprime la pression dans la chambre ou membrane de vulcanisation disposée à l'intérieur du pneumatique, la contraction des cabales circonférentiels de l'armature de sommet provoque la contraction du sommet et le dégagement de celui-ci des éléments en relief du sommet du moule. Le pneumatique conforme à l'invention monté sur sa jante de service, mais non gonflé, se reconnait, par conséquent, en ce qu'il comporte une bande de roulement qui est en retrait dans le sens radial, c'est-à-dire plus petite, par rapport à la position de la bande de roulement dans le moule dont la chambre ou membrane de vulcanisatior, est sous pression. Le retrait en tout point de la bande de roulement du pneumatique est au moins égal à 1 fo du rayon correspondant du moule mesuré par rapport à l'axe de rotation du pneumatique. Les nappes à câbles circonférentiels selon l'invention s'étendent axialement au moins entre les deux épaules de la bande de roulement. Ii est avantageux que les nappes à câbles circorsfé- rentiels aient des largeurs axiales qui dlninuent radialement vers l'extéreur. La nappe à câbles circonférentiels axialement la plus large peut s'étendre d'un bord à l'autre de la bande de roulement. En diminuant ainsi le-s largeurs axiales des nappes à câbles circonférentiels on obtient une densité de câbles qui diminue vers les bords de la bande de roulement. La zone médiane de celle-ci se contracte davantage que les bords et augmente la concavité du sommet du pneumatique non encore gonflé.A cet effet on peut aussi utiliser au moins pour la nappe axialement la plus large des câbles ayant une contraction relative à la chaleur plus faible que celles des câbles des autres nappes à cibles circonférentiels. Une variante préférentielle de l'invention, parce que permettant i luencer positivement la rigidité à la dérive des pneumatiques selon l'invention, consiste à faire coopérer avec les nappes de cables circonférentiels au moins deux nappes de sommet de câbles parallèles dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivan-te en formant des angles compris entre 450 et 900 par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique. les cibles de ces nappes obliques sont également extensibles et thermocontractables. I1 est avantageux d'utiliser des câbles ayant une extensibilité relative à la rivure faible et une contraction relative à la chaleur élevée par rapport à celles des câbles des nappes circonférentielles. De préférence, l'exten- sibilité relative à la rupture est d'autant plus faible que l'angle formé par ces câbles avec la direction circonférentielle en outre est élevé et proche de 900. Les nappes obliques croises sont / disposées radialement à l'extérieur des nappes - circonférentielles. Leur retrait dû à la chaleur de vulcanisation produit un raccour crissement transversal des éléments radialement extérieurs de l'armature de sommet. D'où une augmentation de la concavité du sommet du pneumatique non encore gonflé qui s'ajoute à la concavité produite par la contraction des nappes à câbles circonférentiels. De préférence aussinles cabales de l'armature de carcasse sont inertes, c'est-à-dire pratiquement dépourvus d'extensibilité et de contraction à la chaleur ; ils sont par exemple en acier, en verre ou en polyamide aromatique. On bénéficie alors entièrement de la thermocontractilité de l'armature de sommet conforme à l'invention. irais on peut aussi utiliser des câbles extensibles et thermocontractables pour l'armature de carcasse, par exemple pour en alléger le poids et/ou le prix. D'une part, une telle armature de carcasse permet d'atténuer l'augmentation de concavité du sommet provoquée par les nappes de l'armature de sommet. D'autre part, il suffit d'augmenter le nombre de câbles circonférentiels de l'armature de sommet, notamment dans la portion médiane, pour neutraliser l'effet antagoniste des câbles extensibles et thermocontractables de l'armature de carcasse. Le dessin et la partie de la description qui s'y réfère illustrent un exemple d'exécution de l'invention. Sur ce dessin schématique et non à l'échelle - les figures 1A et 1B montrent en demi-coupe radiale un pneumatique selon l'invention, la fig. 1A dans un moule de vulcanisation à sommet concave avec une chambre ou membrane de vulcanisation sous pression, la fig. 1B sur sa jante de service mais non encore gonflé, - la figure 2 est une vue agrandie de la partie du sommet du pneumatique inscrite dans le cercle II sur la fig. 1, et - la figure 3 est une vue réduite du pneumatique monté sur sa jante et gonflé à sa pression de service. Le pneumatique 1 illustré aux fig. 1 à 3 correspond à la dimension commerciale 750 x 230-15. I1 comporte une bande de roulement 2, une armature de carcasse radiale 3 ancrée dans chaque bourrelet 4 par retournement autour d'une tringle 5, et une armature de sommet 6 disposée autour de l'armature de carcasse 3. La composition de cette armature de sommet 6 est détaillée à la fig. 2. L'armature de sommet 6 (fig. 2) comporte d'une part trois nappes 6', 6", 6"'de câbles en polyamide aliphatique de titre 188 x 2 x 2 tex ayant environ 22 % d'allongement avant rupture sous une force de 60 da8tT ; sous l'effet de la chaleur, ces câblés se contractent de 6 à 7 . Dans chacune de ces trois nappes les câblés sont orientés circonférentiellement. La nappe 6"', située radialement à l'extérieur des deux autres, a une largeur de 108 mm,-tandis que les nappes 6' et 6" ont une largeur de 214 mm et 212 mm respectivement et s'étendent jusque dans les épaules 7 du pneumatique. L'armature de sommet 6 (fig. 2) comporte d'autre part, à l'extérieur des nappes 6', 6" et 6"', deux nappes 6 iv et 6v de câblés en polyamide aliphatique de titre 94 x 3 tex ayant environ 22 Vo d'allongement avant rupture sous une force de 15 da;-T ; sous l'effet de la chaleur, ces câbles se contractent de 3 à 5 go. Dans chacune de ces deux nappes les cables font un angle de 600 avec la direction circonférentielle du pneumatique ; ils sont croisés d'une nappe à l'autre. La nappe 6iv a une largeur de 155 mm, la nappe 6 une largeur de 152 mm. Dans la forme d'exécution illustrée au dessin, l'armature de carcasse 3 est composée de trois nappes 3t, 3l, 3''' comportant chacune, par centimètre de largeur, douze câblés en polyamide aliphatique de titre 188 x 2 tex, ayant environ 24 do d'allongement avant rupture sous une force de 28 daN sous l'effet de la chaleur ces câblés se contractent de 5 Vo environ. Dans une variante d'exécution non représentée au dessin, l'armature de carcasse radiale se compose de deux nappes comportant chacune, par centimètre de largeur, onze câblés en polyamide aromatique de titre 167 x 2 tex ayant environ 3,9 Vo d'allongement avant rupture sous une force de 48 daN ; ces câblés ne se contractent pas sous l'effet de la chaleur. Pour ces deux formes d'exécution, le moule 8 utilisé pour vulcaniser le pr.eumat que 1 est le même. L'empreinte de ce moule présente une largeur axiale maximale L et une flèche de concavité f égale à L x 1,76 . Dans cet exemple, f est 100 égal à 4,25 mm. la membrane de vulcanisation 10 est sous pression. En comparant la fig. 1A à la fig. 13 on voit que lorsque le pneumatique extrait du moule 8 est monté sur sa jante de service 9 mais n'est pas encore gonflé, la courbure radiale de sa bande de roulement 2 avec son armature de sommet 6 mesurée à l'équazeur, c'est-à-dire dans le plan médian X-X', a notablement augmenté (fig. 1B) en raison de la tension engendrée dans les câblés de l'armature de s^tzet par la chaleur de vulca nidation. Alors que le sommet du moule 8 est faiblement concave (flèche de concavité f = 4,25 mm ; fig. 1A), le sommet du pneumatique prend, après démoulage mais avant gonflage sur sa jante de service 9, une concavité plus accusée (flèche de concavité f1 = 5,75 mm ; fig. 1B) que dans le moule. Dans la zone des épaules 7, le retrait d par rapport au rayon du moule dans cette même zone est de l'ordre de 4,1 0, alors que dans la zone équatoriale le retrait (f1 -f+d) rapporté au rayon du moule dans le plan X-X' est de l'ordre de 4,6 %. Lorsque le pneumatique suivant la variante non repré sentée au dessin est extrait du moule de vulcanisation, monté sur sa jante de service mais non encore gonflé, la courbure radiale de sa bande de roulement avec son armature de sommet mesurée à l'équateur a augmenté davantage que dans le cas du pneumatique ayant une armature de carcasse à trois nappes telle que décrite plus haut. La flèche de concavité, qui était égale à f = 4,25 mm dans le moule, est en effet passée à f1 = 9,25 mm pour le pneumatique monté sur sa jante de service mais non gonflé. Dans les deux exemples ci-dessus, le sommet du pneumatique gonflé à sa pression de service a, en raison de l'ex- tensibilité des câblés de l'armature de sommet, pris une forme légèrement convexe, comme représenté à la fig. 3. REVENDICATIONS en particulier pour avions, 1. Pneumatique gros porteur et gonflé à pression élevée,/ avec une bande de roulement, une armature de carcasse radiale ancrée à au moins une tringle dans phoque bourrelet, et une armature de sommet comportant au moins deux nappes superposées de câbles circonférentiels et disposée radialeent à l'extérieur de l'armature de carcasse, caractérisé en ce que les câbles des nappes de câbles clrconférentiels ont une-extensibilité relative à la rupture au moins égale à 10 % et, de préférence, comprise entre 10 % et 26 Vo, lorsque le pneumatique vulcanisé est monté sur sa jante de service, mais non encore gonflé, et une contraction relative sous l'effet de la chaleur de vulcanisation et, au moins égale à 1,25 S/ de préférence, comprise entre 2 Vo et 8 . 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande de roulement du pneumatique monté sur sa jante de service mais non encore gonflé, a une courbure radiale plus faible que celle de la bande de roulement du même pneumatique gonflé à sa pression de service. 3. Pneumatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bande de roulement du pneumatique, monté sur sa jante de service mais non encore gonflé, a une courbure radiale négative -et une flèche de concavité supérieure d'au moins 10% à celle du moule.4 Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bande de roulement du pneumatique, monté sur sa jante de service mais non encore gonflé, est en retrait dans le sens radial par rapport à la bande de roulement ou meme pneumatique gonflé à sa pression de service. 5. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les nappes à câbles circonférentiels s'détendent axialement au moins entre les deux épaules de la bande de roulement. 6. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les nappes à cables circonférentiels ont des largeurs axiales qui diminuent radialement vers l'extérieur. 7. Pneumatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la nappe à câbles circonférentiels axialement la plus large s'étend d'un bord à l'autre de la bande de roulement. 8. Pneumatique selon la revendications 6 ou 7, caractrisé en ce qu'au moins la nappe à câbles circonférentiels axialement la plus large a des cabales dont la contraction relative à la chaleur de vulcanisation est plus faible que celle des câbles des autres nappes à câbles circonfé 9. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6 dont l'armature de sommet comporte en outre, radialement à l'exté rieur des nappes à cabales circonférentiels, au moins deux napoes obliques de câbles parallèles dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante, caractérisé en ce que les7nappes obliques forment des angles compris entre 45 et 900 par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique et sont extensibles et thermocontractables. 10. Pneumatique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les câbles des nappes obliques ont une extensibilité relative à la rupture faible et une contraction à la chaleur de vulcanisation élevée par rapport à l'extensibilité et à la contraction des câbles des nappes à câbles circonférentiels. 11. Pneumatique selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que l'extensibilité à la rupture des cabales des nappes obliques est d'autant plus faible que l'angle formé par ces câbles avec la direction circonférentielle est élevé et proche de 900. 12. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les câbles radiaux de l'armature de carcasse sont également extensibles et se contractent à la chaleur de vulcanisation. 13. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les câbles radiaux de l'armature de carcasse sont pratiquement dépourvus d'extensibilité et de contrat tion à la chaleur de vulcanisation. 14. Procédé de fabrication d'un pneumatique conforme à lune des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'on vulcanise le pneumatique dans un moule dont le sommet, d'une part a une concavité moins prononcée et d'autre part est radialement plus éloigné de l'axe de rotation du pneumatique que la bande de roulement du pneumatique lorsque la chambre ou membrane de vulcanisation se trouve dépourvue de pression, de façon que la flèche de concavité de la bande de roulement dans le moule dont la chambre ou membrane de vulcanisation est sous pression diffère d'au moins 10 Xo de la flèche de concavité de la bande de roulement du pneumatique lorsque la chambre ou membrane de vulcanisation est dépourvue de pression. 15. Procédé de fabrication selon la revendication 14, caractérisé en ce que la vulcanisation du pneumatique est effectuée dans un moule dont la flèche de concavité diffère de.plus de 25 Vo et même de plus de 50 % ou 100 ss de la flèche de concavité de la bande de roulement lorsque la chambre ou membrane de vulcanisation est dépourvue de pression. 16. Procédé de fabrication selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le retrait en tout point de la bande de roulement du pneumatique par rapport à la position de la bande de roulement dans le moule dont la chambre ou membrane de vulcanisation est sous pression est au moins égal à 1 ss du rayon correspondant du moue, mesuré par rapport à l'axe de rotation du pneumatique.