Brevet FR2529834A1 — publié le 19840113

L'invention concerne les enveloppes de pneumatiques. L'invention concerne plus particulièrement les enveloppes de pneumatiques comportant un corps dépourvu d'armatures de renforcement dans les flancs et au sommet, De telles enveloppes à corps non renforce comportent uine pièce dc-es inée à renforcer le sommet et disposée sur le corps. Cette pièce sera appelée "renfort de sommet" dans la suite de cet exposé mais elle peut aussi etre appelée par exemple "armature de sommet' ou "armature de bande de roulement" dans l'industrie des pneumatiqueso Ces enveloppes de pneumatiques à corps non renforcé présente-nlt l'avantage d'être simples à réaliser, la fabrication de ces enveloppes se faisant par exemple en réalisant le corps par moulage d'un ou de plusieurs polymères, par exemple en moulant des polyuréthannes. Il est connu de réaliser des enveloppes de pneumatiques, comportant des corps non renforcés précédemment décrits, de telle sorte que les flancs de ces corps présentent une concavité tournée vers l'extérieur de l'enveloppe De telles enveloppes sont décrites par exemple dans les brevets ou demandes de brevet suivants: FR 2 148 019, FR 2 391 063, GB 1 503 668, US 1 862 269 n US 4 160 007, US 4 197 068. Les flancs de ces enveloppes doivent être réalisés avec une épaisseur notable pour résister à l'effort de compres- sion provoqué par la pression de gonflageo Ces enveloppes présentent l'inconvénient d'un poids éievé et de plus, lors des roulages, elles se caractérisent par une résistance au roulement et un échauffement excessifs. Il est connu d'autre part de réaliser des enveloppes de pneumatiques à corps non renforcés de telle sorte que les flancs de ces corps présentent une concavité tournée vers 2 - l'intérieur des enveloppes De telles enveloppes sont décrites par exemple dans les brevets ou demandes de brevets suivants: EP 5 423, DE 2 203 030, DE 24 29 449, US 3 888 291, US 4 049 767. Ces enveloppes ont des corps à flancs plus minces que les enveloppes précédemment décrites On peut donc diminuer ainsi la résistance au roulement et l'échauffement, mais ces enveloppes nécessitent encore une quantité importante de caoutchoucs, d'o un coit élevé. Le but de l'invention est de supprimer ces inconvénients. En conséquence, l'enveloppe de pneumatique conforme à l'invention comportant un corps et un renfort de sommet disposé sur le corps, le corps comportant deux flancs et un sommet, le sommet du corps étant constitué de trois zones situées sous le renfort de sommet, à savoir deux zones latérales voisines des bords du renfort de sommet et une zone centrale adjacente aux zones latérales, le corps étant dépourvu d'armature de renforcement dans les flancs et au sommet, la concavité des flancs étant tournée vers l'intérieur de l'enveloppe, est caractérisée par les points suivants: a) lé(paisseur eo du corps au niveau des bords du renfort de sommet et lgépaisseur e 1 du corps en un point quelconoue de chacune des zones latérales sont liées par la relation: e 1 0,6 eo b) la largeur 11 de chaque zone latérale et la largeur L du sommet du corps sont liées par la relation: 0,02 L e 111 0,30 L; c) l'épaisseur moyenne e 2 m du corps dans la zone centrale et l'épaisseur eo du corps au niveau des bords du ren- fort de sommet son O liées par la relation: e 2 m L'invention sera aisément comprise à l'aide des exemples qui suivent et des figures relatives à ces exemples Parmi ces figures, qui sont toutes schématiques: la figure 1 représente en coupe radiale une enveloppe de pneumatique corforme à l'invention; enteartie e la figure 2 représente, vu de dessus, le renfort de sommet de l'enveloppe représentée à la figure 1, la bande de roulement étant supposée enlevée; 3 - la figure 3 représente en coupe radiale le sommet de l'enveloppe représentée à la figure 1; - la figure 4 représente en coupe radiale une partie du sommet représenté à la figure 3; la figure 5 représente en coupe radiale le sommet d'une autre enveloppe conforme à l'invention. La figure 1 représente une enveloppe de pneumatique conforme à l'invention Cette enveloppe 1 comporte un corps 2 constitué de deux bourrelets 3, de deux flancs 4 et d'un sommet 5. Les bourrelets 3 comportent chacun une tringle 6 de renfort, ces bourrelets 3 permettant de monter l'enveloppe 1 sur une jante 7. On peut cependant envisager des-bourrelets 3 dépourvus de tringles de façon connue en soi On peut même envisager des enveloppes sans bourrelet Le corps 2 est dépourvu d'armature de renforce- ment dans les flancs 4 et le sommet 5, c'est-à-dire qu'il est dépourvu de fils ou de câbles de renforcement à ces endroits, mais le corps 2 peut éventuellement comporter des fibres courtes de renforcement par exemple des fibres métalliques, des fibres minérales, notamment des fibres de verre, des fibres organiques, notamment des fibres cellulosiques ou des fibres en polymères synthétiques comme par exemple les fibres en polyamides aroma- tiques ou non aromatiques, en polyesters Le corps 2 a été réalisé par exemple par moulage à partir d'un ou plusieurs polymères pâteux ou liquides, par exemple un ou plusieurs polyuréthannes, ces polymères comportant si on le désire des additifs divers connus en soi, par exemple les fibres courtes mentionnées précédemment. Laaoncavité des flancs 4 est tournée vers l'intérieur 8 de l'enveloppe 1. L'enveloppe 1 comporte en outre une bande de roulement 9 et un renfort de sommet 10 disposé sur le corps 2 et donc à l'extérieur de ce corps Le renfort 10 peut être disposé sur le corps 2 soit directement, soit par exemple avec interposition d'une couche de liaison, notamment une gomme à l'état solide ou liquide au moment de son emploi L'enveloppe 1 est réalisée par exemple en disposant le renfort de sommet 10 sur le corps 2 moulé, et en moulant ensuite la bande de roulement 9 sur le corps 2 et sur le renfort 10, ce renfort 10 étant ainsi disposé entre le corps 2 et la bande de roulement 9 Le moulage de la -4- bande de roulement 9 est effectué avec une ou plusieurs matières, notamment un ou plusieurs polyuréthannes Il va de soi que- d'autres techniques de réalisation sont possibles, par exemple en appliquant sur le corps 2 et sur le renfort 10 une bande de roulement 9 préparée à part à l'aide de caoutchoucs divers, notamment à l'aide de caoutchouc naturel Il va de soi aussi qu'on peut éventuellement interposer une couche de liaison entre la bande de roulement 9 d'une part et le corps 2 et/ou le renfort 10 d'autre part, et que le renfort 10 peut être appliqué sur le corps 2 en même temps que la bande de roulement 9, ces deux pièces 9, 10 formant par exemple alors une pièce unique L'ensemble constitué par le sommet 5 du corps 2, la bande de roulement 9 et le renfort de sommet 10 constitue le sommet 100 de l'enveloppe 1 Le renfort de sommet 10 est constitué par exemple de deux nappes 11, 12 dites "nappes de sommet" et disposées l'une au-dessus de l'autre, la nappe 11 étant la nappe intérieure, c'est-à-dire la nappe la plus proche du corps 2 o La nappe 11 comporte des câbles 110 parallèles entre eux, chacun de ces câbles faisant l'angle a 1 avec le plan équatorial de l'enveloppe 1, c'est-à-dire le plan perpendiculaire à l'axe de l'enveloppe 1 et passant au milieu du sommet 5. De même, la nappe 12 comporte des cibles 120 parallèles entre eux, chacun de ces câbles faisant l'anre 2 avec le plan équatorial de l'enveloppe Ces angles a, et Q 2 ont été repré- sentés à la figure 2, le plan équatorial étant représenté par la ligne PP' et l'axe de l'enveloppe 1 par la ligne XX' Les angles C 1 et a 2 sont chacun au plus égal à 900 et seront décrits plus en détail ultérieurement. Pour la clarté du dessin, à la figure 2 la nappe extérieure 12 a été supposée partiellement enlevée et dans cha- cule des nappes 11,12 les câbles 110 et 120 ont été représentés plus écart-és qu'ils ne le sont en réalité, la bande de roulement 9 étant supposée enlevée. Il va de soi qu'au lieu d'utiliser des câbles on peut utiliser éventuellement des fils unitaires Les câbles 110, 120 sont réalisés par exemple en matière métallique, notamment en acier recouvert éventuellement d'une couche métallique différente comme par exemple le zinc, le laiton Dans chaque nappe 11, 12, les câbles 110, 120 sont par exemple enrobés de caoutchouc de -5- façon connue Il va de soi que les fils unitaires ou câbles du renfort de sommet 10 peuvent 9 tre réalisés avec des matièr-s non métalliques, par exemple des matières minérales, notamment le verre, ou des polymères organiques, notamment des polymères synthétiques comme par exemple es polyamides aromatiques ou non aromatiques, les polyesters. La figure 3 représente plus en détail le sommet 100 de l'enveloppe 1, les figures 1 et 3 étant des coupes radiales, c'est-à-dire des coupes effectuées selon des plans contenant l'axe XX' de l'enveloppe 10 La nappe intérieure 11 a été repré- sentée plus large que la nappe extérieure 12 mais il va de soi que l'invention s'applique par exemple aux cas ou les nappes 11, 12 ont la meme largeur et aux cas o la nappe extérieure 12 est plus large que la nlappe intérieure 110 Au sommet 5, le corps 2 comporte deux faces: une face externe 13, disposée du c 8 té du renfort 10, et une face ':interne 14 opposée à ce renfort O La section radiale du sommet 5 du corps 2 est constituée de trois zones situées sous le renfort de sommet 10: deux zones latérales Z 1 et une zone centrale Z 2 adjacente aux zones latérales Z 1 Chaque zone latérae Z 1 est délimitée d'une part par une droite N 15 et d'aure part par une droite N 16 D les deux droites N 16 étant disposées entre les deux droites N 15 La zone centrale Z 2 est délimitée par les deux droites,16 o Chacune des droites N 15 ' N 16 est perpendiculaire à la face externe 13 au point o elle traverse cette face Par déSition, les droites i N 15 sont telles que l'ensemble du renfort de sommet 10 soit disposé entre ces droites et limité par ces droites, les points 15 du renfort 10 situés sur ces droites étant appelés "bords du renfort de sommet 1 g Dans l'exemple représenté à la figure 3 les bords 15 du renfort de sommet,10 correspondent aux bords de la nappe intérieure 11, les bords 12 b de la nappe extérieure 12 étant plus proches du plan équatorial que les bords 15, ce plan équatorial étant sché- matisé par la droite EE' Si les bords i 5 du renfort de sommet 10 correspondaient par exemple à une autre nappe que la nappe 11, les définitions précédentes s'appliqueraient en considérant cette éventuellement autre nappe, le renfort 1 Q pouvant comporter 7 un nombre de nappes différent de deux Les zones latérales Z 1 sont voisines des bords 15 du renfort de sommet 10. La largeur l 1 de chaque zone latérale ZI correspond à la distance qui sépare les droites i 1 15, N 16 délimitant cette zone. -6- La largeur 12 de la zone centrale Z 2 correspond à la distance qui sépare les deux droites N 16 délimitant cette zone. La largeur L du sommet 5 du corps 2 correspond à la distance oui sépare les deux droites N 15, c'est-à-dire qu'elle est égale à'la somme des deux largeurs 11 et de la largeur 12 Toutes ces mesures de largeurs sont effectuées le long de la face externe 13 du corps 2, et dans un plan radial qui est par exemple le plan de la figure 3. L'épaisseur e du corps 2 au niveau de chaque bord 15 est mesurée par définition le long de la droite N 15 passant par ce bord L'épaisseur e 1 du corps 2 en un point quelconque de chaque zone latérale Z 1 et l'épaisseur e 2 du corps 2 en un point quelconque de la zone centrale Z 2, sont mesurées chacune le -o d'une droite NT perpendiculaire à la face externe 13 et passant par ce poi:t ces mesures d'épaisseue étant effectuées tens >n plan radial qui est par exemple le plan de la figure 3. L'é-aisseur moyenne e 2 m du corps 2 dans la zone centrale Z 2 est déeine par la relation S éteant la valeur de la surface (c'est-à-dire l'aire) de la zone Z 2 mesuree dans un plan radial qui es-c par exemple le polai de la figure 3 Dans Lxn but de simplification l'épaisseur moyenne e 2 m n'est pas représentée sur le dessin. Conformément à l'invention, les épaisseurs e, e 1, e 2 m e les largeurs i 1, L satisfont aux relations suivantes: 0, eo; 0,02 Lli De préférence on a au moins une des relations suivantes: 0,6 eo partie ou sur la totalité de Z 2. Le renfort de sommet 10 est réalisé de façon à ce qu'il puisse supporter après gonflage les efforts transmis par les flancs 4 et ceci malgré l'amincissement du sommet 5 Comme précédemment décrit, ce renfort de sommet peut par exemple comporter au moins deux nappes, chaque nappe comportant des câbles ou fils unitaires parallèles entre eux, l'angle de 7 - chaque nappe étant défini par l'angle que forment les câbles ou les fils de cette nappe avec le plan équatorial Dans c cas il est préférable que le renfort de sommet 10 soit conforme à l'une des deux réalisations suivantes: 7 1) Le renfort de sommet 10 comporte deux nappes et l'angle de chaque nappe est au moins égal à une valeur minimale am et au plus égal à une valeur maximale a, telles que a = o m cos L = 0,9 cosa O l'angle ao étant défini par la relation: 2 -2 _ Re 2 Tg 2 ao = 2 R S( 1 e) Ps Rs o: Ps représente le rayon de courbure de la nappe consi- dérée; ce ra on étant déterminé dans un plan radial, à l'inter- cy Re section de / nappe par le plan équatorial ou au voisinage de cette intersection; la figure 3 représente en partie le rayon Ps relatif à la nappe 11; Rs représente la distance, par rapport à l'axe XX',de la nappe considérée, cette distance étant déterminée dans le plan équatorial; Rs est représenté en partie à la figure 3 pour la nappe 11; Re représente la distance par rapport à l'axe XX' des points A, B oà le corps a la plus grande largeur en section radiale, la courbure du corps en ces points étant supposée régulière, c'est-à-dire sans protubérance ou sans dépression en ces points; la largeur du corps est déterminée le long de la droite AB parallèle à l'axe XX'; la distance Re est représentée en partie à la figure 1. Les définitions données précédemment pour os, Rs, Re correspondent à l'enveloppe 1 supposée non chargée, montée sur sa jante 7 et gonflée à sa pression nominale avec de l'air à température ambiante (environ 200 C). 2 y 2 tq S 4 8 - Dans ce cas, les angles a 1 J a 2 des deux nappes sont croisés, c'est-à-dire que les angles a 1 et a 2 ont des orien{a- tions opposées par rapport au plan équatorial comme représenté à la figure 2. Lorsque l'angle de chaque nappe est inférieur à la valeur minimale a précédemment définie, il se produit un fluage axial excessif du corps provoquant une augmentation de sa largeur en section radiale Lorsque l'angle de chaque nappe est supérieur à la valeur maximale a il se produit une augmentation excessive du diamètre extérieur de l'enveloppe au moment du roulage Ces deux défauts rendent alors aléatoire l'utilisation de l'enveloppe. 2) Le renfort de sommet 10 comporte au moins trois nappes croisées de façon à former une triangulation, les angles des trois nappes étant différents les uns des autres Dans ce cas, les angles de ces rnappes peuvent varier dans de larges limites. L'utilisation d'un renfort de sommet 10 limité à deux nappes, conformement à la première réalisation précédente est cependant préférée car elle permet la réalisation d'enveloppes relativement légères. L'angle P est défini par chaque droite N 15 et la face interne 14 du corps 2, cet angle 5 étant mesuré, dans un plan radial, à l'extérieur du corps 2 et en direction de la zone latérale Z 1 délimitée par cette droite N 15 (figure 4) Cet angle P, dit "angle de raccord intérieur" est de préférence défini par la relation 70 O p 130 , de façon à faciliter la transmission des efforts entre les flancs 4 et le renfort de sommet 10 L'angle $ est dans ce but avantageusement défini par la relation 90 O ? 110 . L'amincissement représenté à la figure 3 est pratiquement discontinu, c' -est-à-dire que les épaisseurs e 1, e 2 sont prati- quement constantes sauf au voisinage des droites N 16 oh ces épaisseurs varient brusquement On peut cependant envisager des cas o la diminution de l'épaisseur du corps, à partir des droites N 15 est progressive en direction du plan équatorial EE' sur au moins une partie du sommet 5 comme représenté à la figure 5. Cette solution peut avoir l'avantage de favoriser la régularité du transfert des efforts entre les flancs 4 et le renfort de sommet 10. 9- Les avantages de l'invention sont les suivants: la diminution de l'épaisseur au sommet se traduit par une diminution du poids de matière d'o un codt de fabri- cation moindre et ceci sans diminuer les performances de l'enveloppe; l'amincissement au sommet permet de diminuer la résistance au roulement de l'enveloppe. A titre d'exemple, la demanderesse a comparé deux enveloppes dé pneumatique de dimensions 135-13 comportant chacune un corps non renforcé dans les flancs et au sommet ce corps étant réalisé par moulage de polyuréthannes Chacune de ces enveloppes comporte W le oorps en outre une bande de roulement et un renfort de sommet 9 zspose y entre le corps et la bande de roulement, le caoutchouc utilisé pour la bande de roulement et le renfort de sommet étant du caoutchouc naturel La valeur Re est la même pour les deux corps, soit 220 mm. Ces deux enveloppes sont identiques sauf au sommet o l'une a un corps d'épaisseur constante et l'autre un corps aminci conformément à l'invention Le renfort de sommet de chaque enveloppe est constitué de deux nappes de câbles d'acier dont la disposition est arnalogue à celle des nappes 11, 12 précédemment décrites La nappe intérieure 11 a une largeur de 86 mm et la nappe extérieure 12 a une largeur de 78 mm, ces largeurs étant mesurées dans un plan radial le long de la nappe considérée La largeur L du sommet du corps est pratiquement égale à 86 mm Les caractéristiques p Os Rs sont pratiquement les mêmes pour les deux nappes, soit ps = 200 mm, Rs = 262 mm. Les nappes sont croisées, chacun des angles 1, é 2 étant compris entre 180 et 290, par exemple pratiquement égal à 230. Le sommet de chaque corps a les caractéristiques suivantes: pour l'enveloppe de type connu l'épaisseur du corps est constante au sommet et égale à 5 mm; pour l'enveloppe corforme à l'invention, eo est égale à 5 mm, e varie de 5 mm à 3 mm, sur une largeur 11 correspondante direction de 15 mm, e 1 diminuant en / du plan équatorial, e 2 m est égale à 1,5 mm sur la largeur centrale 12; 12 = L 2 11 = 56 mm; c'est-à-dire qu'on a les relations: 0,6 eo e 1 eo; l 1 = 0,17 L; e 2 m = 0,3 eo. - L'invention permet dans cet exemple de réaliser une économie de poids de 25 % sur le poids du corps, soit une-Qonomie de poids d'environ 12 % sur le poids total de l'enveloppe, et une diminution de la résistance au roulement de 5 %. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits C'est ainsi par exemple que l'enveloppe de pneumatique conforme à l'invention peut comporter des pièces connues en soi et non décrites précédemment dans un but de simplification, ces pièces pouvant être notamment des gommes ou des nappes renforçantes ou protectrices, et que le renfort de sommet peut comporter au moins une nappe repliée. 11 - REVENDICATIONS 1 Enveloppe de pneumatique comportant un corps et un renfort de sommet disposé sur le corps, le corps comportant deux flancs et un sommet, le sommet du corps étant constitué de trois zones situées sous le renfort de sommet, à savoir deux zones latérales Z 1 voisines des bords du renfort de sommet et une zone centrale Z 2 adjacente aux zones latérales Z 1, le corps étant dépourvu d'armature de renforcement dans les flancs et au sommet, la concavité des flancs étant tournée vers l'intérieur de l'enveloppe, caractérisée par les points suivants: a) l'épaisseur eo du corps au niveau des bords du renfort de sommet et l'épaisseur e 1 du corps en un point quelconque de chacune des zones latérales Z 1 sont liées par la relation e 1 0,6 eo; b) la largeur 11 de chaque zone latérale Z 1 et la largeur L du sommet du corps sont liées par la reation: 0,02 L S 11 0,30 L -X c) l'épaisseur moyenne e 2 m du corps dans la zone centrale Z 2 et l'épaisseur e O du corps au niveau des bords du renfort de sommet sont liées par la relation: e 2 m 5 0,5 eo. 2 Enveloppe de pneumatique selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle vérifie au moins une des relations suivantes: 0,6 eo e 1 S 1,2 eo; 0,05 L sl I S 0,20 L; e 2 m S 0,3 eo. 3 Enveloppe de pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle vérifie la relation suivante: 0,6 e 51 eo O 4 Enveloppe de pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que les épaisseurs e 1 et/ou e 2 diminuent progressivement en direction du plan équatorial sur au moins une partie du sommet, e 2 étant l'épaisseur du corps en un point quelconque de la zone centrale Z 2 o Enveloppe de pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le renfort de sommet comporte au moins deux nappes, chaque nappe comportant des câbles ou des fils unitaires parallèles entre eux. 12 - 6 Enveloppe de pneumatique selon la revendication 5 caractérisée en ce que le renfort de sommet comporte deux Mppes croisées, l'angle de chaque nappe étant au moins égal à une valeur minimale a met au plus égal à une valeur maximale CM telles que: m =; cos î = 0,9 cos Y; l'angle a O étant défini par la relation: 22-R 2 Rs -RR Tg 2 m o 5 ( TpR 2 Rs( 1 S ve) o Ps représente le rayon de courbure de la nappe considérée, Rs représente la distance de cette nappe par rapport à l'axe de l'enveloppe, Re représente la distance, par rapport à l'axe de l'enveloppe, des points A, B oi le corps a la plus grande largeur, dans une section radiale, la droite AB étant parallèle à l'axe. 7 Enveloppe de pneumatique selon-la revendication 5 caractérisée en ce que le renfort de sommet comporte trois nappes croisées de façon à former une triangulation. S Enveloppe de pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que l'angle de raccord intérieur p est défini par la relation 700 e 5 130 . 9 Enveloppe de pneumatique selon la revendication 8 caractérisée en ce que l'angle de raccord intérieur P est défini par la relation 900 5 p 5 1100.