Brevet FR2557513A1 — publié le 19850705

La présente invention concerne un pneumatique ra- dial pour charges lourdes et plus particulièrement un tel pneumatique destiné, par exemple, à servir sur des véhi- cules de chantier qui est avantageusement conçu pour rou- ler à très grande vitesse sur des chaussées accidentées, pneumatique dans lequel on améliore la longévité de la ceinture en évitant efficacement la séparation de la cein- ture qui découle des efforts de cisaillement apparaissant sur les bords de ladite ceinture sans détériorer la résis- tance à l'usure ni la résistance à l'usure irrégulière d'un tel pneumatique. - Dans un tel pneumatique radialon renforce généra- lement la partie de bande de roulement du pneumatique en superposant une ceinture composée de plusieurs couches de cables caoutchouté sur le pourtour extérieur d'une carcas- se à structure radiale composée d'une ou plusieurs couches de câbles caoutchoutés comportant des câbles disposes cha- cun dans un plan radial du pneumatique ou dans un plan faisant un angle faible avec un plan radial. D'une manière générale,ces ceintures se rattachent par leur structure aux deux genres suivants: (1) les cables font un angle ne dépassant pas 20 à avec un plan passant par le milieu du pourtour du pneumatique,c'est-àdire par le plan équatorial du pneumatique,de façon à restreindre l'agrandissement subi par le diamètre extérieur quand le pneumatique touche le sol pendant la marche; (2) les câbles de la couche de ceinture la plus proche de la carcasse disposés du côté intérieur font un angle d'environ 65 à 70 avec le plan équatorial,et les câbles des couches de ceinture restantes font un angle ex- trêmement faible avec le plan équatorial,de sorte qu'il apparatt entre les câbles de la carcasse et les câbles de la ceinture une structure de liaison en triangle conférant une haute rigidité à la partie de couronne du pneumatique. 2 -2557513 Pour ce qui est du genre (1), étant donné que les efforts de cisaillement apparaissant entre les couches de câbles sur la partie marginale de la ceinture deviennent excessifs,ce qui découle du contact de la bande de roule- ment avec le sol,des séparations risquent d'avoir lieu à cet emplacement, tandis que pour ce qui est du genre (2),bien que l'apparition d'efforts de cisaillement lors de l'application de la pression interne soit faible en raison de la forte rigidité existant suivant la direction equatoriale, la ceinture est forcément déformée pendant la marche sur une surface irrégulière parsemée de pierres et cailloux du fait de la déformation subie par la bande de roulement là o elle touche le sol,de sorte que les par- ties voisines des bords de la ceinture fixés dans la structure de liaison en triangle dépassent l'effort de ci- saillement admissible et que des séparations risquent bien d'y apparaître. Bien qu'on se soit livré à diverses recherches ayant pour but de réduire l'effort apparaissant sur les bords de la ceinture par choix judicieux de la largeur de la ceinture,de l'inclinaison des câbles et du nombre de câbles par unité de longueur,et par modification de la qualité des câbles choisis pour la ceinture et pour la carcasse en vue d'éviter la séparation sur les bords de la ceinture (dite ci-après plus brièvement "séparation marginale")dans les pneumatiques radiaux pour charges lourdes destinés à rouler sur des chaussées au moins en partie accidentées, il existe naturellement une limite au perfectionnement possible par une telle méthode,puisque la rigidité que doit avoir la ceinture et l'effort subi par les bords de la ceinture sont en rapport inverse l'un avec l'autre,de sorte que lorsqu'on réduit la rigidité de la ceinture pour diminuer l'effort,on porte inévitablement atteinte à la résistance à l'usure et à la résistance à l'usure irrégulière de la bande de roulement. Par ailleurs,pour ce qui est des motifs de la bande de roulement,on utilise couramment ceux du type dit à pat- tes parce que le pneumatique classique de ce type exige généralement une forte traction,mais il n'existe pas de compte rendu d'une étude faite pour étudier les motifs de la bande de roulement en tant que facteur déterminant de la résistance aux efforts au niveau de la bande de roule- ment et notamment des parties marginales de la ceinture. La présente invention a pour objet de proposer un pneumatique radial pour charges lourdes dans lequel la ceinture et la bande de roulement sont fonctionnellement divisées en une région médiane et en régions latérales droite et gauche flanquant la région médiane de part et d'autre du plan équatorial du pneumatique,et l'on choisit judicieusement les rigidités à la flexion des diverses régions,de façon à réduire efficacement la séparation mar- ginale tout en conservant la résistance à l'usure et la résistance à l'usure irrégulière. Suivant la présente invention,on renforce le pneu- matique radial pour charges lourdes en superposant une ceinture composée de plusieurs couches de câbles caout- choutés sur le pourtour extérieur d'une carcasse à struc - ture radiale composée d'une ou plusieurs couches de câbles caoutchoutés comportant des câbles disposés chacun dans un plan radial du pneumatique ou dans un plan faisant un an- gle faible avec un plan radial;la ceinture a une rigidité à la flexion nettement plus faible- dans sa région médiane que dans ses régions latérales;et la bande de roulement présente des motifs dotés d'un rapport négatif sensible - ment plus élevé dans la région médiane que dans les régions latérales. On comprendra mieux les buts,caractéristiques et avantages de l'invention, ainsi que d'autres, à la lecture de la description détaillée donnée ci-dessous d'un mode de réalisation de l'invention,en se référant aux dessins annexés,sur lesquels: Fig.l est une vue en coupe d'un pneumatique; Fig.2 est une vue développée des motifs d'une bande de roulement suivant un mode de réalisation de la présente invention;et Fig.3 est une vue développée de motifs à pattes classiques. La présente invention concerne la combinaison de la structure de ceinture et du motif de sculptures de bande de roulement d'un pneumatique radial pour charges lourdes et l'on peut dire que l'on atteint le but précité en ré- glant de façon appropriée le rapport entre la rigidité à la flexion de la région médiane et celle des deux régions latérales de la ceinture 1 et de la bande de roulement 3. En tant que mesure de remplacement de la rigidité à la flexion,on peut à bon escient considérer l'épaisseur tota- le de la ceinture stratifiée pour ce qui est de la ceinture, et le rapport négatif pour ce qui est du motif de sculptu- res de la bande de roulement. En vue de répartir convenablement la rigidité à la flexion sur la ceinture,on peut ajuster l'épaisseur de la ceinture stratifiée de telle sorte que l'épaisseur de caoutchouc présente entre les épaisseurs de ceinture soit plus forte sur les deux côtés,ou adopter une ceinture à structure repliée, ou encore une ceinture dépourvue de partie médiane. La région médiane de la ceinture est symétrique sur les côtés gauche et droit par rapport au plan équatorial du pneumatique et est divisée par convention en une région A (figure 1) couvrant 40% de la plus grande largeur BW de la ceinture et en deux régions latérales B. Si l'on appel- le tA et tB respectivement les plus grandes éPaisseurs- de la région A et des régions B,on fixe de préférence le rap- port tB/tA entre 1,25 et 1,55 et, mieux encore, entre 1,30 et 1,45. D'un autre côté, pour ce qui est des motifs de la bande de roulement,on divise la région centrale ou médiane de la bande de roulement en une région C(figure 1) qui est symétrique sur les côtés droit et gauche flanquant le plan équatorial du pneumatique et qui correspond à 50% de la largeur de la bande de roulement Tw et en deux régions la- térales D.. On fixe de préférence le rapport du "rapport négatif "NC de la région C au "rapport négatif "ND de la région D entre 1,15 et 1,50 et, mieux encore, entre 1,25 et 1,45. Par "rapport négatif", on entend ici le rapport des aires creux/relief existant dans la surface de la ban- de de roulement en contact avec le sol quand le pneumati- que est sous pression interne normale et sous charge normale. On peut avantageusement obtenir le rapport NC/ND de 1,15 à 1,50 en utilisant le motif de sculptures de bande de roulement du type à blocs médians /pattes d'épaulement(blocs allongés transversalement)représenté sur la figure 2.On peut aussi avoir recours à d'autres mo- tifs de sculptures différents de ceux représentés sur la figure 2. A titre comparatif,on a représenté sur la figure 3 le motif classique de sculptures de type à pattes. Les épaisseurs tA et tB de la ceinture stratifiée telles que mesurées,englobent le caoutchouc à haut mo- dule d'élasticité,de 0,35 à 0,55 kg/mm2,qui sert de caoutchouc d'enrobage ou de caoutchouc de compression en- tre les couches de câbles de la ceinture. Si le rapport tB/tA est inférieur à 1,25,on n'obtient aucun avantage particulier par rapport à la ceinture classique et l'on n'atteint pas le but de l'invention. En revanche, si le rapport dépasse 1,55,1'augmentation de la génération de chaleur dans la région B commence à être fâcheuse et une séparation est susceptible d'apparaltre autour des câbles en raison du mouvement excessif apparaissant la région A,qui devient comparativement trop mince. Il va sans dire qu'une ceinture 1 composée de cou- ches de câbles d'acier à module d'élasticité de 5000 à 000 kg/mm2 et à nombre de câbles par unité de longueur d'environ 13 câbles/ 25 mm de la manière courante peut être utilisée en combinaison avec une carcasse 2 composée d'une couche de câbles d'acier ou de câbles en "IKevlar" ou avec une carcasse 2 composée d'au moins deux couches de câbles en polyester. Pour ce qui est des motifs de sculptures de la bande de roulement,si le rapport NC/ND est inférieur à 1,15,la séparation marginale n'est pas réellement empêchée,tandis que s'il dépasse 1,50 le déplacement du caoutchouc dans la région médiane est trop important,ce qui est désavantageux quant à la longévité,laquelle est aussi facheusement affectée par la faiblesse relative de la quantité de caoutchouc et il y a lieu de craindre l'endommagement par entaillement accusé,notamment sur chaussées accidentées. On va exposer l'invention plus en détail en se ré- férant aux exemples concrets et à l'exemple comparatif suivant; toutefois, ces exemples sont seulement destinés à illustrer l'invention et sont dépourvus de tout caractère limitatif. On a préparé des pneumatiques d'essais A, B et C de norme OR 18.00 R 25 selon les figures 1 et 2,ainsi qu'un pneumatique analogue classique D ayant le motif de sculp- tures de bande de roulement du type à patte représenté sur la figure 3. On les a soumis à un essai de longévité en les montant sur un véhicule automobile. Après 50 000 km,le degré de séparation marginale (longueur des fissures)et l'état d'usure sont tels qu'indiqués par les chiffres compares portés dans le tableau ci-après. Dans les essais ci-dessus,on avait appliqué sur chacun des pneumatiques une ceinture composée de cables d'acier ayant un module d'élasticité de 13000 kg/mm2 moyennant un nombre de câbles par unité de longueur de 13 câbles /25 mm. Les résultats des essais montrent qu'on a pu empê- cher la séparation marginale sans dégradation de la ré- sistance à l'usure pour les pneumatiques A et B dans lesquels on a tenu compte simultanément de la résistance à la flexion tant de la ceinture que de la bande de roulement,tandis que la séparation marginale et la résis- tance à l'usure locale demeuraient défectueuses dans le cas du pneumatique C pour lequel on ne s'est pas préoccupé Genre de pneumatique A B C D tA Cmm) 12 12,5 13 13 Cei ture tB (mm) 17 16 15 13 tB/tA 1,42 1,28 1,15 1, 00 motifs deC 0,40 0,43 0,43 0,32 motifs de -C sculptures N 0,28 _ 0.34 0. 34 0,41 de la ban- - de de rou- N/ Lement CeN /N 1,43 1,26 1,26 0,78 Séparation marginale (profon- 10 45 70 100 deur de fissure) - (indice) Usure non ob- non observée Légère- irrégulière servée observée ment observée de la ceinture et dans le cas du pneumatique D pour lequel tant la ceinture que la bande de roulement étaient non conformes aux exigences. Comme indiqué ci-dessus,la présente invention per- met d'obtenir à la fois la résistance à la séparation marginale,la résistance à l'usure et la résistance à l'usure irrégulière. REVENDICATIONS l.Pneumatique radial pour charges lourdes,caractêrisé en ce qu'on renforce sa bande de rou- lement en superposant une ceinture (1) composée de plu- sieurs couches de câbles caoutchoutés sur le pourtour extérieur d'une carcasse à structure radiale (2)composée d'une ou plusieurs couches de câbles caoutchoutés compor- tant des câbles disposes chacun dans un plan radial du pneumatique ou dans un plan faisant un angle faible avec. un plan radial; en ce que la ceinture a une rigidité à la flexion nettement plus faible dans sa région médiane (A)que dans ses régions latérales (B) et en ce que la ban- de de roulement présente des motifs (3) dotes d'un rapport négatif sensiblement plus élevé dans la région médiane que dans les régions latérales. 2.Pneumatique radial pour charges lourdes selon la revendication l, caractérisé en ce que le rapport tB/tA, o tA est l'épaisseur maximale de la ceinture (1) dans sa région médiane CA) et tB est l'épaisseur maximale dans ses régions latérales (B),est de 1,25 à 1,55. 3.Pneumatique radial pour charges lourdes se- lon l'une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que le rapport NC/ND entre la région médiane et les régions latérales est de 1,15 à 1,50.