Brevet FR2566335A1 — publié le 19851227

La présente invention apporte un perfectionnement aux pneumatiques radiaux pour fortes charges qui servent en continu sur des véhicules à propulsion électrique, véhicules monorails, nouveaux dispositifs de transport etc. pendant un long laps de temps en supportant généraîement de fortes charges et, plus particulièrement, l'invention propose une mise au point à apporter à la structure de ceinture pour l'adapter aux usages sus-indiques. D'une manière générale, les pneumatiques radiaux pour fortes charges servaient jusqu'à présent sur les roues de roulement de camions, autobus et analogues et comportaient une bande de roulement, deux flancs et deux talons, étant renforcés par une carcasse composée d'au moins une nappe câblée à câbles sensiblement perpendiculaires à la direction circonférentielle du pneumatique, et une ceinture composée d'au moins deux, et ordinairement quatre, nappes disposées à l'extérieur, radialement, de la carcasse sur la quasi-totalité de la bande de roulement. On sait généralement, sans avoir à se référer aux publications techniques, quton utilise en général et largement des nappes de ceinture composées de plusieurs couches stratifiées comprenant : une première nappe de ceinture succédant directement, vers ltextérieur, à la carcasse et comportant des câbles inclinés à un angle relativement grand, par exemple de 60 à 80 , sur la direction circonférentielle du pneumatique; une seconde nappe de ceinture succédant directement, radialement vers ltextérieur, à la première nappe de ceinture et comportant des câbles faisant un angle relativement faible, par exemple de 10 à 300, avec la direction circonférentielle du pneumatique, avec une inclinaison de meme sens que ceux de la première nappe; une troisième nappe de ceinture succédant directement, radialement vers l'exté- rieur, à la seconde nappe et dont les câbles ont la même inclinaison, mais de sens opposé, que ceux de la seconde nappe; et une quatrième nappe de ceinture succédant directement, radialement vers l'extérieur, à la troisième nappe et contenant des câbles inclinés au meme angle et dans le même sens que ceux de la troisième nappe, shacune des nappes de cein ture étant composée de câbles en métal notamment acier, ayant un module d'élasticité, à 1% dsallongementg non infé- rieur à 3 x 103 kg/mm2. I1 a été établi d'après les résultats obtenus en service réel que lorsque des pneumatiques radiaux pour fortes charges de ce type servent en particulier pour des trajets continus sur des routes spécifiées pendant un long laps de temps avec application à la roue d'un poids important, comme ctest le cas pour les véhicules à propulsion électrique, véhicules monorails et nouveaux dispositifs de transport, il se pose un problème de longévité. Ce problème est susceptible de se poser pour les pneumatiques de camion et d'autobus du fait que, bien que le développement récent des autoroutes augmente les possibilités de trajet continu à grande vitesse, on a tendance à utiliser de plus en plus souvent les pneumatiques de camions et autobus dans des conditions rigoureuses de miniaturisation et d'application aux pneumatiques d'une charge accrue.On a de plus en plus tendance à exiger simultanément des pneumatiques de ce genre de la longévité et un coût modéré. Lorsqu'on est contraint d'utiliser des pneumatiques radiaux pour forte charge ayant la structure de ceinture sus-indiquée à grande vitesse et sous forte charge avec la pression interne voulue pour répondre à de telles exigences, l'accroissement du diamètre du pneumatique est augmenté, en particulier au bord de la bande de roulement, ce qui non seulement porte atteinte à la stabilité dimensionnelle, mais tend aussi à provoquer la séparation de l'extrémité de la ceinture. En particulier, la longévité à grande vitesse et sous forte charge diminue et lteffort superficiel subi par le pneumatique augmente, ce qui provoque des difficultés telles que l'apparition de fissures au fond des creux des sculptures.De ce fait, la latitude dans la conception des sculptures de la bande de roulement se trouve restreinte lorsqu'il faut satisfaire aux impératifs sus-indiqués. En second lieu, il s'avère que la déformation (cambrure) des nappes par la bande de roulement soulève des difficultés telles qu'usure irrégulière et atteinte à la stabilité de marche en ligne droite. En troisième lieu, la forte résistance au roulement qui retentit sur l'économie vient à poser un problème. La présente invention a par conséquent pour but de proposer un pneumatique radial pour fortes charges ayant une structure de ceinture suseeptible d'améliorer la résistance à la séparation ainsi que la longévité de l'extrémité de la ceinture en restreignant avantageusement l'augmentation du diamètre du pneumatique ainsi que l'irrégularité de l'usure et que la stabilité de roulement en ligne droite à l'en- contre de la cambrure des plis, et aussi de réduire la résistance au roulement de façon à satisfaire aux impératifs propres aux pneumatiques radiaux pour fortes charges. La présente invention fournit un pneumatique radial pour fortes charges comprenant une bande de roulement, deux flancs et deux talons ainsi qu'une carcasse composée d'au moins une nappe comportant des câbles approximativement perpendiculaires à la direction circonférentielle du pneumatique et une ceinture composée d'au moins deux nappes disposées radialement à l'extérieur de la carcasse sur la quasitotalité de la bande de roulement et comportant des câbles ayant un module d'élasticité à 1% d'allongement non inférieur à 3 x 10 kg/mm, dans lequel la ceinture est composée, en combinaison, d'au moins une nappe de ceinture principale dont les câbles sont disposés en hélice avec un pas d'hélice très faible, étant presque parallèles à la direction circonférentielle du pneumatique, et d'au moins une nappe de ceinture auxiliaire disposée radialement à l'intérieur de la nappe de ceinture principale et comportant des câbles inclinés à un angle relativement grand sur la direction circonférentielle du pneumatique, de sorte qu'en service la quasi-totalité de la traction circonférentielle due à la pression interne est supportée par la nappe de ceinture principale pour restreindre l'augmentation de diamètre de la bande de roulement. Suivant un aspect préféré de l'invention, il est prévu deux nappes de ceinture principales dans le pneumatique. Suivant un autre aspect préféré de la présente invention, il est prévu un pneumatique radial pour fortes charges dans lequel les câbles de l'une des deux nappes de ceinture principales sont décalés par rapport à ceux de l'autre nappe de ceinture principale d'un demi-pas suivant l'axe du pneumatique. Suivant un autre aspect encore de la présente invention, il est prévu un pneumatique radial pour fortes charges dont la nappe de ceinture auxiliaire comporte des câbles métalliques ayant un module d'élasticité à 1% d'allongement non inférieur à 1 x 104 kg/mm qui sont inclinés à un angle non inférieur à 400, de préférence de 40 à 850 et, mieux, de 55 à 750 sur la direction circonférentielle du pneumatique. Les buts, caractéristiques et avantages de l1in- vent ion seront mieux exposés dans la description donnée cidessous de l'invention, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels les figures 1 à 3 sont des vues en coupe montrant les parties principales des pneumatiques radiaux pour fortes charges selon divers modes de réalisation de la présente invent ion. La ceinture dite circonférentielle, dans laquelle les câbles sont disposés à peu près parallèlement à la direction circonférentielle du pneumatique, est connue en soi en tant que structure de ceinture propre à restreindre l'augmentation du diamètre de l'extrémité de la bande de roulement du pneumatique. Toutefois, la ceinture circonférentielle classique est utilisée exclusivement à titre d'appoint comme nappe de ceinture auxiliaire et l'on utilise exclusivement comme nappe de ceinture principale au moins deux couches de ceinture comportant des câbles qui se coupent à un angle relativement faible avec la direction circonférentielle du pneumatique. Au contraire, la présente invention est basée sur une manière de voir tout à fait différente de la manière de voir traditionnelle qui a permis d'établir que la structure de ceinture originale utilisant plutôt la nappe de ceinture circonférentielle comme élément principal est nature à rbsou- dre avantageusement les problèmes sus-indiqués. Lorsqu'on utilise des nappes de ceinture stratifiées composées de câbles d'acier qui se coupent à angle relativement faible avec la direction circonférentielle du pneumatique pour constituer la nappe de ceinture principale pour restreindre l'augmentation de diamètre subie par le pneumatique lors du roulement pendant un long laps de temps dans des conditions d'utilisation rigoureuses, comme c'est le cas pour les pneumatiques radiaux classiques, il apparaît un problème de longévité.Au contraire, lorsqu'on prévoit au moins une couche de ceinture principale composée de cables disposés en hélice à pas d'hélice très faible et sensiblement parallèles à la direction circonférentielle du pneumatique, en combinaison avec au moins une ceinture auxiliaire située radialement à l'intérieur de la nappe de ceinture principale et comportant des câbles inclinés à angle relativement grand sur la direction circonférentielle du pneumatique, cette ceinture auxiliaire facilite la transmission de forces entre nappe de ceinture principale et la nappe de carcasse et, simultanément, contribue efficacement à empêcher la séparation entre la nappe de ceinture principale et la nappe de carcasse, assurant par là en fait une plus grande stabilité latérale de la ceinture, ce qui est d'importance majeure, Si l'on fait en sorte que l'angle fait par les câbles de la nappe de ceinture auxiliaire interposée entre la nappe de ceinture principale et la carcasse avec la direction circonférentielle du pneumatique soit faible, le d6- placement subi par les câbles à l'extrémité de la ceinture devient plus important, ce qui provoque une séparation. Par conséquent, on ne peut obtenir qu'une longévité sensiblement équivalente à celle existant dans le cas classique où l'on n'utilise pas la nappe de câbles à direction dite circonférentielle.Autrement dit, il s'est avéré que seule la nappe de ceinture principale est nécessaire et suffisante pour supporter la traction apparaissant suivant la direction circonférentielle dans le pneumatique quand celui-ci est sous pression interne. Autrement dit, lorsqu'on utilise comme nappe de ceinture auxiliaire une nappe de câbles faisant un angle relativement grand avec la direction circonférentielle du pneumatique, on supprime les inconvénients précités tels que la séparation, on évite aussi plus efficacement la séparation entre la nappe de ceinture principale et la carcasse et l'on améliore dans une grande mesure la résistance à l'usure irr6- gulière et la stabilité de marche en ligne droite grâce à la rigidité latérale accrue. La raison en est que l'augmentation du diamètre de la bande de roulement peut être efficacement restreinte grâce à la nappe de ceinture principale supportant la quasi-totalité de la traction circonférentielle engendrée en service par la pression interne. La nappe de ceinture principale est placée entre la carcasse et la bande de roulement et directement sous la bande de roulement et est composée de câbles disposés en h4- lice avec un pas d'hélice faible presque parallèles à la direction circonférentielle du pneumatique. Meme quand ces câbles sont des câbles d'acier rigides ayant un module d'élas- ticité à 1% d'alQongement non inférieur à 3 x 10 kg/mm, et de préférence à 1 x 104 kg/mm, tels qu'utilisés dans le cas de nappes de ceinture stratifiées traditionnelles, il n'appa- rait pas d'effets nuisibles tels que la cambrure des nappes puisque les câbles sont disposés quasi parallèlement à la direction circonférentielle du pneumatique. En particulier, en présence de deux nappes de ceinture principale stratifiées avec une disposition des câbles symétrique par rapport à la direction circonférentielle du pneumatiqueS il est possible d'éliminer complètement la cambrure des plis. De toute façon, l'espacement entre deux câbles voisins de la couche de ceinture principale, mesuré perpendiculairement aux câbles, est de préférence égal à 0,1 à 3,0 fois et de préférence à 0,3 à 1,5 fois le diamètre de câble, et la largeur de la nappe de ceinture principale est de pré- férence comprise entre 097 et 1X2 òîs et de préférence entre 0,8 et 1,0 fois celle de la bande de roulement Comme câbles de la nappe de ceinture principale, on utilise de préférence un câble en métal ayant un module d'élasticité à 1% d'allon- gement non inférieur à 1 x 10 kg/mm2 ainsi qu'un habillage en caoutchouc ayant particulièrement un module dynamique (conditions de mesure : température de 250C, effort sous 2% d'allongement et fréquence de vibration de 52 Hz) de préférence compris entre 100 et 240 kg/cm2 et, mieux, entre 140 et 200 kg/cm2. D'autre part, la couche de ceinture auxiliaire a une largeur comprise de préférence entre 0,6 et 1,3 fois et, mieux, entre 0,8 et 1,2 fois la largeur de la nappe de ceinture principale et un espacement entre câbles, mesuré perpendiculairement aux câbles, compris de préférence entre 0,1 et 4,0 fois et, mieux, entre 0,3 et 1,5 fois le diamètre de câble. En particulier, il est souhaitable que les nappes de ceinture auxiliaires soient composées de deux nappes à câbles disposés en sorte que les câbles d'une des couches coupent ceux de l'autre couche en travers de la direction circonférentielle du pneumatique. I1 est préférable que le pneumatique suivant la présente invention ait un rapport hauteur/largeur maximale de 0,4 à 1,0 et de préférence de 0,5 à 0,9. On va exposer la présente invention plus en détail au moyen des exemples suivants, donnés pour illustrer 1' in- vention, mais dépourvus de tout caractère limitatif. Exemples. Les figures 1 à 3 présentent, à titre d'exemples, des vues en coupe des parties principales de pneumatiques radiaux selon la présente invention, ayant les dimensions de pneumatique du type TBR E 13,50 85/R 16 pour jante de 9,50 Vx 16, utilisables sous pression interne de 10 kg/cm2. Sur ces figures, la partie autre que la couronne est semblable à celle du pneumatique classique, et n'est'donc pas représentée. On a indiqué en T la bande de roulement, en S un flanc, en C la carcasse et en B la ceinture. La carcasse est la même sur les figures 1 à 3 en ce qu'elle comporte une nappe composée de câbles métalliques perpendiculaires à la direction circonférentielle du pneumatique rabattue autour des talons et fixée à ceux-ci sur ses côtés opposés de la manière classique. Sur la figure 1, la couche de ceinture principale B1 de la ceinture B est composée de câbles métalliques disposés en hélice quasi parallèlement à la direction circonférentielle du pneumatique et a une largeur égale à 0,95 fois celle de la bande de roulement. On rend de préférence la rigidité de l'extrémité de la bande de roulement uniforme en donnant à la nappe de ceinture principale B1 une largeur égale à 0,7-1,2 fois et de préférence à 0,8-1,0 fois celle de la bande de roulement, ce qui est particulièrement préférable pour une résistance à l'usure irrégulière. La distance L entre les câbles d'une même nappe de ceinture principale est représentée comme égale à 1,0 fois le diamètre D des câbles. La gamme allant de 0,1 à 3,0 fois et de préférence de 0,3 à 1,5 fois est préférée, elle ne pose aucune difficulté telle que la déchirure du caoutchouc entre les câbles. Ensuite, la nappe auxiliaire B2 de la ceinture B est inclinée à 65" environ sur la direction circonférentielle du pneumatique. En vue de satisfaire aux exigences relatives à la stabilité en virage et d'assurer la résistance à la séparation entre la nappe de ceinture principale B1 et la carcasse C, cette inclinaison est avantageusement de 40 à 850 et de préférence de 55 à 750 sur la direction circonférentielle du pneumatique. On utilise des câbles métalliques dans la nappe de ceinture auxiliaire B2 dont la largeur nominale est égale à 1,1 fois celle de la nappe de ceinture principale B1. I1 est souhaitable que la largeur de la couche auxiliaire B2 soit comprise entre 0,6 et 1,3 fois et de préférence entre 0,8 et 1,2 fois celle de la nappe de ceinture principale B1, ceci pour assurer la longévité. Du point de vue de la longévité et de la stabilité en virage, il est souhaitable que la distance séparant les câbles d'une même nappe de ceinture auxiliaire B2 perpendiculairement aux câbles soit comprise entre 0,1 et 4,0 fois et de préférence entre 0,3 et 1,5 fois le diamètre des câbles utilisés. En tant que câbles de la ceinture B, on utilise des câbles métalliques ayant un module dfélasticitX à 1% d'allongement non inférieur à 1,3 x 104 da N/mm2 dans les nappes de ceinture tant principale B1 qu'auxiliaire B2. Il est efficace pour restreindre l'augmentation de diamètre de l'extrémité de bande de roulement, assurant la stabilité en virage, et réduire la résistance au roulement, que le module d'élasticité à 1% d'allongement des câbles utilisés dans la ceinture ne soit pas inférieur à 3 x 10 kg/mm et de préférence à 1 x 104 kg/mm. Le pneumatique selon l'exemple suivant, illustré par la figure 2, diffère de celui selon la figure 1 en ce que la nappe de ceinture principale comporte ici deux couches, les câbles de la couche B1 située radialement à l'exté-- rieur étant décalés suivant l'axe du pneumatique par rapport à ceux de l'autre couche B1', située radialement à l'intérieur, de la moitié du pas H, c'est-à-dire de E/2. Cette mesure réduit le poids et améliore la facilité de façonnage de la nappe de ceinture B1, B1', réduit les irrégularités de disposition des câbles et permet en outre de réduire l'épais- seur de stratification de la nappe de ceinture principale B1, B1,.Dans cette réalisation, toute la structure2 en dehors de la nappe de ceinture principale, est la même que dans le cas de la figure 1. Le pneumatique selon le troisième exemple illustré par la figure 3 est absolument identique à celui selon la figure 2 sauf que la nappe de ceinture auxiliaire B2 comporte ici deux couches et que les câbles sont disposés de manière à se couper. Le tableau 1 indique par des indices les résultats d'essais de tenue comparés opérés sur les pneumatiques selon les exemples 1 à 3 et sur un pneumatique radial pour fortes charges classique ayant tous les mimes dimensions, les résul- tats obtenus sur le pneumatique classique étant pris pour étalon (indice égal à 100). Dans ce tableau, plus les indices d'augmentation du diamètre extérieur et de résistance sont faibles et meilleure est la tenue. En revanche, plus l'indice de longévité de la ceinture est grand et meilleure est la tenue. TABLEAU 1. Pneumatique Paramètre mesuré Mode d'essai classique selon selon selon l'ex. 1 l'ex. 2 1'ex. 3 Augmentation du diamètre Augmentation du diamètre extérieur de l'extrémité extérieur de l'extrémité de la bande de roulement de la bande de roulement 100 22 22 22 sous pression interne de 0,5 à 10,0 kg/cm Longévité de la ceinture Sous charge jusqu'à sépa ration de l'extrémité de ceinture pandant roulement sur un tanbour de 1,7 m de diamètre à une vitesse de 100 129 129 114 65 km/h sous pression in terne de 10,0 kg/cm avec augentation par degré de la charge Résistance de roulement Résistance de roulement pendant marchs à une vi tesse de 100 km/h sous 100 87 88 89 pression interne de 10,0 kg/cm et sous charge de 5,5 t L'invention permet d'augmenter dans une large mesure la longévité et notamment la résistance à la séparation aux extrémités de la ceinture. Simultanément, puisque l'augmentation de diamètre est restreinte, l'effort subi par la surface de la bande de roulement est réduit. De ce fait, l'inconvénient résidant en ce qu'on est limité dans la conception du motif de sculptures par la crainte de voir des fissures apparaitre dans la bande de roulement et notamment au fond des creux des sculptures se trouve éliminé, ce qui permet de concevoir librement le motif de sculptures. REVENDICATIONS 1. Pneumatique radial pour fortes charges comprenant une bande de roulement (T), deux flancs (S) et deux talons ainsi quiune carcasse (C) composée d'au moins une nappe comportant des câbles approximativement perpendiculaires à la direction circonférentielle du pneumatique et une ceinture (B) composée d'au moins deux nappes (B1, B2;; B1, B'1, B2) disposées radialement à l'extérieur de la carcasse sur la quasi-totalité de la bande de roulement et comportant des câbles ayant un module d'élasticité à 1% d'allongement non inférieur à 3 x 103 kg/mm2, caractérisé en ce que la ceinture est composée, en combinaison, d'au moins une nappe de ceinture principale (B1) dont les câbles sont.disposés en hélice avec un pas d'hélice très faible, étant presque parallèles à la direction-circonférentielle du pneumatique, et d'au moins une nappe de ceinture auxiliaire (B2) disposée radialement à l'intérieur de la nappe de ceinture principale et comportant des câbles inclinés à un angle relativement grand sur la direction circonférentielle du pneumatique, de sorte qu'en service la quasi-totalité de la traction circonférentielle due à la pression interne est supportée par la nappe de ceinture principale pour restreindre l'augmentation de diamètre de la bande de roulement. 2. Pneumatique radial pour fortes charges selon la revendication 1, caractérisé en ce qu 'il comprend deux couches (B1, B1') de nappe de ceinture principale (B). 3. Pneumatique radial pour fortes charges selon la revendication 2, caractérisé en ce que les câbles de l'une des deux couches de nappe de ceinture principale (B1) présentent par rapport à ceux de l'autre couche de nappe de ceinture principale (B1') un décalage d'un demi-pas (H/2) suivant l'axe du pneumatique. 4. Pneumatique radial pour fortes charges selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérise en ce que la nappe de ceinture auxiliaire (B2) comporte des câbles ayant un module d'élasticité à 1% d'allongément non 2 inférieur à 1 x 104 kg/mm2 qui font un angle non inférieur à 40C avec la direction circonférentielle du pneumatique. 5. Pneumatique radial pour fortes charges selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit angle est de 40 à 850. 6. Pneumatique radial pour fortes charges selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit angle est de 55 à 750.