Brevet FR2586620A1 — publié le 19870306

Pneumatique pour véhicules automobiles muni d'une carcasse à une ou plusieurs couches et d'un élément renforçateur du genre ceinture disposé sous la bande de roulement La présente invention concerne un pneumatique pour véhicules automobiles muni d'une carcasse à une ou plusieurs couches, dont les régions terminales libres sont retenues dans les parois latérales du pneumatique en s'étendant autour de tringles ou analogues, d'une partie formant bande de roulement et d'un élément renforçateur du genre ceinture disposé au-dessous de la partie formant bande de roulement. S'agissant d'un pneumatique classique monté sur une jante classique à base creuse il se produit dans le cas d'un défaut du pneumatique ayant pour effet un dégonflement soudain ou progressif de celui-ci, en particulier deux situations pouvant causer des dégâts irréparables au pneumatique. Lors de la sollicitation latérale subie au cours du franchissement d'un virage se présente le risque de voir le pneumatique tiré de la jante dans la base creuse de sorte que, si le véhicule continue de rouler avec un pneumatique complètement à plat, la jante retourne au niveau de la surface d'appui à chaque fois le pneumatique comprimé, ditrui- sant ainsi celui-ci dans la région de ses parois latérales. Etant donné que même le fait de rouler durant un court laps de temps avec un pneumatique à plat suffit à causer des dégâts irréparables, de nombreux moyens de mat- triser le risque de destruction du pneumatique ont été proposés par le passé. Ainsi il est par exemple connu dans un grand nombre de modes de construction, de prévoir à la périphérie extérieure de la jante des organes d'appui, présentant les configurations les plus diverses et composés de matières multiples, pour soutenir le corps du pneumatique en cas d'urgence. Toutefois, ces mesures n'ont jusqu'ici pas pu être mises en oeuvre sur le plan pratique. Il a en outre été proposé des modes de construction qui apportaient des modifications à la jante comme au pneumatique sur le plan de la construction afin d'améliorer les caractéristiques de roulement du pneumatique en cas d'urgence.A cet égard il convient de se référer à la demande de brevet allemand publiée 3000428 dans laquelle les talons du pneumatique sont retenus sur des surfaces d'appui prévues sur la périphérie intérieure de la jante. Cette construction spéciale empêche certes la jante de retourner les parois latérales du pneumatique et évite la destruction consécutive à ce phénomène mais pour des pneumatiques classiques le problème décrit plus haut, à savoir celui consistant à créer un pneumatique présentant des caractéristiques satisfaisantes de roulement en cas d'urgence, n'a pas encore été résolu. En conséquence, la présente invention a pour but de créer un pneumatique du genre mentionné plus haut mais qui donne entière satisfaction en ce qui concerne ses caractéristiques de roulement en cas d'urgence et pour lequel, en outre, l'ajustement du pneumatique sur la jante se réalise de manière classique, des moyens d'appui n'étant prévus ni sur la jante ni dans llespace creux du pneumatique. Ce but est atteint selon l'invention, en ce qui concerne un pneumatique pour véhicules automobiles qui est muni d'une carcasse à une ou plusieurs couches, dont les régions terminales libres sont retenues dans les parois latérales du pneumatique du fait qu'elles s'étendent autour des tringles ou analogues, d'une partie formant bande de roulement et d'un élément renforçateur du genre ceinture monté au-dessous de la partie formant bande de roulement, par le fait que l'élément renforçateur du genre ceinture est réalisé sous la forme d'un arceau renforçateur à structure du type sandwich réalisé de façon à être rigide à la traction et à la compression dans la direction périphérique et rigide à la flexion dans la direction radiale et que dans les parois latérales la carcasse, observée en coupe, s'étend, exception faite de la région située au voisinage immédiat de l'endroit le plus large présentant le rayon de cercle osculateur, de façon rectiligne ou sensiblement rectiligne en direction du talon. Par conséquent, dans le pneumatique selon l'invention la plus grande largeur mécaniquement active du pneuma tique se trouve à une très faible distance de l'arceau renforçateur, c'est-a-dire très près des régions à épaulement du pneumatique. De ce fait, le pneumatique étant à plat, l'arceau renforçateur rigide à la traction et à la compression dans la direction périphérique et rigide à la flexion dans la direction radiale supporte à présent sensiblement la charge subie par la roue.Les cabrés de la carcasse situés dans les parois latérales agissent en meme temps comme les Layons d'une roue et maintiennent arceau renforçateur en place par rapport à la tringle du talon Les zones de flexion sont ainsi efficacement empêchées d'être détruites. I1 est particulièrement avantageux que, selon une autre caractéristique de l'invention, le rayon R* correspondant à la largeur maximale mécaniquement décisive B* du pneumatique, mesuré à la partir de l'axe de celui-ci, et le rayon Ro de la carcasse au niveau du sommet du pneumatique, également mesuré à partir de l'axe de ce celui-ci, présentent entre eux la relation suivante : R* > 0,85. Ro Si cette relation est respectée, l'effet, obtenu selon l'invention, de soutien de l'arceau renforçateur par rapport à la tringle du talon joue pleinement. Sous ce rapport il est également avantageux que, selon l'invention, entre, d'une part, la longueur s d'un méridien de la carcasse dans la paroi latérale, depuis l'intersection de la largeur B* et de la carcasse jusqu'à la tringle et, d'autre part, la distance % entre les deux extrémités de SM existe la relation suivante Suivant une autre forme de réalisation, particulièrement avantageuse, de l'invention l'angle formé entre une tangente à la carcasse dans la zone d'incidence et la direction latérale, c'est-à-dire l'angle sous lequel la carcasse entre dans la zone de l'arceau renforçateur, est inférieur ou égal à 200 et l'angle d'incidence formé entre une tangente à la carcasse dans la zone du talon et la direction latérale, c'est-à-dire l'angle d'incidence de la carcasse dans la zone du talon, est supérieur ou égal à 700. Dans l'intervalle fixé par lesdites limites peut être obtenu un très bon pouvoir d'absorption de forces latérales. Un effet particulièrement avantageux sur le confort de roulement du pneumatique est obtenu lorsqu'il existe entre le rayon de cercle osculateur e de la carcasse, défini au niveau de la largeur maximale B*, et la hauteur H de la paroi latérale un rapport correspondant à la relation suivante Selon une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention la carcasse à une ou plusieurs couches est dessinée, en vue de l'obtention de conditions de sollicitation à symétrie de révolution, conformément à une figure d'équilibre et la fibre géométriquement neutre de la paroi latérale se trouve, en cas de sollicitation à symétrie de révolution, dans une position d'équilibre. Un arceau renforçateur rigide à la traction et à la compression dans la direction périphérique et rigide à la flexion dans la direction radiale est obtenu, suivant encore une autre caractéristique de l'invention, d'une manière particulièrement simple par le fait que l'arceau renforçateur à structure du genre sandwich comprend au moins une couche centrale réalisée à la manière d'une grille porteuse avec des éléments porteurs de préférence alvéolaires ou en nid d'abeilles, qui sont éventuellement noyés dans de la matière élastomère, au moins les couches extérieures de l'arceau renforçateur étant chacune constituées par une couche de recouvrement qui présente des cablés, en particulier des câblés en acier, noyés dans de la matière élastomère et qui s'étendent parallèlement les uns aux autres Dans une forme de réalisation préférée de l'arceau renforçateur la couche centrale est formée d'éléments porteurs s'étendant de manière ondulée parallèlement les uns aux autres. Dans ce cas, afin de conférer à l'arceau renforça teur la rigidité nécessaire, la distance maximale entre des éléments porteurs voisins ne doit pas excéder le décuple de la distance entre les câblés dans les couches de recouvre ment, les câblés dans les couchers de recouvrement étant au nombre de 3 à 8 par cm. Sous ce rapport il est également avantageux que l'épaisseur maximale des éléments porteurs de la couche centrale, mesurée dans la direction périphérique, soit au maximum égale à 1/5 de la distance entre des éléments porteurs voisins les uns des autres. De plus, la hauteur des éléments porteurs des couches centrales, mesurée dans la direction radiale, ne doit pas excéder le triple de l'épaisseur des couches de recouvrement. En tant que matière constitutive des éléments porteurs de la couche centrale il convient d'utiliser de préférence de la matière synthétique, bien que du métal et dans certains cas également du papier ou du carton puissent être employés. Afin d'illustrer les problèmes posés par des pneumatiques radiaux classiques montés sur des jantes classi ques et munis d'une ceinture souple à la flexion dans la direction radiale sont représentées sur les figures 1 et 2 schématiquement deux situations se produisant lors du dégonflement du pneumatique causé par un défaut. A cet égard la figure 1 montre le comportement d'un pneumatique, monté sur la roue avant gauche d'un véhicule et non encore complètement dégonflé, lors du franchissement d'un virage à droite. La sollicitation latérale subie par la roue avant côté extérieur du virage a pour effet que le talon A côté extérieur du virage est tiré de la jante dans la base creuse. Si le véhicule continue alors à rouler avec finalement un pneumatique totalement à plat des dEgats sont causés à la paroi latérale du pneumatique puisque le pneumatique comprimé est chaque fois retourné, à plat, par la jante. La figure 2 montre cet état où est désignée par C la région du pneumatique où des dégâts irréparables sont causés. Etant donné que le pneumatique ne peut à présent plus absorber des forces de dérive, le véhicule n'est plus capable de rouler en ligne droite de sorte que la région de destruction C du pneumatique se trouve alternativement au niveau de la paroi latérale gauche et de la paroi latérale droite. Sur les figures 3 à 7 le pneumatique selon l'invention est représenté en partie avec quelques modifications constructives. La figure 3 montre schématiquement, en coupe, la moitié du pneumatique selon l'invention. La figure 4 montre un exemple de réalisation de l'arceau renforçateur du genre ceinture à plusieurs couches, la matière élastomère recevant les couches n'étant pas représentée. La figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4. Les figures 6 et 7 montrent d'autres variantes de l'arceau renforçateur du genre ceinture à plusieurs couches, le mode de représentation correspondant chaque fois à celui de la figure 4.Sur la figure 8 est enfin encore représenté, en coupe, le comportement d'un pneumatique radial classique (partie gauche de cette figure) en comparaison du comportement du pneumatique selon l'invention (partie droite de la figure) à l'état gonflé et intact. Le pneumatique 1 selon l'invention, représenté schématiquement en coupe sur la figure 3 et monté sur une jante classique 2, est constitué essentiellement par une carcasse 3 à une ou plusieurs couches dont les parties terminales libres sont ancrées solidement dans les parois latérales 7 du pneumatique du fait quelles s'étendent en forme de boucle autour de tringles classiques 4 Le pneumatique 1 comporte en outre une partie formant bande de roulement classique 5 avec des sculptures appropriées et, audessous de la partie formant bande de roulement 59 un 6 ment renforçateur du genre ceinture L'élément renorçateur du genre ceinture représenté seulement de manière schémati- que sur cette figure est réalisé sous la forme d'un arceau renforçateur 6 à structure en sandwich qui est confectionné de manière à être rigide à la traction et & la compression dans la direction périphérique et rigide à la flexion dans la direction radiale et qui sera encore décrit en détail plus loin. Dans les parois latérales 7 réalisées suivant une figure d'équilibre le tracé de la carcasse 3, observée en coupe, s'étend, exception faite de la région située au voisinage immédiat de l'endroit le plus large B* présentant le rayon de cercle osculateur p , de manière- rectiligne ou approximativement rectiligne en direction du talon. De ce fait la longueur des câblés des parties de la carcasse s'é- tendant dans les parois latérales 7 est très courte.Cela veut dire que la largeur maximale mécaniquement décisive B* du pneumatique 1 (B* = la distance maximale entre les parties de la carcasse 3 situées dans les deux parois latérales) se trouve au voisinage immédiat des régions à épaulement et est située, observée dans la direction radiale (di rection z), à une distance aussi réduite que possible de l'arceau renforçateur 6. Par R* est désigné sur la figure 3 le rayon (mesuré à partir de l'axe du pneumatique), correspondant à la largeur B*, de la paroi latérale 7 dessinée selon une figure d'équilibre. L'intersection de R* et B*1 qui vient en outre encore se situer sur la carcasse 3, doit donc être placé suffisamment haut pour se rapprocher autant que possible de la zone à épaulement du pneumatique 1. Si à présent est désignée par HS la distance de l'intersection B* et de R* à la tringle 4, et par 5M la longueur d'un méridien de la carcasse 3 à une ou plusieurs couches dans la paroi latérale 7 entre les deux extrémités de Hs, alors les limites suivantes, exprimées par une inégalité, ne doivent pas être dépassées Du fait de la position choisie pour la largeur B* l'angle d'incidence de la carcasse 3 à une ou plusieurs couches dans la région de l'arceau renforçateur 6 est très aigu. Cet angle est désigné sur la figure 3 par y et est formé entre une tangente à la carcasse 3 dans la région d'incidence et la direction latérale désignée par la flèche y. En l'occurrence l'angle y présente une valeur inférieure ou égale à 200. En même temps l'angle d'incidence de la carcasse 3 dans la région du talon est choisi relativement grand. L'angle ss, défini à cet égard sur la figure 3 entre une tangente à la carcasse 3 dans la région du talon et la direction latérale y, est choisi supérieur ou égal à 70O. A l'endroit le plus large du pneumatique, c'est-à-dire au niveau de la largeur maximale B*, il existe un rayon p de cercle osculateur de la carcasse 3 qui est choisi très petit. A l'intersection de B* et de R* le rapport du rayon de cercle osculateur p à la hauteur H de la paroi latérale est au maximum de 1 : 5, c'est-a-dire que Si le rayon de la carcasse 3 au niveau du sommet du pneumatique 1, mesuré à partir de l'axe de celui-ci, est désigné par Ro, alors il faut en outre que R* R* > 0,85. Ro La figure 4 montre une forme de réalisation de l'arceau renforçateur 6. Un arceau renforçateur 6 & structure rigide à la traction et à la compression dans la direction périphérique et rigide & la flexion dans la direction radiale est obtenu, suivant les figures 4 et 5, par exemple en prévoyant une couche centrale 8 réalisée en tant que grille porteuse sensiblement en nid d'abeilles ou sous une autre forme alvéolaire et dont les éléments porteurs 8a peuvent être ravisés par exemple en matière synthétique ou en métal. Au-dessus et auodeasous de la couche centrale 3 se trouvent respectivement une couche de recouvrement 9v 10 contenant des câblés, par exemple des cabus en acier, noyés dans du caoutchouc.Les éléments porteurs 8a constitutifs de la couche centrale 8 sont eux aussi noyés dans de la matière élastomère, par exemple du caoutchouc. Dans chaque couche de recouvrement 9, 10 les cablés s'étendent parallèlement les uns aux autres, les câblés des couches de recouvrement supérieure 9 et inférieure 10 faisant entre eux un angle de croisement de 10 à 909, cet angle étant dans le présent exemple de réalisation suivant la figure 4 d'environ 90 . L'angle désigné par de formé par les câblés de la couche de recouvrement supérieure 9 ou par celle inférieure 10 avec la direction périphérique du pneumatique désignée par la flèche x est de préférence compris entre 5 et 45 . Sur la figure 4 est indiqué l'angle oL de la couche de recouvrement supérieure. La taille Dz des alvéoles (définie comme étant la dimension maximale des éléments porteurs 8a en nid d'abeil les ou alvéolaires de la couche centrale 8) est au maximum dix fois aussi grande que la distance n entre les câblés dans les couches de recouvrement 9, 10. La dimension de nk est déterminée par le fait que le nombre de câblés par cm dans chaque couche de recouvrement 9, 10 est d'environ 3 à 8. L'épaisseur de paroi maximale dz des éléments porteurs 8a de la couche centrale 8 est au maximum égale à 1/5 de la taille Dz des alvéoles, la hauteur h des éléments porteurs 8a étant au maximum le triple de l'épaisseur d des couches de recouvrement 9, 10. Les figures 6 et 7 montrent d'autres formes de réalisation d'un arceau renforçateur 6' et 6", qui assurent également une structure rigide à la traction et à la compression dans la direction périphérique et rigide à la flexion dans la direction radiale. Comme le montre la figure 6, il est ici également choisi une structure sensiblement alvéolaire pour la couche centrale 8'. A cette structure s'appliquent également les indications dimensionnelles qui viennent d'être citées en ce qui concerne la taille Dz des alvéoles, la distance nk entre les câblés, l'épaisseur de paroi dz , la hauteur hz et l'épaisseur d. La figure 7 montre une construction qui diffère de celles des figures 4 et 6 en ce sens qu'en l'occurrence il n'est pas choisi une structure alvéolaire pour la couche centrale 8", laquelle est au contraire constituée par des éléments porteurs 8"a s'étendant de manière ondulée et de préférence parallèlement les uns aux autres. Sur la figure 7 la distance maximale entre des éléments porteurs voisins 8"a est définie par Dz par rapport à la dimension de la distance nk entre les cablés des couches de recouvrement 9", 10". Quant au dimensionnement de l'épaisseur de paroi maximale dz, de la hauteur hz et de l'épaisseur d les indications données ci-dessus sont applicables. Pour assurer notamment la rigidité à la flexion de l'arceau renforçateur 6" dans la direction radiale, l'angle de croisement entre les câblés des deux couches de recouvrement 9", 10" est choisi, dans cet exemple de réalisation, relativement petit de sorte que angle z(" que les câblés dans les deux couches de recouvrement 9", 10" forment avec la direction périphérique x du pneumatique, est lui aussi petit, à savoir compris entre 2 et 100. En résumé, on obtient grâce au mode de réalisation ou de construction du pneumatique selon liinventi6nw à savoir en particulier en prévoyant l'arceau renforçateur ri gide à la flexion et rigide à la compression et à la trac- tion et les parois latérales 7 réalisées selon l'invention1 dans lesquelles la longueur des râbles est très faible, un pneumatique qui présente des caractéristiques de roulement optimales en cas d'urgence.En effet, dans le cas diun défaut du pneumatique à la suite duquel celui-ci se dégonfle l'arceau renforçateur 6 supporte sensiblement la charge subie par la roue, de telle sorte que, comme décrit plus haut, la paroi latérale courte 7 fait que les câblés agissent de manière analogue aux rayons d'une bicyclette et maintiennent ainsi l'arceau renforçcateur en position par rapport à la tringle du talon. De ce fait le pneumatique 1 selon l'invention se comporte, à l'état dégonflé, à peu de chose près comme à l'état intact et gonflé. La figure 8 illustre le comportement du pneumatique selon l'invention en comparaison d'un pneumatique radial classique, à l'état intact et gonflé. A cet égard, dans le cas du pneumatique selon l'invention, la courte paroi lat6- rale assure, conjointement avec le rayon de cercle osculateur P aussi petit que possible au niveau de l'endroit le plus large, un roulement confortable. Le petit angle d'incidence y de la carcasse dans la région de l'arceau renfor çateur détermine, en combinaison avec l'angle d'incidence maximal R dans la région du talon, une très bonne absorption de forces latérales. Il convient encore de noter que dans l'arceau ren forçateur peuvent évidemment aussi être prévues plusieurs couches de recouvrement. Sont également possibles des modes de construction utilisant plusieurs souches centrales. REVENDICATIONS 1 - Pneumatique pour véhicules automobiles muni d'une carcasse à une ou plusieurs couches, dont les parties terminales libres sont maintenues dans les parois latérales du pneumatique en s'engageant autour de tringles ou analogues, d'une partie formant bande de roulement et d'un élément renforçateur du genre ceinture disposé au dessous de la partie formant bande de roulement, caractéri- sé en ce que l'élément renforçateur du genre ceinture est réalisé sous la forme d'un arceau renforçateur (6, 6E, 6) rigide à la traction et à la compression dans la direction périphérique et rigide à la flexion dans la direction radi ale et en ce que la carcasse (3) dans les parois latérales (7), observée en coupe, s'étend, exception faite de la ris gion immédiatement contigus à l'endroit le plus large B* présentant le rayon de cercle osculateur p, de façon recti- ligne ou à peu près rectiligne en direction du talon. 2 - Pneumatique selon la revendication 1 caraco6= risé en ce que le rayon R* correspondant a la largeur maxi- male mécaniquement déterminante B* du pneumatique, mesuré a partir de l'axe du pneumatique, et le rayon Ro de la carcasse au niveau du sommet du pneumatique, également mesuré à partir de l'axe du pneumatique, présentent entre eux la relation suivante R* ~ > 0,85. Ro 3 - Pneumatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il existe entre la longueur ISh d'un méridien de la carcasse (3) dans la paroi latérale (7), mesurée à partir de l'intersection de la largeur B* et de la carcasse (3) jusqu'à la tringle (4), et la distance HS entre les deux extrémités de SM la relation suivante 4 - Pneumatique selon la- revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ltangle d'incidence (y) de la carcasse (3) dans la région de l'arceau renforçateur (6), lequel angle est formé entre une tangente à la carcasse (3) dans la région d'incidence et la direction latérale (y), est inférieur ou égal à 20 et en ce que l'angle d'incidence (ss) de la carcasse (3) dans la région du talon, lequel angle est formé entre une tangente à la carcasse (3) dans la région du talon et la direction latérale (y), est supérieur ou égal à 709. 5 - Pneumatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rayon de cercle osculateur (p ) de la carcasse (3), défini au niveau de la largeur maximale B*, et la hauteur HO de la paroi latérale se trouvent entre eux dans un rapport correspondant à la relation suivante 6 - Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour obtenir des conditions de sollicitation à symétrie de révolution, la carcasse (3) à une ou plusieurs couches est réalisée conformément à une figure d'équilibre et la fibre géométriquement neutre de la paroi latérale (7) se trouve, en cas de sollicitation à symétrie de révolution, dans une position d'équilibre. 7 - Pneumatique selon la revendication 1, caract6- risé en ce que l'arceau renforçateur (6, 6', 6") à structure du genre sandwich comporte au moins une couche centrale (8, 8', 8") réalisée à la manière d'une grille porteuse et comportant des éléments porteurs (8a, 8"a) qui, réalisés de préférence sous forme alvéolaire ou en nid d'abeilles, sont éventuellement noyés dans de la matière élastomère, au moins les couches extérieures de l'arceau renforçateur (6, 6', 6") étant chacune formées d'une couche de recouvrement (9, 10, 9", 10") qui chacune présentent des câblés, en particulier des câblés en acier, s'étendant parallèlement entre eux et noyés dans de la matière élastomère. 8 - Pneumatique selon la revendication 7, earact6- risé en ce que la couche centrale (8") est formée d'élé- ments porteurs (8"a) étendant de manière ondulée et pa- rallèlement les uns aux autres. 9 - Pneumatique selon la revendication 7 ou 8; caractérisé en ce que la distance maximale (Dz ) entre des éléments porteurs voisins (8a 8"a) est au maximum dix fois aussi grande que la distance entre les câblés dans les couches de recouvrement (9, 10 9", 10"), les câblés prévus dans les couches de recouvrement (9, 10, 9", 10" étant au nombre de 3 à 8 par cm. 10 - Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur de paroi maximale (dz), mesurée dans la direction périphérique1 des éléments porteurs (8a, 8"a) de la couche centrale (8, 8', 8") est au maximum égale à 1/5 de la distance (Dz) entre des éléments porteurs voisins (8a, 8"a). 11 - Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la hauteur (hz) des éléments porteurs (8a, 8"a) des couches centrales (8, 8', 8"), mesurée dans la direction radiale, n'excède pas le triple de l'épaisseur (d) des couches de recouvrement (9, 10, 9., 10"). 12 - Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que de la matière synthé- tique, du métal, du papier ou du carton est utilisé comme matière constitutive des éléments porteurs (8a, 8na) de la couche centrale (8, 8', 8").