Brevet FR2604395A1 — publié le 19880401

L'invention concerne les pneumatiques circulant hors route et destinés à équiper les engins de chargement, de terrassement et de transport, évoluant plus spécialement dans des carrières ou dans les mines souterraines. De tels pneumatiques ont une armature de carcasse radiale et une armature de sommet composée d'au moins deux nappes superposées de câbles formant avec la direction circonférentielle un angle aigu. Les pneumatiques de l'espèce considérée travaillent sous de sévères conditions de charge et roulent sur des sols jonchés d'objets coupants (blocs de pierre à arêtes vives, objets métalliques...) le plus souvent en présence d'eau. Ces objets coupants sont la cause de l'initiation de nombreuses coupures ou griffures, non seulement sur la bande de roulement mais aussi sur les parois latérales ou flancs du pneumatique. Ces griffures se propagent plus ou moins rapidement en longueur et profondeur sous l'effet des flexions répétées subies par le pneumatique. En fonction de leur nombre, de leur profondeur et longueur initiales, de leur orientation, de la distance les séparant, elles peuvent soit atteindre après propagation l'armature de carcasse radiale avec, pour conséquence, une destruction plus ou moins rapide de cette armature, soit provoquer des arrachements multiples de caoutchouc avec, pour conséquence, une dégradation rapide des flancs. La demanderesse, en vue de réduire les risques d'avaries sur les flancs d'un pneumatique a proposé, dans le brevet français 1 452 787, de munir la région du flanc proche de la bande de roulement, dite région épaule, d'un renflement en saillie par rapport à toutes les portions du flanc sous des conditions sévères de charge. La face radialement externe de ce renflement fait un angle de 70 10 degrés avec la direction transversale, et la largeur axiale maximale du pneumatique est alors située à une distance h, mesurée à partir du sommet du pneumatique, égale à environ au quart de la hauteur total H du pneumatique. - 2 - De telles protubérances sont particulièrement efficaces contre la propagation des coupures dues à des roches faisant saillie sur la surface en contact avec le sol, ou sur les surfaces latérales ou parois des galeries souterraines. Cependant, toutes les coupures étant pratiquement concentrées en nombre sur ces protubérances, celles-ci deviennent rapidement inefficaces du fait de leur destruction rapide par dégradation (usure, arrachement) et la distance d, différence entre la largeur axiale maximale et la largeur axiale nominale du pneumatique sous charge, devenant alors négative, ne permet plus la protection du flanc au niveau de la largeur axiale nominale. Il est aussi largement connu de protéger les flancs de pneumatiques, en particulier de pneumatiques équipant des véhicules appelés à effectuer des arrêts fréquents en bordure de trottoirs, de nervures protectrices ou bandeaux circonférentiels, comme montré pa- exemple dans le brevet français 2 131 874. Ces nervures, sensiblement situées à la mi-flanc des pneumatiques résistent bien à l'usure par frottement. Par contre dans le cas d'un contact avec des objets coupants, ces nervures sont sujettes, du fait même de leur position, à de nombreuses coupures qui se propagent rapidement et rendent pratiquement caduque leur présence dans le cas de pneumatiques de l'espèce considérée par la présente invention. Le but de la présente invention est donc de remédier aux inconvénients cités ci-dessus, et de donner au flanc du pneumatique de l'espèce considérée un profil axialement externe, minimisant d'une part l'initiation des griffures et d'autre part la vitesse de propagation des griffures initiées par le contact du pneumatique avec des objets coupants. C'est ainsi que le pneumatique, conforme à l'invention, ayant d'une part une armature de carcasse radiale ancrée à au moins une tringle dans chaque bourrelet et une armature de sommet formée d'au moins deux nappes superposées de câbles, parallèles dans chaque nappe et - 3 - croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles aigus, et ayant d'autre part deux parois latérales ou flancs, dont l'une au moins est munie d'une nervure protectrice circonférentielle, située radialement sensiblement au niveau de la plus grande largeur axiale de l'armature de carcasse, ces parois latérales étant réunies par une bande de roulement, est caractérisé en ce que, le pneumatique vu en section transversale, étant monté sur sa jante de service et gonflé à sa pression nominale, la nervure protectrice, ayant une face axialement externe rectiligne faisant avec le plan équatorial un angle égal à O' 5', est d'une part délimitée radialement par des extrémités supérieure et inférieure, respectivement situées par rapport à la jante à des hauteurs Rs et Hi telles que 0,05 H dessus de l'axe de plus grande largeur axiale. La bande de roulement d'un tel pneumatique peut être ou non pourvue de rainures, et en particulier de -4- rainures transversales et obliques débouchant sur les faces latérales du pneumatique dans la région des épaules. De manière préférentielle, la bande de roulement est dépourvue de toute rainure, ce qui permet, dans le cas d'une utilisation sévère du pneumatique une amélioration notable de la tenue à la dégradation des flancs par arrachements de morceaux de caoutchouc. Si la présence de rainures est nécessaire, de manière avantageuse, la profondeur de ces rainures, mesurée au niveau de la face latérale, n'est pas supérieure à la longueur de la portion rectiligne de la face latérale supérieure du flanc, afin d'éviter une concentration de contraintes au fond des rainures, concentration pouvant alors donner naissance à des ruptures de la gomme par fatigue. Sur un flanc de pneumatique, une griffure ou coupure, initiée par un objet coupant, se propage généralement suivant une direction oblique. Si la direction d'initiation de la griffure est voisine de cette direction de propagation, la vitesse de propagation de la griffure en longueur et en profondeur est élevée; au contraire si la direction d'initiation est sensiblement méridienne ou circonférentielle, cette vitesse de propagation est beaucoup moindre. Dans le cas le plus désavantageux, l'inventeur a trouvé que les vitesses de propagations étaient fonction du cycle suivi par la somme des contraintes principales (contrainte maximale et contrainte minimale) en extrémités de griffures pendant le trajet suivi par ces extrémités depuis l'entrée dans la surface de contact de pneumatique avec le sol jusqu'à la sortie de cette surface. Si l'on considère en un point donné de la face externe de la paroi latérale les déformations méridienne et circonférentielle, la vitesse de propagation est alors sensiblement proportionnelle à la somme de ces déformations, intégrée suivant l'angle formé par le plan vertical abaissé de l'axe de rotation sur le sol et par le plan méridien contenant le point considéré, les bornes d'intégration étant les deux valeurs d'angles correspondant à l'entrée et à la sortie du point considéré de l'aire de contact entre le pneumatique et le sol. Réduire ou même annuler les vitesses de propagation consiste à minimiser l'intégrale ci-dessus et une telle réduction peut être obtenue en annulant la déformation - 5 - méridienne ou mieux encore en rendant cette déformation méridienne négative, pour des charges appliquées au pneumatique comprises entre la charge nominale et 1,5 fois la charge nominale. La configuration de la face externe de la paroi latérale du pneumatique, telle que revendiquée, permet d'obtenir en tout point de cette face, comprise entre l'extrémité de la bande de roulement et l'extrémité inférieure de la face verticale de la nervure, une déformation méridienne nulle ou négative pendant le trajet du point correspondant au passage dans l'aire de contact, la déformation nulle de référence étant prise sur le pneumatique gonflé et non chargé. Le dessin annexé, ne comprenant qu'une seule figure, illustre à titre non limitatif un exemple d'exécution de l'invention, décrite dans la suite de la description qui s'y réfère. La figure unique montre la moitié de la section transversale d'un pneumatique 26.5.25 X conforme à l'invention, l'autre moitié étant symétrique par rapport au plan équatorial YY'. Le pneumatique, monté sur sa jante de service, de largeur 558,8 mm et de rayon nominal égal à 317,5 mm (axe ZZ'), est gonflé à sa pression nominale et non chargé. Il comprend une armature de carcasse radiale (1), composée d'une seule nappe de câbles métalliques, ancrée à une tringle (3) au moyen du retournement (11). Cette armature de carcasse (1) présente sa largeur axiale maximale à la hauteur NE, mesurée par rapport à l'axe (ZZ') et définissant l'axe (XX') de plus grande largeur axiale. L'armature de sommet (2) est composée de deux nappes (21, 22) de câbles métalliques de faible extensibilité et de deux nappes (23, 24) de câbles élastiques, les câbles de ces nappes (21, 22, 23, 24) formant avec la direction circonférentielle des angles égaux ou inégaux, mais compris entre 5' et 65 . -6- La face externe de la paroi latérale (4) du pneumatique a un profil, en partant de l'extrémité (A) de la bande de roulement (5), comportant cinq portions: a) une portion rectiligne (AB) faisant avec la direction transversale un angle " de 86', b) prolongée d'une portion circulaire (BC) , tangente en B à la portion (AB) et de rayon RH égal à 470 mm, puis c) une portion (CD), parallèle au plan équatorial YY', de longueur 2k égale à 35 mm, soit 0,06 fois la hauteur du pneumatique (H) sur jante, égale à 585 mm, la hauteur Hi de l'extrémité inférieure (D) étant, par rapport à la jante, égale à HE + 7,5 mm. La nervure protectrice a une forme sensiblement trapézoïdale (BCDE), BE représentant le contour de la paroi latérale en l'absence de nervure protectrice, et l'épaisseur e, mesurée sur l'axe de symétrie de la portion (CD) entre les faces (CD) et (BE) est égale à 0,6k, soit 11 mm. d) une portion (DE) circulaire de rayon RB égal à 43 mm, e) une portion (EF) convexe, aboutissant au point de tangence (F) du profil avec le rebord de la jante (J). Quant au rayon de courbure méridien (e) de la surface de la bande de roulement (5), il est égal à 2400 mm, c'est-à-dire très largement supérieur au rayon de courbure circonférentiel de 896 mm. Une telle combinaison de caractéristiques, appliquée à un pneumatique de l'espèce considérée, procure une excellente tenue, aussi bien vis-à-vis de l'initiation des griffures sur le flanc qu'à la tenue à la fatigue des flancs après roulage sous forte charge (1,5 fois la charge nominale, égale à 17 000 daN pour une pression de service de ,5 bars), les vitesses de propagation des griffures, les plus dangereuses au vu de leur orientation initiale, étant considérablement amoindries, la durée de vie du pneumatique - 7 - ainsi que l'aspect des flancs étant alors nettement améliorés. - 8 - REVENDICATIONS 1. Pneumatique hors route, destiné à l'équipement d'engins de chargement, de terrassement et de transport, avec une armature de carcasse radiale ancrée à au moins une tringle dans chaque bourrelet, une armature de sommet formée d'au moins deux nappes superposées de câbles parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante en formant avec la direction circonférentielle des angles aigus, et deux parois latérales ou flancs dont l'un au moins est muni d'une nervure protectrice circonférentielle, située radialement sensiblement au niveau de la plus grande largeur axiale de l'armature de carcasse, ces parois latérales étant réunies par une bande de roulement, caractérisé en ce que, le pneumatique vu en section transversale, étant monté sur sa jante de service (J) et gonflé à sa pression nominale, la nervure protectrice, ayant une face axialement externe (CD) rectiligne faisant avec le plan équatorial (YY') un angle égal à 0' 5', est, d'une part, délimitée radialement par des extrémités supérieure (C) et inférieure (D), respectivement situées par rapport à la jante à des hauteurs Es et Hi telles que 0,05 H courbure circonférentiel. 2. Pneumatique selon la revendication (1), -9 caractérisé en ce que la hauteur Hi de l'extrémité inférieure (D) est au moins égale à la hauteur He correspondant à la plus grande largeur axiale de l'armature de carcasse (1). 3 Pneumatique selon la revendication (2), caractérisé en ce que la bande de roulement (5) est dépourvue de rainures transversales ou obliques débouchant sur la face externe de la paroi latérale (4). 4. Pneumatique selon la revendication (2), caractérisé en ce que la bande de roulement (5) comporte des rainures transversales ou obliques débouchant sur la paroi latérale (4) du flanc et dont la profondeur (p) est au plus égale à la longueur de la portion rectiligne (AB).