Brevet FR2619533A1 — publié le 19890224

La présente invention concerne un pneumatique pour motocycle et plus précisément un pneumatique à carcasse radiale pour motocycle, ayant une bonne stabilité de direction à grande vitesse et dans lequel la séparation des nappes dans les régions des bords du renforcement de sommet de la bande de roulement est réduite. En général, les pneumatiques pour motocycles ont comporté une carcasse de type diagonal afin que la rigidité latérale soit accrue et que la poussée de cambrure soit conservée. Jusqu'à présent, on n'a pas utilisé de carcasses à construction radiale à cause de leur mauvaise rigidité latérale, pour les raisons indiquées précédemment. Cependant, les pneumatiques à carcasse diagonale présentent des inconvénients car des vibrations latérales (d'un mode de tissage), dues aux relations entre la rigidité latérale d'un pneumatique et ses possibilités de virage, risquent d'apparaître lors de la conduite en ligne droite à grande vitesse et en général la resistance à l'usure est mauvaise. Ainsi, on a pris des mesures pour, augmenter la rigidité d'un pneumatique, par exemple par augmentation du nombre de nappes de la carcasse, par variation des angles des câblés des nappes de la carcasse, etc. Cependant, la suppression totale des inconvénients précités est difficile dans la mesure où la construction utilisée est de type diagonal. Récemment, on a donc proposé l'utilisation de pneumatiques à carcasse radiale afin que les inconvénients précités de la construction classique à carcasse diagonale soient supprimés. Cependant, on a constaté que, lorsqu'une construction à nappes radiales était appliquée à des pneu matiques de motocycles, les parties des bords des nappes de renforcement de la bande de roulement se séparaient fréquemment du caoutchouc qui l'entourait, contrairement au cas des pneumatiques pour véhicules pour passagers, pour les raisons suivantes. Dans les pneumatiques pour motocycles, par exemple tels que représentés sur la figure 2(a), le rayon de cour bure de la bande de roulement est faible, c'est-à-dire que la valeur de la cambrure C/L est grande. Les nappes de renforcement comprennent au moins une nappe de câblés d'acier disposée sur toute la largeur de la bande de roulement si bien que la tension dans les câblés de renforcement dans la région centrale de la bande de roulement est différente de celle des régions des bords de la bande de roulement. En conséquence, des contraintes se concentrent aux bords des nappes de renforcement. En outre, la bande de roulement est soumise à une déformation répétée de l'état libre ou dans lequel le pneumatique n'est pas sous charge comme indiqué sur la figure 2(a) à l'état sous charge ou de contact avec le sol représenté sur la figure 2(b), et,inversement. Lorsque la bande de roulement se déforme de l'état libre à l'état de contact avec le sol, le rayon de courbure de la surface interne de l'épaulement du pneumatique diminue à une valeur R2 (figure 2(b)), à partir d'une valeur R1 (figure 2(a)). En conséquence, une contrainte de cisaillement existe aux bords de la nappe de renforcement car les contraintes existent dans ces régions. On a déjà proposé d'utiliser des câblés à faible module d'élasticité, par exemple des câblés de "Nylon", à la place des câblés d'acier utilisés en général pour les renforcements des pneumatiques à carcasse radiale. Cependant, dans ce cas, étant donné la faible rigidité résultante des nappes de renforcement, la stabilité de conduite est mauvaise. La présente invention a donc pour objet un pneumatique à carcasse radiale pour motocycle, dans lequel les problèmes précités sont résolus et la séparation des nappes aux bords de la nappe de renforcement est réduite, le pneumatique ayant une excellente stabilité de conduite à grande vitesse. Selon l'invention, un pneumatique à carcasse radiale pour motocycle comporte deux tringles, une carcasse formée de câblés de fibres organiques, disposée radialement, les câblés étant repliés dans la partie des bords autour des tringles, une bande de roulement disposée radialement à l'extérieur de la carcasse, et un dispositif de renforcement placé entre la carcasse et la bande de roulement et disposé sur presque toute la largeur de la bande de roulement, le dispositif de renforcement comprenant une nappe de câblés de fibres organiques repliée aux deux extrémités, 9 ces câblés ayant un module d'élasticité de 2.10 à 10 1.10 Pa, et une nappe coupée de câblés ayant un module 10 d'élasticité supérieur à 3,5.10 Pa. D'autres caractéristiques et avantages de 1 'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe partielle d'un mode de réalisation de pneumatique selon l'invention ; les figures 2(a) et 2(b) sont des coupes schématiques représentant un pneumatique lorsqu'il ne subit pas de charge et lorsqu'il est sous charge au contact du sol respectivement les figures 3 et 4 sont des schémas représentant des variantes de dispositif de renforcement ; et la figure 5 est un graphique représentant la relation entre le rapport de la largeur de la nappe coupee à la largeur de la bande de roulement, et la résistance à l'usure, ainsi que la relation entre ce rapport et la durabilité. Sur la figure 1, un pneumatique 1 a une bande de roulement 2, des parois latérales 3 dirigees radialement vers l'intérieur à partir des bords de la bande de roulement, et des régions 4 de talons placées radialement vers l'intérieur par rapport aux parois latérales 3. Le pneumatique 1 comporte aussi deux tringles 6, une dans chaque partie 4 de talon, deux bourrages 8 sur tringles, disposés chacun dans une partie 4 de talon, une carcasse 5 disposée entre les régions 4 des talons, et un dispositif 7 de renforcement place entre la carcasse 5 et la bande de roulement 2. La bande de roulement 2 placée sur la carcasse part du plan équatorial du pneumatique vers chaque coté afin que la bande de roulement ait une largeur Wt qui est supérieure à la largeur maximale Ws dans la région des parois latérales, et le profil externe de la bande de roulement est pratiquement parallèle au profil de la carcasse 5 si bien que, lorsque le motocycle et le pneumatique sont inclinés, une poussée de cambrure est créée. La carcasse 5 a au moins une nappe de carcasse et, dans ce mode de réalisation, elle a deux nappes de câblés. Les câblés de la carcasse sont disposés radialement, ce terme "radialement" indiquant que les câblés forment un angle de 0 à 20 avec la direction radiale du pneumatique. Si l'angle dépasse 20 , le pneumatique ne peut pas presenter les excellentes caractéristiques à grande vitesse des pneumatiques à carcasse radiale. Les bords de chaque nappe sont repliés autour des tringles 6, de l'intérieur vers l'extérieur. Chaque partie pliée se termine dans une région comprenant la région 4 du talon et la région 3 de la paroi latérale. La partie axialement externe 5a qui est repliée se prolonge au-delà du bord de la partie interne 5b afin qu'elle recouvre complètement le bord de cette partie 5b, si bien que la concentration des contraintes au bord de la partie repliée 5b de la nappe de carcasse est étalée. En outre, les hauteurs Hb et Ha de la partie pliée axialement interne 5b et de la partie pliée axialement externe 5a par rapport à la base du talon sont respectivement comprises entre 55 et 65 % et entre 70 et 100 % de la hauteur H à l'emplacement de largeur maximale précitée (Ws) de la région des parois latérales afin que la paroi latérale 3 soit renforcée. En outre, les câblés de la carcasse sont formés de fibres organiques, par exemple de "Nylon", de rayonne ou de polyester, ayant un module d'élasticité à la traction qui 5 ne dépasse pas 1,5.1010 pa et de préférence 5.109 Pa. Par exemple, des câblés à fibres de "Nylon" de 1 000 à 2 000 deniers, enrobés parallèlement dans du caoutchouc de reve- 8 tement ayant un module à 300 % compris entre 6.10 et 1.10 Pa, avec une densité de câblés de 35 à 60 câblés par tranche de 5 cm de largeur, sont utilisés comme nappe de carcasse. Dans lé pneumatique représenté sur la figure 1 à titre d'exemple préféré, les bords de chaque nappe de carcasse sont repliés vers l'extérieur autour des tringles comme décrit précédemment. Cependant, la carcasse selon l'invention peut aussi avoir (a) une structure dans laquelle les bords de la nappe de carcasse sont repliés autour des tringles de l'extérieur vers l'intérieur, ou (b) une structure formée par combinaison des deux structures pré cédentes. Dans la présente invention, le dispositif 7 de renforcement est composé d'une nappe pliée large 7a et d'une nappe coupée étroite 7b. Des parties des bords de la nappe pliée 7a sont repliées radialement vers l'extérieur sur la partie principale restante. La nappe pliée est disposée pratiquement sur toute la largeur de la bande de roulement et la largeur Wh de la nappe pliée, c'est-à-dire de sa partie principale, est comprise entre 70 et 100 % de la largeur Wt de la bande de roulement 2. La largeur if de chaque partie repliée correspond à 15 à 40 % de la largeur Wh, c'est-à-dire la largeur de la partie principale. Dans le cas de la nappe pliée 7a, les câblés utilisés sont de préférence des câblés à faible module d'elas- 9 9 ticité à la traction compris entre 2.10 et 4.10 Pa, par exemple des câblés formés de fibres de "Nylon". D'autre part, dans le cas de la nappe coupée 7b, les câblés utilisés sont de préférence des câblés ayant un module d'élasticité à la traction qui est élevé, par exem 6 ple de 2,5.1010 Pa, notamment des câblés d'acier ou d' "Aramid". En outre, la largeur Wc de la nappe coupée 7b est réglée afin quelle soit comprise entre 20 et 50 % de la largeur Wt de la bande de roulement 2. Cette restriction a été mise'en évidence par un essai de durabilité et un essai de résistance à l'usure. Dans les deux essais, la durabilité du pneumatique et la résistance à l'usure de la bande de roulement ont été évalués avec variation du rapport Wc/Wt de la largeur Wc de la nappe coupée à la largeur Wt de la bande de roulement. L'essai de durabilité a été réalisé pratiquement dans les memes conditions que l'essai au tambour indiqué dans la suite. L'essai d'usure a été réalisé avec deux machines réelles et la profondeur restante des gorges de la bande de roulement a été mesurée après parcours de 2000 km dans des conditions d'essai à usure accélérée. Les résultats de l'essai sont représentés sur la figure 5. Comme l'indiquent ces résultats, lorsque le rapport Wc/Wt augmente au-delà de 50 %, la contrainte qui se concentre aux bords du dispositif de renforcement devient importante et, en conséquence, la durabilité diminue beaucoup. D'autre part, lorsque le rapport Wc/Wt diminue audessous de 30 %, la résistance à l'usure diminue aussi et la résistance à l'usure, pour un rapport Wc/Wt inférieur à 20 %, est inférieure à 30 % de la résistance à l'usure pour le rapport Wc/Wt supérieur à 30 %. Ainsi, la largeur Wc de la nappe coupée 7b est comprise entre 20 et 50 % et de préférence entre 30 et 50 % de la largeur Wt de la bande de roulement 2. Dans les pneumatiques pour motocycles, la déformation est très importante dans la région des bords de la bande de roulement comme l'indiquent les figures 2(a) et 2(b). En conséquence, selon l'invention, le dispositif de renforcement est construit de manière que les parties des bords du dispositif de renforcement, placées à l'intérieur, soient composées uniquement de câblés de fibres organiques à faible module, par exemple de câblés de fibres de "Nylon". Ainsi, les concentrations de contraintes aux bords du dispositif de renforcement sont efficacement supprimées. D'autre part, dans la région centrale du dispositif de renforcement du sommet, des câblés de module élevé sont disposés sous forme d'une nappe coupée, si bien que l'effet de frette du renforcement de la bande de roulement est conserve. En outre, comme les parties en double de la bande pliee sont disposées radialement vers l'intérieur, les régions des bords de la bande de roulement ont un renforcement accru. Dans le cas du dispositif de renforcement du sommet, on peut utiliser une structure dans laquelle la nappe pliée est disposée radialement à l'extérieur de la nappe coupée comme représenté sur la figure 3 ou la structure inverse représentée sur la figure 4, en plus de la structure représentée sur la figure 1 et dans laquelle la nappe coupée 7b4 est enveloppée dans la nappe pliée 7a. Dans tous les cas, chaque bord de la nappe pliée recouvre le bord interne de chaque partie repliée de la nappe pliée et la largeur de chaque partie en recouvrement est au moins égale à 3 mm, afin que les déplacements des bords des nappes soient réduits et en conséquence que la concentration des contraintes qui sont appliquées à cet endroit soit réduite. Les câblés de la nappe de renforcement font un angle de 5 à 30 et de préférence de 10 à 25 , avec la direction circonférentielle du pneumatique. Si l'angle des câblés est trop faible, la rigidité de la bande de roulement augmente et, en conséquence, les chocs provoqués par les cailloux présents sur la route et la rugosité de la route sont fortement ressentis par le conducteur, et la stabilité de conduite ainsi que le confort de conduite du motocycle sont réduits. D'autre part, un angle trop important réduit la stabilité de conduite à grande vitesse. Selon l'invention, on peut utiliser, pour la formation des câblés de la nappe de renforcement, et notamment pour les câblés de la nappe pliée, le même matériau que celui des câblés des nappes de carcasse afin que la différence entre leurs modules soit réduite. Dans ce cas, la concentration des contraintes dans les régions des bords de la nappe de renforcement est encore mieux répartie. En outre, selon la présente invention, un bourrage de tringle 8 de caoutchouc dur, ayant une dureté JIS-A de 65 à 95 , est placé entre la partie principale 5 de la carcasse et les parties repliées 5a et 5b dans la région de chaque talon. Le bourrage de tringle a une épaisseur qui diminue à partir de chaque tringle 6, vers la paroi latérale. Ainsi, la rigidité latérale de la région partant du talon vers la paroi latérale augmente. Le bourrage de tringle peut rejoindre une zone qui est recouverte par la partie du bord de la nappe de renforcement 7. La presente invention est appliquée de préférence au pneumatique pour motocycle dont la valeur de la cambrure depasse 0,2 et de préférence 0,3. La valeur de la cambrure, comme indiqué sur la figure 2(a), est définie comme étant le rapport (C/L) de la distance verticale C comprise entre le bord de la bande de roulement et le centre de celle-ci, et de la distance L comprise entre le bord de la bande de roulement et le plan équatorial CL du pneumatique. On a fabriqué, comme pneumatiques d'épreuve, des pneumatiques 150/80R15 705-15 ayant la structure représentée sur la figure 1 et partiellement modifiée. Les spécifications détaillées de ces pneumatiques figurent dans le tableau qui suit. Les pneumatiques ont subi des essais de durabilité dans les conditions suivantes, avec utilisation d'un appareil d'essais à tambour. Les résultats des essais figurent dans le tableau qui suit. Condition d'essai charge 670 kg (deux fois la charge normalisée JATOMA) 7 pression interne de l'air 2,5.10 Pa vitesse 80 km/h diamètre du tambour 1,7 m Comme décrit précédemment, selon l'invention, le pneumatique pour motocycle a un dispositif de renforcement de sommet composé d'une nappe pliée formée de câblés de fibres organiques à faible module et d'une nappe coupee formée de câblés de module élevé. Ainsi, la séparation des nappes dans les régions des bords du dispositif de renforcement du sommet, aux bords de la bande de roulement, est efficacement évitée, et le pneumatique a encore une stabilité de conduite et une résistance à l'usure ainsi qu'une durabilité à grande vitesse qui sont accrues. Bien entendu, diverses modifications peuvent entre apportées par l'homme de l'art aux pneumatiques qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Pneumatique Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 3 Réf. 1 CARCASSE Construction radiale radiale radiale radiale radiale Nombre de nappes 2 2 2 2 2 Matérieur de câblés *2 "Nylon" "Nylon" Polyester "Nylon" "Nylon" Denier 2/1260d 2/1260d 2/1260d 2/1260d 2/1260d Angle de câblés *1 (deg.) 90 90 90 90 90 RENFORCEMENT DE SOMMET Nappe pliée Matérieu de câblés *2 "Nylon" "Nylon" "Nylon" "Nylon" Angle de câblés *1 (deg.) 22 22 22 22 Wh/Wt (%) 100 100 100 100 Nappe coupée Matériau de câblés *2 Acier "Aramid" Acier Acier "Nylon" Angle de câblés *1 (deg.) 20 20 20 20 20 Wc/Wt 50 50 40 50 75 Recouvrement (mm) 10 10 10 10 Durabilité (unités) 100 100 110 60 20 *1 : par rapport à direction circonférentielle de pneumatique *2 : le module d'élasticité à la traction de chaque matériau est le suivant : câblé de "Nylon" 3.109 Pa câblé d'"Aramid" 4,5.1010 Pa câblé d'acier 1,7.1011 Pa REVENDICATIONS 1. Pneumatique à carcasse radiale pour motocycle, du type qui comprend deux tringles (6), une carcasse (5) contenant des câblés de fibres organiques disposes radialement, repliés dans les parties des bords autour des tringles, une bande de roulement placée radialement à I'exte- rieur de la carcasse, et un dispositif (7) de renforcement de sommet placé entre la carcasse et la bande de roulement et sur presque toute la largeur-de la bande de roulement, ledit pneumatique étant caractérisé en ce que le dispositif de renforcement est composé d'une nappe (7a) de câblés de fibres organiques repliée aux deux extrémités, ces câblés ayant un module d'élasticité à la traction compris entre 9 10 2.10 et 1.10 Pa, et une nappe coupee (7b) de câblés ayant un nodule d'élasticité à la traction qui depasse 3,5.10 Pa. 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérise en ce que la largeur de la nappe pliée (7a) est comprise entre 70 et 100 % de la largeur de la bande de roulement, et la largeur de la nappe coupée (7b) est comprise entre 20 et 50 % de la largeur de la bande de roulement.