Brevet FR2663265A1 — publié le 19911220

i La présente invention se rapporte à des enveloppes pour bandage pneumatique dont les ceintures sont renforcées de cordes d'acier. On sait que les cordes en fil d'acier surpassent les cordes d'autres matériaux pour la résistance physique et trouvent par conséquent une application intensive, entre autres, en tant qu'éléments de renforcement pour ceintures d'enveloppe de bandage pneumatique, en particulier pour la portion de bande de roulement qui est soumise à la plus forte charge. Cependant, les cordes d'acier ont une densité désavantageusement importante, ce qui conduit à une augmentation du poids des pneumatiques produits contraire à la politique de l'industrie automobile consistant à produire des voitures plus légères pour réduire la résistance au roulement le long des routes et par conséquent économiser la consommation de carburant. La flexibilité ou la souplesse des constituants d'un pneumatique est un facteur important pour répondre à l'affaissement du pneumatique quand il roule sur une route Les cordes d'acier dans les ceintures du pneumatique peuvent théoriquement et de préférence être formées d'autant de filaments d'acier tordus ensemble que cela est possible pour donner une flexibilité accrue. Cela aura cependant pour résultat des espaces vides accrus formés dans les brins des filaments s'étendant longitudinalement le long de l'axe de la corde et, en conséquence, l'air et l'humidité pénétreront dans les vides, provoquant une corrosion ou de la rouille de la corde Par conséquent, avec les enveloppes pour bandage pneumatique d'automobiles les plus avancées, on utilise un nombre minime de deux filaments d'acier tordus ensemble. La résistance des cordes d'acier diminue si l'aire en section transversale totale de la corde est réduite dans une tentative pour réduire le poids du pneumatique En tenant compte de cela, on a proposé d'utiliser une corde d'acier comprenant deux filaments entrelacés en un acier de forte résistance à la traction ayant de fortes teneurs en carbone comme cela est révélé, par exemple, dans la publication de brevet au Japon No. 62-117893, et dans ce cas, la quantité de caoutchouc utilisé pour enduire ou noyer les cordes est accrue afin d'empêcher la séparation entre le caoutchouc du revêtement et les cordes, notamment aux extrémités marginales des ceintures, en regardant en section transversale Cependant, plus le module du caoutchouc de revêtement est élevé, d'autant plus faible est la flexibilité disponible pour les ceintures, ce qui rend les cordes susceptibles d'une rupture ou d'une cassure. Par ailleurs, l'augmentation du poids du caoutchouc augmentera littéralement le poids du pneumatique et sa résistance au roulement. En tenant compte des problèmes ci-dessus de l'art antérieur, la présente invention cherche à procurer un pneumatique pour automobile ayant une structure de ceinture à cordes d'acier qui soit relativement légère, qui réduise la résistance au roulement et qui soit insensible à une séparation entre la corde et la couche de caoutchouc de revêtement aux extrémités marginales de la ceinture et, par conséquent, à une rupture de la corde ou sa cassure. Ces caractéristiques avantageuses sont obtenues en prévoyant un pneumatique pour automobile comprenant un certain nombre de couches de ceinture, chacune ayant des cordes d'acier qui sont noyées dans un caoutchouc étanche de revêtement, et chacune des cordes d'acier est formée de deux filaments entrelacés d'acier contenant 0,80 - 0,92 % en poids de carbone; les cordes d'acier sont espacées de 0,6 0,9 mm (t) entre des couches adjacentes de la ceinture; le caoutchouc de revêtement a un module d'élasticité à 100 % de 3,43 5,40 M Pa; chacune des cordes d'acier a une section transversale moyenne (Sa) de 0,10 0,15 mm 2 pour 1 mm de largeur en section transversale correspondant à un diamètre (d) de la corde dans la couche de ceinture; et le caoutchouc de revêtement a une aire en section transversale moyenne (Sb) de 1,00 1,45 mm 2 pour 1 mm de largeur en section transversale de la couche de ceinture. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est un schéma illustrant une vue en section transversale faite à la moitié le long de la ligne méridienne d'un pneumatique; la figure 2 est une vue en coupe transversale schématique à échelle agrandie d'une portion de ceinture du pneumatique; et la figure 3 est un graphique montrant la résistance au roulement du pneumatique en fonction de l'aire en section transversale moyenne du caoutchouc de revêtement. En se référant aux dessins et en particulier à la figure 1, ils montrent une enveloppe de bandage pneumatique pour automobile 100 comprenant une paire de portions de talon 101, une carcasse 102 repliée vers l'extérieur autour d'une âme 103, une bande de roulement 104, et des ceintures externe et interne 105 et 106 qui s'étendent entre la carcasse 102 et la bande de roulement 104 circonférentiellement autour du pneumatique 100 Le nombre de couches de ceinture 105 et 106 est montré, bien que non exclusivement, comme étant de deux dans le présent mode de réalisation. Chacune des ceintures 105 et 106 comprend un certain nombre de cordes d'acier 107 noyées dans une feuille de caoutchouc ou caoutchouc de revêtement 108 comme on peut mieux le voir à la figure 2. La corde d'acier 107 se compose de deux filaments entrelacés en acier à forte résistance à la traction contenant 0,80 0,92 % en poids de carbone Des teneurs en carbone plus faibles que 0,80 % en poids contribueront à une réduction de la résistance du filament Des teneurs en carbone plus fortes que 0,92 % en poids rendront les filaments raides et difficiles à étirer. Le caoutchouc 108 a un module d'élasticité de % entre 3,43 et 5, 40 M Pa Des modules plus petits que 3,43 M Pa s'écartent largement du module de la corde 107 et contribueront à une séparation entre les cordes 107 et le caoutchouc 108 dans les ceintures 105, 106 Des modules dépassant 5,40 M Pa auront pour résultat des cordes cassées. Un autre facteur associé à la séparation corde caoutchouc et à la rupture des cordes est le taux d'occupation (compte final) de la corde d'acier 107 et celui du caoutchouc 108 Le compte final pour la corde 107 est représenté par l'aire en section transversale moyenne Sa mm 2 de la corde d'acier 107 pour 1 mm de largeur en section transversale unitaire correspondant au diamètre d (figure 2) de la corde d'acier 107 Cette valeur Sa mm 2 est spécifiée comme étant de 0,10 mm 2 0,15 mm selon l'invention L'aire en section transversale moyenne Sb mm 2 pour le caoutchouc de revêtement est spécifiée entre 1,00 mm 2 et 1,45 mm 2 et peut être facilement calculée à partir de la formule Sb = (t + d) x 1 Sa Le terme "aire en section transversale moyenne" est utilisé pour désigner une aire en section transversale dont la moyenne est faite d'un certain nombre de points d'échantillonnage, de préférence cinq, sur une ceinture donnée de pneumatique. En t sur la figure 2 est désigné l'espacement d'une corde à l'autre à travers la jonction de couches adjacentes 105 et 106 qui est spécifiée ici comme étant de l'ordre de 0,6 mm à 0,9 mm ce qui est optimal dans la performance du pneumatique et souhaitable pour maintenir l'utilisation du caoutchouc à un minimum afin de réduire le poids du pneumatique. Le tableau 1 qui suit montre un total de neuf pneumatiques différents de test et un témoin qui ont été testés pour la performance du pneumatique dans un groupe de conditions que l'on donnera ci-après. Spécification du pneumatique Taille du pneumatique: 195/70 R 14 Structure de la ceinture:telle que montrée à la figure 1 Corde d'acier:teneur en carbone 0,82 % en poids pas de torsion 14,5 mm. Test de la résistance au roulement Ce test a été entrepris sur un tambour rotatif fonctionnant à 80 km/h avec une pression d'air dans le pneumatique de 1,86 bars, une jante de 5,5 J et une charge de 5100 N Les résultats de test sont les meilleurs avec de plus petites valeurs relativement à un indice de 100 pour le pneumatique témoin. Test de séparation de ceinture Ce test a été entrepris sur un tambour d'intérieur tournant à 60 km/h pendant 100 heures à une pression d'air de 1,67 bars, une jante de 5,5 J, un angle de glissement de + 30 et une charge variable de 3826 + 1275 N La séparation ceinture à corde a été vérifiée en mesurant la quantité de couches intermédiaires de la ceinture séparées, de l'extrémité de la ceinture vers le centre de la ceinture Des valeurs inférieures et supérieures à 2 mm sont désignées respectivement par bonne "Q i O et mauvaise " " Test de rupture de la corde Ce test a été entrepris sur un tambour d'intérieur tournant à 25 kg/h pendant 40 heures avec une pression d'air de 1,37 bars, une jante de 5,5 J, un angle de glissement de + 40 et une charge variable de 3924 + 1962 N Le nombre de cordes cassées plus faible et supérieur à 3 est désigné par bon " O I" et mauvais respectivement. Des résultats de test montrés au Tableau 1, on peut noter qu'une valeur de Sa inférieure à 0,10 mm 2 (qui représene une aire en section transversale moyenne de la corde d'acier pour 1 mm d'unité de largeur en section transversale correspondant au diamètre d de la corde d'acier) indique une tendance accrue à la rupture de la corde et une valeur supérieure à 0,15 mm 2 pour Sa est responsable de l'augmentation du poids du pneumatique et par conséquent d'une résistance détériorée au roulement. Le graphique de la figure 3, qui montre le résultat des tests du Tableau 1, démontre la meilleure résistance au roulement avec une valeur Sb comprise entre 1,00 mm 2 et 1,45 mm 2, Sb représentant l'aire en section transversale moyenne du caoutchouc de revêtement pour 1 mm de largeur en section transversale de la couche de ceinture Les chiffres représentés à la figure 3 sont les numéros de pneumatique apparaissant au Tableau 1. Tableau 1. NO Témoin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Structure corde 2 + 2 1 x 2 1 x 2 1 x 2 1 x 2 1 x 2 1 x 2 1 x 2 1 x 2 1 x 2 d'ac ier ( 0,25) ( 0,30) ( 0,30) ( 0,30) ( 0,30) ( 0,30) ( 0,30) ( 0,30) ( 0,28) ( 07 30) Diamètre corde d'acier (d) mm 0,60 0, 60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,,56 0,h O Comptes finals/50 mm 39 49 49 49 49 49 49 32 45 56 (Sa) mm 2/mm 0,15 0,14 0,14 0,1 4 0, 14 0,14 0714 0,09 0, 11 0, 16 Espace corde à corde (t) mm 1,00 0,40 0, 75 1, 25 0,40 0,75 1, 00 0,75 0,75 1, 30 (Sb) mm 2/m (Sb) mm 2/mm 1,45 0,86 1, 21, 71 0,85 1,21 1, 46 1,26 1,24 1,74 Module à 100 % d:u Module à th 00 du 6,87 4,41 4,41 4,41 6,87 6,87 6,87 4,41 4,41 4,41 caoutchouc M Pa Ré. sistanc'e au roulement O ésistance au roulemento 95 96 l 04 95 97 102 97 96 107 Séparation U Sinture X O O O O O O O X Rupture corde O X O O X X O X O O O: bon X: mauvais o D KO M' M' b O O'J Note: - R E V E N D I C A T I O N Enveloppe pour bandage pneumatique d'automobile du type comprenant un certain nombre de couches de ceinture, chacune ayant des cordes d'acier noyées dans un caoutchouc de revêtement, caractérisée en ce que chacune desdites cordes ( 107) d'acier est formée de deux filaments entrelacés d'acier contenant 0,80 0,92 % en poids de carbone; en ce que lesdites cordes d'acier sont espacées de 0,6 0,9 mm (t) entre des couches adjacentes de ceinture ( 105, 106); en ce que ledit caoutchouc ( 108) a un module d'élasticité à 100 % de 3,43 5,40 M Pa; en ce que chacune desdites cordes d'acier a une aire en section transversale moyenne (Sa) de 0,10 0,15 mm 2 pour 1 mm de largeur en section transversale correspondant à un diamètre (d) de ladite corde dans ladite couche de ceinture; et en ce que ledit caoutchouc a une aire en section transversale (Sb) de 1,00 1,45 mm 2 pour 1 mm de largeur en section transversale de ladite couche de ceinture.