Brevet FR2696980A1 — publié le 19940422

L'invention concerne un pneumatique notamment pour engins de chantier et plus particulièrement pour les engins de chargement, n'effectuant pas de très longs déplacements et les déplacements effectués l'étant pratiquement toujours à faible vitesse. Elle concerne aussi les pneumatiques pour engins militaires destinés à rouler sur sols accidentés. Ce type de pneumatique de grosse dimension, en général se différencie des pneumatiques usuels, par la présence d'une bande de roulement destinée à résister aux arrachements et à la dégradation en général. L'armature de sommet, renforçant ladite bande de roulement comprend en général une armature dite de travail, consitutée de deux demi-nappes de triangulation formée de câbles métalliques frettés disposés à un angle compris entre 45" et 75" par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique et de deux nappes de travail superposées de câbles parallèles entre eux dans une nappe et croisés par rapport aux câbles de la nappe radialement adjacente, ces câbles de travail étant métalliques, ayant un faible allongement à la rupture et formant avec ladite direction circonférentielle un angle compris entre 10 et 45". En vue de résister aux nombreuses injures provoquées par un roulage sur des cailloux ou objets coupants divers, l'armature de sommet est complétée radialement à l'extérieur de l'armature de travail par deux nappes dites de protection, constituées de câbles croisés métalliques élastiques formant avec la direction circonférentielle du pneumatique un angle compris entre 10 et 45". Dans le cas de pneumatiques d'engins de chargement ou militaires, soumis continuellement à l'agression de blocs de pierres dont certains de grosses dimensions, il s'est avéré qu'une armature de sommet métallique n'est pas la meilleure solution en vue d'éviter les ruptures brutales d'armature sous l'effet de l'impact des blocs de pierre sur la bande de roulement et en vue d'éviter la séparation des nappes de travail ou de protection entre elles sous l'effet du meme impact. En vue de remédier aux inconvénients ci-dessus, il est possible d'envisager la construction d'un pneumatique de l'espèce considérée avec une armature de sommet et une armature de carcasse radiale composées respectivement de plusieurs nappes de fils ou câbles textiles posées l'une sur l'autre. L'armature de sommet, ayant pour fonction première, dans un pneumatique radial, de fretter l'armature de carcasse, l'emploi de câbles textiles impose d'une part un nombre de nappes textiles très supérieur au nombre de nappes métalliques connu, et d'autre part des angles d'inclinaison par rapport à la direction circonférentielle très faibles, voire nuls pour certaines nappes. La nécessité, en vue du frettage de l'armature de carcasse, d'utiliser des angles faibles ou nuls, diminue fortement l'avantage obtenu par la nature des câbles vis-à-vis de la résistance au chocs. Autrement dit, une armature de sommet employant des câbles textiles très faiblement oriéntés est aussi fragile qu'une armature de sommet de câbles métalliques normalement orientés. Il a été proposé, dans le brevet FR 1 128 427, de réaliser une armature de sommet, par enroulement autour d'une forme, d'un fil ou câble avec un tracé oblique, incliné par rapport à l'axe médian de l'armature d'un angle variable ou non, d'un bord à l'autre de l'amature de sommet. L'enroulement est poursuivi jusqu'à l'obtention d'une surface totalement recouverte de fils ou câbles. Il est aussi connu d'utiliser non plus un fil ou câble individuel gainé de caoutchouc, mais une bande formée d'un nombre donné de câbles ou fils parallèles entre eux et enrobés entre deux couches de caoutchouc, cette bande formant aux bords de l'armature de sommet des arcs de cercle, comme décrit dans le brevet FR 2 105 212. Il faut entendre par enroulement sur une forme, aussi bien l'enroulement sur un tambour à membrane, que sur un noyau dur, ou que sur une armature de carcasse gonflée, qui peuvent présenter en section méridienne soit un profil cylindrique, soit circulaire, soit quelconque. Les armatures de sommet ainsi réalisées ne présentent plus d'extrémités libres de câbles, très néfastes aux bords de l'amature, mais ne permettent pas de concilier les deux impératifs suivants que sont une rigidité satisfaisante dans le plan de l'armature de sommet pour le frettage de l'armature de carcasse et une résistance aux chocs améliorée par rapport à la résistance des armatures usuelles de pneumatiques de chantiers. Afin de concilier lesdits impératifs, un pneumatique conformément à l'invention, avec une armature de sommet formée d'une bande continue d'un ou de quelques câbles ou fils textiles enrobés de caoutchouc, parallèles entre eux, cette bande d'épaisseur (e) et de largeur (1) étant enroulée autour d'une forme d'enroulement en suivant d'un bord à l'autre de l'armature de sommet un tracé moyen en zigzag, est caractérisée en ce que chaque tracé d'un bord à l'autre de l'armature est formé de portions rectilignes, inclinées d'un angle (a) par rapport à l'axe médian longitudinal de l'armature et séparées les unes des autres par des portions rectilignes longitudinales, parallèles à l'axe médian de l'armature et prolongées à chacune de leurs extrémités par des portions courbes permettant la jonction avec les portions inclinées.Le tracé du bord droit au bord gauche de l'armature se déduit du tracé du bord gauche au bord droit par une symétrie par rapport à l'axe médian longitudinal de l'armature suivie d'une translation de direction longitudinale, la continuité de la bande aux bords de l'armature étant assurée par des portions courbes. Les tracés sont tels que les portions rectilignes longitudinales obtenues lors d'un tour d'enroulement soient disposées transversalement immédiatement à côté des portions rectilignes longitudinales obtenues lors du tour précédent. Par simplicité de lecture, est aussi considérée comme une bande un simple fil ou câble enrobé de caoutchouc. L'armature de sommet ainsi obtenue du fait de la présence de portions circonférentielles, distribuées régulièrement dans la structure que ce soit circonférentiellement, transversalement ou dans le sens de l'épaisseur de l'armature, frette correctement l'armature de carcasse tout en évitant les inconvénients des nappes classiques de câbles à 0 ou faibles, à savoir la présence de soudures délicates, la possible mise en compression des câbles à 0 , la rigidification globale de l'armature de sommet et surtout en n'hypertrophiant pas armature, bien que cette dernière présente une cohésion structurelle nettement supérieure à la cohésion d'une armature classique à nappes superposées lune sur l'autre. La répartition en trois dimensions des portions longitudinales, permet à l'armature de sommet ainsi constituée de mieux absorber les chocs. La cohésion de l'armature est d'autant meilleure que les tracés sont tels que les portions du tracé d'un tour d'enroulement chevauchent les portions du tracé du tour d'enroulement précédent. La cohésion sera encore améliorée par le choix de l'angle a des portions inclinées de la bande. En effet, alors que dans tout enroulement d'une bande d'un ou plusieurs fils ou câbles, avec un angle donné d'un bord à l'autre de l'armature de sommet, la valeur d'angle impose la largeur de l'armature de sommet, le nombre de périodes d'enroulement étant choisi par un tour d'enroulement, le fait d'introduire des portions à O" ou longitudinales rend la largeur d'armature de sommet indépendante de l'angle, ce qui permet un degré de liberté supplémentaire dans la conception des armatures. Ainsi l'angle a sera préférentiellement compris entre 10 et 40". De manière avantageuse et en vue d'obtenir une poussée de dérive du pneuamtique correcte tout en retardant la mise en compression des portions à O" de l'armature lorsque le pneumatique roule sous forte dérive, la longueur circonférentielle desdites portions à 0" est préférentiellement comprise entre 10 % et 25 % du développement circonférentiel intérieur de l'armature de sommet. Le dessin et la description qui s'y réfère illustre un exemple non limitatif d'exécution de l'invention. Sur ce dessin schématique, - la figure 1 représente le trajet suivi par l'axe médian de la bandelette sur une longueur développée correspondant au développement circonférentiel intérieur de l'armature de sommet, - la figure 2 représente le trajet suivi par l'axe médian de la bandelette pour aller d'un bord à l'autre de l'armature de sommet lors d'un passage donné (en pointillés), lors du passage suivant (en traits pleins) ;; - la figure 3 représente les différents tracés possibles pour une demi-période dans le sens circonférentiel La figure 1 concerne une armature de sommet dont le développement circonférentiel intérieur (D) mesure 280 cm, dont la largeur (L) est égale à 33 cm, et réalisée avec une bandelette de 10 mm de largeur (1), d'épaisseur (e) égale à 1 mm, et composée de 8 câbles de nylon au pas de 1,25. Elle montre le tracé de l'axe de la bandelette lors du premier tour d'enroulement sur la forme appropriée. Si nous appelons période de base la longueur circonférentielle (DN) correspondant à la somme d'un trajet "aller" et d'un trajet "retour" de la bandelette, la figure 1 montre une armature de sommet réalisée en deux périodes. Le trajet "aller" est le trajet parcouru par l'axe de la bandelette du point (A) de départ, sur le côté (GA) de l'armature de sommet, au point (B) sur le côté opposé (DR) de ladite armature, ces deux côtés étant distants axialement de la quantité (L-l).Si (D) est le développement circonférentiel intérieur de l'amature de sommet, la longueur circonférentielle (DN) est égale à D + 1/sin a , de manière à ce que la bandelette, lorsqu'elle 2 a été posée sur un tour d'enroulement, revienne en un point (A') situé du même côté (GA) de l'armature de sommet, et distant circonférentiellement de (A) de la quantité lusin a, a étant l'angle. de l'axe de la bandelette avec l'axe médian de l'armature de sommet, dans ses parties inclinées. Le tracé complet de l'axe de la bandelette suivant un tour d'enroulement est donc (A B C D A'). Il est évident qu'un tour d'enroulement pourra être parcouru avec une seule période, ou que deux tours d'enroulement pourront être parcourus avec trois périodes, par exemple. De même, le tracé aurait pu être décrit après plusieurs tours d'enroulement, en tenant compte de l'épaisseur de l'armature de sommet obtenue par la formule générale - En étant l'épaisseur de l'armature atteinte au enième tour d'enroulement, et (W) le nombre de périodes de base. La figure 2 montre le détail du tracé de l'axe médian de la bandelette pour une demi-période de base de longueur circonférentielle DN/2. Le trajet de la bandelette, à partir du point (A) de l'armature sur le bord (GA) est composée d'un arc de cercle (AM2) de rayon (R) égal à 50 mm, suivie d'une portion inclinée (M2 M3) de longueur (al) et d'un angle (a) de 21 , cette portion inclinée (M2 M3) étant réunie à une portion longitudinale (M4 M5) de longueur (x), égale à 281,5 mm, par un arc de cercle (M3 M4) de rayon (r) égal à (R) et à 50 mm. Un arc de cercle (M5 M6) de même rayon (r) réunit cette première portion longitudinale (M4 M5) à une deuxième portion inclinée (M6 M7) de longueur (a) avec le même angle de 21", elle-même réunie à une deuxième portion longitudinale (M8 Mg) de même longueur (X) que la première (M4 M5), la jonction étant toujours un arc de cercle (M7 M8) de rayon (r). La deuxième portion longitudinale (M8 M9) est prolongée par un arc de cercle (Mg M10) et une troisième portion (M10 M11) inclinée de 21 et de longueur (a2), qui, par l'intermédiaire d'un arc de cercle de rayon (R) de 50 mm, termine le tracé "aller" pour parvenir au point (B) du bord (DR) de l'armature. Pendant que la bandelette a parcouru une largeur de l'armature de sommet, elle a, dans le sens longitudinal, parcouru une distance égale à la demi période (DN/2). Pour revenir sur le bord (GA) de l'armature, et ainsi parcourir le développement (DN) correspondant à une période complète, le tracé de la bandelette lors du retour du point (B) au point (C) défini ci-dessus se déduit du tracé montré sur la figure 2, par l'opération suivante - on fait subir au tracé de la figure 2 une translation suivant un vecteur V dont la direction est longitudinale et dont la norme 11 v 11 est égale à DN/2 - suivie d'une symétrie plan par rapport à l'axe médian (XX') de l'armature de sommet. Le tracé (CDA') correspondant à la deuxième période se déduit du tracé (ABC) correspondant à la première période par une translation suivant un vecteur V' dont la direction est longitudinale et dont la norme 11 v' il est égale à DN. Parvenue en A', distant de A de la quantitié lusin a, l'axe de la bandelette va alors décrire une deuxième tracé "aller" partant de (A') pour rejoindre le point (B)' correspondant du bord droit (DR) de l'armature. Ce deuxième tracé (A'B') comprend toujours sur le bord gauche un arc de cercle (A'M'2) de rayon (R), prolongé d'une portion inclinée (M'2 M'3) de longueur (a'1) supérieure à la longueur (a1) du premier tracé (M2 M3) d'une quantité ha1, telle que la projection sur un axe méridien YY' de Aa1 soit égale à la largeur (1) de la bandelette. Cette portion inclinée (M'2 M'3) est prolongée par un arc de cercle (M'3 M'4) toujours de rayon (r). Ainsi la bandelette, lors de son deuxième passage, a une portion (M'2 M'4) qui chevauche la première portion longitudinale (M4 M5) du premier tracé (AB). L'arc de cercle M'3 M'4 étant prolongée par une première portion longitudinale (M'4, M'5), puis un arc de cercle (M'5, M'6) toujours de rayon (r), une deuxième portion inclinée (M'6 M'7) ayant une longueur (a') égale à la longueur (a) de la portion inclinée à 21 (M6 M7) du tracé (AB). Viennent ensuite un arc de cercle (M'7 M'8) puis une deuxième portion longitudinale (M'8 M'g) réunie, par l'intermédiaire de l'arc de cercle (M'g M'10) à une troisième portion inclinée (M'1oM'll) de longueur (a'2) inférieure à la longueur (a2) de la portion (M10 M11) du tracé (AB) d'une distance Aa2 dont la projection sur 1axe médian YY' est égale à la largeur (1) de la bandelette. Le tracé (A'B') se termine par un arc de cercle (M'11 B'). Il est à remarquer que certains tracés auront des portions longitudinales très proches des bords de l'armature de sommet, un tracé ayant même ses portions longitudinales sur les bords. Lorsque les portions longitudinales sont très proches des bords et lorsqu'on veut que ces portions aient des longueurs constantes et égales à (hic), il est nécessaire de modifier légèrement pour ces portions les rayons (R) et (r) normalement utilisés pour les autres tracés, modification consistant en un agrandissement de ces deux rayons de manière à les rendre tangents sans discontinuité.Dans le cas où la portion longitudinale se situe complètement sur le bord, si nous voulons garder pour cette portion une longueur constante et égale à (x), il faut augmenter légèrement le rayon bord de manière à ce que ce tracé occupe une longueur circonférentielle égale à DN/2 comme tous les autres tracés. Il suffit alors, pour avoir une image complète de l'armature de sommet ainsi confectionnée par enroulement de la bandelette, de dessiner tous les tracés possibles pour une demi période de longueur circonférentielle (DN/2), de faire subir à ces tracés l'opération de translation de vecteur V et symétrie par rapport à (XX'), axe médian de l'armature, et d'accoler ainsi ces tracés pour couvrir toute la circonférence de l'armature de sommet. Sur la figure 3, sont montrés les quinze tracés élémentaires, numérotés de O à 14, de la bandelette, tracés différents les uns des autres, alors que le tracé, qui serait théoriquement numéroté 15 serait exactement le même que le tracé numéroté 0 et ainsi de suite, jusqu'à obtention du réseau complet formant l'armature de sommet. De manière connue, l'appareil destiné à former l'armature de sommet décrite comprend un tambour rotatif d'enroulement, ou une armature de carcasse sous forme toroïdale, animé d'une vitesse de rotation donnée. Une tête d'approvisionnement est destinée à déposer la bandelette sur la surface du tambour ou de l'armature de carcasse, selon le tracé défini. Le mouvement transversal de la tête d'approvisionnement peut être commandé mécaniquement, par came par exemple, selon un des procédés bien connus pour fabriquer une armature de sommet à partir d'une bandelette avec un tracé en zigzag. REVENDICATIONS 1. Pneumatique avec une armature de sommet, formée d'une bande d'un ou quelques câbles ou fils textiles enrobés dans du caoutchouc, parallèles entre eux, enroulée autour d'une forme d'enroulement en suivant d'un bord à l'autre de l'armature un tracé moyen en "zigzag", caractérisé en ce que chaque tracé d'un bord (GA) à l'autre (DR) de l'armature, est formé de portions rectilignes (M2 M3, M6 M7, M10 M11...), inclinées d'un angle (a) par rapport à l'axe médian longitudinal (XX') de l'armature et séparées les unes des autres par des portions rectilignes longitudinales (M4 M5, M8 Mu...) de longueur (?L), parallèles à l'axe médian (XX') et prolongées à chacune de leurs extrémités par des portions (M3 M4 M5 M6 M7 M ,mu M10...) courbes permettant la jonction avec les portions inclinées. 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tracé du bord droit (DR) au bord gauche (GA) de l'armature se déduit du tracé du bord gauche (GA) au bord droit (DR) par une symétrie par rapport à l'axe médian (XX') de l'armature suivie d'une translation de direction longitudinale, la continuité de la bande aux bords de l'armature étant assurée par des portions en arc de cercle (AM2, M11B) de rayon (R). 3. Pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tracés sont tels que les portions longitudinales (M'4 M'5, M'8 M'g) obtenues sur un tour d'enroulement soient disposées transversalement immédiatement à côté des portions rectilignes (M4 M5, M8 M9) obtenues lors du tour précédent. 4. Pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tracés sont tels que les portions du tracé d'un tour d'enroulement chevauchent les portions du tracé du tour d'enroulement précédent.