Brevet FR2694521A1 — publié le 19940211

La présente invention concerne les pneumatiques Plus particulièrement elle concerne la disposition des fils de renforcement dans les flancs et dans les bourrelets; elle concerne également l'ancrage des fils de carcasse dans le bourrelet. Le renforcement de carcasse des pneumatiques est à l'heure actuelle constitué par une ou plusieurs nappes, le plus souvent radiales, retournées autour d'une ou de plusieurs tringles disposées dans les bourrelets Les bourrelets constituent le moyen permettant de fixer le pneumatique sur la jante La rigidité du bourrelet ainsi constitué est très grande. Il est souhaitable d'assurer une évolution progressive de la rigidité du bourrelet lorsque l'on se déplace radialement vers le haut en direction du flanc Dans la technique actuelle, il est assez difficile d'assurer une telle évolution progressive entre le flanc, qui doit présenter une souplesse importante, et le bourrelet, qui au contraire doit présenter une importante rigidité En effet, les renforts que l'on dispose dans cette partie du pneumatique présentent toujours inévitablement une discontinuité: à l'extrémité radialement supérieure du retournement de carcasse, on passe sans transition dans une zone dépourvue de ce retournement de carcasse, zone qui est inévitablement moins rigide En outre, la tringle, extrêmement rigide, est entourée de matériaux - caoutchoucs, fils de renfort qui le sont moins. L'état de la technique connaît déjà d'autres principes de conception d'une carcasse radiale qui permettent d'éviter les retournements autour d'une tringle A titre d'exemple, on peut citer le brevet US 3 815 652, dans lequel on proposait de constituer le renforcement de carcasse à partir d'un seul fil faisant un trajet particulier d'un bourrelet à l'autre du pneumatique, de telle sorte que le même fil constitue partiellement et progressivement un renfort qui remplace la tringle classique Dans la structure connue, le fil de carcasse forme dans les flancs, des U dont la partie basse se situe dans le bourrelet, concentriquement au pneumatique La partie basse des U s'étend dans le bourrelet sur une certaine longueur d'arc concentriquement au pneumatique On dispose les figures en U autant de fois qu'il est nécessaire, en les décalant les unes par rapport aux autres jusqu'à couvrir l'ensemble du flanc du pneumatique Il en résulte une structure dans laquelle le fil de renforcement, vu radialement, forme dans les bourrelets des escaliers: la partie basse du U ne se trouve pas alignée exactement selon un cercle Cette structure de renforcement est préjudiciable à un positionement précis des fils, et n'est pas de nature à conférer au pneumatique une très bonne uniformité Or, à l'heure actuelle, le niveau de qualité exigé des pneumatiques est sans cesse plus important. Le but de l'invention est de proposer une nouvelle façon de disposer le fil de-renforcement de carcasse afin de pouvoir assurer une évolution'aussi progressive que possible de la rigidité de flexion du flanc du pneumatique lorque l'on se rapproche du bourrelet Un autre but de l'invention est de proposer une structure de renforcement du pneumatique qui soit aussi homogène que possible dans le sens circonférentiel Enfin, un autre but poursuivi par l'invention est de proposer une structure de renforcement pour pneumatique qui se prête aisément à une fabrication mécanisée. Le pneumatique selon l'invention, comportant une carcasse 3 ancrée de chaque côté dans un bourrelet dont la base est destinée à être montée sur un siège de jante, chaque bourrelet se prolongeant par un flanc, les flancs rejoignant la bande de roulement, la carcasse étant constituée à partir d'un fil de carcasse formant des allers et retours, le bourrelet étant renforcé par des fils enroulés circonférentiellement, est caractérisé en ce que, dans le bourrelet, les allers et retours du fil de carcasse sont disposés de façon adjacente, sans chevauchement, et sont alignés circonférentiellement, avec une boucle reliant chaque fois un aller à un retour, en ce que les allers et retours de fil de carcasse forment, dans le bourrelet, un ou plusieurs alignements circonférentiels, en ce que chaque alignement circonférentiel est bordé, de chaque côté dans la direction axiale, par au moins une couche de fils orientés circonférentiellement, avec interposition d'une couche d'un mélange de caoutchouc ayant une dureté Shore A supérieure à 70. Dans le présent mémoire, le terme "fil" désigne en toute généralité aussi bien des monofilaments que des multifilaments, ou des assemblages comme des câbles, des retors ou bien encore n'importe quel type d'assemblage équivalant, et ceci, quels que soit la matière et le traitement de ces fils, par exemple traitement de surface ou enrobage ou préencollage pour favoriser l'adhésion sur le caoutchouc Le renforcement de carcasse est pris en sandwich entre deux couches de fils orientés circonférentiellement, avec interposition de caoutchouc: cet agencement tient lieu de tringle. Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, à consulter avec les figures suivantes: 4 - La figure 1 est une coupe radiale montrant essentiellement un flanc et un bourrelet d'un pneumatique selon l'invention; La figure 2 est une vue en perspective, montrant seulement la disposition des fils de renforcement; La figure 3 est une coupe montrant une deuxième variante d'exécution de l'invention; La figure 4 est une perspective dans laquelle on montre une partie des fils de renforcement disposés d'une façon qui correspond à la deuxième variante; La figure 5 montre une troisième variante de réalisation de l'invention, en coupe montrant le flanc et le bourrelet du pneumatique. Les figures 1 et 2 illustrent la variante de réalisation la plus simple On y voit les différentes parties bien connues d'un pneumatique, plus spécialement concernées par la présente invention, à savoir le flanc 1 et le bourrelet 2 Le renforcement de carcasse est constitué par des portions de fil 3, ici orientées radialement dans les flancs 1 Le fil 3 forme des boucles 30 juxtaposées dans le bourrelet 2 Les boucles 30 sont adjacentes et ne se chevauchent pas. En disposant le fil en boucles, on évite tous les bords coupés, qui sont une cause de discontinuité En effet, le fil de renforcement est en général un câble; les extrémités de câble présentent, à l'endroit de la coupe, des épanouissements dans lesquels tous les monofilaments s'écartent les uns des autres Cela constitue autant d'amorces de rupture à l'intérieur du pneumatique Lorsque les câbles sont en matière textile, ils sont encollés afin d'assurer une très bonne adhésion au caoutchouc Il n'y a malheureusement pas de préencollage sur chaque extrémité de câble après qu'il ait été coupé, ce qui fait que là encore le caoutchouc n'adhère pas à l'endroit de la coupe, d'o le risque d'amorces de rupture à l'intérieur du bourrelet Avec la disposition décrite ici, ce genre d'inconvénient n'est pas à craindre. Afin d'assurer un parfait ancrage d'une carcasse, on réalise un bourrelet composite stratifié A l'intérieur du bourrelet 2, on dispose, de part et d'autre des allers et retours de fil de carcasse 3, une couche de fils orientés circonférentiellement (couches 61 et 62), avec interposition d'une couche 5 d'un mélange de caoutchouc de dureté Shore A supérieure à 70 Dans chaque couche 61, 62, les fils sont sensiblement concentriques et superposés: on peut par exemple bobiner plusieurs tours de fil en spirale. Il n'est pas nécessaire d'ajouter un mélange de caoutchouc qui soit spécifique pour assurer l'imprégnation du fil de carcasse 3, ou des fils de l'enroulement circonférentiel 61 ou 62, mais il faut éviter que les fils circonférentiels soient au contact direct des fils radiaux Le même type de mélange assure les fonctions de calandrage et de liaison entre les portions de fil d'une même couche, et entre les différentes couches de fil, par imprégnation lors du moulage. Les expérimentations ont révélé des résultats très intéressants en endurance en utilisant, pour les couches de caoutchouc 5 interposées, un mélange contenant un élastomère synthétique en proportion d'au moins 40 % du poids total d'élastomère Par exemple, on utilise un mélange contenant % de SBR, 50 % de NR, avec addition de charges renforçantes et de résine pour obtenir la durété Shore A souhaitée La couche 5 peut être obtenue, dans le pneumatique vulcanisé, parce que on a posé du fil 3 de carcasse et/ou des fils des enroulements 61, 62 suffisamment enrobés de caoutchouc pour que, après moulage il apparaisse les couches que l'on vient de décrire. De préférence, le fil 3 de carcasse forme des allers et retours d'un bourrelet 2 à l'autre du pneumatique en passant sous la bande de roulement; le fil est donc continu d'un bourrelet à l'autre Les différents moyens de renforcement de la structure du pneumatique sous la bande de roulement ne font pas partie de la présente invention Il suffit de signaler qu'ils peuvent être constitués par toutes les méthodes de renforcement adéquates, comme par exemple des fils disposés de façon à assurer une ceinture triangulée En outre, dans le bourrelet, on peut bien sûr disposer un mélange de caoutchouc très raide, du genre utilisé pour les bourrages sur tringle dans les pneumatiques classiques Ce caoutchouc de bourrage est diposé d'un côté ou de l'autre du renforcement de carcasse. Aux figures 3, 4 et 5, on voit que, dans chaque flanc 1, le fil 3 de carcasse forme un seul alignement circonférentiel de portions de fil radiales juxtaposées, et que, en partant d'un flanc pour rejoindre le bourrelet 2, la carcasse se divise en deux alignements circonférentiels de fils 31, 32 s'écartant axialement progressivement l'un de l'autre. Il pourrait bien entendu y avoir plus de deux alignements circonférentiels s'écartant axialement progressivement les uns des autres Dans ce cas, chaque alignement est formé à partir d'un seul fil de carcasse faisant des allers et retours Les portions de fil des différents alignements sont disposés de façon à ce que, dans les flancs, deux portions de 7 - fil de carcasse adjacentes sont issues d'alignements différents dans le bourrelet 2 Autrement dit, il y a entrelacement des fils de chaque alignement dans le flanc, mais pas dans le bourrelet de sorte que là encore, les boucles 30 de chaque alignement ne se chevauchent pas. Cela aboutit à une disposition en quinconce qui apparaît très bien à la perspective de la figure 4 o l'on voit bien que les différents alignements sont séparés par une couche de fils orientés circonférentiellement. Pour assurer un parfait ancrage de la carcasse dans le bourrelet 2, chaque alignement circonférentiel de fil 3 de carcasse est ancré de part et d'autre dans la direction axiale à une couche de fils circonférentiels, avec interposition, comme expliqué ci-dessus, d'une couche 5 de caoutchouc ahdérant parfaitement aux différents fils, ceux- ci étant par exemple en rayonne ou en polyester pour la carcasse, et métalliques pour les fils orientés circonférentiellement L'alignement 31 est bordé par les couches 61 et 62, et l'alignement 32 est bordé par les couches 62 et 63 Toutes les couches de fils orientés circonférentiellement sont ici réalisées par enroulement en spirale. Cette deuxième variante est tout particulièrement intéressante parce que, au niveau du flanc 1 du pneumatique, il y a un seul alignement circonférentiel de portions de fils radiales (dans une seule couche) Ceci est de nature à autoriser une très grande souplesse des flancs: la rigidité de flexion du flanc à l'écrasement du pneumatique pourvu d'une telle structure de renforcement reste faible, bien plus faible que lorsqu'il y a deux nappes de carcasse comme dans les confections couramment employées. 8 - Au fur et à mesure que l'on se rapproche du bourrelet 2, les fils de carcasse 3 se répartissent en deux alignements circonférentiels qui se séparent progressivement l'un de l'autre, et l'on peut bien entendu ajuster la hauteur à laquelle on organise cette séparation en plusieurs alignements, en interposant du caoutchouc sur une hauteur choisie. De cette façon, on élève très progressivement la rigidité de flexion En outre, on divise par deux le nombre de portions radiales de fil dans un alignement à l'intérieur du bourrelet, par rapport au nombre de portions radiales dans le seul alignement du flanc, ce qui est très intéressant car le rayon étant plus petit à hauteur du bourrelet, il y a moins de place pour loger les fils alignés que dans le flanc Cette répartition des fils favorise la parfaite mise en place de ceux-ci avec une bonne imprégnation de caoutchouc. A la figure 5, on voit une troisième variante de réalisation de l'invention A l'intérieur du bourrelet 2, on a ajouté les enroulements circonférentiels de fil 64 et 65 Il ne subsiste entre les fils que des couches minces de caoutchouc, c'est-à-dire des couches pas plus épaisses que le diamètre des fils des enroulement ou des alignements Il n'y a pas de tringle classique, donc pas de concentration, en une petite zone de la section radiale du pneumatique, d'une grande masse métallique formant une partie très rigide. A la même figure, on voit qu'il existe des portions de fil 66 orientées circonférentiellement remontant radialement vers le haut jusqu'à l'intérieur du flanc 1 Cela permet de donner des allures différentes des formes d'équilibre naturel d'une carcasse radiale gonflée On peut ainsi maîtriser 9 - parfaitement la forme du pneumatique lorsqu'il est gonflé sur la roue On peut bien entendu utiliser des fils de nature différente dans les flancs et dans le bourrelet, ou à l'intérieur de ceux-ci. De préférence, la densité des fils orientés circonférentiellement est plus faible dans le flanc 1 que dans les bourrelets 2 Il est souhaitable que la variation de densité soit progressive, de façon à assurer une transition aussi progressive que possible entre le bourrelet et le flanc du pneumatique. On voit que la structure de renforcement proposée à carcasse radiale permet une évolution progressive des rigidités entre le flanc et le bourrelet Cette structure propose au concepteur de pneumatique de très grandes latitudes de réglage de cette rigidité et de son évolution en jouant très simplement sur la densité des fils orientés circonférentiellement, et éventuellement sur le nombre d'alignements circonférentiels de fils radiaux dans les bourrelets, et sur la nature des fils. La structure ainsi proposée ne présente aucune discontinuité de renforcement, ce qui est très favorable à l'endurance du pneumatique, et ce qui conduit aussi, de façon inattendue à un meilleur confort du pneumatique. Afin de positionner les fils de renforcement de façon aussi précise que possible, il est très avantageux de confectionner le pneumatique sur un noyau rigide imposant la forme de sa cavité intérieure On applique sur ce noyau, dans l'ordre requis par l'architecture finale, tous les constituants du pneumatique, qui sont disposés directement à leur place finale, sans subir de conformation à aucun moment de la - confection Dans ce cas, le pneumatique peut être moulé et vulcanisé comme exposé dans le brevet US 4 895 692. il - REVENDICATIONS 1 Pneumatique comportant une carcasse ancrée de chaque-côté du pneumatique dans un bourrelet ( 2) dont la base ( 20) est destinée à être montée sur un siège de jante, chaque bourrelet se prolongeant par un flanc ( 1), les flancs ( 1) rejoignant la bande de roulement, la carcasse ( 5) étant constituée à partir d'un fil ( 3) de carcasse formant des allers et retours, le bourrelet ( 2) étant renforcé par des fils enroulés circonférentiellement ( 51, 52), caractérisé en ce que, dans le bourrelet ( 2), les allers et retours du fil ( 3) de carcasse sont disposés de façon ajacente et sont alignés circonférentiellement, avec une boucle ( 30) reliant chaque fois un aller à un retour, en ce que les allers et retours de fil ( 3) de carcasse forment, dans le bourrelet ( 2), un ou plusieurs alignements ( 31, 32) circonférentiels, en ce que chaque alignement circonférentiel est bordé, de chaque côté dans la direction axiale, par au moins une couche de fils orientés circonférentiellement, avec interposition d'une couche-( 5) d'un mélange de caoutchouc ayant une dureté Shore A supérieure à 70. 2 Pneumatique selon'la revendication 1, caractérisé en ce que le fil de carcasse forme des allers et retours d'un bourrelet à l'autre en passant sous la bande de roulement. 3 Pneumatique selon l'une des revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans les flancs, le fil de carcasse est orienté radialement. 4 Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche ( 5) de mélange de caoutchouc interposée est un mélange contenant un élastomère synthétique 12 - en proportion d'au moins 40 % du poids total d'élastomère. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bourrelet comporte des fils orientés circonférentiellement disposés en plusieurs couches sur toute sa largeur. 6 Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans chaque flanc, le fil de carcasse forment un seul alignement circonférentiel d'allers et retours, et en partant d'un flanc pour rejoindre la base d'un bourrelet, ledit alignement se divise en au moins deux alignements ( 31, 32) s'écartant axialement progressivement l'un de l'autre ou les uns des autres. 7 Pneumatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque alignement disposé dans le bourrelet est formé à partir d'un seul fil de carcasse faisant des allers et retours, et en ce que, au niveau des flancs ( 1), deux portions de fil de carcasse adjacentes sont issues d'alignements différents du bourrelet. 8 Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de fil orienté circonférentiellement dans le flanc ( 1). 9 Pneumatique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la densité de fils orientés circonférentiellement est plus faible dans le flanc ( 1) que dans le bourrelet ( 2).