Brevet FR2702420A1 — publié le 19940916

L'invention concerne un pneumatique destina à rouler sur des sols meubles tels que la neige, la boue, la terre végétale. Ces pneumatiques comportent de manière connue une armature de carcasse soit du type classique c'est-à-dire composée de plusieurs nappes de fils ou câbles croisées d'une nappe à la suivante, soit du type radial c'est-à-dire composée d'une ou plusieurs nappes de fils ou câbles orientées suivant des plans méridiens ou formant avec lesdits plans de faibles angles Dans ce dernier cas, l'armature de carcasse est surmontée radialement d'une armature de sommet, composée d'au moins deux nappes de fils ou câbles croisés formant avec la direction circonférentielle des angles relativement faibles, compris entre 200 et 400. La bande de roulement d'un tel pneumatique, en particulier lorsque celui-ci équipe les roues motrices de l'engin, est formé de plusieurs éléments en relief dits 11 sculpture " propre à lui permettre de s'ancrerdans le sol. Une telle bande de roulement confère sans aucun doute au pneumatique une efficacité en adhérence sur les sols considérés et sous couple moteur. D'une part ces sculptures, sous l'effet d'efforts moteurs intenses, sont soumises à d'importantes contraintes de flexions et n'ont pas toujours l'efficacité désirée; d'autre part les sols considérés ne sont généralement pas exempts d'objets coupants tels que cailloux, silex ou autres. I1 s' ensuit que de nombreux arrachements de caoutchouc, engendrés par la propagation de coupures ou de fissures de fatigue, affectent la longévité des sculptures et de la bande de roulement. Il est possible de manière évidente de remédier à ces inconvénients par l'adoptation d'une bande de roulement plus massive, c'est-à-dire dont les éléments en relief occupent d'une part une surface nettement plus importante que la surface occupée par les creux ou rainures et ont d'autre part une profondeur nettement moins importante. Cette solution n'est pas envisageable dans le cas des structures connues d'armature de renforcement, au vu de la déchéance notoire en adhérence sur les sols considérés. Plusieurs solutions connues ont été envisagées. I1 est connu de longue date que la bande de présentant partiellement ou totalement, une surface externe non cylindrique ou non torique, est favorable à l'amélioration de l'adhérence du pneumatique sue les sols meubles ou inconsistants. LesbrevetÚS 903 715, afin de remplacer efficacement les chaînes ou dispositifs anti-dérapage normalement utilisés sur les pneumatiques, enseigne de conférer à la bande de roulement une surface périphérique présentant plusieurs saillies convenablement espacées, ou de faire en sorte que la bande de roulement présente des portions de différentes rigidités à la compression. Une des nombreuses variantes proposées et possibles, consiste à doter le pneumatiqued'une armature de carcasse croisée et d'une bande de roulement dont la surface interne est parfaitement torique mais dont la surface externe est la surface d'un tronc de prisme à base polygonale. L'épaisseur de cette bande de roulement est alors variable, il en est de même de la largeur axiale.Les portions les plus épaisses, disposées circonférentiellement à intervalles réguliers sont aussi les portions les plus larges dans le sens axial. Reposant fondamentalement sur la variation de l'épaissuer de la bande de roulement, cette solution présente les inconvénients des premiers pneumatiques à structure de renforcement épaisse. La conception est lourde et par suite difficile d'emploi et couteuse. Il est connu également quten parielle condition la résistance à l'avancement est grande ce qui engendre des températures excessives au niveau de la structure et par suite une détérioration rapide du pneumatique. Il est connu également qu'une conception lourde est le siège de vibrations importantes en roulage qui se répercute au niveau de l'habitacle du véhicule ainsi équipé. LesbrevetsUS 2 403 812 et US 1444 983 et US 3037 681 utilisent aussi le principe énoncé précédemment. La bande de roulement du pneumatique décrit est ainsi formée de portions planes entre lesquelles s'insèrent des portions cylindriques et permet, comme précédemment, d'obtenir une bonne adhérence sur la neige, la boue, le sable ou tout autre matériau semblable.Afin de ne pas communiquer au véhicule des vibrations néfastes et afin que l'usure de la bande de roulement ne soit pas exagérée, ledit document enseigne, soit de jumeler deux pneumatiques de sorte que les portions rectilignes-de la bande de roulement de l'un concordent avec les portions curvilignes de la bande de roulement de l'autre, soit de n'utiliser qu'un seul pneumatique avec une bande de roulement axialement bipartite ou tripartite, les parties médiane et latérale ayant des surfaces externes de forme quasi-polygonales; les portions plates concordent avec les portions curvilignes des parties axialement adjacentes. Reposant fondamentalemnt sur la variation de l'épaisseur de la bande de roulement, le principe a par suite les mêmes inconvénients énoncés pour le brevet US 903 715. L'un des inventeurs, remédie partiellement à ces inconvénients en jumelant deux dispositifs. Ceci alourdi encore la conception et en alourdi l'emploi. Les brevets US 2680 464 et 1808278 vont dans ce sens. Ils prônent une meilleure adhérence par une construction propre à rendre la sculpture plus aggressive en lui permettant une hauteur de travail de la sculpture plus importante que celle du pneumatique usuel. Ce type de construction est par suite lourd de conception, ce qui engendre les inconvénients de température et de coût énoncés pour les brevets précédents. De plus ce type de construction engendre des glissements structurels en roulage. En effet pour les deux cas, la longueur de la bande de roulement n'est pas constante au cours du roulage d'où glissement de rattrapage de la bande de roulementbien connu des spécialistes, avec pour conséquence une usure prématurée de la bande de roulement. Ces solutions sans doute efficaces présentent en outre la particularité d'avoir une fabrication spécifique et donc l'obligation de moules spécialement adaptés à leur fabrication. Il est par suite nécessaire de prévoir de gros investissements pour la mise en oeuvre de la fabrication. L'invention a donc pour but de remédier à tous les inconvénients énoncés précédemment tout en obtenant une meilleure adhérence pour les sols difficiles. Le pneumatique conforme à l'invention, peut être un pneumatique fabriqué par les moyens usuels, c'est-à-dire un pneumatique obtenu à partir de l'assemblage de tous les constituants caoutchoutés crus, et vulcanisé ensuite dans un moule de cuisson. Il peut être aussi un pneumatique obtenu pour coulée ou injection d'un ou plusieurs matériaux liquides dans un moule de solidification. Quel que soit le type de pneumatique, l'armature de carcasse est avantageusement fabriquée par assemblage des différentes nappes sur un noyau déformable. Quant au moule de vulcanisation ou de solidification, il peut être usuel, c'est-à-direde forme torique. Aussi l'invention permet-elle d'utiliser les moules courants tout en obtenant un pneumatique qui, après gonflage, n'est plus torique. le pneumatique conforme à l'invention présente d'une part ën roulage de par sa conception des glissements structurels frès faibles et d'autre part présente une conception simple et légère. Cette solution échappe par suite aux inconvénients d'usure et de détériorations prématurées énoncés précédemment dans les solutions connues. Ce pneumatique conforme à l'invention, comprenant une bande de roulement d'épaisseur (e), composée d'éléments en relief occupant au niveau de la surface au moins 50 de cette surface et séparés par des rainures dont la profondeur est au plus égale à 70 ,00 de l'épaisseur (e), deux flancs se terminant par des bourrelets munis chacun d'au moins une tringle autour de laquelle est ancrée une armature de carcasse, est caractérisé en ce que, le pneumatique étant considéréà l'état moulé sous forme torique, l'armature de carcasse, dont le profil méridien est circonférentiellement identique à lui-même, est formée de n nappes successives, composées de fils ou câbles extensibles faisant avec la direction circonférentielle un angle nul, n étant compris entre 10 et 25, chaque nappe ayant avec les deux nappes circonférentiellement adjacentes une longueur de chevauchement comprise entre 2 et 3 O de la longueur circonférentielle de l'armature de carcassemesurée au niveau du plan équatorial, chaque portion de chevauchement de nappes de fils ou câbles orientés à 00 étant au moins recouverte radialement d'une nappe de fils ou câbles radiaux, retournée autour des tringles et dont la longueur circonférentielle est au moins égale à 1,5 fois la longueur de chevauchement des nappes de câbles circonférentiels. L'armature de carcasse décrite ci-dessus, sous l'effet de la pression de gonflage, se déforme et présente alors longitudinalement n saillies ou bosses séparées par n renfoncements ou creux, que ce soit dans sa portion destinée à être recouverte par la bande de roulement ou dans ses portions correspondantes aux flancs du pneumatique. Cette armature confère respectivement aux surfaces interne et externe de la bande de roulement , aux surfaces interne et externe des flancs des profils ondulés dans le sens circonférentiel, contrairement à l'enseignement du brevet US 903 715, où la surface extérieure de la bande de roulement quasi - polygonale est obtenue par une variation d'épaisseur de ladite bande de roulement radialement au dessus de la surface torique de l'armature de carcasse croisée utilisée dans le pneumatique décrit. Conformément à l'invention, chaque portion de chevauchement, est en outre avantageusement disposée radialement à l'extérieur sur une nappe de fils ou câbles radiaux, de même longueur circonférentielle que la nappe de fils ou câbles radiaux recouvrant cette portion radialement à l'extérieur. De manière préférentielle, les câbles radiaux des nappes de recouvrement sont inextensibles. des fils ou câbles sont dits inextensibles si leur allongement relatif à la rupture est inférieure à 5 Ó alors que les fils ou câbles des nappes cinconférentielles ont des allongements relatifs à la rupture compris entre 8 Ó et 30 a. En vue d'améliorer la résistance à l'usure et aux perforations de la bande de roulement, il est aussi avantageux de disposer radialement à l'extérieure de l'armature de carcasse conforme à l'invention et sous la bande de roulement, une armature de sommet formée d'au moins deux nappes superposées de fils ou câbles élastiques métalliques, croisés d'une nappe à la suivante et formant avec les directions circonférentielles des angles au moins égaux à 45 . Les câbles élastiques sont de préférence des câbles d'acier présentant un allongement relatif à la rupture au moins égal à 6 Ó. Dans le même but, il rentre aussi dans le cadre de l'invention de faire coopérer avec l'armature de carcasse conforme à l'invention au moins une nappe de câbles métalliques ondulés dans le plan de la nappe. Cette nappe est disposée radialement à l'extérieure de l'armature de carcasse, et ses propriétés ne doivent faire obstacle aux déformations de l'armature de carcasse.A cet effet, l'écartement d'un câble au suivant est compris entre 50 et 100 Ó de l'amplitude crête à crête des ondulations; la longueur d'onde des ondulations est comprise entre 100 % et200 Ó de ladite amplitude; les cables sont parallèles dans la nappe, c'est-à-dire que les ondulations sont @@ phase et les axes moyens des ondulations sont le préférence orientés à 0 ou 90 par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique. l'armature de sommet ainsi constituée, soit de deux nappes dont les câbles, de préférence métalliques, sont obliques, soit d'au moins une nappe de câbles ondulés, a une largeur axiale comprise de manière avantageuse entre 0,6 fois et 1,1 fois la largeur axiale de la bande de roulement. Sur la bande de roulement, les éléments en relief sont, de manière préférentielle inégalement répartis entre la partie médiane et les deux parties latérales. La surface totale occupée par.les éléments en relief étant au moins égale à 50 Ó de la surface de la bande de roulement, elle est avantageusement plus importante dans la partie médiane, dont la largeur est comprise entre 30 Ó et 70 Ó de la largeur de la bande de roulement que dans les parties latérales. C'est ainsi que, de manière préférentielle, les nappes ou bandes de fils ou câbles radiaux de l'armature de carcasse ne sont pas recouverts d'éléments en relief dans les parties latérales de la bande de roulement, les rainures ainsi formées permettant un meilleur ancrage du pneumatique au sol. Les caractéristiques et- avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description qui suit et qui se réfère au dessin illustrant à titre non limitatif des exemples d'exécution. Sur ce dessin, - La figure 1 représente une vue en perspective et en écorché du pneumatique à l'état moulé selon l'invention. - Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe longitudinale dans le plan équatorial respectivement du pneumatique à l'état moulé ( fig 2 ) de la figure 1 et du même pneumatique après montage sur sa jante et gonflage à sa pression d'utilisation, ( fig. 3 ) - Les figures 4 et 5 sont des vues en coupe transversale du pneumatique de la figure 1, suivant un plan méridien contenant le milieu d'une nappe de fils ou câbles radiaux ( figure 4 ) et suivant un plan méridien contenant le milieu d'une nappe de fils ou câbles à 0 ( figure 5 ). Sur ces deux figures, la partie droite représente l'architecture du pneumatique à l'état moulé et la partie gauche montre les déformations subies sous l'effet de la pression d'utilisation. - La figure 6 représente, vu en plan, la bande de roulement du pneumatique de l'invention, selon une variante préférentielle. Le pneumatique selon l'invention (figures 1 et 2 ) comprend une bande de roulement ( 2 ) réunissant deux flancs (5) terminés par des bourrelets (4), munis chacun d'une tringle (3). L'armature de carcasse (1) est formé e de 12 nappes discontinues (11) de fils ou câbles (110) orientés à 0"par rapport à la direction longitudinale. Ces fils ou câbles sont en nylon, enrobés d'un mélange de caoutchouc à raison de 108 fils au décimètre, et forment un tissu de 0,70 mm d'épaisseur. Les fils ou câbles utilisés présentent un allongement relatif de 20 Ó à leur charge de rupture. Ces nappes (11) se chevauchent circonférentiellement les unes sur les autres sur une longueur (1) de chevauchement, égale à 2 , Ó de la longueur circonférentielle de l'armature de carcasse au niveau du cercle équatorial. Sur et sous chaque portion de chevauchement de longueur (1) sont disposées des nappes (12) de fils ou câbles (120) radiaux. Ces câbles sont des câbles identiques aux précédents et sont aussi, dans la nappe (12), au nombre de 108 au décimètre. La longueur commune (1') de ces nappes (12) est supérieure à (1) et égale à 1,5 fois la longueur (1). Les 2n bandes ou nappes radiales (12) (n égale à 12 dans cet exemple) sont ancrés au tringle (3) par l'intermédiaire des retournements (13) ( fig. 4 ), alors que les nappes de fils ou câbles à 0 ne le sont pas et se terminent dans les bourrelets au niveau des tringles (3). Les hauteurs de retournement (h) et (h') des nappes radiales sont inégales, le retournement de la bande ou nappe radialement extérieure ayant une hauteur (h) supérieure à la hauteur (h') du retournement de la nappe radialement intérieure, (h) et (h') étant inférieures à 50 Ó de la hauteur H du pneumatique. La figure (3) montre clairement la déformation de la ligne équatoriale du pneumatique décrit sous l'effet de la pression de gonflage. De circulaire à l'état moulé cette ligne équatoriale devient ondulée. Elle présente alors 12 sommets (A') situés à une distance R's de l'axe de rotation du pneumatique, égale à 1,04 Rs, Rs étant la distance à l'axe de rotation du point sommet (A) de l'armature de carcasse à l'état moulé ( fig.2 ). Chaque sommet (A') se trouve dans le plan méridien passant par l'axe de rotation et situé à égale distance eirconférentielle des deux extrémités longitudinales d'une nappe (11) à câbles circonférentiels. Quant aux portions de chevauchement (1) comprenant deux couches de câbles à 0 enserrées entre deux couches de câbles à 90 , elles deviennent, sous l'effet du gonflage, les plus proches de l'axe de rotation du pneumatique et sont situées à une distance R''s de celui-ci, égale à 1,025 Rs. La déformation de l'armature de carcasse sous l'effet de la pression de gonflage ne concerne pas seulement la ligne équatoriale, mais l'ensemble du pneumatique comme le montrent les figures (4) ét (5). Sur les portions situées à droite du plan équatorial (xx'), sont représentées les vues en section transversale du pneumatique à l'état moulé. Sur les portions situées à gauche sont représentés le profil du pneumatique à l'état gonflé ( traits en pointillé ) comparativement aux mêmes profils à l'état moulé ( traits continus ). Si B est la demi largeur axiale maximale mesurée au niveau de la paroi externe du pneumatique, à l'état moulé, cette demi largeur devient B'= 1,23 B dans un plan méridien contenant un sommet A', et devient B"= 0,87 B dans un plan méridien contenant le milieu des nappes (12) de câbles (120) radiaux.Les profils internes et externes des flancs du pneumatique comme montrés, sont ondulés, et ces ondulations confèrent une meilleure efficacité du pneumatique sur sols très meubles ou boueux. Quant à la bande de roulement (2) du pneumatique selon l'invention, elle est, conformément aux figures 1 et 6, formée d'éléments en relief (21) séparés par des rainures (22) transversales et ou obliques et ou longitudinales, dont la profondeur est égale à 65 Ó de l'épaisseur totale (e) de la bande de roulement (2). L'arrangement des éléments en relief ou blocs (21) est tel que la surface occupée par ceux-ci est égale à 60 Ó de la surface totale de la bande de roulement (2). Comme le montre la figure 6, les portions d'armature de carcasse (1) incluant les nappes (12) de fils ou câbles radiaux ne sont recouvertes d'éléments en relief (21) que sur une largeur axiale (d) au plus égale à 60 Ó de la largeur (D) de la bande de roulement. Dans le cas présent, d est égale à 57 , Ó de D. le pneumatique conformeà l'invention, peut être un pneumatqiue fabriqué par les moyens usuels, c'est-à-dire un pneumatqiue obtenu à partir de l'assemblage de tous les constituants caoutchoutés crus, et vulcanisé ensuite dans un moule de cuisson. Il peut être aussi un pneumatique obtenu par coulée ou injection d'un ou plusieurs matériaux liquides dans un moule de solidification. Quel que soit le type de pneumatqiue, l'armature de carcasse est avantageusement fabriquée par assemblage des différentes nappes sur un noyau déformables. Quant au moule de vulcanisation ou de solidification, il est usuel, sa surface interne correspondant à la surface externe de la bande de roulement est en effet parfaitement torique. Aussi l'invention permet-elle d'utiliser les moules courants tout en obtenant un pneumatique qui, après gonflage, n'est plus torique. REVENDICATIONS 1- Pneumatique avec une bande de roulement (2) d'épaisseur (e) composée d'éléments en relief occupant au niveau de la surface au moins 50 , Ó de cette surface et séparés par des rainures dont la profondeur est au plus égale à 70 Ó de l'épaisseur (e), deux flancs (5) se terminant par des bourrelets (4) munis chacun d'au moins une tringle (3) autour de laquelle est ancrée une armature de carcasse (1), caractérisé en ce que, le pneumatique étant considéré à l'état moulé sous forme torique, l'armature de carcasse, dont le profil méridien est circonférentiellement identique à lui-même, est formée de n nappes circonférentiellement successives (11) composées de fils ou câbles (110) extensibles faisant avec la direction circonférentielle un angle nul, n étant compris entre 10 et 25, et chaque nappe (11) ayant avee les deux nappes (11) circonférentiellement adjacentes une longueur (l) de chevauchement comprise entre 2 et 3 , Ó de la longueur circonférentielle (2) de l'armature de carcasse, chaque portion de chevauchement (1) de nappes de fils ou câbles (110) étant au moins recouverte radialement d'une nappe (12) de fils ou câbles radiaux (120), retournée autour des tringles (3) et dont la longueur circonférentielle (l') est au moins égale à 1,5 fois la longueur de chevauchement(l)des nappes de câbles circonférentiels (11). 2- Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque portion (1) de chevauchement est disposée radialement sur une nappe de câbles radiaux (120), de même longueur circonférentielle que la nappe (12) radialement intérieure. 3- Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que les câbles radiaux (120) des nappes (12) sont inextensibles. 4- Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'une armature de sommet, formée d'au moins deux nappes superposées de câbles d'acier élastiques croisés d'une nappe à la suivante en formant avec la direction circonférentielle des angles au moins égaux à 45 ", est disposée radialement à l'extérieur de l'armature de carcasse. 5- Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que radialement à l'extérieur de l'armature de carcasse est disposée une armature de sommet formée d'au moins une nappe de câbles métalliques ondulés dans le plan de la nappe, l'écartement d'un câble au suivant étant compris entre 50/ Ó et 100, ó de l'amplitude crête à crête des ondulations dont la longueur d'onde est comprise entre 100, ó et 200 Ó de ladite amplitude les axes moyens des ondulations ayant une orientation comprise entre 0" et 90 . 6- Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les portions de la bande de roulement situées d'une part dans chaque partie latérale de ladite bande, de largeur axiale, au moins égale à 20 Ó de la largeur totale (D) et d'autre part radialement à l'extérieur des nappes de câbles radiaux de l'armature de carcasse, sont dépourvues d'éléments en relief.