Brevet FR2702181A1 — publié le 19940909

L'invention concerne un pneumatique possédant deux bandes de roulement distinctes espacées axialement par une zone de raccordement, constituée d'une rainure centrale et d'une tringle de renforcement disposée radialement sous ladite rainure, l'armature de carcasse dudit pneumatique s'étendant d'un bourrelet à l'autre en passant sous ladite tringle. Le pneumatique concerné, généralement de rapport de forme H/B au plus égal à 0,60, repose sur le sol par l'intermédiaire d'une surface de contact aussi grande que possible. Ce pneumatique, comme écrit dans la demande française 2 187 560, présente ainsi une bonne adhérence sur sol sec et, du fait de la présence de la zone de raccordement entre les deux bandes de roulement une très bonne adhérence sur sol mouillé. Un tel pneumatique, destiné principalement à équiper des véhicules rapides, présente cependant un certain nombre d'inconvénients dus à la vitesse et en particulier des usures irrégulières transversales et/ou circonférentielles. Afin de remédier aux inconvénients cités, la présente invention propose un pneumatique comportant deux bandes de roulement espacées axialement l'une de l'autre par une zone de raccordement comprenant une rainure et en son milieu une tringle de renforcement de rayon inférieur à celui des bandes de roulement, caractérisé en ce que la tringle de renforcement présente une courbe, donnant la force de tension circonférentielle en fonction de l'allongement relatif, non linéaire, monotone, croissante, possédant en chacun de ses points une tangente dont le coefficient angulaire est positif, ledit coefficient angulaire étant constant et/ou croissant en fonction de l'allongement relatif et ladite courbe C étant incluse dans une région du plan délimitée par deux courbes C1 et C2, chacune de ces courbes étant formée de segments successifs rectilignes - la première courbe C1 comprenant un premier segment allant de l'origine O à un point Al d'allongement relatif égal à 4 0,01 et possédant un coefficient angulaire de 12.104 daN, suivi d'un deuxième segment allant au-delà du point Al et 4 possédant un coefficient angulaire de 28.104 daN. - la deuxième courbe C2 comprenant un premier segment allant de l'origine O à un point A2 d'allongement relatif égal à 4 0,01 et possédant un coefficient angulaire de 2.104 daN, un deuxième segment allant du point A2 à un point B2 d'allongement relatif égal à 0,025 et ayant un coefficient angulaire de 4.104 daN, ce deuxième segment étant suivi d'un troisième segment allant au-delà du point B2 et possédant un coefficient angulaire de 6.104 daN. Ainsi sous l'effet de la force centrifuge due à la vitesse, la tringle de renforcement de la zone de raccordement peut s'allonger aisément jusqu'à un certain allongement relatif et permettre ainsi aux deux bords intérieurs respectivement des deux bandes de roulement d'augmenter leurs rayons, cette variation des rayons intérieurs étant alors semblable à la variation des rayons des bords axialement extérieurs des bandes de roulement. Le pneumatique concerné peut ainsi conserver un profil de bande de roulement dont les courbures transversales sont sensiblement constantes en fonction de la vitesse de roulage, ce qui permet une usure plus régulière de la bande de roulement et en conséquence une durée de vie sur usure plus longue. On entend par allongement d'une tringle de diamètre intérieur la différence de longueurs circonférentielles de la tringle mise sous effort de tension circonférentielle. Si ' est le diamètre intérieur de la tringle sous effort de tension, l'allongement est Tr ('-) et l'allongement relatif est Le coefficient angulaire de la tangente à une courbe est le rapport de l'accroissement de la force de traction sur l'accroissement unitaire d'allongement relatif. Si l'on prend comme accroissement unitaire 1 t d'allongement relatif, le coefficient angulaire est donné en daN, unité de force. Ce coefficient angulaire mesure, en chaque point de la courbe représentant la force de traction en fonction de l'allongement relatif, la rigidité d'extension circonférentielle de la tringle pour un allongement relatif déterminé. La tringle, conforme à l'invention, possède donc une rigidité à l'extension circonférentielle non linéaire en fonction de l'allongement relatif compris entre l'allongement nul et l'allongement à la rupture. Cette rigidité peut être cependant constante sur un certain intervalle d'allongement relatif pour croître ensuite jusqu'à l'allongement à la rupture. Les tringles, à extensibilité non linéaire, utilisées par l'invention peuvent être réalisées de plusieurs manières. Une telle tringle peut être une tringle de type paquet, c'est-à-dire une tringle composée de plusieurs éléments de renforcement parallèles entre eux, ou d'un seul élément de renforcement enroulé plusieurs fois. Les éléments de renforcement sont des câbles présentant aussi une courbe de tension en fonction de l'allongement relatif non linéaire, ces câbles étant extensibles jusqu'à un allongement relatif donné pour devenir pratiquement inextensibles dudit allongement relatif à leur propre allongement de rupture. Elle peut être avantageusement formée de fils ondulés, de manière continue ou de manière discontinue sur leur longueur, les nombres d'ondulations, l'amplitude et la période des ondulations étant telles que les fils deviennent rectilignes à partir d'un allongement relatif donné. Les fils peuvent être nus ou gainés de caoutchouc avant ondulation, et peuvent après ondulation assemblés entre eux sous forme de bandes ou nappes étroites à l'aide d'un enrobage entre couches d'un mélange caoutchouteux. La tringle à extensibilité non linéaire peut aussi être réalisée par enroulement en hélice de câble ou fil de renforcement métallique, selon un pas approprié, autour d'une âme discontinue circonférentiellement. Elle peut aussi être constituée d'un ensemble de câbles, de type paquet, un câble étant constitué d'une âme à faible force de rupture autour de laquelle on a enroulé hélicoidalement un fil ou un toron métallique selon un pas approprié, un toron étant déjà un assemblage de plusieurs fils élémentaires. Préférentiellement, cette tringle de renforcement devra résister aux déformations imposées par le roulage, puisque située radialement près du sol hors du passage dans l'ellipse de contact du pneumatique avec ledit sol, et aura en conséquence une rigidité de flexion circonférentielle faible, c'est-à-dire une flexion dont le moment est dans le plan de la tringle. Un telle tringle est avantageusement formée d'âme et de fils ou câbles textiles ; et préférentiellement en polyamide alliphatique ou aromatique. De telles réalisations de tringle, selon l'invention, confèrent au renforcement une souplesse de flexion beaucoup plus grande que la tringle classique, ce qui améliore nettement l'endurance dudit renforcement. 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 et sur lequel - la figure 1 représente une section transversale d'un pneumatique de dimension 235-45-17-X conforme à l'invention, d'une part avant roulage (en traits pleins) d'autre part en roulage à une vitesse de 2400 tour/minute (en traits pointillés) - la figure 2 représente la courbe F = f (c) donnant la force de tension exercée sur la tringle utilisée en fonction de l'allongement relatif, ainsi que la portion de plan délimitée par les courbes C1 et C2 ;; - les figures 3A et 3B représentent des variantes de tringle répondant à des courbes semblables à celle de la figure 2 la figure 3A concerne une tringle réalisée par enroulement d'une bande formée de fils ondulés la figure 3B concerne une tringle réalisée par enroulement d'un câble à âme cassante autour de laquelle sont enroulés des fils inextensibles. Le pneumatique, représenté sur la figure 1, a un rapport de forme H/B égal à 0,45, H étant la hauteur sur jante et B la largeur axiale maximale. I1 comprend deux bandes de roulement identiques (lA) et (1B), renforcés par deux armatures identiques (2A) et (2B). Il comprend en outre deux flancs (3A) et (3B) se terminant par des bourrelets (4A) et (4B) contenant chacun une tringle de type tressée (5A) et (5B) pratiquement inextensible. Les deux bandes de roulement (1A) et (1B) sont reliées par une zone de raccordement (6), constituée de deux portions de flanc (6A) et (6B) entourant une rainure (8) de la tringle de renforcement (7). Cette tringle de renforcement (7) est composée d'un câble métallique élastique E 18.23, formé de i8 fils de diamètre 23/100 et enrobé d'un mélange caoutchouteux. Ce câble est enroulé sur une forme d'enroulement appropriée pour former quatre couches de, respectivement, 7, 6, 6 et 5 spires. Cette tringle (7) a une courbe C (figure 2) donnant la force de traction circonférentielle F en fonction de l'allongement relatif telle que représentée sur la figure 2. Cette courbe peut être décomposée en trois segments OA, AB, BR, les deux segments OA et BR étant très légèrement curvilignes alors que le segment AB réunissant les deux précédents est fortement courbé. Du point O origine de la courbe F = f () au point A de ladite courbe de coordonnées À, étant égal à 0,0074, et FA égale à 250 daN, la rigidité d'extension circonférentielle de la tringle peut être considérée comme constante et égale à 33800 daN.Du point B de la courbe, de coordonnées B égal à 3 0,0147, et FB égale à 10 daN au point R correspondant à la rupture de la tringle et de coordonneesR, égal à 0,0306, et FR égale à 3125 daN, la rigidité d'extension circonférentielle de la tringle est pratiquement constante et égale à 133 600 daN. La courbe C est incluse dans la portion du plan de la figure comprise entre les deux courbes C1 et C2. La courbe C1 est composée de deux segments : un premier segment OAl, un deuxième segment allant au-delà de Al, le point A1 ayant pour abcisse EA1, égal à 0,01, et le segment OAl ayant pour 4 coefficient angulaire une valeur égal à 12.10 daN, alors que le segment ayant pour origine Al a un coefficent angulaire de 28.104 daN. La courbe C2 est composée, comme montrée, de deux segments, OA2, A2 B2 et d'un troisième segment allant au-delà du point B2.Les points A2 et B2 ont pour abcisses respectivement Al respectivement À2, égal à À1 et 0,01, et EB2' égal à 0,025, les coefficients angulaires des trois segments étant respectivement 2.104 daN, 4.104 daN et 6.104 daN. Le(s) câble(s) qui compose(nt) la tringle (7) a(ont) de(s) courbe(s) représentant la force de traction imposée à un câble en fonction de l'allongement relatif du câble semblable à la courbe F, fonction de c, relative à la tringle. En particulier du point O origine au point A, un câble E18.23 possède un accroissement de force de traction circonférentielle égal à 17 daN pour un.accroissement d'allongement relatif unitaire de 0,01. De manière identique, du point B au point de rupture dudit câble, celui-ci possède un accroissement de force de traction circonférentielle égal à 51 daN pour un accroissement d'allongement relatif unitaire de 0,01. L'élasticité ainsi choisie de la tringle (7) permet à cette dernière d'augmenter, sous l'effet de la force centrifuge due à la vitesse de roulage, son diamètre qui passe d'une valeur égale à 2R'T à la valeur 2R'T (figure 1), valeur plus compatible que la précédente avec l'augmentation du diamètre des bords axialement extérieurs des armatures de sommet (2A) et (2B). Il est évident que les caractéristiques d'élasticité de la tringle (7) de renforcement sont choisies comme étant les plus proches des caractéristiques qui permettraient d'obtenir une augmentation relative de diamètre identique à celles des bords des armatures (2A) et (2B). Industriellement cette identité n'est guère possible du point de vue économique, des tringles fabriquées en petite quantité étant trop coûteuses.Aussi est-il avantageux, après le choix de la tringle de renforcement (7) la plus adaptée en fonction de la vitesse maximale permise par un pneumatique, de parfaire ladite identité en prévoyant pour les armatures de sommet (2A) et (2B) des bords de nappes retournés, ce qui permet d'augmenter la rigidité des bords d'armature. Si la tringle de renforcement (7) est trop rigide en début de déformation, les bords axialement extérieurs des armatures (2A) et (2B) auront des nappes retournées. Inversement, si la tringle (7) est facilement extensible, les bords axialement intérieurs des armatures (2A) et (2B) seront avantageusement à nappes retournées. La figure 1 montre en traits pointillés le pneumatique conforme à l'invention monté sur jante, gonflé à 5 une pression de 2,5.105 Pa et soumis à une vitesse de rotation de 2400 tours/minute. Dans ce pneumatique, les armatures (2A) et (2B) sont chacune formées d'une nappe (liA) qui est retournée sur elle-même, le retournement (1lA) étant situé axialement à l'extérieur. Il est évident que l'armature composée d'une nappe retournée sur elle-même peut être remplacée par une armature équivalente, telle que par exemple une armature composée de deux nappes de fils ou câbles, les extrémités libres de ces nappes étant, d'un côté de ladite armature, surmontées radialement d'une bande ou nappe étroite de câbles orientées sensiblement à 0 , c'est-à-dire de câbles sensiblement parallèles à la direction circonférentielle du pneumatique. La figure 3A représente une tringle utilisée dans un pneumatique conforme à l'invention. Cette tringle (7) de type paquet est obtenue par enroulement sur une forme d'enroulement E, présentant une gorge d'enroulement G, d'une bande ou ruban préfabriqué (70) de fils (71) totalement ondulés (seuls les axes moyens sont représentés) calandrés entre deux bandes de mélange caoutchouteux jusqu'à obtenir- le nombre de couches nécessaires à la confection de la tringle (7). la figure 3B représente une tringle (7) obtenue par enroulement sur une forme d'enroulement du même type que celle décrite précédemment d'un câble (72) à âme cassante ou très faible face de rupture et rectiligne, cette âme (73) étant recouverte extérieurement par des fils (74) enroulés hélicoidalement selon un pas p d'enroulement. REVENDICATIONS 1. Pneumatique comportant deux bandes de roulement (1A) et (1B) espacées axialement l'une de l'autre par une zone de raccordement comprenant une rainure (8) et en son milieu une tringle de renforcement (7) de rayon RT inférieur à celui des bandes de roulement (1A, 1B), caractérisé en ce que la tringle (7) de renforcement présente une courbe, donnant la force F de traction circonférentielle en fonction de l'allongement relatif , non linéaire, monotone, croissante, possédant en chacun de ses points une tangente dont le coefficient angulaire est positif, ledit coefficient angulaire étant constant et/ou croissant en fonction de l'allongement relatif e, et ladite courbe C étant incluse dans une région du plan délimitée par deux courbes C1 et C2, chacune de ces courbes étant formée de segments successifs rectilignes - la première courbe C1 comprenant un premier segment OAl allant de l'origine 0 à un point Al d'allongement relatif Àl égal à 0,01 et possédant un coefficient angulaire de 12.104 daN, suivi d'un deuxième segment allant au-delà du point Al et possédant un coefficient angulaire de 28.104 daN, - la deuxième courbe C2 comprenant un premier segment allant de l'origine 0 à un point A2 d'allongement relatif égal à 0,01 et possédant un coefficient angulaire de 2.104 daN, un deuxième segment allant du point A2 à un point B2 d'allongement relatif égal à 0,025 et ayant un coefficient angulaire de 4.104 daN, ce deuxième segment étant suivi d'un troisième segment allant au-delà du point B2 et possédant un coefficient angulaire de 6.104daN. 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tringle (7) est composée de plusieurs câbles disposés parallèlement les uns aux autres. 3. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tringle (7) est formée de couches (70) de fils ondulés (71) dans le plan de chaque couche et disposés entre deux bandes de mélange caoutchouteux. 4. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tringle (7) est formée de câbles (72), chaque câble étant composé d'une âme (73) à très faible force de rupture, recouverte de fils (74) enroulés hélicoidalement. 5. Pneumatique selon l'une des revendiations 2 à 4, caractérisé en ce que les fils ou câbles sont textiles, de préférence en polyamide alliphatique ou aromatique.