Brevet FR2740078A1 — publié le 19970425

La présente invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale destiné à des véhicules guidés de transport en commun, roulant en site propre, et plus particulièrement des métropolitains ou véhicules de ce genre. En général, un pneumatique à armature de carcasse radiale comprend une paire de bourrelets, deux flancs réunissant lesdits bourrelets à une bande de roulement disposée entre lesdits flancs. L'armature de carcasse, composée d'une ou plusieurs nappes, est ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle pour former des retournements de carcasse. Ladite armature est radialement surmontée d'une armature de sommet composée au moins de deux nappes de travail et destinée à maîtriser le profil méridien de l'armature de carcasse sous l'effet de la pression de gonflage. Dans un pneumatique radial, les éléments de renforcement des nappes de l'armature de carcasse (câbles, fils monofilaments, etc ), qui peuvent être d'acier ou de fibres organiques, telles que de polyamide alliphatique ou aromatique, de polyester, font avec la direction circonférentielle du pneumatique un angle pouvant être compris entre 80" et 1000, alors que les nappes de travail de l'armature de sommet sont composées d'éléments de renforcement, soit en acier, soit en polyamide aromatique, croisés d'une nappe à la suivante en faisant, avec la direction circonférentielle, des angles généralement compris entre 10 et 45". Une telle structure d'armature de sommet engendre, d'une part des contraintes de cisaillement, dans les sens longitudinal et transversal, entre deux nappes de câbles croisés, et d'autre part des contraintes d'extension dans le sens perpendiculaire au plan des nappes de sommet, dites contraintes de "délamination", lesdites contraintes étant plus importantes aux bords desdites nappes. L'ensemble des contraintes peut provoquer, sous certaines conditions, la séparation entre les deux nappes d'éléments de renforcement croisés, avec apparition de distorsions de la bande de roulement et des épaules du pneumatique. Une solution connue pour neutraliser les séparations entre deux nappes croisées consiste à remplacer ces dernières par au moins une nappe d'éléments de renforcement disposés circonférentiellement, c'est-à-dire faisant avec la direction circonférentielle du pneumatique un angle nul ou différent de 0" par + 2", lesdits éléments pouvant être posés sur l'armature de carcasse, en cours de confection du pneumatique, soit sous forme de nappe(s) entière(s) [c'est-à-dire sous toute(s) leur(s) largeur(s)] avec recouvrement circonférentiel pour chaque nappe, soit sous forme d'une seule nappe entière enroulée plusieurs fois pour former le nombre de couches nécessaire, soit sous forme d'un élément de renforcement enroulé hélicoïdalement autour de la carcasse, soit sous forme de bandelette de quelques éléments enroulés hélicoïdalement avec ou sans recouvrement transversal. Si de tels pneumatiques résolvent le problème de séparation entre nappes d'armature de sommet, par contre subsiste un problème d'usure des bords de la bande de roulement, en gardant en mémoire que les pneumatiques concernés, pneumatiques porteurs de métropolitains, roulent principalement sous dérive nulle ou sous faible dérive. Pour porter remède aux inconvénients ci-dessus, le pneumatique pour véhicule guidé, conforme à l'invention, comprenant une armature de carcasse radiale et une armature de sommet formée d'au moins une nappe d'éléments de renforcement circonférentiels, est caractérisé en ce que la(les) nappe(s) d'éléments circonférentiels, d'une part a(ont), dans le moule de vulcanisation, une courbure méridienne nulle, d'autre part est(sont) radialement surmontée(s) sur toute(s) leur(s) largeur(s) axiale(s) d'une bande de roulement dont l'épaisseur est constante. Par courbure méridienne nulle, il faut comprendre que la circonférence de la nappe est constante en tous points de sa largeur axiale, et en particulier que la circonférence aux extrémités de ladite nappe est égale ou quasi-égale à sa circonférence dans le plan équatorial, le terme quasi-égale correspondant à une tolérance de 1%. Autrement dit, les éléments de renforcement d'une nappe circonférentielle ont la même longueur circonférentielle à 1% près, quelque soit leur positionnement axial. L'armature de sommet peut être composée de trois nappes, d'éléments de renforcement circonférentiels, de même largeur axiale, ou de deux nappes de largeur égale surmontée radialement d'une troisième nappe plus courte. Il est cependant avantageux que la nappe d'éléments de renforcement circonférentiels la plus proche de l'armature de carcasse soit la plus large axialement et que les largeurs de nappes soient étagées. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui suit et qui se réfère au dessin illustrant à titre non limitatif un exemple d'exécution, et sur lequel la figure unique 1 représente schématiquement, vue en section méridienne, une moitié de pneumatique conforme à l'invention. Le pneumatique P de dimension 345 / 85 R 16, pneumatique monté sur un essieu porteur d'une rame de métropolitain, comprend deux bourrelets B, réunis à un sommet S respectivement par deux flancs F. Ledit pneumatique possède une armature de carcasse (1) ancrée dans chaque bourrelet B à une tringle (2) pour former un retournement (10). Cette armature de carcasse (1) est composée d'une nappe unique de câbles métalliques 27.23 radiaux et inextensibles. Est dit inextensible un câble qui, sous un effort égal à 10 % de sa force de rupture présente un allongement relatif au plus égal à 0,2 %. Elle est surmontée radialement d'une armature de sommet, composée de trois nappes (31, 32, 33) de câbles en polyamide aromatique 330 x 2 au pas de 1,25 mm.Ces trois nappes ont des largeurs L3 î, L32, L33 respectivement égales à 196 mm, 132 mm et 90 mm, alors que la largeur L4 de la bande de roulement est de 215 mm. Les trois nappes sont dans le moule de vulcanisation, comme représentées sur le dessin, parallèles à l'axe de rotation du pneumatique, la circonférence mesurée à chaque extrémité de chaque nappe étant égale à la circonférence mesurée au centre de chaque nappe, la longueur du câble circonférentiel ou quasi-circonférentiel situé à et formant l'extrémité axiale de la nappe étant identique à la longueur du câble situé axialement au milieu de la nappe et à la longueur de tous les câbles de ladite nappe. La bande de roulement (4), qui recouvre radialement l'armature de sommet (3), a, - sur la nappe (33) d'armature de sommet (3), une épaisseur e constante transversalement, - sur la nappe (32) d'armature de sommet (3), une épaisseur e', égale à l'épaisseur e additionnée d'une épaisseur A e égale à l'épaisseur de la nappe (33) et constante. Les portions de bande de roulement d'épaisseur Ae sur la nappe (32) prolongeant la nappe (33) étant considérées comme parties intégrantes de ladite nappe (33), on peut dire que la bande de roulement (4) a une épaisseur e constante, - sur la nappe (31) d'armature de sommet (3), une épaisseur e", égale à e' additionnée d'une quantité de' correspondant à l'épaisseur de la nappe (32) et constante.Les portions de bande de roulement (4) respectivement d'épaisseur A e et n e' et prolongeant les nappes (33) et (32) étant considérées comme parties intégrantes desdites nappes , de la même manière la bande de roulement (4) sera dite à épaisseur constante e. Des pneumatiques, conformes à l'invention et décrits ci-dessus, ont été comparés - d'une part à des pneumatiques de type usuel de même dimension, en particulier à des pneumatiques ayant des armatures de sommet composées de deux nappes de triangulation de câbles métalliques inextensibles orientés à 65" par rapport à la direction circonférentielle, disposées de part et d'autre du plan équatorial du pneumatique, et surmontées radialement de deux nappes de sommet de travail de câbles métalliques inextensibles orientés à i 18 , les rayons de courbure respectifs de telles armatures de sommet et des bandes de roulement qui les recouvrent étant tous de 650 mm, - et d'autre part à des pneumatiques ayant les mêmes armatures de sommet composées de trois nappes de câbles circonférentiels, mais de rayons de courbure respectivement de l'armature de sommet et de la bande de roulement égaux à 650 mm. Les roulages effectués montrent un gain substantiel en durée de vie en roulage ligne droite ( sur volant d'essai avec une charge de 5600 daN et sous une pression de 13 bars) à vitesse constante de 70 km/h : 60 000 kms sont effectués en moyenne par les pneumatiques conformes à l'invention alors les pneumatiques de type usuel, tels que ci dessus décrits, ne font que 14 000 kms et sont retirés du roulage pour séparation entre nappes de sommet. Quant à l'usure des bords de la bande de roulement, mise en évidence par un roulage sur piste en ligne droite, les pneumatiques à armature de câbles circonférentiels et à courbures élevées montrent un effondrement des bords de bande de roulement accentué : après 120 000 kms de roulage, I'effondrement, quantifié par le produit de la profondeur usée sur l'épaule du pneumatique par la largeur axiale usée, est de 8 mm X 15 mm, alors que les pneumatiques conformes à l'invention, après le même kilométrage, conduit à une profondeur pratiquement nulle (1 mm) sans que l'on puisse déceler la largeur concernée. REVENDICATIONS. 1 - Pneumatique P pour véhicule guidé, en particulier pour métropolitain, comprenant une armature de carcasse radiale (1) et une armature de sommet (3) d'au moins une nappe d'éléments de renforcement circonférentiels, caractérisé en ce que la(les) nappe(s) (31, 32, 33) d'éléments de renforcement circonférentiels, d'une part a(ont), dans le moule de vulcanisation, une courbure méridienne nulle, d'autre part est(sont) radialement surmontée(s) sur toute(s) leur(s) largeur(s) axiale(s) L31, L32, L33 d'une bande de roulement (4) dont l'épaisseur e est constante. 2 - Pneumatique P selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe (31) d'éléments de renforcement circonférentiels la plus proche de l'armature de carcasse (1) est la plus large axialement. 3 - Pneumatique P selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les nappes (31), (32), (33) sont formées de câbles en polyamide aromatique.