Brevet FR2740733A1 — publié le 19970509

-1- L'invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle, et comprenant une armature de sommet constituée par au moins deux nappes dites de travail, superposées et formées de fils ou câbles parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante en formant avec la direction circonférentielle du pneumatique des angles au plus égaux à 45 en valeur absolue. Elle concerne plus particulièrement un pneumatique du type wPoidsLourds", dont le rapport de la hauteur sur jante H sur sa largeur axiale maximale S est au plus égale à 0,80, et destiné à équiper un véhicule de moyen ou fort tonnage, tel que camion, autobus, remorque....etc... Il est très largement connu d'utiliser dans un pneumatique des armatures de sommet composées, d'une part de nappes dites de travail formées de câbles faisant avec la direction circonférentielle un certain angle, et d'autre part de nappes additionnelles formées de câbles orientés sensiblement circonférentiellement. Un tel exemple de structure est montré et décrit dans le brevet US 3 677 319, les nappes de travail étant formées d'éléments métalliques orientés à des angles compris entre 18 et 75 , alors que les nappes additionnelles sont formées de câbles textiles orientés à 0 . Une telle architecture permet de concilier les qualités contradictoires à obtenir par le pneumatique de tourisme: tenue de route du véhicule et confort, résistance à l'usure et résistance au roulement, par exemple. Les nappes textiles additionnelles peuvent être disposées soit sous, soit sur, soit entre les nappes de câbles métalliques, la largeur de l'ensemble textile étant compris entre 25 et 75% de la largeur de la structure métallique. Le brevet FR 2 419 185 enseigne que le type de pneumatique concerné, à rapport H/S faible, bien que présentant de nombreux avantages, comporte aussi un certain nombre d'inconvénients, tel que l'adhérence médiocre de la zone équatoriale de la bande de roulement, dus au raccourcissement de l'aire de contact dans le sens longitudinal du pneumatique. Afin de remédier auxdits inconvénients, cause d'une mise en précontrainte des zones marginales des nappes de sommet, et en conséquence de cisaillements entre nappes, le brevet FR préconise de disposer, entre l'armature de carcasse et la nappe de travail radialement intérieure, dans deux zones distinctes et distantes du plan équatorial, deux blocs limiteurs -2constitués chacun de deux nappes superposées de câbles inextensibles, croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles opposés, au plus égaux en valeur absolue à la moitié du plus petit angle utilisé dans les nappes de travail, et différents de 0 . Si la solution préconisée dans ledit brevet permet en outre une amélioration de l'endurance du pneumatique, la résistance à la séparation entre nappes de travail au niveau de leurs extrémités étant accrue, et les nappes des blocs limiteurs n'étant pas sujettes à ladite séparation, par contre elle procure un frettage trop important entraînant le risque de mise en compression des câbles de nappes de travail lors de la mise à plat. En vue d'améliorer l'usure du pneumatique à H/S faible, ainsi que la résistance à la séparation des nappes de sommet, le brevet US 4 934 429 revendique, au contraire du précédent, l'emploi de câbles métalliques, extensibles et dont l'orientation par rapport à la direction circonférentielle peut être nulle, dans une armature additionnelle, composée d'au moins une nappe à deux portions de part et d'autre du plan équatorial, l'extensibilité des câbles étant choisie en fonction des modules d'extension désirés respectivement pour la(les) nappe(s) de renforcement et les nappes de sommet. Dans le cas de l'emploi de pneumatiques, tels que décrits ci-dessus, par exemple sur des remorques 'Poids-Lourds' dites basses, le centre de gravité desdites remorques étant généralement abaissé par rapport aux centres de gravité usuels des camions et/ou des tracteurs routiers et les pneumatiques travaillant à des taux de flexion importants, l'emploi de nappes additionnelles de renforcement de câbles circonférentiels élastiques ou l'emploi de blocs limiteurs à câbles inclinés par rapport à la direction circonférentielle, ne permet pas d'obtenir le meilleur compromis entre d'une part l'endurance de l'armature de sommet et d'autre part l'usure de la bande de roulement du pneumatique, l'endurance de l'armature de sommet pouvant concerner la séparation entre nappes et/ou la rupture des câbles par compression. Le pneumatique, conforme à l'invention, ayant une armature de carcasse radiale surmontée radialement d'une armature de sommet comprenant au moins deux nappes de sommet de travail des câbles métalliques inextensibles, croisés d'une nappe à la suivante en formant avec la direction circonférentielle des angles -3- compris entre 10 et 45 , et deux blocs limiteurs composés chacun d'au moins une nappe de câbles métalliques orientés par rapport à la direction circonférentielle d'un angle compris entre 0 et 10 , lesdits blocs étant disposés dans deux zones distinctes de part et d'autre du plan équatorial, et radialement entre l'armature de carcasse et la nappe de sommet de travail radialement la plus à l'extérieur, est caractérisé en ce que les deux blocs limiteurs sont axialement réunis par une armature additionnelle composée d'au moins une nappe de câbles textiles ou métalliques orientés circonférentiellement, centrée sur le plan équatorial, et dont la rigidité à l'extension par unité de largeur, mesurée dans la direction des câbles, est, dans le domaine de fonctionnement du pneumatique, au plus égale à 0,5 fois la rigidité à l'extension, mesurée dans les mêmes conditions, de la nappe des blocs limiteurs la plus extensible. Il faut entendre par fil ou câble textile tout fil ou câble réalisé à partir de filaments de matière synthétique telle que, par exemple, la rayonne, un polyamide aliphatique et/ou aromatique, un polyester. Un fil ou câble métallique est généralement en acier. La rigidité d'extension d'une nappe de câbles est le rapport de la force de traction, exercée selon la direction des câbles par unité de largeur et nécessaire pour obtenir un allongement relatif donné, par ledit allongement. Afin de réduire la tension supportée par les blocs limiteurs métalliques, et ainsi de limiter les risques de rupture par extension des câbles utilisés, il est avantageux de disposer en outre, axialement à l'extérieur de chaque bloc limiteur, une armature additionnelle latérale, composée elle aussi d'au moins une nappe de fils ou câbles textiles ou métalliques, répondant ou ne répondant pas aux mêmes conditions de rigidité à l'extension que l'armature additionnelle centrale, et dont la largeur axiale est telle que son extrémité axialement extérieure soit située axialement à l'intérieur de l'extrémité axialement extérieure de la nappe sommet de travail la plus large. De manière préférentielle, en combinaison avec la présence d'armatures additionnelles ou en l'absence de telles armatures, l'épaisseur de mélange caoutchouteux vulcanisé, mesurée radialement entre l'ensemble des génératrices -4- radialement extérieures des câbles de la nappe radialement la plus à l'extérieur d'un bloc limiteur et l'ensemble des génératrices des câbles de la nappe de sommet de travail radialement au dessus de cette dernière, est au moins égal à la somme des rayons des sections transversales respectivement des câbles des deux nappes ci-dessus et dans tous les cas à 1,1 mm. Que chaque bloc limiteur soit obtenu par pose d'une ou de deux nappes préfabriquées sur l'armature de carcasse, ou par enroulement d'un fil ou câble autour de ladite armature de carcasse, la largeur axiale de chaque bloc sera avantageusement comprise entre les valeurs MB et mB, MB étant égale à (0, 4 - 0,32 H0/S0). SO et mB à (0,2 - 0,16 H0/So). SO, alors que les axes médians desdits blocs sont axialement distants d'une quantité comprise entre les valeurs DB et dB, DB étant égale à (0,8 - 0,64 H0/So). So et dB à (0,5 0,4 H0/So). SO, HO/SO étant le rapport de forme de la fibre moyenne de l'armature de carcasse, c'est-à-dire le rapport de sa hauteur sur jante Ho sur sa largeur axiale maximale SO. Cette disposition axiale permet d'obtenir pour les câbles métalliques des blocs limiteurs un coefficient de sécurité plus élevé, le coefficient de sécurité d'un câble étant le rapport de sa force de rupture sur la force maximale de tension appliquée lors du roulage du pneumatique, ce qui permet une meilleure endurance à la fatigue, tout en conservant les bonnes propriétés de résistance à la séparation entre les nappes de sommet de travail. Il est aussi avantageux, afin de parvenir à l'optimum de résistance à la compression des câbles de l'armature de sommet, et en particulier de la nappe de sommet de travail la plus proche de l'armature de carcasse, d'utiliser pour lesdites nappes de sommet de travail des angles inégaux, l'angle que font les câbles de la nappe de travail la plus proche de l'armature de carcasse étant supérieur à l'angle que font les câbles de la seconde nappe de travail. De même, un rayon de courbure transversal de la bande de roulement, préférentiellement supérieur à 1,5 fois son rayon circonférentiel, mesuré dans le plan équatorial, améliore les performances en endurance de l'armature de sommet. 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: -5- - la figure 1 repr6sente schématiquement, vue en section méridienne, une armature de sommet conforme à l'invention, - la figure 2 représente, vue en plan et en écorché, l'armature de sommet de la figure 1. Le pneumatique P, de dimension 215/75 R 17.5 X, a un rapport de forme H/S égal à 0,75. Ledit pneumatique comprend une armature de carcasse radiale (1), ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle en formant un retournement, et formée d'une seule nappe de câbles métalliques. Cette armature de carcasse (1) est frettée par une armature de sommet (3), formée radialement de l'extérieur à l'intérieur, (figures 1 et 2) radialement la plus à l'extérieur, d'une nappe (33) dite de protection, constituée de câbles métalliques élastiques, c'est-à-dire des câbles ayant un allongement supérieur ou égal à 0,3 % pour une force d'extension de 1 daN, et ayant un module d'Young systématiquement inférieur à 130 GPA, lesdits câbles étant orientés par rapport à la direction circonférentielle XX' d'un angle de 18 , et ladite nappe étant centrée sur le plan équatorial XX' avec une largeur axiale de mm; - radialement au dessous de la nappe (33), de la deuxième nappe de sommet de travail (32), formée de câbles métalliques inextensibles, c'est-à- dire de câbles ayant un allongement inférieur à 0,3 % pour une force d'extension de 1 daN, et ayant un module d'Young toujours supérieur à 160 GPA, pour une force d'extension comprise entre FR /10 et FR /1,2, FR étant la force de rupture dudit câble. Les câbles de cette nappe (32) sont orientés dans la même direction que les câbles de la nappe (33), et font avec la direction circonférentielle un angle B de 18 , ladite nappe de travail (32) ayant une largeur de 152 mm; - puis d'une première nappe de travail (31), constituée de câbles identiques à ceux de la nappe (32), et faisant avec la direction circonférentielle un angle ct égal à 26 , mais croisés avec ceux de la deuxième nappe de travail (32), ladite nappe (31) ayant une largeur axiale de 166 mm; -6- - et enfin, entre la première nappe de travail (31) et l'armature de carcasse, d'une armature (4) multipartite constituée d'une part de deux blocs limiteurs (40), et d'autre part d'une armature de renforcement additionnelle centrale (41) et de deux armatures de renforcement additionnelles latérales (42). Chaque bloc limiteur (40) est formé, dans le cas étudié, d'une couche (40) obtenue par enroulement d'un câble métallique inextensible, [répondant à la même définition d'élongation que les câbles des nappes de sommet de travail (31) et (32)], jusqu'à obtention d'une largeur axiale M, égale à 27 mm pour la dimension considérée. La distance axiale entre câbles ou pas po étant faible ( 70 câbles par dm de largeur), l'angle d'enroulement est pratiquement égal à 0 . Quant aux axes médians xx' des blocs limiteurs, ils sont axialement distants d'une quantité D égale à 63 mm, les quantités H0 et So étant respectivement égales à 168 mm et 221 mm. Entre les extrémités axialement intérieures des deux blocs limiteurs (40) est disposée une première armature de renforcement centrale (41) constituée d'une seule couche obtenue par enroulement d'un câble métallique en acier orienté quasi-circonférentiellement; le pas entre les enroulements dudit câble métalliques et les caractéristiques d'élongation respectivement des blocs limiteurs et de ceux de la nappe additionnelle étant tels que la rigidité d'extension de la nappe additionnelle centrale soit égale à 0,5 fois la rigidité d'extension du bloc limiteur, dans le domaine de fonctionnement du pneumatique. Axialement à l'extérieur de chaque extrémité axialement extérieure de chaque bloc limiteur (40), est disposée une deuxième armature de renforcement additionnelle (42) constituée d'une seule couche obtenue, aussi par enroulement, d'un câble en polyamide aromatique, l'enroulement se prolongeant jusqu'à obtenir pour ladite armature latérale une largeur L telle que l'extrémité axialement extérieure soit axialement à l'intérieur de l'extrémité axialement extérieure de la nappe de sommet de travail radialement la plus proche de l'armature de carcasse, qui est la plus large. -7- REVENDICATIONS 1 - Pneumatique, ayant une armature de carcasse radiale (1) surmontée radialement d'une armature de sommet (3) comprenant au moins deux nappes de sommet de travail (31, 32) de câbles métalliques inextensibles, croisés d'une nappe à la suivante en formant avec la direction circonférentielle XX' des angles compris entre 10 et 45 , et deux blocs limiteurs (40) composés chacun d'au moins une nappe (40) de câbles métalliques orientés par rapport à la direction circonférentielle XX' d'un angle compris entre 0 et 10 , lesdits blocs (40) étant disposés dans deux zones distinctes de part et d'autre du plan 6quatorial XX', et radialement entre l'armature de carcasse (1) et la nappe de sommet de travail radialement la plus à l'extérieur (32), est caractéris6 en ce que les deux blocs limiteurs (40) sont axialement réunis par une armature additionnelle (41) composée d'au moins une nappe (41) de câbles textiles ou métalliques orientés circonférentiellement, centrée sur le plan équatorial XX', et dont la rigidité à l'extension par unité de largeur, mesurée dans la direction des câbles, est, dans le domaine de fonctionnement du pneumatique, au plus égale à 0,5 fois la rigidité à l'extension, mesurée dans les mêmes conditions, de la nappe des blocs limiteurs (40) la plus extensible. 2 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que des armatures additionnelles latérales (42) sont disposées axialement à l'extérieur des blocs limiteurs (40), chaque armature latérale (42) 6tant constitu6e d'au moins une nappe (42) de câbles circonférentiels textiles ou métalliques et ayant une largeur L, telle que son extrémité axialement à l'extérieur soit axialement à l'intérieur de l'extrémité de la nappe de travail axialement la plus large. 3 - Pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les câbles de chaque armature latérale (42) ont les mêmes propriétés que les câbles de l'armature centrale (41). 4 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de mélange caoutchouteux vulcanisé, mesurée radialement entre l'ensemble des génératrices radialement extérieures des câbles de la nappe (40) radialement la plus à l'extérieur d'un bloc limiteur (40) et l'ensemble des -8- génératrices des câbles de la nappe de sommet de travail radialement au dessus de cette dernière, est au moins égal à la somme des rayons des sections transversales respectivement des câbles des deux nappes ci-dessus, et dans tous les cas à 1,1 mm. - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la largeur axiale M de chaque bloc (40) sera avantageusement comprise entre les valeurs MB et mB, MB étant égal à (0,4 - 0,32 Ho/S0). So et mB à (0, 2 - 0,16 H0/S0). SO, alors que les axes médians xx' desdits blocs (40) seront axialement distants d'une quantité D comprise entre les valeurs DB et dB, DB égale à (0,8 - 0,64 HO/So). So et dB à (0,5 - 0,4 Ho/So). SO, Ho/So étant le rapport de forme de la fibre moyenne de l'armature de carcasse (1).