Brevet FR2744954A1 — publié le 19970822

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 d'éléments de renforcement, 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 40 en valeur absolue. La demande française FR 94/15 736, non publiée à ce jour, concerne un pneumatique tel que décrit ci-dessus et plus particulièrement un pneumatique du type "Poids-Lourds", dont le rapport de la hauteur sur jante H sur la largeur axiale maximale S est au plus égal à 0,60. Ladite demande préconise, en vue d'améliorer l'endurance de l'armature de sommet d'un tel pneumatique. ainsi que la régularité de l'us lre de sa bande de roulement, une architecture d'armature de sommet caractérisée par la présence combinée dans ladite armature d'une nappe, axialement continue, formée d'éléments de renforcement métalliques inextensibles, faisant avec la direction circonférentielle du pneumatique un angle au moins égal à 60 , et d'une nappe, d'éléments métalliques orientés sensiblement parallèlement à la direction circonférentielle, disposée radialement entre les deux nappes de sommet de travail. Une telle architecture permet d'obtenir une meilleure résistance à la séparation entre nappes de travail, ainsi qu'une meilleure résistance à la fatigue des câbles de l'armature de carcasse, situés au dessous de l'armature de sommet ainsi constituée. La largeur axiale de la nappe additionnelle d'éléments de renforcement circonférentiels peut être moindre que les largeurs de nappes de travail. Les températures de fonctionnement, dans les pneumatiques de rapport de forme au moins égal à 0,60, n'étant pas négligeables, les études de la demanderesse ont conduit cette dernière à préciser les modalités d'application du principe d'architecture décrit ci-dessus. Afin d'améliorer l'endurance des armatures de sommet et de carcasse sousjacente d'un pneumatique, sans l'utilisation d'une nappe de sommet formée de câbles métalliques très fortement inclinés par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique et située radialement au dessus de l'armature de carcasse, la présente invention propose une solution plus économique que celle décrite dans la demande française ci-dessus. Le pneumatique de rapport de forme H/S au moins égal à 0,60, conforme à l'invention, comprend une armature de carcasse radiale et une armature de sommet composée d'au moins deux nappes de sommet de travail de câbles métalliques inextensibles, croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10 et 45 , et d'une nappe additionnelle, continue axialement et formée d'éléments de renforcement métalliques orientés sensiblement parallèlement à la direction circonférentielle, la présence d'une nappe de sommet formée de câbles métalliques orientés par rapport à la direction circonférentielle d'un angle supérieur à 45" étant exclue.Ladite nappe additionnelle est disposée radialement au dessus de la nappe de sommet travail radialement la plus proche de l'armature de carcasse, et le rapport de sa rigidité linéique d'extension sous effort de traction sur la somme des rigidités linéiques d'extension des autres nappes de l'armature de sommet est compris entre 0,35 et 0,70. De manière avantageuse, tant au point de vue technique qu'économique, la valeur de ce rapport sera obtenue par l'utilisation, dans la nappe dite additionnelle, d'éléments métalliques en acier de plus gros diamètre que celui des câbles métalliques en acier formant les nappes de travail. Il faut entendre par câble inextensible un câble, par exemple en acier, qui a un allongement relatif inférieur à 0,5% mesuré à 25% de sa charge de rupture. Des éléments métalliques orientés sensiblement parallèlement à la direction circonférentielle sont des éléments qui font avec ladite direction des angles compris dans l'intervalle +2,5 , -2,5 autour de 00. La rigidité linéique d'extension d'une nappe d'éléments de renforcement résulte de la force de traction, exercée selon la direction des câbles par unité de largeur de nappe, nécessaire pour obtenir un allongement relatif donné E, et peut s'exprimer par la formule R = I/p . dF/dE, R étant la rigidité linéique de la nappe considérée, p le pas entre les éléments de ladite nappe, dF/dE la dérivée de la force de traction par rapport à l'allongement relatif, et E étant égal à 0,5%. Dans le cadre ci-dessus, la nappe additionnelle peut être formée de câbles en acier continus dits semi-élastiques, ctest-à-dire des câbles présentant des allongements relatifs à la rupture compris entre 2% et 4%. Ces câbles permettent d'obtenir le niveau de rigidité apte à une répartition harmonieuse de la tension circonférentielle entre les nappes de sommet de travail et la nappe additionnelle. Lesdits câbles sont avantageusement dits "bi-module", ctest-à-dire présentant une courbe, contrainte de traction en fonction de l'allongement relatif ayant des faibles pentes pour les faibles allongements et une pente sensiblement constante et forte pour les allongements supérieurs.Le module avant cuisson très faible, pour des allongements inférieurs à 2%, permettent une augmentation du développement circonférentiel de la nappe additionnelle pendant la cuisson du pneumatique. La nappe additionnelle peut aussi être formée de câbles métalliques en acier orientés circonférentiellement et coupés de manière à former des tronçons de longueur très inférieure à la longueur circonférentielle de la nappe, les coupures entre tronçons étant axialement décalées les unes par rapport aux autres . Un tel mode de réalisation permet de conférer, de manière simple, à la nappe additionnelle la rigidité désirée, quelle quelle soit. L'armature de sommet, conforme à l'invention, sera avantageusement complétée par une nappe de sommet dite de protection, formée de câbles métalliques élastiques en acier orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle égal à l'angle formé par les câbles de la nappe de sommet de travail radialement la plus à l'extérieur, et dont la largeur axiale est supérieure à la largeur axiale de la nappe additionnelle d'éléments métalliques en acier tout en restant inférieure à la largeur axiale de la nappe de travail radialement la plus à l'extérieur. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui suit et qui se réfere au dessin, illustrant à titre non limitatif un exemple d'exécution, et sur lequel la figure 1 unique représente schématiquement, vue en section méridienne, une armature de sommet conforme à l'invention. Le pneumatique P, de dimension 315 / 80 R 22.5 X, a un rapport de forme H/S égal à 0,8, H étant la hauteur du pneumatique P sur sa jante de montage et S sa largeur axiale maximale. Ledit pneumatique P comprend une armature de carcasse radiale (1), formée d'une seule nappe de câbles métalliques en acier, ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle en formant un retournement.L'armature de carcasse (1) est frettée par une armature de sommet (3), formée radialement de l'intérieur à l'extérieur: - d'une première nappe de sommet travail (31), formée de câbles métalliques inextensibles en acier, orientés d'un angle a égal à 22", et dont la partie centrale est parallèle à l'armature de carcasse (1), les câbles respectivement de la nappe de carcasse et de la nappe de travail étant séparés par les seules épaisseurs de calandrage, les parties latérales étant séparées de l'armature de carcasse par des profilés de caoutchouc (2) de manière à conférer à ladite nappe une faible courbure;; - surmontant radialement la première nappe de travail (31), d'une nappe additionnelle (32) formée d'éléments métalliques inextensibles en acier, chaque élément ayant une longueur circonférentielle sensiblement égale à 1/6 de la longueur circonférentielle de la nappe (32), et lesdits éléments étant orientés à - puis d'une deuxième nappe de sommet travail (33) formée de câbles métalliques identiques à ceux de la première nappe (31), et faisant avec la direction circonférentielle un angle B, opposé à l'angle a et, dans le cas montré, égal audit angle Â de 22", (mais pouvant être différent dudit angle a);; - et enfin d'une dernière nappe (34) de câbles en acier dits élastiques, orientés par rapport à la direction circonférentielle d'un angle O de même sens que l'angle ss et égal audit angle B, (mais pouvant être différent), cette dernière nappe étant une nappe dite de protection, et des câbles dits élastiques étant des câbles ayant à la rupture un allongement relatif au moins égal à 4%. La largeur axiale L31 de la première nappe de travail est égale à 0,28 fois la largeur axiale maximale So de la fibre moyenne de l'armature de carcasse (1), soit 226 mm, ce qui est, pour le pneumatique considéré, sensiblement égal à la largeur de la bande de roulement, qui est égale, dans le cas étudié, à 235 mm. La largeur axiale L33 de la deuxième nappe de travail (33) est inférieure à la largeur L31 de la première nappe de travail (31) d'une quantité égale à 0,026 So, soit une largeur de 204 mm. La largeur axiale L32 de la nappe additionnelle (32) est égale à 160 mm, ce qui représente 0,2 So. La dernière nappe de sommet (34), dite de protection, a une largeur L34 très légèrement supérieure à la largeur L32 de la nappe additionnelle, soit 170 mm. La rigidité linéique d'extension par unité de largeur de la nappe de travail (31), ou de la nappe de travail (33), identique dans le cas présent, puisque formée des mêmes câbles métalliques 9.28 acier non frettés, de diamètre égal à 1,09 mm, inextensibles et continus sur toute la largeur de la nappe, lesdits câbles étant disposés avec le même pas de 1,8 mm, est supérieure à 4000 daN/mm à 0,5% d'allongement relatif, et, dans le cas étudié, égale à 5500 daN/mm.La rigidité, du même nom et mesurée dans les mêmes conditions, de la nappe additionnelle (32), formée de câbles métallique. acier 27.23 non frettés, de diamètre égal à 1,4 mm, et coupés de sorte à avoir des tronçons de câbles dont la longueur circonférentielle est sensiblement égale à 20% de la longueur circonférentielle de la nappe, les rangées d'éléments étant séparées entre elles d'un pas égal à 2 mm, est alors, pour l'allongement relatif de 0,5%, égale à 5500 daN/mm. Le pneumatique décrit ci-dessus a été testé, d'une part sur volant d'essai, dans des conditions simulant un roulage sur véhicule sous une charge de 4000 kg pour une pression de gonflage de 8,5 bars, sous un angle de dérive de 5 et à une vitesse de 80 km/h, d'autre part sur véhicule d'essai, sous une charge supérieure à 4500 kg pour une pression de gonflage de 8,5 bars, à une vitesse moyenne de 105 km/h, le véhicule pouvant être considéré comme roulant en ligne droite.Les mesures de température, dans les essais sur véhicule, prises en extrémités de nappes de sommet de travail mettent en évidence un léger gain en température de fonctionnement, mais, par contre, un gain d'au moins 100% en kilométrage avant rupture par rapport à un pneumatique d'architecture usuelle, c'est-à-dire avec une armature de sommet composée d'une nappe de câbles fortement inclinés, de deux nappes de travail de câbles faiblement inclinés croisés d'une nappe à la suivante, et d'une nappe de protection de câbles élastiques. Le gain kilométrique est tout aussi important dans le cas du roulage sur volant d'essai et sous dérive de 5 , puisqu'atteignant 80%: 7800 km parcourus par le pneumatique conforme à l'invention, alors que le pneumatique usuel n'a réalisé que 4430 km. La nappe additionnelle (32) peut aussi être formée de câbles en acier dits "bimodule". Une certaine élasticité de la nappe (32) n'étant utile que lors de la conformation du pneumatique dans le moule de vulcanisation, un câble présentant un faible module, par exemple au plus égal à 1000 dan/mm2, de l'origine à 1% d'allongement relatif, et un module par exemple supérieur à 8000 daN/mm2 pour un allongement relatif supérieur à 2%, peut être utilisé. REVENDICATIONS 1 - Pneumatique de rapport de forme H/S au moins égal à 0,60 comprenant une armature de carcasse radiale (1) et une armature de sommet (3) composée d'au moins deux nappes de sommet de travail (31, 33) de câbles métalliques inextensibles, croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10 et 450, et d'une nappe additionnelle (32), continue axialement et formée d'éléments de renforcement métalliques orientés sensiblement parallèlement à la direction circonférentielle, la présence d'une nappe de sommet formée d'éléments métalliques faisant avec la direction circonférentielle un angle supérieur à 45" étant exclue, caractérisé en ce que ladite nappe (32) est disposée au dessus de la nappe de travail (31) radialement la plus proche de l'armature de carcasse (1), le rapport de sa rigidité linéique d'extension par unité de largeur sur la somme des rigidités linéiques d'extension des autres nappes de l'armature de sommet étant compris entre 0,35 et 0,70. 2 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de renforcement de la nappe additionnelle (32) sont en acier et de diamètre supérieur à celui des câbles en acier des deux nappes de travail (31, 33). 3 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la nappe additionnelle (32) est formée de câbles en acier continus dits semi-élastiques, présentant des allongements relatifs à la rupture compris entre 2% et 4%, et une courbe, contrainte de traction en fonction de l'allongement relatif, ayant des faibles pentes pour les faibles allongements et une pente sensiblement constante et forte pour les allongements supérieurs. 4 - Pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les câbles présentent un faible module, au plus égal à 1000 daN/mm2, de l'origine à 1% d'allongement relatif, et un module supérieur à 8000 daN/mm2 pour un allongement relatif supérieur à 2%. 5 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la nappe additionnelle (32) est formée de câbles métalliques en acier, orientés circonférentiellement et coupés de manière à former des tronçons de longueur très inférieure à la longueur circonférentielle de la nappe, les coupures entre tronçons étant axialement décalées les unes par rapport aux autres. 6 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'armature de sommet (3) est avantageusement complétée par une nappe de sommet (34), dite de protection, formée de câbles métalliques élastiques en acier orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle 0, de même sens que l'angle B des câbles de la nappe de travail (33) radialement la plus à l'extérieur, et dont la largeur axiale L34 est supérieure à la largeur axiale L32 de la nappe additionnelle (32) d'éléments métalliques en acier, tout en restant inférieure à la largeur axiale L33 de la nappe de travail (33) radialement la plus à l'extérieur.