Brevet FR2741838A1 — publié le 19970606

-] - La présente invention a pour objet une bande de roulement de pneumatique prévulcanisée pour rechapage, et plus précisément, le profil des bords de la bande de roulement. L'invention a aussi pour objet un pneumatique obtenu en utilisant cette bande de roulement. On sait qu'un pneumatique est constitué d'une carcasse souple ayant grossièrement la forme d'un tore ouvert du côté de l'axe, et d'une bande de roulement plus épaisse qui entoure la périphérie de la carcasse et qui assure le contact du pneumatique avec le sol. La bande de roulement est donc soumise à une usure plus rapide que celle de la carcasse, et on a pensé depuis longtemps à remplacer cette bande de roulement, lorsqu'elle est usée, afin de reconstituer le pneumatique à un coût inférieur à celui d'un pneumatique neuf. Cette reconstitution, appelée rechapage dans le cas le plus général o elle concerne la bande de roulement seule, fait appel à plusieurs types de produits et de procédés; ainsi, la nouvelle bande de roulement peut être utilisée crue ou prévulcanisée: - dans le premier cas, on vulcanise la nouvelle bande de roulement, crue, préalablement appliquée sur la carcasse, dans un moule semblable à celui qui est utilisé pour fabriquer le pneumatique neuf; - dans le second cas, dit rechapage "à froid", la bande de roulement prévulcanisée est appliquée sur la carcasse, avec interposition d'une couche de gomme de liaison vulcanisable; l'assemblage est ensuite usuellement entouré, en tout ou partie, d'une membrane étanche puis placé sous pression à l'intérieur d'un autoclave pour la vulcanisation de la gomme de liaison; cette membrane a pour objet de garantir une application régulière d'une pression de plusieurs bars notamment dans la zone critique de liaison entre la bande de roulement et la carcasse pendant tout ou partie de la vulcanisation. -2- La présente invention concerne ce second type de rechapage. La bande prévulcanisée peut se présenter sous différentes formes; on peut préparer soit des bandes de grande longueur, plates ou préformées (cintrées transversalement, par exemple), qui sont coupées à la longueur voulue au moment du rechapage, soit des anneaux de longueur déterminée: les bandes plates permettent un rechapage simple, sûr et efficace, mais elles présentent plusieurs inconvénients: réduction de la largeur de la bande de roulement par rapport à celle du pneumatique neuf, aspect médiocre, apparition de fissures au roulage; - les bandes à "bavettes" sont pourvues latéralement de prolongements effilés, qu'on appelle aussi des "ailes", destinées à envelopper (partiellement ou complètement) les épaules du pneumatique; on améliore ainsi l'aspect final du pneumatique rechapé, mais ces bandes présentent un grave inconvénient: au roulage, des fissures apparaissent dans la zone de raccordement de la bande de roulement avec la carcasse, et ces fissures se propagent dangereusement, soit en décollements de la bande de roulement, soit en cassures profondes de la carcasse; - les anneaux permettent une meilleure application sur la carcasse et évitent la jonction des deux extrémités de la bande de roulement, mais ils nécessitent des moyens de pose plus sophistiqués, et n'empêchent pas l'apparition des fissures dans la zone de raccordement. On a essayé d'éviter l'apparition des fissures en proposant des ailes de bandes de roulement les plus effilées possible (EP 495 048, page 6, ligne 14) ou en répartissant les tensions dans la zone de raccordement de la bande de roulement avec la carcasse, par exemple en creusant des rainures circonférentielles sur les côtés externes de la bande de roulement (JP 6/191225). Cette dernière solution a diminué la rigidité en flexion des ailes et ainsi facilité leur application sur les épaules des -3- carcasses de pneumatiques mais n'a pas entraîné de réduction significative des fissurations dans la zone critique de raccordement avec la carcasse. On a aussi essayé d'améliorer la qualité du collage entre la bande de roulement et la carcasse dans cette zone critique après avoir constaté que la gomme de liaison disposée entre la carcasse et la bande de roulement pouvait fluer pendant sa vulcanisation jusqu'à recouvrir une partie de la surface extérieure de l'aile de la bande de roulement, partie non préparée pour adhérer solidement avec cette gomme de liaison. Par exemple, US 5313745 propose de meuler les deux bords intérieur et extérieur des ailes des bandes de roulement pour améliorer leur collage avec la gomme de liaison. Cette solution a amélioré de façon sensible la résistance à la fissuration de la zone critique, mais ce problème des fissures subsiste, et nuit au développement de la technique du rechapage à froid, bien qu'elle soit par ailleurs très intéressante. La présente invention vise donc à améliorer la qualité et la fiabilité de la liaison de la bande de roulement et de la carcasse dans les deux zones circonférentielles de raccordement des bords de la bande de roulement avec la carcasse. Dans ce qui suit, on entend par: - "bande de roulement prévulcanisée " une bande de roulement qui a déjà subi un cycle de vulcanisation, que ce cycle ait conduit à une vulcanisation totale ou partielle; - " carcasse " un pneumatique auquel il manque seulement la bande de roulement, que ce pneumatique soit neuf ou usagé. 4 - Suivant l'invention, une bande de roulement prévulcanisée comportant un sommet et deux ailes latérales est caractérisée en ce que chaque extrémité latérale desdites ailes se termine par un bourrelet. Avantageusement, le bourrelet est adjacent à une gorge longitudinale et le bourrelet et la gorge sont dimensionnés pour produire un découplage entre le bourrelet et le corps de l'aile compris entre le sommet et la gorge afin de soustraire ledit bourrelet aux efforts s'exerçant sur le corps de l'aile. Préférentiellement, l'épaisseur minimale de l'aile est située au droit de la gorge longitudinale et l'épaisseur maximale du bourrelet est supérieure ou égale au double de l'épaisseur minimale de l'aile. Ainsi, contrairement à la pratique de l'homme du métier qui s'efforce de donner au pneumatique rechapé le même profil que celui du pneumatique neuf, la demanderesse a constaté qu'en remplaçant le raccordement effilé progressif de l'aile de la bande de roulement par une gorge suivie d'un bourrelet, on diminue de façon très marquée la sollicitation mécanique de la zone de raccordement et ainsi on améliore considérablement la résistance à la fissuration de la zone critique. La présence du bourrelet a aussi l'avantage de garantir, pendant toute la phase de vulcanisation en autoclave, que les pressions de mise en joint des extrémités latérales des ailes contre la carcasse seront élevées et reproductibles, cela améliore la qualité et la fiabilité du collage dans la zone critique. Dans un premier mode de réalisation, l'extrémité latérale du bourrelet a une section droite en forme de demi cercle de rayon supérieur ou égal à l'épaisseur minimale de l'aile. - Dans un second mode de réalisation de l'invention, l'extrémité latérale du bourrelet a une section droite en forme de segment de droite formant avec l'extrémité latérale de la surface intérieure de l'aile un angle a dont la mesure est comprise entre 90 et degrés et préférentiellement entre 120 et 130 degrés. Selon une caractéristique complémentaire, la surface extérieure du bourrelet présente une section droite qui se prolonge au-delà du segment de droite par une courbe dont la tangente forme avec ledit segment de droite un angle fi dont la mesure est inférieure ou égale à 90 degrés. Préférentiellement, la courbe prolongeant le segment de droite est sensiblement parallèle à l'extrémité latérale de la surface intérieure du bourrelet. La géométrie du bourrelet selon ces deux modes de réalisation de l'invention a l'avantage de définir de façon très précise jusqu'o va fluer la gomme de liaison. En effet, la cavité prévue pour ce fluage est délimitée par l'extrémité latérale du bourrelet, la membrane qui s'appuie sur la surface extérieure de l'aile et le profil de la carcasse au-delà de la zone de raccordement. La pression s'appliquant sur la membrane pendant la vulcanisation est telle que la gomme de liaison ne peut pas s'infiltrer entre la membrane et la surface extérieure du bourrelet au-delà de la cavité prévue. Ces solutions entraînent donc la présence d'un cordon de gomme de liaison nettement délimité à la surface extérieure du pneumatique rechapé qui procure à ce pneumatique un aspect très esthétique. On va décrire un exemple de réalisation de l'invention, donné à titre non limitatif, en se référant au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une demi-coupe transversale d'une bande de roulement prévulcanisée en anneau conforme à l'invention; 6 - - la figure 2 est une vue en coupe transversale à plus grande échelle d'un premier mode de réalisation du bord de l'aile de la bande de roulement de la figure 1, après son application sur la carcasse; - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 d'un second mode de réalisation du bord de l'aile de la bande de roulement de la figure 1; - la figure 4 présente une bande de roulement plate à bavettes constituée de deux matériaux. On voit sur la figure 1 une demi-section de bande de roulement prévulcanisée 1 en anneau comportant une partie médiane épaisse appelée sommet 2 et une partie latérale plus mince 3 appelée "bavette" ou "aile". L'aile 3 comprend un corps 8 terminé latéralement par une extrémité latérale 4. Cette bande de roulement 1 présente aussi une surface intérieure 11 destinée à être appliquée contre la surface extérieure 16 d'une carcasse 5 de pneumatique avec l'interposition d'une gomme de liaison vulcanisable 6. Cette surface intérieure s'arrête latéralement à l'arête A o, après application sur la carcasse, le profil de l'aile 3 s'écarte du profil de la carcasse 5. La surface intérieure 11 du sommet 2 est destinée à être appliquée contre le sommet de la carcasse du pneumatique, celle de l'aile, à être appliquée contre l'épaule ainsi qu'éventuellement contre le haut des flancs de la carcasse. La bande de roulement 1 comprend aussi une surface extérieure 12 destinée, après son application sur une carcasse de pneumatique, à constituer la surface extérieure du pneumatique. Une telle coupe de bande de roulement correspond aussi à une bande plate cintrée transversalement. L'invention s'applique également aux bandes plates dont la surface intérieure est complètement plate (voir figure 4). La présente invention concerne le profil de l'extrémité latérale 4 de l'aile 3, qui va être décrit plus en détail en se référant aux figures 2 et 3. - 7- On retrouve sur cette figure 2 l'extrémité latérale 4 de l'aile 3 de la bande de roulement 1, après son application sur la carcasse 5; une couche de gomme de liaison 6 a été interposée entre la carcasse et la bande de roulement 1 afin d'assurer leur assemblage après la vulcanisation, en autoclave par exemple, de cette gomme de liaison 6. Préalablement à cette vulcanisation et après l'assemblage de la bande de roulement 1 sur la carcasse 5, on pose autour de cet assemblage une membrane souple 7 qui enrobe le profil extérieur de l'assemblage, puis on place l'ensemble ainsi préparé dans un autoclave dont la pression intérieure est portée à 5 ou 6 bars (500 ou 600 kPa), et la température à environ 115 C pendant une durée de l'ordre de deux heures. La membrane 7 est fixée de façon étanche de telle sorte que l'on puisse établir entre la membrane et le pneu un vide relatif obligeant cette dernière à épouser parfaitement le profil extérieur de l'assemblage et assurer pendant toute la durée de la vulcanisation une forte pression efficace d'application de la bande de roulement 1 sur la carcasse 5, notamment dans la zone critique de raccordement. Suivant l'invention, on voit sur les figures 1 et 2 que le profil de l'aile 3 de la bande de roulement 1 comprend successivement, en partant du corps 8 de l'aile 3 proche du sommet 2, une gorge circonférentielle 9 d'épaisseur minimale emin, puis un bourrelet circonférentiel 4. De préférence, l'épaisseur d du bourrelet 4 est au moins égale au double de l'épaisseur minimale de l'aile 3 au droit de la gorge circonférentielle 9. L'épaisseur minimale emin est de l'ordre de 2 à 3 mm. La gorge circonférentielle 9 est ainsi un moyen de découplage mécanique qui, à cause de l'épaisseur du bourrelet 4, est très efficace et permet effectivement de limiter les contraintes de traction génératrices des fissurations subies en roulage au 8 - niveau de la zone de raccordement entre l'aile 3 et la carcasse 5. De préférence, ce moyen de découplage est une seule gorge circonférentielle 9 de profil très arrondi. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le bourrelet 4 a une section droite dont l'extrémité latérale 13 a sensiblement la forme d'un demi cercle. Le rayon r de ce demi cercle est supérieur ou égal à l'épaisseur minimale emi,, de la gorge 9. L'extrémité latérale 13 du bourrelet 4, le profil extérieur de la carcasse 5 et la surface intérieure de la membrane 7 définissent une cavité 14 qui est remplie pendant la vulcanisation par la gomme de liaison 6 rendue fluide par la chaleur. En raison de la pression appliquée par la membrane 7 sur le bourrelet 4, la gomme de liaison 6 ne peut pas s'infiltrer entre la membrane 7 et le bourrelet 4, en conséquence, la zone de fluage de la gomme de liaison 6 est bien contrôlée et donne lieu à une zone de raccordement très esthétique après l'enlèvement de la membrane 7. La figure 3 présente un deuxième mode de réalisation d'une aile 20 selon l'invention. Dans ce cas, l'aile comprend comme précédemment une gorge 9 de découplage mécanique suivie d'un bourrelet 21. L'extrémité latérale 22 du bourrelet 21 a une section droite en forme de segment de droite 22 formant avec l'extrémité latérale de la surface intérieure 11 du bourrelet 21 un angle a dont la mesure est comprise entre 90 et 140 degrés et de préférence entre 120 et 130 degrés. Dans cette gamme de valeurs préférentielles, cet angle act favorise une pression d'application reproductible transmise par la membrane 7 pendant toute la durée du séjour en autoclave de l'assemblage carcasse et bande de roulement. D'autre part, l'arête A correspondante présente un rayon de courbure supérieur à 1 mm pour favoriser un fluage régulier de la gomme de liaison 6 dans la cavité 23. La surface extérieure du bourrelet 21 se poursuit au-delà de ce segment de droite 22 par une courbe 24 -9- formant avec ce segment de droite 22 un angle p de mesure inférieure ou égale à 90 degrés. Cette courbe 24 est ici sensiblement parallèle à la surface intérieure du bourrelet 21. L'arête B reliant le segment de droite 22 et la courbe 24 peut présenter un rayon de courbure de mesure comprise entre 1 et 2 mm pour favoriser la bonne application de la membrane 7 sur elle. La valeur inférieure ou égale à 90 degrés de l'angle p garantit l'existence d'une forte pression d'application de la membrane 7 sur la courbe 24 de la surface extérieure du bourrelet 21 jusqu'à l'arête B et ainsi une défminition particulièrement précise de la zone de raccordement entre la gomme de liaison 6 après son fluage pendant la vulcanisation et le bourrelet 21. Ce segment de droite 22 forme ainsi une sorte de falaise o la gomme de liaison 6 peut librement fluer sans pouvoir s'infiltrer au-delà. D'o comme précédemment un aspect esthétique très appréciable de la zone de raccordement entre l'aile 20 de la bande de roulement et la carcasse 5. Ces deux géométries d'ailes 3, 20, moins fragiles, entraînent aussi que les bandes de roulement selon l'invention sont beaucoup plus aisées à manipuler pendant toutes les opérations de fabrication et d'assemblage que les bandes de roulement à ailes effilées. De plus, les préparations de la surface intérieure et de l'extrémité latérale des bourrelets 4, 21 pour un bon collage avec la gomme de liaison sont aussi facilitées. Ces préparations peuvent, par exemple, être réalisée par brossage ou meulage. La figure 4 présente une bande de roulement 10 plate à bavette selon l'invention réalisée avec deux matériaux élastomériques différents. On retrouve la gorge de découplage 9 et le bourrelet 31 de géométries proches de celles de la figure 3. Le sommet 2 est réalisé comme précédemment avec un matériau élastomérique constituant usuellement des bandes de roulement. En revanche, les ailes 30 sont réalisées avec un matériau élastomérique de composition et de dureté similaires à - 10- ceux des flancs extérieurs des pneumatiques. La surface de séparation 32 entre les deux matériaux est situé sensiblement au niveau de la zone de liaison entre les ailes et le sommet. En conséquence, la rigidité mécanique des ailes 30 est réduite ainsi que les contraintes subies par la zone critique de raccordement entre l'extrémité latérale des ailes et la carcasse et la résistance à la fissuration est encore améliorée. Cette solution peut, bien entendu, être appliquée à tous les types de bandes de roulement prévulcanisées. La demanderesse a effectué des essais avec des pneumatiques de dimensions 275/70 R 22,5 et 315/70 R 22,5 (poids lourds) qui avaient été rechapés avec des bandes de roulement prévulcanisées comportant respectivement des ailes effilées d'un type connu, et des ailes comportant un bourrelet suivant l'invention. Ces essais ont démontré une amélioration très sensible de la résistance à la fissuration dans la zone critique de raccordement entre la bande de roulement et la carcasse et ainsi un gain important en fatigue pour le pneumatique rechapé. Le procédé de rechapage décrit précédemment comprend l'utilisation d'une membrane souple pendant la phase de vulcanisation. On peut aussi ne pas employer de membrane étanche. On parle alors de vulcanisation " sans membrane ". Ce procédé est plus délicat que le précédent et nécessite de prendre des dispositions particulières pendant l'assemblage de la bande de roulement et de la carcasse pour garantir l'étanchéité dans la zone critique de raccordement mais a l'avantage d'être moins coûteux. La nouvelle géométrie de bandes de roulement selon l'invention donne aussi d'excellents résultats avec ce procédé sans membrane bien que l'étendue du fluage de la gomme de liaison soit moins bien maîtrisée. - 11 - REVENDICATIONS 1. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) comportant un sommet (2) et deux ailes (3, 20, 30) latérales, caractérisée en ce que chaque extrémité latérale desdites ailes (3, 20, 30) se termine par un bourrelet (4, 21, 31). 2. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon la revendication 1, dans laquelle le bourrelet (4, 21, 31) est adjacent à une gorge longitudinale (9). 3. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon la revendication 2, dans laquelle le bourrelet (4, 21, 31) et la gorge longitudinale (9) sont dimensionnés pour produire un découplage entre ledit bourrelet et le corps (8) de l'aile (3, 20, 30) compris entre ledit sommet (2) et ladite gorge (9) afin de soustraire ledit bourrelet aux efforts s'exerçant sur le corps (8) de l'aile. 4. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon la revendication 3, dans laquelle l'épaisseur minimale de l'aile (3, 20, 30) est située au droit de la gorge longitudinale (9). 5. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon la revendication 4, dans laquelle l'épaisseur du bourrelet (4, 21, 31) est supérieure ou égale au double de l'épaisseur minimale au droit de la gorge longitudinale (9). 6. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon la revendication 5, dans laquelle l'extrémité latérale (13) du bourrelet (4) a une section droite en forme de demi cercle de rayon supérieur ou égal à l'épaisseur minimale de chaque aile (3). - 12- 7. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon la revendication 5, dans laquelle l'extrémité latérale (22) du bourrelet (21, 31) a une section droite en forme de segment de droite formant avec l'extrémité latérale de la surface intérieure du bourrelet un angle at dont la mesure est comprise entre 90 et 140 degrés. 8. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon la revendication 7, dans laquelle l'angle at a une mesure comprise entre 120 et 130 degrés. 9. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon l'une des revendications 7 et 8, dans laquelle l'arête A entre l'extrémité latérale (22) du bourrelet (21, 31) et l'extrémité latérale de la surface intérieure (11) dudit bourrelet (21, 31) présente un rayon de courbure supérieur à 1 mm. 10. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon l'une des revendications 7 à 9, dans laquelle la surface extérieure (12) du bourrelet (21) présente une section droite qui se prolonge au-delà du segment de droite (22) par une courbe (24) dont la tangente forme avec ledit segment de droite (22) un angle fi dont la mesure est inférieure ou égale à 90 degrés. 11. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon la revendication 10, dans laquelle ladite courbe (24) prolongeant le segment de droite (22) est sensiblement parallèle à l'extrémité latérale de la surface intérieure (11) dudit bourrelet (21, 31). 12. Bande de roulement (1, 10) prévulcanisée selon l'une des revendications 10 et 11, dans laquelle l'arête B entre ledit segment de droite (22) et ladite courbe (24) présente un rayon de courbure dont la mesure est comprise entre un et deux millimètres. - 13 - 13. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon l'une des revendications 1 à 12, dans laquelle l'extrémité latérale (13, 22) du bourrelet (21, 31) présente un état de surface propre à un bon collage avec une gomme de liaison (6). 14. Bande de roulement prévulcanisée (10) selon l'une des revendications 1 à 13, dans laquelle le sommet (2) et les ailes (30) sont réalisées avec deux matériaux élastomériques différents de compositions et de duretés similaires à ceux des matériaux élastomérique constituants respectivement des bandes de roulement et des flancs extérieurs des pneumatiques. 15. Bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon l'une des revendications 1 à 14, dans laquelle l'épaisseur minimale des ailes (3, 20, 30) est comprise entre 2 et 3 mm. 16. Pneumatique obtenu par l'assemblage d'une carcasse (5) et d'une bande de roulement prévulcanisée (1, 10) selon l'une des revendications 1 à 15.