Brevet FR2765523A1 — publié le 19990108

La présente invention concerne un pneumatique à carcasse radiale et, plus précisément, un pneumatique à carcasse radiale ayant d'excellentes propriétés de confort de conduite et de stabilité de direction. En général, les performances d'un pneumatique à carcasse radiale peuvent être perfectionnées lorsque la bande de roulement du pneumatique est très rigide. Cependant, la stabilité de direction est réduite parce que les câblés de la carcasse radiale du pneumatique ont tendance à réduire la rigidité latérale du flanc. Dans ces conditions, la stabilité de direction peut être accrue d'un certain nombre de manières, par exemple par changement du matériau et du nombre des câblés de carcasse, par changement du matériau de caoutchouc du flanc, par ajout de couches de câblés pour renforcer les talons ou par une nouvelle conception du profil du moule du pneumatique. La stabilité de direction peut être améliorée par modification du profil afin que, par exemple, la partie supérieure et la partie inférieure de la hauteur en coupe puissent donner ou non un rapport égal à 1/1. Plus récemment, la stabilité de direction a été améliorée par élévation de la hauteur de l'organe de bourrage de talon ou par réduction de la hauteur en coupe de l'organe de bourrage de talon par utilisation d'un organe léger de bourrage de talon. Cependant, la rigidité latérale et la rigidité verticale du pneumatique peuvent alors augmenter et affecter de manière nuisible le confort de conduite. La demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais n 55-110 604 publiée en 1980 et la demande publiée et mise à l'inspection publique de brevet japonais n 61-303 392 publiée en 1986 concernent ces problèmes. Dans ce cas, le rapport de la partie supérieure de la hauteur en coupe à cette hauteur en coupe SHU/SH, après montage du pneumatique à carcasse radiale sur la jante et gonflage à la pression interne normale, pour le profil de carcasse, a augmenté à cet effet. La demande de brevet japonais mise à l'inspection publique n 58-161 616 publiée en 1983 suggère d'autre part que la modification du profil de carcasse peut être une réduction du rapport précité SHU/SH. Bien que les techniques connues puissent en général améliorer certaines caractéristiques du pneumatique à carcasse radiale, elles peuvent simultanément affecter de manière nuisible d'autres propriétés importantes telles que la stabilité de direction et les forces de virage. Un autre inconvénient est que les concepteurs, pour améliorer le niveau de performances particulières du pneumatique, peuvent devoir adapter la forme de la carcasse à l'utilisation finale prévue pour le pneumatique. Il faut alors prendre en considération le degré de dureté et la forme de l'organe de bourrage de talon. La présente invention a pour objet la réalisation d'un pneumatique à carcasse radiale ayant des performances globales meilleures que celles des s pneumatiques à carcasse radiale de la technique antérieure. Ainsi, le profil de la carcasse et le profil de l'organe de bourrage de talon peuvent être manipulés avec la largeur en coupe du pneumatique pour améliorer les performances du pneumatique à carcasse radiale existant de la technique antérieure. Des propriétés telles que la stabilité de direction et le confort de conduite sont donc accrues, mais pas au détriment des autres propriétés. Ainsi, dans un premier aspect, l'invention concerne un pneumatique à carcasse radiale destiné à être monté sur une jante et à être gonflé à une pression interne normale, tel que le rapport de la partie supérieure de la hauteur en coupe (SHU) à toute la hauteur en coupe (SH) est compris entre 0,50 et 0,59, le rapport i5 de la partie inférieure de la hauteur en coupe (SHL) à la hauteur en coupe (SH) est compris entre 0, 40 et 0,50, la largeur de la jante est supérieure à 1,40 fois la largeur de la jante normale et inférieure à 1,45 fois la largeur de la jante normale, le rapport d'aspect est inférieur à 0,65, la hauteur de l'organe de bourrage de talon (BH) est supérieure à 0,224 x SH, et l'angle formé par la droite de contact en un point d'inflexion supérieur du talon (B) et la droite parallèle à l'axe de rotation du pneumatique est inférieur à 45 . L'expression "largeur de la jante normale" utilisée dans le présent mémoire désigne la jante de condition optimale qui peut être obtenue lorsque le pneumatique est monté sur la jante. Ainsi, lors de la conception d'un pneumatique, la largeur de la jante et la largeur de la jante normale peuvent être différentes. Le pneumatique à carcasse radiale selon l'invention présente de nombreux avantages sur celui de la technique antérieure. Certains avantages sont décrits dans la suite à titre d'exemple. Ils permettent simultanément une augmen- tation de la rigidité, du confort de conduite et de la stabilité de direction, sans réduire de manière nuisible les autres performances du pneumatique. Ce résultat est obtenu par modification de la nappe radiale de carcasse et de la forme extérieure, avec abaissement du centre du pneumatique en coupe si bien que la largeur en coupe du pneumatique est aussi grande que possible, avec utilisation d'un organe de bourrage de talon qui est léger et avec inclinaison de cet organe de bourrage de talon de façon plus importante que selon la technique antérieure. A cet effet, le profil du pneumatique à carcasse radiale est manipulé dans des conditions dans lesquelles le pneumatique à carcasse radiale est monté et est gonflé à sa pression interne normale. Le rapport SHU/SH et le rapport SHL/SH sont respectivement compris entre 0,50 et 0,59 et entre 0,40 et 0,50. La largeur de la jante est supérieure à 1,40 fois la largeur de la jante normale et inférieure à 1,45 fois cette largeur de la jante normale. Le rapport d'aspect est inférieur à 0,65, et l'angle formé par la droite de contact en un point d'inflexion supérieur du talon (B) et la droite parallèle à l'axe de rotation du pneumatique est inférieur à 45 . La hauteur (BH) de l'organe de bourrage de talon est supérieure à 0,224 x SH et le rayon de la bande de roulement du pneumatique à carcasse radiale est de préférence compris entre 350 et 500 mm. La dureté Shore A de l'organe de bourrage de talon est de préférence supérieure à 85 . De préférence, la composante xb suivant l'axe x au point B de l'organe de bourrage de talon est supérieure à 0,5 fois la largeur de la jante normale et de préférence est supérieure de 5 à 10 mm à cette largeur de jante normale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'un pneumatique à carcasse radiale selon l'invention, comparée à celle d'un pneumatique à carcasse radiale classique; la figure 2 est une coupe simplifiée représentant le flanc du pneumatique à carcasse radiale, dans un modèle à membrane; la figure 3 est un graphique permettant la comparaison de la variation de rigidité verticale et de rigidité latérale du flanc du pneumatique en fonction de l'angle; la figure 4 est une coupe représentant le point d'inflexion de la carcasse modifiée par la variante d'organe de bourrage de talon du pneumatique à carcasse radiale selon l'invention; la figure 5 est une coupe représentant le degré d'inclinaison de l'organe de bourrage de talon selon l'invention, par rapport à un organe classique de bourrage de talon; la figure 6 est un diagramme représentant la rigidité et d'autres caractéristiques du pneumatique à carcasse radiale selon l'invention, comparées à celles d'un pneumatique à carcasse radiale classique; la figure 7 est un schéma représentant les contraintes de la ceinture du pneumatique à carcasse radiale selon l'invention, comparées à celles d'un pneumatique classique à carcasse radiale; et la figure 8 est un graphique représentant la force de virage obtenue selon l'invention, comparée à celle qui est obtenue avec un pneumatique à carcasse radiale classique, en fonction de l'angle de glissement modifié par une charge verticale. Dans le présent mémoire, on utilise les définitions suivantes: Kv = rigidité verticale du pneumatique Kd = rigidité à la torsion du pneumatique KI = rigidité latérale du pneumatique a = angle à la pointe du bord de ceinture B = point d'inflexion supérieur de talon D = point du bord de ceinture RW =largeur normale de jante BH = hauteur d'organe de bourrage de talon SW = largeur en coupe SH = hauteur en coupe SHL = partie inférieure de hauteur en coupe SHU = partie supérieure de hauteur en coupe Sr = rigidité en rotation du flanc Sv = rigidité verticale du flanc SI = rigidité latérale du flanc Comme l'indique la figure 1, le point d'inflexion supérieur de talon B(xb,yb) dans le pneumatique à carcasse radiale I est défini de la manière suivante. Les axes x et y sont définis sur une surface qui contient une courbe de carcasse et la ligne de carcasse est mesurée en coupe pour chaque progression de 1 mm des coordonnées à l'endroit o la carcasse entoure l'organe 5 de bourrage de talon à l'intérieur. Lorsque le rayon de courbure est calculé d'après ces valeurs, l'emplacement auquel le signe du rayon de courbure change est défini comme étant le point d'inflexion supérieur de talon (B, point d'inflexion de carcasse). Dans le cas d'un rayon de courbure infini, le point de coordonnées qui se trouve au milieu de la section est considéré comme le point d'inflexion supérieur de talon (B). Comme l'indique la figure 2, le pneumatique est représenté sous forme d'un modèle d'une membrane qui comprend le flanc 2 disposé entre le point d'inflexion supérieur de talon B correspondant au point de courbure de la carcasse dans un pneumatique réel comme indiqué sur la figure 1, et le point D du bord de ceinture. Lors de la détermination de la rigidité du flanc 2 après changement du profil, l'emplacement du point B et l'angle au point de bord de ceinture (a, angle formé par la droite de contact au point du bord de ceinture de la courbe de carcasse et la droite parallèle à l'axe de rotation du pneumatique qui passe par le bord de ceinture D) ont été déterminés comme étant les paramètres essentiels. Comme l'indique la figure 3, la rigidité du flanc augmente proportionnellement à l'angle a au point du bord de ceinture (D). Cependant, comme la vitesse d'augmentation de la pente de la rigidité verticale du flanc est différente de celle de la rigidité latérale du flanc, cette dernière est plus grande que la première lorsque l'angle aot est inférieur à une valeur d'angle ac' et la première est supérieure à la seconde lorsque l'angle a est supérieur à l'angle ao'. En conséquence, pour que la stabilité de direction soit accrue sans réduction des autres performances du pneumatique, l'angle a au point du bord de ceinture doit être rendu maximal lorsque l'angle de pente de la rigidité latérale SI est supérieur à celui de la rigidité verticale du flanc Sv. Cependant, il doit être inférieur à l'angle a' au point o la pente de la rigidité verticale du flanc est supérieure à celle de la rigidité latérale du flanc. Le point de courbure de la carcasse (point le plus bas sur la membrane) doit subir un changement d'emplacement pour qu'il occupe l'emplacement optimal puisqu'il s'agit d'un facteur primordial pour la détermination de la rigidité du flanc. Le profil du pneumatique et la hauteur de l'organe de bourrage de talon (BH) peuvent être modifiés de façon convenable pour que le rapport KV/Kv soit augmenté par modification du profil de l'organe de bourrage de talon. Comme l'indique la figure 4, le profil de carcasse peut être réalisé afin que la rigidité du talon (4) vers le flanc (2) augmente par modification de la position du point B. Ainsi, le point B du talon peut être déplacé vers l'extérieur par modification du profil de l'organe de bourrage de talon en donnant une plus grande largeur de jante. De même, le point B peut être déplacé vers le haut afin qu'il permette l'utilisation d'une membrane plus petite. Pour que la rigidité du pneumatique à carcasse radiale soit optimale, la section de contact et le profil peuvent être optimisés par modification du profil de la carcasse, du rayon de la bande de roulement et de son profil. En particulier, la rigidité latérale Kl du pneumatique et la rigidité à la torsion Kd du pneumatique peuvent être accrues simultanément afin que les propriétés en virage soient meilleures. Ces paramètres sont déterminés par la forme du contact, la dimension de contact et la forme et le degré de dureté de l'organe de bourrage de talon. En d'autres termes, la forme du contact et la pression du pneumatique à carcasse radiale dépendent de la contrainte de la ceinture, du profil, et du rayon de la bande de roulement et elles peuvent être optimisées (1) par modification de la rigidité au fléchissement circonférentiel de la ceinture par changement du profil, et (2) par modification de la rigidité au fléchissement latéral de la ceinture par changement du rayon de la bande de roulement. Le profil du pneumatique selon l'invention est destiné à désigner le profil du pneumatique sous pression. En conséquence, un organe léger de bourrage de talon est utilisé de préférence car la forme du moule doit être telle qu'elle est conservée après changement de profil de l'organe de bourrage de talon. Sur la figure 5, le point A représente le bord interne de la droite AB de référence de l'organe de bourrage de talon et le point C représente le milieu du segment de cette droite de référence AB. Le point D représente le milieu entre les deux points de l'endroit auquel la courbe externe de l'organe de bourrage de talon recoupe le cercle dont le centre est le point C et dont le rayon est égal à 0,5 fois la hauteur de l'organe de bourrage BH, et le point E représente la pointe verticale dans l'organe de bourrage de talon. A cet emplacement, aX (l'angle formé par la droite CP parallèle à l'axe de rotation du pneumatique et la droite de contact en A de la courbe interne AE de l'organe de bourrage de talon), est de préférence inférieur à 72 et l'angle 3, formé entre l'axe de rotation du pneumatique et la droite CD, est de préférence inférieur à 56 . Plus précisément, l'angle 13, qui est formé par une droite parallèle à l'axe de rotation du pneumatique avec une droite passant par le centre du pied de l'organe de bourrage et par le milieu du segment d'intersection de l'organe de bourrage avec un cercle centré sur le centre du pied de l'organe de bourrage et de rayon égal à la moitié de la hauteur de l'organe de bourrage, est de préférence inférieur à 56 . Les performances du pneumatique à carcasse radiale ayant les paramètres définis précédemment sont nettement meilleures que les performances d'un pneumatique à carcasse radiale de la technique antérieure. Comme l'indique le tableau 1, lorsque la hauteur de l'organe de bourrage passe de 35 à 45 mm, la rigidité verticale et la rigidité latérale augmentent toutes deux. En conséquence, on peut noter que, par rapport à un profil classique d'organe de bourrage de talon, la rigidité Kl est très supérieure à la rigidité Kv. Tableau 1 Hauteur d'organe Technique antérieure Invention de bourrage de talon 45 Change- 35 45 Change- ment, % ment, % Kv (N/mm) 188 197 4,6 192 202 5,1 Kl (N/mm) 78 89 13, 75 81 95 16,9 Comme le profil de l'organe de bourrage de talon du pneumatique à carcasse radiale est changé pour l'optimisation de la rigidité du pneumatique, la longueur de contact est prolongée alors que la largeur de contact du pneumatique est peu changée. En conséquence, la section de contact s'élargit et la pression de contact s'égalise. Le tableau 2 indique l'augmentation de la longueur de contact lorsque la surface de contact change peu par modification de la forme du profil selon l'invention. Tableau 2 Surface de Longueur de Charge (N) contact contact Technique Invention Technique Invention antérieure antérieure 1 570 51 53 89,4 94,3 2 355 78 81 117,2 117,2 3 140 106 111 135,3 140,2 3 925 133 135 153,5 157,1 4 710 155 162 169,2 174,0 495 181 182 187,3 192,1 6 280 204 204 203,0 205,4 Comme l'indique le tableau 3, dans le pneumatique à carcasse radiale selon l'invention, le rapport du changement de la pression de contact et du changement de la charge (pression maximale de contact à l'épaulement sous l'action d'une charge verticale par rapport à la pression maximale de contact à l'épaulement pour une charge de 100 %) diminue par rapport à la technique antérieure. De cette manière, une plus grande sécurité est obtenue lors de changement de pression et les caractéristiques de virage sont meilleures. Tableau 3 Charge Rapport du changement de (%) pression de contact Technique antérieure Invention 0,60 0,75 1,00 1,00 1,11 1,10 En d'autres termes, le pneumatique à carcasse radiale selon l'invention donne une pression idéale de contact plus rapidement et la variation de pression due au changement de charge autour de la pression idéale de contact est plus faible que dans les pneumatiques classiques. En conséquence, l'augmentation de rigidité latérale et de rigidité au fléchissement du pneumatique facilite l'augmentation des caractéristiques dynamiques du pneumatique comme l'indique le tableau 2. Comme représenté sur la figure 6 (les régions hachurées indiquent la technique antérieure et les régions non hachurées l'invention), la rigidité verticale du pneumatique et la rigidité latérale du pneumatique selon l'invention sont supérieures à celles de la technique antérieure. En conséquence, la stabilité de direction et le confort de conduite sont accrus. Selon l'invention, alors que la rigidité est accrue par modification du profil, la largeur en coupe augmente d'une maniere telle que le confort de conduite n'est pas réduit à cause de la rigidité verticale élevée. La contrainte dans la ceinture du pneumatique est suffisamment grande pour accroître la caractéristique d'enveloppement selon laquelle les saillies des routes sont enveloppées par réduction de la contrainte de la ceinture. La figure 7 (sur laquelle les cercles sombres correspondent à l'invention et les cercles clairs à la technique antérieure) indique la comparaison entre la contrainte de ceinture selon l'invention et selon la technique antérieure. Comme l'indique la figure 7, le rapport de la rigidité verticale du pneumatique à la rigidité latérale selon l'invention est plus grand que dans la technique antérieure et la rigidité du pneumatique est optimisée pour l'essentiel. Le tableau 4 représente le résultat lorsque le profil du moule et la pente de l'organe de bourrage de talon sont modifiés. Tableau 4 Technique anteérieure Invention Changement (%) Rigidité du Sv 70,8 72,1 1,80 1 flanc S 25,4 28,5 12,20 1 Sr 71,6 77,8 8,70 1' Rigidité du Kv 19,2 18,9 1,56, pneumatique KI 8,5 8,9 4,70 1 Kd 572,0 563,7 1,45,1 Comme l'indique le tableau 4, lorsque le degré d'inclinaison de l'organe de bourrage de talon est abaissé selon l'invention par rapport à la technique antérieure, la rigidité latérale et la rigidité à la torsion du pneumatique augmentent avec une rigidité verticale relativement constante. En outre, le rapport d'augmentation de la rigidité verticale et de la rigidité latérale du flanc est supérieur à celui de la technique antérieure, c'est-à-dire que le rapport de la rigidité verticale Sv à la rigidité latérale SI et le rapport de la rigidité verticale à la rigidité en rotation Sr augmentent beaucoup. La force de virage dépend du changement d'angle de glissement sous une charge verticale de 100 % et elle a été mesurée pour la comparaison des performances de la technique antérieure avec l'invention. Cette disposition indique que la force de virage du pneumatique à carcasse radiale selon l'invention est plus grande que celle de la technique antérieure (voir figure 8). Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux pneumatiques qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pneumatique à carcasse radiale destiné à être monte sur une jante et gonflé à une pression interne normale, caractérisé en ce que le rapport de la partie supérieure de la hauteur en coupe (SHU) à toute la hauteur en coupe (SH) est compris entre 0,50 et 0,59, le rapport de la partie inférieure de la hauteur en coupe (SHL) à la hauteur en coupe (SH) est compris entre 0,40 et 0,50, la largeur de la jante est supérieure à 1,40 fois la largeur normale de la jante et inférieure à 1, 45 fois la largeur normale de la jante, le rapport d'aspect est inférieur à 0,65, la hauteur de l'organe de bourrage de talon est supérieure à 0,224 x SH, et l'angle de la droite de contact à un point d'inflexion supérieur de talon B et de la droite parallèle à l'axe de rotation du pneumatique est inférieur à 45 . 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dureté Shore A de l'organe de bourrage de talon est supérieure à 85. 3. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composante xb du point d'inflexion supérieur de talon B suivant l'axe est supérieure à la moitié de la largeur de la jante normale. 4. Pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la composante xb est supérieure de 5 à 10 mm à la largeur de la jante normale. 5. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle a formé par une droite parallèle à l'axe de rotation du pneumatique avec la tangente à la courbe interne de l'organe de bourrage est inférieur à 72 , et l'angle 13 formé par une droite parallèle à l'axe de rotation du pneumatique avec une droite passant par le centre du pied de l'organe de bourrage et par le milieu du segment d'intersection de l'organe de bourrage avec un cercle centré sur le centre du pied de l'organe de bourrage et de rayon égal à la moitié de la hauteur de l'organe de bourrage est inférieur à 56 .