Brevet FR2778369A1 — publié le 19991112

-1- L'invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale, surmontée radialement d'une armature de sommet composée d'au moins deux nappes de travail formées d'éléments de renforcement, parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles de faible valeur absolue comprise entre et 45 . Dans un pneumatique de l'état de la technique actuel, l'armature de carcasse est formée d'au moins une nappe d'éléments de renforcement radiaux ou dits radiaux, c'est-à-dire des éléments faisant avec la direction circonférentielle un angle de 90 à plus ou moins 10 . Lesdits éléments de renforcement sont, soit des câbles en textile, ce qui est généralement le cas dans les pneumatiques pour véhicules de Tourisme, pour avions ou pour engins agricoles, avec une ou plusieurs nappes de carcasse, soit des câbles métalliques dans les cas de pneumatiques pour véhicules lourds routiers ou pour engins de Génie Civil, avec généralement une seule nappe de carcasse. Les dits éléments sont continus de tringle à tringle et ancrés dans chaque bourrelet à ladite tringle pour former deux retournements de carcasse. Lors de la fabrication du pneumatique, la ou les nappe(s) d'armature de carcasse, qu'elle(s) soit(ent) en textile ou en métal comme l'acier, sont, dans un premier temps, posées sur un tambour cylindrique pour être ensuite conformées sous forme d'ébauche torique avant d'être radialement coiffée d'une armature de sommet. Lors du moulage dans le moule de la presse de vulcanisation, l'ébauche torique de pneumatique ainsi obtenue subit alors un supplément de conformation. -2- Dans le cas de pneumatique à armature de carcasse métallique, dont les éléments de renforcement sont inextensibles, c'est-à-dire présentant un très faible allongement sous une force de tension égale à 10% de la force de rupture, les différentes transformations subies par les ébauches non vulcanisées de carcasse et de pneumatique provoquent un phénomène dit de fluage des couches intérieures de mélange caoutchouteux, plus particulièrement dans la région des épaules du pneumatique, phénomène de fluage qui est variable circonférentiellement en importance et qui est ou peut être un facteur important dans le manque d'endurance de l'armature de carcasse du pneumatique. Dans le cas de pneumatique à armature de carcasse radiale composée d'éléments de renforcement en matériau textile ou plastique thermocontractable, la vulcanisation dudit pneumatique conduit au même phénomène de fluage des couches intérieures. Une solution évidente pour résoudre de tels problèmes consisterait à augmenter fortement les épaisseurs de couches intérieures, mais une telle solution n'est pas, de manière tout aussi évidente, optimale tant du point de vue propriétés du pneumatique (les surépaisseurs entraînent un échauffement supplémentaire à l'épaule, une résistance au roulement accrue...etc...) que coût de fabrication. Le brevet FR 1 111 805 de la demanderesse décrit une armature de carcasse à deux parties distinctes, qui se chevauchent dans la région du plan équatorial du pneumatique. Cette façon de disposer la ou les nappes d'armature de carcasse présente des avantages du point de vue technique, tant en ce qui concerne la facilité de fabrication qu'en ce qui concerne la souplesse du pneumatique. -3- Le brevet FR 1 111 806 prévoit le même arrangement de deux parties d'armature de carcasse radiale pour suppléer la défaillance de la nappe de triangulation située radialement au dessus des nappes de sommet de travail. Le brevet FR 1 425 801 reconnaît que cette disposition de couches de nappes de carcasse non continues, mais superposées dans la partie équatoriale du pneumatique, non seulement permet le renforcement désirable sous la bande de roulement mais aussi d'obtenir la possibilité d'un meilleur équilibrage des forces lors de la conformation de l'ébauche non vulcanisée, car le recouvrement dans la partie équatoriale du pneumatique autorise certains mouvements relatifs des organes de résistance avant la vulcanisation. De tels mouvements sont insuffisants pour éviter le phénomène de fluage des couches internes à travers les câbles d'armature de carcasse, car la largeur de contact entre les deux parties qui se chevauchent, chevauchement nécessaire pour qu'il y ait ancrage par cisaillement des deux parties, est trop importante, car généralement sensiblement égale à la largeur de l'armature de sommet. En outre, la superposition radiale de plusieurs couches de carcasse sous l'armature de sommet influe sur la flexion méridienne de l'ensemble armature de carcasse - armature de sommet, et en particulier sur la position de l'axe neutre de flexion, ce qui n'est pas toujours souhaitable. L'invention propose une autre solution qui consiste à subdiviser en trois parties l'armature de carcasse continue de tringle à tringle, et à conférer à la partie de l'armature de carcasse, disposée sous l'armature de sommet une élasticité plus grande que l'élasticité des parties d'armature qui renforcent les flancs du pneumatique. -4- Conformément à l'invention, un pneumatique comportant une armature de carcasse, composée d'au moins une nappe d'éléments de renforcement ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle, ladite armature de carcasse étant radialement surmontée d'une armature de sommet composée d'au moins deux nappes de travail formées d'éléments de renforcement croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10 et 45 , est caractérisé en ce que, à l'état non vulcanisé, la partie de nappe de carcasse, disposée sous l'armature de sommet, centrée sur le plan équatorial et ayant une largeur axiale comprise entre 0,4 et 1 fois la largeur de la nappe de sommet de travail la plus large, présente une rigidité linéique d'extension par unité de largeur comprise entre 0,1 et 0,7 fois la rigidité linéique d'extension de chaque partie de la même nappe de carcasse renforçant le flanc du pneumatique, de sorte que ledit rapport des rigidités linéiques devienne compris entre 0,2 et 1 lorsque le pneumatique est vulcanisé. Une rigidité, avant vulcanisation, de la partie sous sommet inférieure à 0,1 fois la rigidité de la partie flanc ne permet pas d'assurer la stabilité géométrique de l'ébauche de carcasse crue et ne permet pas à l'état vulcanisé une tension suffisante sous l'effet de la pression de gonflage pour assurer une triangulation de l'armature de sommet satisfaisante. Une rigidité linéique supérieure à 0,7 fois la rigidité d'une partie flanc ne permet pas d'éviter le fluage des couches internes de caoutchouc. La rigidité linéique d'extension résulte de la force de traction exercée sur une bande de largeur unité de la nappe de carcasse pour obtenir un allongement relatif g de 0,5%. Elle peut s'exprimer par la formule R = dF/dE -5- o R est la rigidité linéique, et dF/ds la dérivée de la force par unité de largeur par rapport à l'allongement relatif s. Lorsqu'il s'agit de la rigidité linéique à l'état non vulcanisé, elle est mesurée sur une bande de produit semi-fini qu'est la nappe de carcasse non vulcanisée. Lorsqu'il s'agit de la rigidité linéique à l'état vulcanisé, elle est mesurée sur une bande de largeur unité prélevée sur le pneumatique vulcanisé. Plusieurs structures sont possibles pour l'obtention des rigidités linéiques revendiquées. Une première solution préférentielle consiste en ce que la partie d'armature de carcasse de largeur, comprise entre 0,4 et 1 fois la largeur axiale de la nappe de sommet de travail la plus large, soit formée d'éléments de renforcement coupés, chaque élément étant coupé au moins une fois. Une deuxième solution préférentielle consiste en ce que ladite partie sous armature de sommet soit formée d'éléments ondulés dans le plan de la nappe de carcasse, la longueur d'onde X et l'amplitude a des ondulations étant telles que le rapport a/X soit compris entre 0,05 et 0, 2 et telles qu'elles disparaissent ou non à l'état vulcanisé. Quelle que soit la solution adoptée, la tension des éléments de renforcement de l'armature de carcasse dans les flancs du pneumatique devient pratiquement constante sur toute la circonférence du pneumatique. Outre que le problème de fluage de couches intérieures à la base de l'invention est résolu, un certain nombre d'avantages importants, tel que l'obtention d'une meilleure uniformité, en particulier une diminution nette de l'amplitude de la variation radiale quelle que soit l'harmonique considérée, -6- d'o une amélioration du confort, ou tel que l'atténuation des déformations des parois extérieures de flancs, déformations visibles à l'oeil et conférant au pneumatique un aspect extérieur défaillant. Les caractéristiques de l'invention seront mieux comprises à l'aide de la description qui suit et qui se réfère au dessin illustrant à titre non limitatif des exemples d'exécution, et sur lequel: - la figure 1 représente schématiquement, vue en section méridienne, une première variante préférentielle de pneumatique conforme à l'invention, - la figure 2 représente, vue en plan, l'armature de carcasse du pneumatique de la figure 1, - la figure 3 représente schématiquement, vue en plan, une deuxième variante d'armature de carcasse, - la figure 4 représente de la même façon une troisième variante d'armature de carcasse, - la figure 5 représente, vue en plan, une armature de carcasse formée de deux nappes, conformes à l'invention. Le pneumatique P, montré sur la figure 1, comprend une armature de carcasse composée d'une seule nappe de carcasse (1) formée d'éléments de renforcement, qui sont des câbles de polyester radiaux. Ladite nappe (1) est ancrée dans chaque bourrelet à une tringle (2) pour former un retournement (10). Ladite nappe de carcasse (1) est, dans sa partie centrale, de part et d'autre du plan équatorial XX', surmontée radialement d'une armature de sommet (3) composée, dans le cas décrit, d'une part de deux nappes de travail (31) et (32) formées de câbles métalliques inextensibles en acier, parallèles -7- entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe (31) à la suivante (32) en faisant avec la direction circonférentielle un angle oa de 220, et d'autre part d'une nappe dite de protection (33) formée de câbles circonférentiels en polyamide aliphatique, faisant avec la direction circonférentielle un angle B, compris dans l'intervalle -5 , +5 par rapport à la direction circonférentielle. Le pneumatique P est complété par une bande de roulement (4), réunie aux bourrelets par deux flancs (5), et par les différents mélanges de caoutchouc connus et usuellement utilisés tels la couche intérieure, les différents bourrages au dessus et autour des tringles d'ancrage, la couche de protection des bourrelets etc. La nappe de travail (31), la plus proche de la nappe de carcasse (1), est la plus large axialement et sa largeur axiale L31 est égale à 140 mm. La partie AB de la nappe de carcasse (1), disposée sous l'armature de sommet de part et d'autre du plan équatorial XX', a une largeur axiale L 1 égale à 130 mm, soit 0,93 fois la largeur L31. Les câbles (11) de la partie AB de la nappe de carcasse, à l'état non vulcanisé (figure 2), comportent une coupure (12) par câble, les coupures étant décalées entre deux câbles (11) circonférentiellement adjacents pour former une largeur 1 entre coupures (12) de câbles adjacents, égale, dans le cas décrit, à 0,4 fois la largeur L31 soit 56 mm, les coupures étant considérées comme réalisées au centre de l'espacement (13) existant entre deux tronçons (110) de câbles. La largeur 1l de chevauchement entre câbles est évidemment fonction de la largeur 12 d'espacement (13) entre extrémités de deux tronçons (110) de câbles (11) et est, dans le cas décrit, égale à 55 mm, ce qui permet d'obtenir, pour une bande AB de largeur unité, une rigidité linéique, à l'état non vulcanisé, égale -8- à 0,5 fois la rigidité linéique, à l'état non vulcanisé, d'une bande AD de même longueur de nappe de carcasse renforçant le flanc et formée des mêmes câbles (11), mais non coupés, alors que la rigidité linéique de ladite bande AB, à l'état vulcanisé, est égale à 0,6 fois la rigidité linéique dans le même état de la bande AD de flanc. Si les lignes de coupures CC sont, comme montrées sur la figure 2, distantes axialement d'une quantité 1 égale à 0,4 fois la largeur L31, il en est pas moins certain que la distance entre les dites lignes CC peut être comprise entre 0,28 et 0,7 fois la largeur L31 sans sortir du cadre de l'invention. La partie AB de nappe de carcasse (1), montrée sur la figure 3, diffère de la partie AB de la figure 2 par la disposition des coupures (12). En effet, un câble (11) sur deux présente deux coupures (12) distantes de la largeur 1, égale à 0,4 fois la largeur L31, une des coupures (12) étant dans le prolongement circonférentiel de la coupure (12) d'un des deux câbles (1 1) circonférentiellement adjacents, alors que l'autre coupure (12) est dans le prolongement circonférentiel de la coupure (12) de l'autre câble (1 1) circonférentiellement adjacent. Les lignes de coupures CC ainsi formées restent distantes de la quantité 1. Ladite disposition permet une meilleure maîtrise du procédé de coupe des câbles de renforcement, en permettant d'être assuré que le nombre de coupures est suffisant. La troisième variante, montrée sur la figure 4, consiste à conférer aux câbles (11), renforçant la partie AB de la nappe de carcasse (1) non vulcanisée, des ondulations de longueur d'onde. et d'amplitude a sur une largeur axiale 1 égale à 0,4 fois la largeur L31, ladite largeur 13 étant -9- préférentiellement comprise entre 0,28 et 0,7 fois la largeur L31. La longueur d'onde X et l'amplitude des ondulations a sont choisies telles que le rapport a/l soit égal à 0,1, tel que les ondulations s'atténuent sérieusement dans le pneumatique vulcanisé, ce qui permet d'obtenir à l'état vulcanisé une rigidité linéique de bande AB pratiquement égale à la rigidité d'une bande AD, et donc de conserver les propriétés initiales de la nappe de carcasse sur toute sa longueur méridienne. La figure 5 montre une disposition de coupures (12) de câbles (11) formant deux nappes (1) d'armature de carcasse pour pneumatique radial, les lignes de coupures étant distantes d'une quantité 1 égale 0,2 fois la largeur L31, comme il apparaît clairement sur ladite figure 5. Les longueurs de chevauchement entre câbles d'une nappe sont, comme montrées, préférentiellement égales aux longueurs de chevauchement entre câbles de l'autre nappe. Lorsqu'il s'agit d'une partie AB de nappe de carcasse avec des câbles coupés, ladite nappe de carcasse est, comme usuellement, préparée par assemblage des câbles et de leur calandrage de mélange caoutchouteux, puis découpée pour obtenir la longueur méridienne souhaitée. La nappe ainsi préparée et coupée est posée sur une table o un dispositif pourvu de plusieurs couteaux tranchants peut se mouvoir verticalement et venir frapper et couper les câbles, les dits couteaux étant préalablement réglés en espacement longitudinal et transversal de manière à ce que les coupures soient réalisées aux endroits voulus. Quant à la nappe de carcasse avec une partie AB de câbles ondulés dans le plan de ladite nappe, elle est réalisée par les moyens connus, c'est-à-dire le passage des câbles entre deux rouleaux -10- cannelés ce qui procure une ondulation perpendiculaire au plan de la nappe, les ondulations étant ensuite couchées dans le plan de la nappe par des rouleaux lisses. Comme les ondulations ne sont pas continues, les rouleaux de formation des dites ondulations sont mis en contact réciproque seulement à un temps donné et pendant un instant de durée limité, suivant la longueur AB et la vitesse de déplacement des câbles. -11- REVENDICATIONS. 1 - Pneumatique P comportant une armature de carcasse, composée d'au moins une nappe (1) d'éléments de renforcement (1 1) et ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle (2), ladite armature de carcasse étant radialement surmontée d'une armature de sommet (3) composée d'au moins deux nappes de travail (31, 32) formées d'éléments de renforcement croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10 et 45 , est caractérisé en ce que, à l'état non vulcanisé, la partie AB de nappe de carcasse (1), disposée sous l'armature de sommet (3), centrée sur le plan équatorial XX' et ayant une largeur axiale L 1 comprise entre 0,4 et 1 fois la largeur L31 de la nappe de sommet de travail (31) la plus large, présente une rigidité linéique d'extension par unité de largeur comprise entre 0,1 et 0,7 fois la rigidité linéique d'extension de chaque partie AD de la même nappe de carcasse (1) renforçant le flanc (5) du pneumatique P, de sorte que ledit rapport des rigidités linéiques devienne compris entre 0,2 et 1 lorsque le pneumatique P est vulcanisé. 2 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie AB d'armature de carcasse (1) est formée d'éléments de renforcement (11) coupés, les coupures (12) entre tronçons (110) étant décalées entre deux éléments (11) circonférentiellement adjacents pour former des lignes de coupures CC distantes axialement d'une quantité 1 comprise entre 0,28 et 0,7 fois la largeur L31. 3 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie AB d'armature de carcasse (1) est formée d'éléments de renforcement (11) -12- coupés, un élément (1 1) sur deux éléments circonférentiellement adjacents présentant deux coupures (12), une des coupures (12) étant dans le prolongement circonférentiel de la coupure (12) d'un des deux éléments (11) circonférentiellement adjacents, alors que l'autre coupure (12) étant dans le prolongement circonférentiel de la coupure (12) de l'autre élément (1 1) circonférentiellement adjacent, les lignes de coupures CC ainsi formées étant distantes axialement d'une quantité 1 comprise entre 0,28 et 0,7 fois la largeur L31. 4 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce les éléments de renforcement (1 1), renforçant la partie AB de la nappe de carcasse (1) non vulcanisée présentent des ondulations de longueur d'onde X, et d'amplitude a sur une largeur axiale 1 comprise entre 0,28 et 0,7 fois la largeur L31 de la partie AB, le rapport a/X étant compris entre 0,05 et 0,2.