Brevet FR2781425A1 — publié le 20000128

La présente invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale, et plus particulièrement à un pneumatique "Poids Lourds", destiné à équiper des véhicules tels que les camions, tracteurs routiers, autobus, remorques et autres, et dans lequel une nouvelle structure de renforcement des bourrelets est adaptée en vue de l'amélioration de l'endurance desdits bourrelets. En général, un pneumatique du type considéré comprend une armature de carcasse formée d'au moins une nappe de câbles métalliques, ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle, en formant un retournement. L'armature de carcasse est radialement surmontée d'une armature de sommet, composée d'au moins deux nappes de câbles métalliques, croisés d'une nappe à la suivante en formant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10 et 45 . Les retournements d'armature de carcasse sont généralement renforcés par au moins une nappe de câbles métalliques orientés à un faible angle par rapport à la direction circonférentielle. Dans le cas de la présence d'une seule nappe de renforcement de bourrelet, cette dernière peut être située le long du retournement d'armature de carcasse avec une extrémité radialement supérieure située au dessus ou au dessous de l'extrémité radialement supérieure du retournement d'armature de carcasse. Quant à l'extrémité radialement inférieure d'une telle nappe, elle est généralement située soit sur une droite parallèle à l'axe de rotation et passant approximativement par le centre de gravité de la section méridienne de la tringle d'ancrage de l'armature de carcasse, dans le cas d'un pneumatique possédant des bourrelets destinés à être montés sur des sièges de jante inclinés à 15 + 2 , soit sur une droite parallèle à l'axe de rotation passant par un point situé entre le centre de gravité de la section méridienne de la tringle d'ancrage et le point de largeur axiale maximale de l'armature de carcasse, dans le cas de pneumatique possédant des bourrelets destinés à être montés sur des sièges de jante inclinés à 0 ou à 5 + 1 . Dans ce deuxième cas, la nappe de renforcement du bourrelet est alors enroulée autour de la tringle, de sorte à présenter un brin axialement extérieur et un brin axialement intérieur, l'extrémité radialement supérieure du brin axialement intérieur étant généralement située au dessous de l'extrémité radialement supérieure du brin axialement extérieur. La solution connue a pour but d'éviter la déradialisation des câbles du retournement de l'armature de carcasse, ainsi que de minimiser les déformations radiales et circonférentielles subies par l'extrémité dudit retournement, et par la couche de caoutchouc extérieure recouvrant le bourrelet et assurant la liaison avec la jante. Dans d'autres cas, la nappe de renforcement métallique a été remplacée par plusieurs nappes, textiles par exemple, situées axialement soit du même côté du retournement, soit de part et d'autre dudit retournement, soit encore en partie le long du retournement et en partie le long de l'armature de carcasse. Une autre variante consiste à mettre deux nappes de renforcement le long du retournement, de part et d'autre dudit retournement, et une troisième nappe le long de l'armature de carcasse axialement à l'extérieur de ladite armature. La durée de vie des pneumatiques "Poids-Lourds", du fait des progrès accomplis, du fait que certains roulages sont rendus moins pénalisants en ce qui concerne l'usure de la bande de roulement, est devenue telle qu'il est encore nécessaire d'améliorer l'endurance des bourrelets, et plus particulièrement des pneumatiques soumis à des roulages prolongés, roulages induisant souvent une température élevée des bourrelets, du fait des températures atteintes par les jantes de montage. Afin d'améliorer l'endurance d'un pneumatique appelé à porter de lourdes charges et ayant des bourrelets destinés à être montés sur des sièges de jante plats ou inclinés à , la demande Française FR 98/03570 (non encore publiée) propose un pneumatique comprenant au moins une armature de carcasse radiale, formée d'au moins une nappe d'éléments de renforcement inextensibles et ancrée dans chaque bourrelet B à une tringle pour former un retournement dont l'extrémité est situé à une distance radiale HRNC de la base de bourrelet, chaque bourrelet B étant renforcé par au moins deux armatures additionnelles de renforcement, au moins une première armature formée d'éléments de renforcement métalliques radiaux et au moins une deuxième armature formée d'éléments faisant avec la direction circonférentielle un angle ca tel que 0 _ autour de ladite tringle d'ancrage. L'armature de carcasse du pneumatique radial tel que décrit ci-dessus, monté sur sa jante de service et gonflé à la pression recommandée, a, dans un flanc, un profil méridien régulièrement convexe entre approximativement les zones de raccordement avec le profil méridien de l'armature de sommet et avec le bourrelet. En particulier, à partir du rayon o l'armature de carcasse subit l'influence de la(des) nappe(s) de renforcement de bourrelets à éléments de renforcement inclinés par rapport à la direction radiale, ladite armature possède dans le bourrelet un profil méridien concave, sensiblement incurvé dans le sens opposé à la courbure dans les flancs, c'est-à-dire sensiblement parallèle à la courbure des rebords de jante à partir d'un point d'inflexion situé radialement approximativement au niveau de l'extrémité radialement supérieure dc la nappe de renforcement de bourrelet à éléments inclinés, placée axialement à l'extérieur le long du retournement d'armature de carcasse. De manière générale, le profil méridien de toute armature de renforcement de bourrelet, présente axialement à l'intérieur ou à l'extérieur de la partie non retournée d'armature de carcasse, est sensiblement parallèle au profil méridien de la dite partie non retournée. Les études et essais de la demanderesse l'ont conduit à améliorer l'endurance dudit pneumatique, ayant des bourrelets destinés à être montés sur des sièges de jante plats ou inclinés à 5 , en utilisant différemment l'armature de renforcement de bourrelet à éléments radiaux. Le pneumatique, conforme à l'invention, a chaque bourrelet doté d'une première armature de renforcement formée d'au moins une nappe d'éléments de renforcement radiaux, enroulée autour de la tringle d'ancrage de l'armature de carcasse et à l'intérieur de ladite armature de carcasse pour former deux brins de sorte que le brin axialement intérieur, entre son bord radialement supérieur, parallèle au profil méridien d'armature de carcasse, et son point de tangence à la tringle d'ancrage suive un tracé rectiligne dit "du plus court chemin" et que l'extrémité radialement supérieure dudit brin axialement intérieur soit radialement située à une distance HLI de la base du bourrelet, comprise entre 80% et 160% de la distance HRNC, distance radiale séparant l'extrémité du retournement d'armature de carcasse de la base de bourrelet, la deuxième armature d'éléments inclinés par rapport à la direction radiale n'étant pas enroulée autour de ladite tringle d'ancrage et disposée axialement à l'extérieur du retournement d'armature de carcasse. Le brin axialement extérieur, dans le cas d'une seule nappe de renforcement d'éléments radiaux, situé axialement à l'intérieur du retournement de l'armature de carcasse, aura préférentiellement son extrémité radialement supérieure radialement moins éloignée de l'axe de rotation que l'extrémité du retournement d'armature de carcasse, la distance HLE séparant ladite extrémité de la base du bourrelet étant comprise entre 0,2 et 0,8 fois la hauteur HRNC du retournement d'armature de carcasse. Les éléments de renforcement radiaux de la première nappe de l'armature de renforcement de bourrelet sont de préférence des éléments métalliques inextensibles, en acier et sous forme de câbles. Il est avantageux, en vue d'améliorer la résistance de l'armature de carcasse aux ruptures d'éléments de renforcement se produisant dans ses portions faisant partie intégrante des bourrelets, de conférer aux dites portions le même profil que celui des nappes de renforcement de bourrelet à éléments radiaux, c'est-à-dire un profil rectiligne. Pour favoriser la reprise des efforts méridiens du retournement d'armature de carcasse, et ainsi améliorer la résistance à l'initiation et propagation des fissures de caoutchouc prenant naissance à l'extrémité du retournement d'armature de carcasse, il est particulièrement avantageux d'adjoindre à la première nappe de renforcement d'éléments radiaux une deuxième nappe des dits éléments. Dans ce cas, la première nappe d'éléments, dont les deux brins sont axialement situés entre la nappe de carcasse et son retournement, aura l'extrémité radialement supérieure du brin axialement extérieur très proche de la tringle d'ancrage et la distance séparant ladite extrémité de la base du bourrelet sera inférieure à la hauteur du crochet de jante, sur laquelle sera monté le pneumatique. Quant à la deuxième nappe, elle sera enroulée autour de la tringle d'ancrage à l'extérieur de la nappe de carcasse et son retournement, de sorte à former deux brins, l'extrémité du brin axialement extérieur étant distant de la base du bourrelet d'une quantité HLE2 comprise entre 0,4 et 1,2 fois la distance Hp4c, et l'extrémité du brin axialement intérieur HLI2 étant distant de ladite base de bourrelet d'une quantité inférieure à la hauteur du crochet de jante. La dite deuxième nappe de renforcement étant axialement à l'extérieur du retournement de carcasse concave, aura aussi préférentiellement un tracé de plus court chemin, sans cependant être obligatoirement rectiligne. Comme dans le cas de la première nappe, les éléments de renforcement de la deuxième nappe sont préférentiellement des éléments métalliques inextensibles et mieux encore des câbles en acier, les meilleurs résultats étant obtenus par l'emploi de câbles en acier dans toutes les nappes présentes dans le bourrelet. 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 une première variante de bourrelet conforme à l'invention, - la figure 2 représente schématiquement une deuxième variante de bourrelet conforme à l'invention, le bourrelet étant globalement aminci, la figure 3 représente schématiquement une troisième variante préférentielle de l'invention. Le bourrelet B représenté sur la figure 1 est celui d'un pneumatique D 20 X, destiné à être monté sur une jante comportant des sièges de jante inclinés à 5 . Ledit bourrelet est renforcé par une tringle (2). Autour de ladite tringle (2) est ancrée une armature de carcasse (1) composée d'une seule nappe de câbles métalliques. L'ancrage se fait par un retournement (10) autour de la couche (20) de mélange caoutchouteux qui recouvre la tringle (2), la distance radiale HRNC séparant l'extrémité radialement supérieure dudit retournement (10) de la base D du bourrelet, (ladite base étant par convention représentée par la droite parallèle à l'axe de rotation passant par le point de la tringle (2) le plus rapproché dudit axe de rotation), étant égale, dans l'exemple étudié du pneumatique de dimension D 20 X, à 0,27 fois la hauteur H du pneumatique sur jante, cette dernière étant la distance radiale séparant le point du pneumatique radialement le plus éloigné de l'axe de rotation de la droite de mesure du diamètre nominal de la jante de montage, et égale à 268 mm. Entre l'armature de carcasse (1) et son retournement (10), radialement au dessus de la tringle (2), est disposé un premier bourrage de tringle (3) en mélange caoutchouteux de dureté Shore A généralement élevée, ledit premier bourrage (3) étant prolongé radialement par un deuxième bourrage (4) en mélange caoutchouteux de dureté Shore moins élevée que la précédente et l'extrémité radialement supérieure dudit bourrage (4) étant sensiblement située au niveau de la largeur axiale maximale du pneumatique. L'armature de carcasse (1) du pneumatique, monté sur sa jante de service et gonflé à la pression recommandée, a dans un flanc un profil méridien régulièrement convexe entre approximativement les zones de raccordement avec le profil méridien de l'armature de sommet (non montrées) et avec le bourrelet B. En particulier, à partir du point d'inflexion de rayon Rc situé radialement approximativement au niveau de l'extrémité radialement supérieure de la nappe de renforcement usuelle de bourrelet (7) placée le long du retournement d'armature de carcasse et o l'armature de carcasse subit l'influence de ladite nappe de renforcement (7) de bourrelet, ladite armature de carcasse possède un profil méridien concave, incurvé dans le sens opposé à l'incurvation dans les flancs, c'est-à-dire sensiblement parallèle à la courbure des rebords de jante à partir dudit point d'inflexion. Axialement à l'extérieur de la partie non retournée de la nappe de carcasse (1) et, après retournement autour de la tringle (2), axialement à l'intérieur du retournement (I 0) de la nappe (1), est disposée une première armature de renforcement (6) de bourrelet composée, dans l'exemple décrit, d'une seule nappe (60), de manière à former deux brins, un brin axialement intérieur (601) et un brin axialement extérieur (602). Les extrémités radialement supérieures respectivement des deux brins (601) et (602) sont situées par rapport à la base du bourrelet à des hauteurs HLI et HLE respectivement égales à 86 mm et 38 mm, la distance HLE étant égale à 65% de la distance HRNC. La nappe (60) de ladite première armature est formée de fils ou câbles métalliques radiaux et dans l'exemple décrit orientés à 90 par rapport à la direction circonférentielle (seront considérés comme radiaux des éléments de renforcement faisant avec la direction circonférentielle un angle compris dans l'intervalle -85 , +85 ). Les deux extrémités, du retournement de l'armature de carcasse et du brin axialement extérieur de la nappe de renforcement (60) respectivement, sont axialement à l'extérieur recouverts par un troisième bourrage (5), dit de remplissage et prenant appui d'une part sur le deuxième bourrage de tringle (4) et sur les parties de nappes (601) et (10). Le bord du brin axialement intérieur (601) de ladite nappe (60), et il faut entendre par bord d'une nappe de renforcement une partie de la dite nappe ayant à partir de son extrémité une longueur au moins égale à 15 mm, est axialement sensiblement parallèle à la partie non retournée de la nappe de carcasse (1), tout en étant désaccouplé de la dite partie par une couche de mélange caoutchouteux (8). Radialement à l'intérieur, ledit bord est prolongé par une portion rectiligne, d'une part tangente en A au profil méridien dudit bord, puis parallèle sur une très courte distance au profil méridien convexe de la nappe de carcasse (1) et d'autre part tangente en T au contour extérieur de la tringle (2) enrobée. Entre l'armature de carcasse (1) et ladite portion rectiligne est placé un profilé de remplissage (9) en mélange caoutchouteux. Quant à la deuxième armature de renforcement de bourrelet (7), elle est formée, dans l'exemple décrit, d'une nappe (7) de câbles métalliques inextensibles en acier parallèles entre eux dans la nappe et faisant avec la direction circonférentielle un angle de 22 , ladite nappe (7) étant située axialement à l'extérieur du retournement d'armature de carcasse et ayant d'une part une extrémité radialement supérieure située à une distance HRs de la base D du bourrelet égale à 50 mm, c'est-à-dire radialement au dessus de l'extrémité du brin axialement extérieur (602) de la nappe (60) de la première armature de renforcement (6) de bourrelet, et une extrémité radialement inférieure pratiquement située au niveau de la base du bourrelet. La variante montrée sur la figure 2 concerne le profil méridien de l'armature de carcasse (1), et plus particulièrement le profil dans le bourrelet du pneumatique: à partir du point A' disposé sur la même droite parallèle à l'axe de rotation que le point A décrit précédemment, ladite armature possède un profil méridien dont le tracé, vu en section transversale, est parallèle au tracé que présente la portion rectiligne du brin axialement intérieur de la nappe de renforcement (60), ledit tracé devenant tangent avec la tringle (2) en T'. Ladite variante permet un amincissement notoire du bourrelet, d'o une moindre température de fonctionnement avec toutes les heureuses conséquences sur l'endurance à la fatigue d'un tel bourrelet, ainsi qu'une diminution de poids du pneumatique appréciable. Comme dans le cas de l'exemple montré sur la figure 1, la structure du bourrelet B est complétée par la présence d'une deuxième armature de renforcement (7) de bourrelet, formée aussi d'une nappe (7) de câbles métalliques inextensibles en acier parallèles entre eux dans la nappe et faisant avec la direction circonférentielle un angle de 22 , ladite nappe (7) étant située axialement à l'extérieur du retournement d'annature de carcasse et ayant des extrémités radialement supérieure et radialement inférieure situées comme dans le cas de la figure 1. La troisième variante, montrée sur la figure 3, est directement dérivée de celle décrite ci-dessus et montrée sur la figure 2. Elle en diffère fondamentalement par la présence d'une deuxième nappe (61) d'armature de renforcement (6), composée d'éléments de renforcement métalliques radiaux et enroulée autour de la tringle (2), pour former deux brins: un brin axialement extérieur (611), situé axialement à l'extérieur du retournement (10) d'armature de carcasse (1) et dont l'extrémité radialemient supérieure se trouve à une distance radiale HLE2 de la base du bourrelet égalc à 58 mm, soit 0,78 fois la hauteur HRNC dudit retournement (10), et un brin axialement intérieur (612), situé axialement à l'intérieur de la partie non retournée de la O10 nappe de carcasse et dont l'extrémité radialement supérieure se trouve à une distance radiale HLI2 de la base du bourrelet inférieure à la hauteur Hc du crochet de jante, sur laquelle sera monté le pneumatique. Le profil du brin axialement extérieur de ladite deuxième nappe (61) d'armature de renforcement de bourrelet (6) a un tracé qui n'est pas obligatoirement parallèle au tracé du profil méridien du retournement (10) de la nappe de carcasse (1); ledit tracé du brin (611) étant dit "du plus court chemin" dans la limite des possibilités, puisque ledit tracé ne peut pas, dans tous les cas de figures, être rectiligne pour cause de présence d'un rebord de jante. On définit, dans le cas du brin axialement extérieur d'une nappe de renforcement, ce tracé de "plus court chemin" comme étant un tracé qui, entre son extrémité supérieure E et son point de tangence T" au cercle parallèle au cercle circonscrit à la tringle (2) possède une longueur inférieure à la longueur du tracé de retournement (10) de carcasse, entre le point dudit retournement E' situé sur la droite perpendiculaire au profil méridien du retournement d'armature de carcasse abaissé de E et le point de tangence T"' dudit retournement à la tringle, T"' étant situé sur la même droite parallèle à l'axe de rotation que le point T". Il est évident que ce tracé peut être parallèle au tracé du retournement de nappe de carcasse, et sera toujours de plus court chemin par rapport audit tracé de retournement, puisqu'à l'intérieur du cercle représentant la courbure concave du tracé du retournement, du fait du choix de la position axialement à l'extérieur du brin (611) par rapport au retournement (10) d'armature de carcasse. La présence du brin (611) de la deuxième nappe (61) de la première armature de renforcement (6) de bourrelet, de hauteur supérieure à la hauteur Hc du crochet de jante et dont le tracé répond à la définition de tracé de plus court chemin, permet une meilleure reprise des efforts de tension au niveau du retournement et en conséquence permet une diminution des contraintes en extrémités de retournements. Ladite présence rend inutile la présence d'un brin axialement extérieur (602) de première nappe (60) dont la hauteur supérieure est supérieure à la hauteur du crochet de jante: aussi la hauteur HLI peut aussi être inférieure à la hauteur Hc. Le bourrelet est complété, de même que dans le cas des deux variantes décrites précédemment; par une deuxième armature de renforcement (7), Que ce soit dans le cas de la variante de la figure 2 ou de la variante de la figure 3, la structure du bourrelet conforme à l'invention comprend aussi une deuxième armature de renforcement (7), formée aussi d'une seule nappe (7) de câbles métalliques inextensibles en acier parallèles entre eux dans la nappe et faisant avec la direction circonférentielle un angle de 22 , ladite nappe (7) étant située axialement à l'extérieur du brin axialement extérieur (611) de la deuxième nappe (61) de la première armature (6) de renforcement de bourrelet. REVENDICATIONS. 1 - Pneumatique comprenant au moins une armature de carcasse radiale (1), formée d'au moins une nappe d'éléments de renforcement inextensibles et ancrée dans chaque bourrelet B à une tringle (2) pour former un retournement (1 0) dont l'extrémité est situé à une distance radiale HRNC de la base D de bourrelet, chaque bourrelet B étant renforcé par au moins deux armatures additionnelles de renforcement, au moins une première armature (6) formée d'éléments de renforcement radiaux et au moins une deuxième armature (7) formée d'éléments métalliques faisant avec la direction circonférentielle un angle a tel que 0 retournement (10) d'armature de carcasse (1). 2 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brin axialement extérieur (602) situé axialement à l'intérieur du retournement (10) de l'armature de carcasse (1) a son extrémité radialement supérieure radialement moins éloignée de l'axe de rotation que l'extrémité du retournement (10) d'armature de carcasse, la distance HLE séparant ladite extrémité de la base D du bourrelet étant comprise entre 0,2 et 0,8 fois la hauteur HRNC du retournement (10) d'armature de carcasse (1). 3 - Pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profil méridien de l'armature de carcasse (1), à partir de son point A', disposé sur la même droite parallèle à l'axe de rotation du pneumatique que A, jusqu'à son point de tangence T' avec la tringle (2), possède un tracé A'T', vu en section transversale, parallèle au tracé AT de la portion rectiligne du brin axialement intérieur (601) de la nappe de renforcement (60). 4 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments de renforcement radiaux de la première nappe (60) de la première armature (6) de renforcement de bourrelet sont des éléments métalliques inextensibles, en acier et sous forme de câbles. - Pneumatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'armature de renforcement (6) comprend une deuxième nappe (61) d'armature de renforcement (6), composée d'éléments de renforcement radiaux et enroulée autour de la tringle (2), pour former deux brins: un brin axialement extérieur (611), situé axialement à l'extérieur du retournement (10) d'armature de carcasse (1) et dont l'extrémité radialement supérieure se trouve à une distance radiale HLE2 de la base du bourrelet D comprise entre 0,4 et 1,2 fois la distance HRNC, l'extrémité du brin axialement intérieur (612) étant distante de ladite base de bourrelet D d'une quantité inférieure à la hauteur Hc du crochet de jante sur laquelle sera monté le pneumatique. 6 - Pneumatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le profil du brin axialement extérieur (611) de ladite deuxième nappe (61) d'armature de renforcement (6) de bourrelet a un tracé dit de plus court chemin qui, entre son extrémité supérieure E ct son point de tangence T" au cercle parallèle au cercle circonscrit à la tringle (2), possède une longueur inférieure à la longueur du tracé du profil méridien du retournement (10) de carcasse, entre le point dudit retournement E' situé sur la droite perpendiculaire au profil méridien du retournement (10) d'armature de carcasse (1) abaissé de E et le point de tangence à la tringle T"' situé sur la même droite parallèle à l'axe de rotation que le point T". 7 - Pneumatique selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la deuxième armature (7) d'éléments inclinés par rapport à la direction radiale est disposée axialement à l'extérieur du brin axialement extérieur (611) de la deuxième nappe de renforcement (61) de la première armature de renforcement (6) de bourrelet. 8 - Pneumatique selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les éléments de renforcement radiaux de la deuxième nappe (61) de la première armature (6) de renforcement de bourrelet sont des éléments métalliques inextensibles, en acier et sous forme de câbles.