Brevet FR2776238A1 — publié le 19990924

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 tormant avec la direction circonfèrentielle 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 dc la présence d'une seule nappe de renforcement dc 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 150 t 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 ct le point dc 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. L'endurance des bourrelets peut aussi être améliorée en disposant le long de l'armature de carcasse deux nappes de renforcement. alors que le retournement de ladite armature n'est pas renforcée. 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'améliorcr 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. A la lecture de la demande française FR 2 730 190. ladite amélioration peut être obtenue par la présence dans les bourrelets d'au moins une nappe de renforcement formée d'éléments métalliques circonférentiels, enroulée autour de la tringle, à l'extérieur de la partie enroulée de l'armature de carcasse, de sorte que les extrémités radialement supérieures respectivement du brin axialement extérieur et radialement supérieure du brin axialement intérieur soient radialement situées au dessus d'une droite parallèle à l'axe de rotation et passant par le point de la tringle le plus éloigné dudit axe de rotation. L'armature de carcasse, formée de fils ou câbles radiaux, est ainsi, au niveau dc sa surface de contact avec la tringle, formée, comme connu, d'éléments sensiblement circonférentiels qui sont généralement métalliques sous forme de fils. câbles, rubans ou feuillards enroulés, insérée entre lesdits éléments à orientation sensiblement circonférentielle et la nappe additionnelle d'éléments métalliques eux aussi circonférentiels. Cette structure permet ainsi la reprise des efforts de tension subis par l'armature de carcasse. et ainsi minimise toutes les déformations en extrémités de retournement d'armature de carcasse, quelles que soient les conditions de roulage. La même demande FR 2 730 190 décrit une variante avantageuse pour renforcer le bourrelet, consistant en ce que l'extrémité du brin axialement intérieur de la nappe d'éléments circonfrentiels soit recouverte d'une nappe de renfort (9), constituée de câbles métalliques radiaux. La solution d'une nappe de renforcement de bourrelet à éléments de renforcement circonférentiels n'apparaît pas être la solution techniquement et industriellement optimalc pour des pneumatiques avant des bourrelets destinés à être montés sur des jantes dites plates ou ayant des sièges inclinés à D , le facteur important ne semblant pas être la présence d'éléments circonférentiels. 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 So, ledit pneumatique conforme à l'invention, 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 a tel que 0 HRNC, la deuxième armature n'étant pas enroulée autour de ladite tringle d'ancrage. Des éléments de renforcement seront considérés comme radiaux, si l'angle qu'ils font avec la direction circonférentielle du pneumatique est compris dans un intervalle 80 -100 . Il faut entendre par armature enroulée autour de la tringle une armature formant deux brins axialement intérieur et extérieur dont les extrémités respectives sont situées radialement au dessus d'une droite parallèle à l'axe de rotation passant par le centre de gravité de la section transversale de la tringle d'ancrage. De même, il faut entendre, dans le cadre de l'invention, par extrémité radialement supérieure du brin d'une armature de renforcement de bourrelet, qui peut être constituée d'une ou plusieurs nappes, l'extrémité de nappe d'armature la plus éloignée de l'axe de rotation, les nappes d'armature pouvant avoir des extrémités Supérieures comprises dans un intervalle de distance radiale au plus égale à 20 mm. De même, l'extrémité radialement inférieure d'une armature de renforcement de bourrelet sera l'extrémité inférieure de nappe la moins éloignée de l'axe de rotation. La première armature d'éléments de renforcement radiaux est avantageusement formée d'une seule nappe de câbles métalliques inextensibles, dont l'extrémité du brin axialement intérieur est située entre la droite parallèle à l'axe de rotation et passant par le centre dc gravité de la section transversale de la tringle et la droite parallèle audit axe de rotation et passant par le point de largeur axiale maximale de l'armature de carcasse. La deuxième armature additionnelle de renforcement de bourrelet peut être formée d'au moins une nappe d'éléments de renforcement métalliques circonférentiels; il est alors avantageux pour faciliter la fabrication et en diminuer le cout, de choisir comme éléments de renforcement de ladite nappe des tronçons ou des ensembles de tronçons de câbles métalliques, de longueur circonfèrentielle inférieure à la longueur circonférentielle de l'axe moyen de la tringle. La deuxième armature peut aussi être formée de deux nappes d'éléments de renforcement parallèles entre eux dans chaque nappe, croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle un angle de 45", mesuré aux bords radialement inférieurs des dites deux nappes et les éléments de renforcement étant avantageusement des fils ou câbles textiles. Elle peut aussi etre formée, comme connu en soi, d'une seule nappe de câbles métalliques parallèles entre eux dans la nappe et faisant avec la direction circonférentielle un angle faible compris entre 5" et 30". La deuxième armature, qu'elle soit textile ou métallique peut etre disposée axialement à l'extérieur du retournement de l'armature de carcasse, l'extrémité radialement supérieure de ladite armature étant alors plus proche de l'axe de rotation que ne l'est l'extrémité du brin axialement extérieur de la première armature de renforcement de bourrelet. Elle peut aussi être disposée axialement à l'intérieur du retournement d'armature de carcasse, entre ledit retournement et la paroi axialement extérieure du profilé de caoutchouc triangulaire situé radialement à l'extérieur de la tringle d'ancrage. Ladite deuxième armature est avantageusement disposée soit axialement à l'intérieur soit axialement à l'extérieur dc la partie non retournée de l'armature de carcasse, en ayant une extrémité radialement supérieure plus proche de l'axe de rotation que ne l'est l'extrémité supérieure du brin axialement intérieur de l'armature d'éléments radiaux. Lorsqu'elle est disposée axialement à l'intérieur de l'armature de carcasse, elle est préfërentiellement entre ladite partie non retournée d'armature de carcasse et la première armature de renforcement d'éléments radiaux. 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, les tringles étant des tringles tressées et le bourrelet étant aminci, - la figure 3 représente schématiquement la variante préférentielle de l'invention. Le bourrelet B représenté sur la figure 1 est celui d'un pneumatique 10.00-20 X, destiné à etre monté sur une jante comportant des sièges de jante inclinés à z . Ledit bourrelet est renforcé par une triangle (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 (9), la distance radiale HKNC séparant l'extrémité radialement supérieure dudit retournement ( 10), de la base du bourrelet, ladite base étant par convention représentée par la droite parallèle à l'axe dc rotation passant par le point dc la tringle (2) le plus rapproché dudit axe de rotation, étant égale, dans l'exemple étudié du pneumatique de dimension 10.00- 20. à 0,25 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 270 mm. Entre l'armature de carcasse (i) 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 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. Axialement à l'intérieur de la partie non retournée de la nappe de carcasse (1) et, après retournement autour de la tringle (2), axialement à l'extérieur du retournement (10) de la nappe (1), est disposée une première armature de renforcement de bourrelet composée, dans l'exemple décrit, d'une seule nappe (6), de manière à former deux brins. un brin axialement intérieur (61) et un brin axialement extérieur (60). Les extrémités radialement supérieures respectivement des deux brins (61) et (60) sont situées par rapport à la base du bourrelet à des hauteurs HLI et HLE respectivement égales à 80 mm et 58 mm, la distance HLE étant égale à 85% de la distance HKNC. La nappe (6) de ladite première armature est formée de fils ou câbles métalliques orientés à 90" par rapport à la direction circonférentielle. Les deux extrémités respectivement du retournement de l'armature de carcasse et du brin axialement extérieur de la nappe de renforcement(6) 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 (60) et (10). Entre le brin axialement intérieur (61) de la nappe de renforcement de bourrelet (6) et la partie non retournée de la nappe de carcasse(l) est disposée une deuxième armature de renforcement de bourrelet (7), composée, dans l'exemple décrit, de deux nappes (71) et (72) de câbles textiles en polyamide aliphatique, parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe (71) à la suivante (72) en formant avec la direction circonférentielle un angle de 45", mesuré sur le pneumatique vulcanisé sur les bords radialement inférieurs des nappes (71) et (72) et aux erreurs de fabrication près, c'est-à-dire des angles compris dans l'intervalle 45" t 1,5 . L'extrémité radialement supérieure de l'armature (7), qui est par convention l'extrémité radialement supérieure de la nappe (72), nappe dont l'extrémité est la plus éloigné de l'axe de rotation, est située à une distance radiale de la base du bourrelet HRS égale à 55 mm, soit inférieure à la distance HLI de l'extrémité radialement supérieure du brin asialement intérieur de la nappe de renforcement de bourrelet (6) d'au moins 33% de HLl. L'extrémité supérieure de la deuxième nappe (7 1) de l'armature (7) est radialement en dessous de l'extrémité de la nappe (72), de 6 mm. Quant aux extrémités radialement inférieures des deux nappes (71) et (72), sensiblement à la même distance radiale de l'axe de rotation, et distantes de la base de bourrelet de quantités respectivement égales à 11 mm et S mm, c'est-à-dire très proches de la base du bourrelet. La majeure partie du bourrelet B est, comme connu en soi, entouré d'un mélange caoutchouteux de protection (8), qui est axialement à l'intérieure prolongé radialement à l'extérieur par les couches usuelles de renforts caoutchouteux et intérieures (9), alors qu'il est axialement à l'extérieur prolongé radialement à l'extérieur par la couche de flanc (7). La structure de bourrelet montré sur la figure 2 diffère de celle décrite précédemment par le fait que la deuxième armature de renforcement de bourrelet est formée d'une nappe (7) d'éléments métalliques au lieu et place des deux nappes textiles de l'exemple précédent. Les dits éléments sont parallèles entre eux dans la nappe (7) ct peuvent être circonférentiels, c'est-à-dire formant avec la direction circonférentielle un angle a égal à 0 aux erreurs de fabrication près, c'est-à-dire compris dans l'intervalle ( 1,50 t 1,5 ). Les éléments peuvent alors être des câbles métalliques inextensibles, mais la fabrication du pneumatique sera cependant avantageusement facilitée par l'emploi, à titre d'éléments de renforcement, de câbles extensibles. Elle le sera encore plus par l'emploi de tronçons ou d'ensembles ou groupes de tronçons de câbles, de longueur circonférentielle comprise entre 0,2 et 0,4 fois la longueur circonférentielle de l'armature dc renforcement, ce qui pcnnet la pose de l'armature de renforcement de bourrelet sur le tambour de confection de l'ébauche crue d'armature de carcasse et la mise sous forme torique de la dite ébauche sans difficultés majeures, et ladite longueur moyenne étant mesurée à la pose sur ledit tambour de confection. Les interstices ou coupures circonférentielles entre éléments coupés seront préférentiellement décalés les uns par rapport aux autres. Les éléments de la nappe de la deuxième armature de renforcement (7) peuvent aussi former avec la direction circonférentielle un angle faible pouvant être, par exemple, égal à 99 ; les éléments de renforcement étant alors des câbles inextensibles. La figure 3 montre une variante conforme à l'invention présentant l'avantage d'etre plus économique. La première armature de renforcement de bourrelet (6) composée d'une seule nappe (6) de câbles métalliques inextensibles et radiaux a, comparativement à la nappe (6) montrée sur la figure 1 et décrite dans la description afférente, un brin axialement intérieur(61) dont l'extrémité est plus proche de l'axe de rotation du pneumatique. puisque la distance HLE est seulement égale à 85%. de HRNC Quant à la deuxième armature de renforcement de bourrelet (7), elle est formée d'une nappe (7) de càbles métalliques inextensibles en acicr parallèles entre eux dans la nappe et faisant avec la direction circonférentielle un angle dc 220, ladite nappe (7) avant d'une part une extrémité radialement supérieure située radialement au dessous de l'extrémité du brin axialement extérieur (60) de la première armature de renforcement (6) de bourrelet. et d'autre part une extrémité radialement inférieure pratiquement située au niveau de la base de bourrelet. La présence combinée d'une armature de renforcement d'éléments radiaux à très tort module d'extension et enroulée autour de la tringle d'ancrage de l'armature de carcasse radiale et d'une armature de renforcement qui minimise la déradialisation de câbles radiaux de l'armature de carcasse, permet non seulement une baisse importante des sollicitations des mélanges de caoutchouc constituant le bourrelet plus particulièrement aux extrémités de nappes, mais aussi une amélioration de la résistance des câbles d'armature de carcasse à la fatigue. REVENDICATIONS l - - Pneumatique, appelé à porter de lourdes charges et ayant des bourrelets B destinés à être montés sur des sièges de jante plats ou inclinés à 5 , 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 (10) 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 (6. 7). au moins une première armature (6) formée d'éléments de renforcement métalliques radiaux et au moins une deuxième armature (7) formée d'éléments faisant avec la direction circonférentielle un angle un angle a tel que 0 méridienne, la première armature de renforcement (6) formée d'éléments métalliques radiaux, est enroulée autour de la tringle(2) d'ancrage de l'armature de carcasse (1). à l'extérieur de ladite armature de carcasse(l), pour former deux brins (60, 61) de sorte que l'extrémité radialement supérieure du brin axialement extérieur (60) soit radialement située à une distance HLE de la base du bourrelet, comprise entre 65% et 95% de la distance HRNC. la deuxième armature (7) n'étant pas enroulée autour de ladite tringle d'ancrage (2). 2 - Pneumatique selon la revendication 1. caractérisé en ce que la première armature de renforcement est formée d'une seule nappe de câbles métalliques inextensibles (6), dont ltextrémité du brin axialement intérieur (61) est située entre la droite parallèle à l'axe de rotation et passant par le centre de gravité dc la section transversale de la tringle (2) et la droite parallèle audit axe de rotation passant par le point dc largeur axiale maximale dc l'armature de carcasse (1). 3 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la deuxième armature additionnelle de renforcement de bourrelet est formée d'au moins une nappe (7) d'éléments de renforcement métalliques circonférentiels. 4 - Pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de renforcement de la nappe (7) sont des tronçons ou des ensembles de tronçons de câbles métalliques , de longueur circonférentielle inférieure à la longueur circonférentielle de l'axe moyen de la tringle. 5- Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la deuxième armature (7) est formée d'une seule nappe (7) de câbles métalliques parallèles entre eux dans la nappe et faisant avec la direction circonférentielle un angle faible compris entre 50 et 300. 6 - Pneumatique selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que la deuxième armature(7) est formée de deux nappcs(71, 72) d'éléments de renforcement parallèles entre eux dans chaque nappe, croisés d'une nappe (71) à la suivante (72) en faisant avec la direction circonfèrentielle un angle de 45 , les éléments de renforcement étant préférentiellement des fils ou câbles en matériau textile. 7 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième armature (7) est disposée axialement à l'extérieur du retournement (10) de l'armature de carcasse (1), I'extrémité radialement supérieure de ladite armature (7) étant plus proche de l'axe de rotation que ne l'est l'extrémité du brin axialement extérieur (60) de la première armature de renforcement (6) de bourrelet. 8 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième armature (7) est disposée axialement à l'extérieur de la partie non retournée de l'armature de carcasse (1) en ayant une extrémité radialement supérieure plus proche de l'axe de rotation que ne l'est l'extrémité supérieure du brin axialement intérieur (6 1) de la première armature (6) d'éléments de renforcement radiaux et une extrémité radialement inférieure proche de la base du bourrelet. 9 - Pneumatique selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que la deuxième armature (7) est disposée axialement à l'intérieur de la partie non retournée de l'armature de carcasse(l), entre ladite partie non retournée d'armature de carcasse et la première armature de renforcement (6) d'éléments radiaux, en ayant une extrémité radialement supérieure plus proche de l'axe de rotation que ne l'est l'extrémité supérieure du brin axialement intérieur de l'armature d'éléments radiaux et une extrémité radialement inférieure proche de la base du bourrelet.