Brevet FR2775218A1 — publié le 19990827

- I L'invention concerne un pneumatique dont le rapport de forme H/S est au plus égal à 0,65, et plus particulièrement un pneumatique de type "Poids-Lourds" ou de "Génie Civil". Un tel pneumatique. destiné généralement à porter de lourdes charges, comprend une armature de carcasse radiale. et une armature de sommet composée d'au moins deux nappes de sommet de travail, formées d'éléments de renforcement inextensibles, croisés d'une nappe à la suivante et faisant avec la direction circonférentielle des angles égaux ou inégaux, mais compris généralement entre 10 et 45 . Lorsqu'on augmnente la largeur axiale S de tels pneumatiques sans augmenter les diamètres à l'équateur et des sièges sur jante, c'est-àdire en conservant la hauteur H du pneumatique sur jante, on constate que l'aire de contact avec un sol plan et horizontal change considérablement de forme pour un rapport H/S inférieur à 0,65, ceci malgré l'utilisation d'une armature de sommet de travail résistant aux tensions qui lui sont appliquées. L'aire de contact s'élargit dans le sens axial, mais se raccourcit dans le sens longitudinal du pneumatique. Le raccourcissement dans le sens longitudinal comporte un rétrécissement de plus en plus prononcé dans la zone équatoriale, rétrécissement pouvant aller jusqu'à provoquer la réunion des bords avant et arrière de l'aire de contact, puis la division de ladite aire en deux aires symétriques par rapport à l'axe longitudinal de la bande de roulement. Malgré Ics avantages quc présentent les bandes de roulement larges et les rapports de forme H/S inférieurs à l'unité, plus particulièrement en pneumatiques pour véhicules de Tourisme. la forme inhabituellc de l'aire de contact d'un pneumatique -2 - de rapport de forme inférieur à 0,65 présente un grand nombre d'inconvénients dans les cas de pneumatiques pour véhicules lourds, du fait d'une irrégularité dans le sens axial des déformations radiales de l'ensemble armature de carcasse-armature de sommet de travail sous l'effet des contraintes dues à la pression de gonflage. Les dits inconvénients sont de plusieurs sortes, et concernent aussi bien l'endurance des armatures de renforcement que la résistance de la bande de roulement et du pneumatique aux agressions du sol (usure, dégradations, perforations, chocs, etc.). Afin de remédier au raccourcissement de l'aire de contact dans le sens longitudinal et au manque d'endurance de l'armature de sommet. le brevet FR 2 418 185 préconise de disposer entre l'armature de carcasse et la nappe de sommet de travail radialement intérieure, dans deux zones distinctes du plan équatorial, deux blocs limiteurs, constitués chacun de deux nappes superposées de câbles inextensibles, croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles opposés, au plus égaux en valeur absolue à la moitié du plus petit angle utilisé dans les nappes de travail, et différents de 0 . Si la solution, préconisée dans ledit brevet, permet en outre une amélioration de l'endurance du pneumatique, la résistance àa la séparation entre nappes de travail au niveau de leurs extrémités étant accrue, et les nappes des blocs limiteurs n'étant pas sujettes à ladite séparation, par contre elle procure un frettage trop important entraînant le risque de mise en compression des câbles de nappes de travail lors de la mise à plat. En vue d'améliorer l'usure du pneumatique à H/S faible, ainsi que la résistance à la séparation des nappes de sommet, le brevet US 4 934 429 revendique, au contraire du précédent, l'emploi de câbles métalliques, extensibles et dont l'orientation par rapport à la direction circonférentielle peut être nulle, dans une armature additionnelle, composée d'au moins une nappe à deux portions de part et d'autre du plan équatorial. l'extensibilité des câbles étant choisie en fonction des modules d'extension désirés respectivement pour la(les) nappe(s) de renforcement et les nappes de sommet. La présence d'armatures additionnelles d'éléments de renforcement circonférentiels ou très peu inclinés par rapport à la direction circonférentielle ne semble pas être la meilleure solution pour uniformiser axialement, en même temps que les rigidités d'armature de sommet. les pressions de contact avec le sol et/ou les glissements entre la bande de roulement et ledit sol. L'invention propose une autre solution afin d'atteindre l'objectif d'uniformisation précitée. solution relative à la constitution et la structure de l'armature de sommet de travail. Le pneumatique. conforme à l'invention, de rapport de forme inférieur à 0,65, comprenant une armature de carcasse radiale composée d'au moins une nappe d'éléments de renforcement métalliques inextensibles, et surmontée radialement d'une armature de sommet de travail. composée d'au moins deux nappes de sommet de travail axialement continues et formées d'éléments de renforcement métalliques inextensibles. parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante en tfaisant avec la direction circonférentielle des angles c(x. ct' compris entre et 45 , est caractérisé en ce que les deux nappes de travail ont des largeurs axiales respectivement comprises dans les intervalles 0,65 S0-0,80 S0 et 0,35 S0-0,45 So, S0 étant la largeur axiale maximale de la ligne moyenne de l'armature de carcasse, l'armature de sommet de travail étant complétée par la présence de deux demi-nappes. composées d'éléments métalliques inextensibles faisant avec la direction circonférentielle un angle D inférieur au plus petit des angles c et cc' d'au moins 2 et de direction opposée à la direction de l'angle cc de la -4- nappe de travail axialement continue la plus large, les dites demi-nappes étant disposées de part et d'autre du plan équatorial avec des largeurs axiales comprises entre 0,22 S0 et 0, 35 SO et telles que leurs extrémités axialement intérieures soient distinctes du plan équatorial d'une quantité égale à la demi-largeur de la nappe de travail la moins large diminuée d'une quantité au moins égale à 0,05 S0. De manière préférentielle, les deux nappes axialement continues et formées des éléments orientés avec des angles cc, cE' sont radialement les plus proches de l'armature de carcasse, et, dans ce contexte, la nappe la moins large est préférentiellement la plus proche de la nappe radialement extérieure de l'armature de carcasse, ladite nappe la moins large ayant des éléments de renforcement orientés avec l'angle dit - cc' ou à gauche. Il est avantageux d'adjoindre, radialement à l'extérieur de l'armature de travail ainsi définie ci-dessus et comprenant deux nappes axialement continues d'éléments de renforcement et deux premières demi-nappes, deux autres demi-nappes d'éléments métalliques inextensibles, parallèles entre eux dans chaque demi-nappe et croisés avec les éléments des deux demi-nappes radialement inférieures en fiaisant avcc la direction circonférentielle un angle y, supérieur d'une part au plus grand des angles cx et ca' des nappes axialement continues et d'autre part supérieur à l'angle i des éléments de renforcement des deux premières demi-nappes d'au moins 10 . Les extrémités axialement intérieures des dites deux demi-nappes d'éléments orientés avec ledit angle y sont distantes du plan équatorial d'une valeur égale à la demi-largeur de la nappe de travail axialement continue la plus large diminuée d'une quantité au moins égale à 0,05 SO. Les extrémités axialement extérieures des dites demi-nappes d'éléments orientes à l'angle y peuvent être disposées axialement à l'extérieur des extrémités axialement exterieures des deux demi-nappes à angle A, mais seront préférentiellement distantes du plan équatorial d'une quantité au plus égale à la distance séparant les extrémités axialement extérieures des nappes à angle D dudit plan. 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, vu en section méridienne, une armature de sommet conforme a l'invention, - la figure 2 représente schématiquement, vu en section méridienne, une variante d'armature de sommet toujours conforme à l'invention. Le pneumatique P (figure 1) est un pneumatique dont le rapport de forme H/S est égal à 0.50. H étant la hauteur du pneumatique sur jante et S la largeur axiale maximale du pneumatique, lorsque ce dernier est monté sur sa jante de service et gonfié à sa pression recommandée. Le pneumatique P comprend une armature de carcasse radiale composée d'une nappe (1) de câbles métalliques inextensibles, ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle (non montrée). La nappe (1) est surmontée radialement à l'extérieur d'une armature de sommet de travail (3) et d'une ou plusieurs nappes de protection (non montrées). L'armature de travail comprend en premier lieu deux nappes de travail (31) et (32) axialement continues et de largeurs L31 et L32, la nappe la moins large (32) étant, dans le cas décrit, radialement la plus proche de l'armature dc carcasse (1). Les largeurs L31 et L3,2 sont respectivement égales à 0,72 So et -60,41 So. Lesdites deux nappes (31) et (32) sont formés d'éléments de renforcement métalliques inextensibles, parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle du pneumatique un angle de 22 . Radialement à l'extérieur, sur les bords de la nappe (31) la plus large sont disposées deux demi-nappes (33), formées des mêmes éléments métalliques inextensibles que ceux qui forment les nappes (31) et (32), les dits éléments étant parallèles entre eux dans chaque demi-nappe et croisés avec les éléments de la nappe axialement continue la plus large(31) en faisant avec la direction circonférentielle un angle 1, inférieur à ce et égal à 18 . La largeur axiale L33 de chaque demi-nappe (33) est égale à 0 29 SO, et l'extrémité axialement intérieure de la demi-nappe (33) est située à une distance axiale du plan équatorial XX', telle qu'il y ait recouvrement entre le bord axialement intérieur de ladite demi-nappe (33) et le bord axialement extérieur de la deuxième nappe axialement continue (32), la moins large et radialement à l'intérieur, le bord de la demi-nappe (33) étant radialement au- dessus du bord de ladite nappe continue (32) et la largeur dudit recouvrement étant égal à 0,06 SO. Deux autres demi-nappes (34) complètent l'armature de travail (3). Elles sont disposées radialement à l'extérieur des deux premières demi-nappes (33) et sont formées des mêmes câbles que ceux des nappes déjà existantes (31, 32, 33), parallèles entre eux dans chaque demi-nappe (34) et croisés avec les câbles de la première demi-nappe (33) radialement adjacente en formant avec la direction circonférentielle un angle de 34 . L'extrémité axialement intérieure d'une deuxième demi- nappe (34) est distante du plan équatorial XX' d'une quantité égale à 0, 30 SO, ce qui permet un recouvrement de 0,06 So avec le bord axialement extérieur de la nappe axialement continue la plus large (31). L'extrémité axialement extérieure de chaque deuxième demi-nappe (34) est distante du plan équatorial d'une quantité au plus égale à la distance séparant l'extrémité axialement extérieure de chaque - 7- première demi- nappe (33) dudit plan, et dans le cas étudié, l'extrémité extérieure de la demi-nappe (34) est axialement à l'intérieur de l'extrémité de la première demi- nappe (33) d'une quantité égale à 0.01 S0. La largeur axiale de chaque deuxième demi-nappe (34) est alors égale à 0,125 So. En allant du plan équatorial XX' vers l'extrémité axialement extérieure de l'armature de travail (3), qui est, dans le cas décrit, l'extrémité axialement extérieure de la première demi-nappe (33), on peut diviser l'armature de sommet (3) en plusieurs zones: a) une première zone. du plan équatorial à l'extrémité axialement intérieure de la première demi- nappe (33). avant une largeur axiale égale à 0,145 So avec deux nappes à éléments de renforcement croisés (- 22 , + 22 ) d'une nappe (32) à la suivante (31), b) une deuxième zone. de l'extrémité axialement intérieure de la demi-nappe (33) à l'extrémité axialement extérieure de la nappe axialement continue la moins large (32), avant une largeur axiale égale à 0,06 S0o, avec trois nappes à éléments de renforcement présentant la configuration angulaire (- 22 , + 22 . - 1 8 ) c) une troisième zone, de l'extrémité axialement extérieure de la nappe axialement continue la moins large (32) à l'extrcémité axialement intérieure de la deuxième demi-nappe (34), avec deux nappes à éléments de renforcement avec la configuration (+ 22 , - I ), et ayant une largeur égale à 0,095 S0, d) une quatrième zone, de l'extrémité axialement intérieure de la deuxième demi- nappe (34) à l'extrémité axialement extérieure de la nappe axialement continue la plus large (31), ayant une largeur égale à 0,06 S0 et avec trois nappes d'éléments de renforcement avec la contfiguration (+ 22 , - I 8 , + 34 ), -g- e) une cinquième zone, de l'extrémité axialement extérieure de la nappe axialement continue la plus large (31) à l'extrémité axialement extérieure de la deuxième demi-nappe (34), ayant une largcur égale à 0,065 S0, dans le cas décrit. et composée d'éléments de renforcement avec une configuration angulaire (- 18 , + 340), f) et enfin une sixième zone o seule est présent le bord axialement extérieur de la première demi-nappe (33), ayant une largeur de 0,01 So. Sur la figure 2 est montrée une variante de l'armature de sommet (3) conforme à l'invention. Ladite armature diffère de la précédente, montrée sur la figure 1, uniquement par la disposition radiale des nappes et demi-nappes de travail, accompagnée des modifications des valeurs et d'orientation angulaires nécessaires pour avoir les mêmes zones de rigidité que précédemment. Ainsi, la nappe axialement continue la moins large (32) reste la nappe de travail la plus proche de l'armature de carcasse (1), et ses éléments de renforcement sont orientés à l'angle - 20 . Sur les bords de ladite nappe (32), sont disposées les premières demi-nappes (33), l'extrémité axialement intérieure de chaque demi- nappe (33) étant située à une distance du plan équatorial XX' tel qu'il y ait recouvrement du bord axialement extérieur de la nappe axialement continue (32) la moins large et la plus proche de l'armature de carcasse, ledit recouvrement ayant une largeur de 0,06 So. Radialement au-dessus des demi-nappes (33), est directement posée la nappe axialement continue(31) la plus large et dont les éléments de renforcement sont orientés à l'angle + 20 . Les éléments de renforcement de chaque demi- nappe (33) sont croisés avec les éléments de la nappe axialement continue (31) axialement la plus large, et orientés dans la même direction que les éléments de la nappe la moins large (32), en faisant avec la direction circonférentielles un angle de -9. - 18 . De la même manière que précédemment, deux demi-nappes (34) complètent l'armature de sommet de travail(3), les éléments de renforcement desdites nappes étant orientés à + 34 pour être croisés avec les éléments des deminappes (33). Les largeurs axiales des nappes de travail du deuxième exemple de réalisation décrit sont les mêmes que les largeurs conformes à l'exemple montré sur la figure 1. Il en est de même des largeurs des zones de différentes rigidités circonférentielles décrites dans le premier exemple. Ainsi, les des largeurs deux nappes (31) et (32), axialement continues, L31 et L32 sont respectivement égales à 0,72 So et 0,41 So0, et les largeurs des deux paires de demi-nappes sont égales à 0,29 S0 et 0, 125 S0. Les largeurs de zones, telles que définies précédemment, sont toujours de 0,145 S0, 0,06 So, 0,095S0. 0,06 So, 0,065 SO et 0.01 So. Quelle que soit l'architecture d'armature de travail utilisé, ladite armature (3) est complétée radialement à l'extérieur, et comme connu en soi, par une armature de protection, qui peut être composée soit d'au moins une nappe et préfétrentiellement d'au moins deux nappes d'éléments de renforcement métalliques dits élastiques, comme connu en soi, soit d'un enroulement d'éléments métalliques en acier ondulés ou en zigzag sur au moins unc couche. Le pneumatique P est enfin complété. comme connu en soi, par une bande de roulement (4), des flancs (5), alors que l'armature de carcasse (1) est séparée des bords dc l'armature de sommet (3) par des profilés de mélange caoutchouteux (6) de forme sensiblement triangulaire, les extrémités des nappes de travail de ladite armature de sommet (3) étant aussi séparées entre elles soit par des profilés de caoutchouc de tforme triangulaire, soit par des couches de bordure caoutchouteuses plates. - 10- REVENDICATIONS - Pneumatique, de rapport de forme inférieur à 0,65, comprenant une armature de carcasse radiale composée d'au moins une nappe(1) d'éléments de renforcement métalliques inextensibles, et surmontée radialement d'une armature de sommet de travail (3), composée d'au moins deux nappes de sommet de travail (31, 32), axialement continues et formées d'éléments de renforcement métalliques inextensibles, parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles ce, a' compris entre 10 et 45 , caractérisé en ce que les deux nappes de travail (31) et (32) ont des largeurs axiales L31 et L32 respectivement comprises dans les intervalles 0,65 SO-0,80 S0 et 0,35 S0-0,45 So, So étant la largeur axiale maximale de la ligne movenne de l'armature de carcasse (1), l'armature de sommet de travail (3) étant complétée par la présence d'au moins deux demi-nappes (33), composées d'éléments métalliques inextensibles et faisant avec la direction circonférentielle un angle ô, inférieur au plus petit des angles ax et a' d'au moins 20 et dc direction opposée à la direction de l'angle Oa de la nappe de travail axialement continue la plus large (31), les dites demi-nappes (33) étant disposées de part et d'autre du plan équatorial XX' avec des largeurs axiales L33 comprises entre 0,22 SO et 0, 35 S0, et telles que leurs extrémités axialement intérieures soient distinctes du plan équatorial XX' d'une quantité égale à la demi-largeur de la nappe de travail la moins large (32) diminuée d'une quantité au moins égale à 0,05 So. - 1I1 - 2- Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux nappes axialement continues (31) et (32), formées des éléments orientés avec des angles ac, a', sont radialement les plus proches de l'armature de carcasse (1), la nappe la moins large (32) étant la plus proche de la nappe radialement extérieure de l'armature de carcasse(1) et ladite nappe la moins large (32) ayant des éléments de renforcement orientés avec l'angle dit - ce'. 3 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'armature de travail (3) est complétée, radialement à l'extérieur des deux premières demi-nappes (33), par deux autres demi-nappes (34) d'éléments métalliques inextensibles, parallèles entre eux dans chaque demi-nappe (34) et croisés avec les éléments des deux demi-nappes (33) radialement inférieures en faisant avec la direction circonférentielle un angle y, supérieur d'une part au plus grand des angles ca et a' des nappes axialement continues (31, 32), et d'autre part supérieur à l'angle i des éléments de renforcement des deux premières demi-nappes (33) d'au moins 10 . 4- Pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités axialement intérieures des dites deux demi-nappes d'éléments (34) orientés avec ledit angle y sont distantes du plan équatorial XX' d'une valeur égale à la demi- largeur L31 de la nappe de travail axialement continue la plus large (31) diminuée d'une quantité au moins égale à 0,05 S0. - Pneumatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les extrémités axialement extérieures des dites demi-nappes d'éléments (34) orientés à l'angle y sont distantes du plan équatorial d'une quantité au plus égale à la distance séparant dudit plan les extrémités axialement extérieures des demi-nappes (33) d'éléments à angle A.