Brevet FR2772666A1 — publié le 19990625

L'invention concerne un moyen de support de bande de roulement d'un pneumatique. Ledit moyen de support constitue avec ledit pneumatique et sa jante de montage un ensemble roulant pour véhicule, destiné à pouvoir rouler après une perte de pression conséquente et inattendue du pneumatique, ledit pneumatique étant plus particulièrement un pneumatique sans chambre de type Poids-Lourds dont le rapport de forme est au plus égal à 0,8. La demande française FR 96/14631, non publiée à ce jour, décrit et revendique, en tant que moyen de support ou de soutien de bande de roulement, une membrane torique en caoutchouc renforcé, gonflée à une pression po supérieure à la pression pl de la cavité du pneumatique, et ayant, à l'état gonflé, un rayon de sommet RM inférieur au rayon écrasé RE du pneumatique utilisé à sa pression recommandée, ladite membrane étant au moins en son sommet renforcée par une armature de sommet formée d'au moins une nappe de fils ou câbles, ledit sommet de ladite membrane comprenant en outre une armature de frettage composée d'au moins une nappe de fils ou câbles orientés circonférentiellement et présentant une force de rupture par cm de nappe au moins égale au produit du rayon de sommet RM par la pression, par cm2 de surface de ladite nappe, conduisant à une tension par cm de nappe équivalente à la tension due à la force centrifuge maximale à laquelle peut être soumis le pneumatique et permettant la rupture des fils ou câbles de frettage pour un différentiel de pression po-pl, existant en cas de perte de pression subie par le pneumatique, supérieur au différentiel de pression initial, c'est-à-dire en roulage normal. La membrane torique peut être fermée ou ouverte. Elle est dite fermée lorsque sa section transversale présente un contour continu, c'est à dire ressemblant à une section de chambre à air gonflée ; elle est dite ouverte si le contour de sa section transversale est discontinu, par exemple lorsque les flancs de ladite membrane ont des extrémités se situant au niveau des bourrelets du pneumatique dans lequel est insérée ladite membrane, et leur étant solidaires ou étant indépendants. La pression intérieure po de ladite membrane, mesurée à froid, c'est-à-dire à 20 "C, est supérieure à la pression pl de la cavité interne du pneumatique d'une quantité comprise entre 0,5.103 Pa et 5, 0. 105 Pa, selon les dimensions de pneumatique concernées. Etant donné que le rayon sommet RM de la membrane torique est préférentiellement compris entre 0,80 et 0,95 fois le rayon écrasé RE du pneumatique, principalement pour des raisons d'échauffement dudit pneumatique, une différence de pression trop forte risque d'altérer un certain nombre de propriétés du pneumatique lui-même, par exemple l'endurance de l'armature de carcasse dudit pneumatique, tout en exigeant une armature de frettage trop importante. L'armature de sommet est préférentiellement formée de deux nappes de fils ou câbles parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 50 et 75 . Les câbles ou fils sont avantageusement textiles pour des raisons de légèreté, de souplesse et de bonne tenue à la corrosion, et préférentiellement en polyamide aromatique. Les extrémités axiales des deux nappes sont préférentiellement situées sur les flancs de la membrane, de sorte que, si l'on appelle S la largeur axiale maximale de l'armature de carcasse du pneumatique, la largeur des nappes est préférentiellement comprise entre S et 1,30 S. La membrane torique, conforme à l'invention décrite dans la demande française ci-dessus, peut éventuellement comporter des flancs renforcés chacun par au moins une nappe de fils ou câbles radiaux, lesdits flancs pouvant être pourvues avantageusement de rainures radiales débouchant sur la jante métallique de montage du pneumatique. Dans les conditions normales de roulage de l'ensemble formé par le pneumatique. sa jante de montage et la membrane, conditions de charge, de pression, et de vitesse recommandées pour le pneumatique concerné, la membrane conserve un rayon équatorial pratiquement constant et inférieur au rayon écrasé du pneumatique, et les parois extérieures de ses flancs sont dans leur très grande partie en contact permanent avec les parois intérieures du pneumatique. Le frottement existant entre lesdites parois engendre une dégradation et une usure prématurées de la couche de gomme imperméable qui recouvre la paroi intérieure du pneumatique. Afin de remédier à ces inconvénients, I'invention propose une architecture originale de la membrane torique de soutien, permettant de maîtriser son profil méridien dans les conditions de roulage normales, tout en permettant sa pleine expansion dans le cas d'une perte de pression de la cavité du pneumatique. La membrane torique en caoutchouc renforcé, conforme à l'invention et utilisée comme moyen de soutien de bande de roulement d'un pneumatique, et formant avec ledit pneumatique et sa jante de montage, dont le diamètre nominal est Ds et dont le rebord a un diamètre extérieur DK, un ensemble roulant pouvant rouler lorsque le pneumatique est sujet à une perte de pression, gonflée à une pression pO supérieure à la pression pl de la cavité du pneumatique, - et ayant, à l'état gonflé, un rayon de sommet RN1 inférieur au rayon écrasé RE du pneumatique utilisé à sa pression recommandée, ladite membrane étant en son sommet renforcée par au moins deux nappes de fils ou câbles parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante, ledit sommet de ladite membrane comprenant en outre une armature de frettage composée d'au moins une couche de fils ou câbles, orientés circonférentiellement et présentant une force de rupture par cm de nappe permettant de résister à la tension due à la force centrifuge maximale à laquelle est soumis le pneumatique, augmentée de la tension due au différentiel de pression existant en roulage normal, - et ayant chacun de ses flancs renforcé par au moins une nappe, est caractérisée en ce que vue en section méridienne, la nappe de renforcement de flanc est enroulée dans chaque partie basse de flanc autour d'un élément annulaire de renforcement, dont le diamètre intérieur est compris entre une valeur égale à DR et une valeur égale à Ds et dont les constitution et dimensionnement transversal permettent sa rupture après celle de l'armature de frettage, et pour un différentiel de pression pg - pl, existant en cas de perte de pression subie par le pneumatique, supérieur au différentiel de pression initial, ladite nappe n'étant pas solidaire dudit élément annulaire, et ayant dans chacun des flancs une longueur méridienne telle que son profil méridien à l'état gonflé permette à la paroi externe de membrane de ne pas être en contact avec la paroi interne du pneumatique hors d'une zone de hauteur radiale comprise entre le diamètre Ds et un diamètre Ds+2(DR-Ds). De manière avantageuse, la force de rupture de l'élément de renforcement, autour duquel est enroulée la nappe de renforcement de flanc, est comprise entre 1,2 et 4 fois la force de rupture par cm de l'armature de frettage utilisée dans la membrane de soutien. La nappe de renforcement de flanc peut être radiale, ou formée de fils ou câbles faisant avec la direction circonférentielle un angle, pouvant par exemple être compris entre 50 et 900. De préférence et pour des raisons de fabrication, L'armature de sommet de la membrane et ses nappes de renforcement de flancs seront constituées par les mêmes nappes de fils ou câbles obliques : une première nappe dont l'une des extrémités est située dans la région de l'une des épaules de la membrane et dont l'autre extrémité est l'extrémité de son retournement autour de l'élément de renforcement situé du côté opposé à ladite épaule ; une deuxième nappe dont l'une des extrémités est située dans la région de l'autre épaule de la membrane et dont l'autre extrémité est l'autre extrémité de retournement. Chaque nappe individuelle peut aussi être formée de fils ou câbles radiaux dans la partie des flancs et obliques dans la partie sommet de la membrane. L'élément annulaire de renforcement peut avantageusement être un seul câble de polyamide aromatique formé de quelques torons. II peut aussi être constitué par l'enroulement d'un filament de polyamide aromatique sur lui même de façon à former un tronçon de nappe quasi-perpendiculaire à l'axe de rotation de l'ensemble. La bande de support peut avoir des éléments en relief qui sont sensiblement tronconiques et qui forment des rangées circonférentielles de blocs ou plots, L'armature de frettage de la membrane étant préférentiellement située sur la face radialement extérieure de la bande de support et se présentant sous forme de plusieurs bandelettes de plusieurs câbles circonférentiels textiles de largeurs sensiblement égales aux largeurs des évidements ou rainures entre rangées d'éléments en relief de la bande de support et disposées dans lesdites rainures, de manière indépendante de la bande de support. Cette structure de frettage permet, lorsque la cavité intérieure du pneumatique est dépourvue de gaz de gonflage et par rupture des câbles circonférentiels des bandelettes due au différentiel de pression nettement accru, une expansion plus rapide et plus complète de la membrane torique. Les caractéristiques et avantages 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 un exemple d'exécution, dessin sur lequel - la figure 1 représente schématiquement une membrane torique de soutien conforme à l'invention, et en position dans le pneumatique monté sur sa jante de service, - la figure 2 représente schématiquement et en agrandi la membrane de la figure 1. La membrane torique M, conforme à l'invention, est, dans l'exemple décrit, (figure 2), fermée et renforcée en son sommet (1). D'épaisseur constante sur sa partie radialement intérieure (10), elle est plus épaisse sur ses flancs (11) et au sommet (1). Elle est renforcée par deux nappes (120), chaque nappe étant constituée de câbles en polyester, parallèles entre eux dans la nappe avec un pas correspondant à 102 câbles par dm, et faisant avec la ligne équatoriale XX' de l'ensemble un angle égal à 60 , angle qui sera d'un sens pour l'une des nappes et de sens opposé pour l'autre nappe. La largeur de chacune des deux nappes (120) est telle qu'une de ses extrémités A est située dans la région de l'une des épaules de la membrane M, alors que l'autre extrémités de ladite nappe (120) est l'extrémité du retournement (20) qu'elle forme après enroulement autour de l'élément de renforcement annulaire (2) dans la partie basse du pneumatique située du côté opposé à ladite épaule. Les deux nappes (120) forment ainsi dans la région du sommet de la membrane M une armature de sommet (12) composée de deux couches de câbles parallèles entre eux dans chaque portion de nappe et croisés d'une couche à la suivante en faisant avec la direction équatoriale un angle de 60". L'armature de sommet (l2) ainsi formée, facilement expansible, est surmontée d'une bande de support caoutchouteuse (14) munie d'éléments en relief tronconiques (140) séparés entre eux par des évidements (141). Ces "plots" tronconiques forment sur la surface de la bande (14) des rangées circonférentielles, de sorte que. entre deux rangées de plots (l40) axialement adjacentes, est disposée une bandelette de frettage (131) de câbles circonférentiels. lesdits câbles étant en polyamide aromatique, formés de trois fils de 330 TEX. Ladite bandelette de câbles présente une courbe force de traction par cm de nappe (perpendiculairement à la direction des câbles) en fonction de l'allongement relatif F cm = t() ayant une pente relativement élevée pour une force comprise entre 0 et la force de rupture de 145.daN par câble. L'ensemble des bandelettes (131) de 3 câbles circonférentiels ainsi définis et formant l'armature de frettage (13), leur nombre étant égal au nombre d'intervalles axiaux entre rangées de plots (140), assure la fonction de frettage de la membrane M. frettage d'une part contre les efforts dus à la force centrifuge et d'autre part contre les efforts dus au différentiel de pression po - pI, po étant la pression de gonflage de la membrane torique M, égale à 9,5.10 Pa, et pl étant la pression du pneumatique P égale à 9,0.10 Pa. Ladite fonction de frettage permet à la membrane M de conserver, dans les conditions normales de roulage de l'ensemble, c'est-à-dire dans les conditions de charge, de pression et de vitesse recommandées pour le pneumatique concerné, un rayon RM pratiquement constant et inférieur au rayon RE écrasé du pneumatique P dans des conditions normales de roulage). Lesdites bandelettes (131), étant à l'extérieur de la membrane M proprement dite, évitent, la présence de multiples ruptures. avec l'avantage fondamental que ces bandelettes (131) permettent un kilométrage plus important en mode dégradé. Chaque élément annulaire de renforcement (2) est formé par l'enroulement sur lui-même d'un câble de polyamide aromatique composée de 3 fils de 330 Tex. jusqu'à former. dans l'exemple décrit quatre spires d'enroulement. Le câble utilisé a une force de rupture sous effort d'extension de l'ordre de 145 daN et l'élément annulaire une force de rupture sensiblement égale à 580 daN. Ainsi l'élément annulaire (2) se rompt légèrement après la rupture des bandelettes (131) de câbles circonférentiels de frettage. et la désolidarisation de l'élément annulaire de la nappe (l20) permet l'expansion complète de la membrane en cas de perte de pression subie par le pneumatique et pour un différentiel de pression pg - pl supérieur au différentiel de pression initial de 0,5. 105 Pa. Sur la figure 1, L'ensemble E est composé du pneumatique P, de dimension 495/45-R-22.5 dans l'exemple décrit, de la jante de montage J, et de la membrane torique M conforme à l'invention. Le pneumatique P est un pneumatique universellement connu, avec des flancs réunis radialement à l'extérieur à une bande de roulement (21) ct prolongés radialement à l'intérieur à deux bourrelets (22). chaque bourrelet (22) étant renforcé par au moins une tringle (23) autour de laquelle vivent s'ancrer une armature de carcasse radiale (24) pour former des retournements (25). Ladite armature de carcasse (24) est surmontée radialement dans le sommet par une armature de sommet (26), composée d'au moins deux nappes de fils ou câbles métalliques parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle un angle pouvant être compris entre 5 et 45". Le pneumatique P est dit sans chambre. et comprend intérieurement une couche de mélange de caoutchouc imperméable aux gaz de gonflage. L'élément annulaire de renforcement (2) de la membrane de soutien M a un diamètre intérieur D compris entre une valeur DR, égale au diamètre du rebord de la jante J, dite 17.00 x 22.5, sur laquelle est monté le pneumatique P et une valeur Ds qui est le diamètre nominal de ladite jante J, tel que défini par les normes de standardisation en vigueur. La longueur méridienne de la nappe (120) de renforcement d'un flanc de membrane M est telle que le profil méridien à l'état gonflé de ladite nappe ne soit pas en contact avec la paroi interne du pneumatique hors d'une zone de hauteur radiale comprise entre le diamètre Ds et un diamètre DS + 2(DR - DS). REVENDICATIONS 1 - Membrane torique M, en caoutchouc renforcé - utilisée comme moyen de soutien de bande de roulement d'un pneumatique P, et formant avec ledit pneumatique P et sa jante de montage J, dont le diamètre nominal est Ds et dont le rebord a un diamètre extérieur DR, un ensemble roulant pouvant rouler lorsque le pneumatique P est sujet à une perte de pression, - gonflée à une pression pO supérieure à la pression pl de la cavité du pneumatique, - et ayant, à l'état gonflé, un rayon de sommet RM inférieur au rayon écrasé RE du pneumatique utilisé à sa pression recommandée, - ladite membrane M étant en son sommet (1) renforcée par au moins deux nappes (120) de fils ou câbles parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe à la suivante, ledit sommet (1) de ladite membrane M comprenant en outre une armature de frettage (13), composée d'au moins une couche de fils ou câbles, orientés circonférentiellement et présentant une force de rupture par cm de nappe permettant de résister à la tension due à la force centrifuge maximale à laquelle est soumis le pneumatique P, augmentée de la tension due au différentiel de pression existant en roulage normal, - et ayant chacun de ses flancs (11) renforcé par au moins une nappe (120), est caractérisée en ce que. vue en section méridienne, la nappe de renforcement de flanc (120) est enroulée dans chaque partie basse de flanc autour d'un élément annulaire de renforcement (2), dont le diamètre intérieur est compris entre une valeur égale à DR et une valeur égale à Ds et dont les constitution et dimensionnement transversal permettent sa rupture après celle de l'armature de frettage (l3) et pour un différentiel de pression po - pl, existant en cas de perte de pression subie par le pneumatique, supérieur au différentiel de pression initial, ladite nappe (120) n'étant pas solidaire dudit élément annulaire, et ayant dans chacun des flancs (11) une longueur méridienne, telle que son profil méridien à l'état gonflé permette à la paroi externe de la membrane de ne pas être en contact avec la paroi interne du pneumatique hors d'une zone de hauteur radiale comprise entre le diamètre Ds et un diamètre Ds + 2(DR - Ds) 2- Membrane M selon la revendication 1, caractérisée en ce que la force de rupture de l'élément de renforcement (2), autour duquel est enroulée la nappe de renforcement (120) de flanc, est comprise entre 1,2 et 4 fois la force de rupture par cm de l'armature de frettage (13) utilisée dans la membrane M. 3 - Membrane M selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la nappe de renforcement (120) de flanc (11) est formée de fils ou câbles radiaux. 4 - Membrane M selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la nappe de renforcement (120) de flanc (11) est formée de fils ou câbles faisant avec la direction circonférentielle un angle, pouvant par exemple être compris entre 50 et 90 . 5 - Membrane M selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'armature de sommet (12) et les nappes de renforcement (120) de flancs (il) sont constituées par les mêmes nappes (120) de fils ou câbles obliques faisant avec la direction circonférentielle un angle pouvant être compris entre 50 et 90" : une première nappe (120) dont l'une des extrémités A est située dans la région de l'une des épaules de la membrane M et dont l'autre extrémité B est l'extrémité de son retournement (20) autour de l'élément de renforcement (2) situé du côté opposé à ladite épaule ; une deuxième nappe (120) dont l'une des extrémités A est située dans la région de l'autre épaule de la membrane et dont l'autre extrémité B est l'autre extrémité de l'autre retournement. 6- Membrane selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément annulaire de renforcement (2) est constitué par l'enroulement d'un filament de polyamide aromatique sur lui même, de façon à former un tronçon de nappe quasi-perpendiculaire à l'axe de rotation de l'ensemble. 7 - Ensemble roulant E pour véhicules, destiné à pouvoir rouler après une perte de pression conséquente et inattendue du pneumatique P de l'ensemble. ledit pneumatique P étant plus particulièrement un pneumatique sans chambre de type Poids-Lourds, et comportant, outre le pneumatique P, la jante de montage J, et une membrane torique M selon l'une des revendications 1 à 6. caractérisé en ce que la pression intérieure po de ladite membrane, mesurée à froid, c'est-à-dire à 20 C, est supérieure à la pression pl de la cavité interne du pneumatique d'une quantité comprise entre 0,5.i05 Pa et 5, 0. 105 Pa.