Brevet FR2787744A1 — publié le 20000630

La présente invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale, et plus particulièrement à un pneumatique de type "PoidsLourds", destiné à équiper un véhicule tel que camion, tracteur routier, autobus, remorque, et autre. Elle concerne plus spécifiquement une nouvelle structure de bourrelet. 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 du pneumatique considéré, la nappe de renforcement du bourrelet peut être 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. La demande française FR 98/09451 du 23 juillet 1998, en vue d'améliorer l'endurance d'un pneumatique ayant des bourrelets destinés à être montés sur des sièges de jante plats ou inclinés à 5 , utilise une armature de renforcement de bourrelet à éléments radiaux. Le pneumatique, décrit dans ladite demande, 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. Les éléments de renforcement radiaux de la ou des nappes de l'armature de renforcement de bourrelet sont de préférence des éléments métalliques inextensibles, en acier et sous forme de câbles. Le demande française citée ci-dessus suggère en outre, et 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. Les recherches de la demanderesse ont mis en évidence qu'une telle structure de renforcement de bourrelet avec, en particulier, un profil méridien rectiligne de la partie principale d'armature de carcasse tangente à la tringle d'ancrage, pouvait être nettement améliorée par un choix judicieux des mélanges vulcanisés de caoutchouc constituant le bourrelet du pneumatique. Le pneumatique, conforme à l'invention, à armature de carcasse radiale, ancrée dans chaque bourrelet à une tringle d'ancrage pour former un retournement, la tringle d'ancrage étant surmontée radialement d'un premier profilé de mélange vulcanisé caoutchouteux et de forme, vue en section méridienne, sensiblement triangulaire, le bord supérieur du retournement étant séparé de la partie principale de ladite armature par un deuxième profilé de mélange vulcanisé caoutchouteux, est caractérisé en ce que le module sécant d'élasticité en tension du premier profilé, mesuré pour un allongement relatif de 10%, est compris entre 8 et 10 MPa, alors que le module sécant d'élasticité en tension du deuxième profilé, mesuré dans les mêmes conditions, est compris entre 3 et MPa, un troisième profilé de mélange vulcanisé caoutchouteux étant disposé axialement à l'extérieur du retournement d'armature de carcasse et dont le module sécant d'élasticité en tension, mesuré dans les mêmes conditions, est compris entre 35 et 50 MPa, alors qu'un quatrième profilé surmontant radialement le troisième profilé a un module sécant d'élasticité en tension, mesuré dans les mêmes conditions, compris entre 3 et 5 MPa, l'extrémité radialement inférieure dudit quatrième profilé étant située radialement à une distance inférieure à la distance séparant l'extrémité du retournement d'armature de carcasse de ladite base D, le troisième profilé ayant une épaisseur décroissant radialement vers l'extérieur, telle que la distance radiale, séparant de la droite D le point de la droite parallèle à l'axe de rotation pour laquelle ladite épaisseur est égale à 10% de l'épaisseur maximale, soit inférieure à la distance radiale séparant l'extrémité du retournement d'armature de carcasse de ladite droite D, et ladite partie principale d'armature de carcasse présentant, entre son point de tangence T à la tringle d'ancrage et un point A situé à une distance HA de la base D des bourrelets, comprise entre 35% et 65% de la distance radiale HE séparant les points de largeur axiale maximale de ladite armature de carcasse de ladite base D, un profil méridien sensiblement rectiligne, La présence d'un troisième profilé, à très haut module d'élasticité et compris axialement entre le retournement d'armature de carcasse et la couche de mélange de caoutchouc, assurant le contact avec le rebord de jante et dont le module sécant d'élasticité en tension est compris entre 10 et 15 MPa, évite pratiquement tout mouvement de rotation à la tringle d'ancrage d'armature de carcasse, quelle que soit la structure de ladite tringle, l'effet obtenu étant cependant nettement plus important pour une tringle de type "tressé". Il est particulièrement avantageux que le troisième profilé soit radialement à l'intérieur prolongé de manière à pouvoir être retourné autour de l'ensemble tringle et recouvrir ainsi au moins une demicirconférence de l'ensemble ci-dessus. Il faut entendre par ensemble tringle un ensemble formé principalement de la tringle, de l'armature de carcasse, et éventuellement d'une ou des armatures de renforcement additionnelles. La tringle d'ancrage de l'armature de carcasse est généralement entourée d'une couche de mélange vulcanisé: le module sécant d'élasticité en tension de ladite couche qui enrobe la tringle d'ancrage sera sensiblement égal au module sécant d'élasticité en tension du troisième profilé. L'endurance du bourrelet comportant de tels profilés sera améliorée par l'addition, entre la partie principale d'armature de carcasse et le retournement d'armature de carcasse, d'une armature de renforcement composée dune nappe d'éléments de renforcement radiaux, enroulée autour de la tringle d'ancrage pour former deux brins, l'extrémité radialement supérieure du brin axialement intérieur étant 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, et le brin axialement extérieur, situé axialement à l'intérieur du retournement de l'armature de carcasse, ayant 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 caractéristiques de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui suit et qui se réfère au dessin, illustrant à titre non limitatif des exemples d'exécution, dessin sur lequel, * la figure 1 représente schématiquement, vu en section méridienne, une première variante de bourrelet conforme à l'invention, * la figure 2 représente schématiquement une deuxième variante, alors que * la figure 3 représente schématiquement une troisième variante. Le bourrelet B représenté sur la figure 1 est celui d'un pneumatique 305/70 R 22.5, destiné à être monté sur une jante comportant des sièges de jante inclinés à 15 . Autour de ladite tringle (2) est ancrée une armature de carcasse (1) composée d'une seule nappe de câbles métalliques pratiquement inextensibles, ancrée dans chaque bourrelet à une tringle (2) enrobée d'une couche vulcanisée de caoutchouc (20) pour former un retournement (10). Entre un point A, situé à une distance HA de la base D des bourrelets, [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], égale à 50% de la distance radiale HE séparant les points de largeur axiale maximale de ladite armature de carcasse de ladite base D, et son point de tangence T à la tringle (2) munie de la couche d'enrobage (20), l'armature de carcasse (1) a dans sa partie principale un profil méridien sensiblement rectiligne. Il faut entendre par sensiblement rectiligne d'une part un profil rectiligne et d'autre part un profil légèrement concave ou convexe dont la flèche en son milieu est au plus égale à 1% de HE. La distance radiale Hpc séparant l'extrémité radialement supérieure dudit retournement (10) de la base D du bourrelet, étant, dans l'exemple étudié, inférieure à la distance HA. Entre l'armature de carcasse (1) et son retournement (10), radialement au dessus de la tringle (2), est disposé un premier profilé ou premier bourrage de tringle (3) en mélange vulcanisé caoutchouteux dont le module sécant d'élasticité en tension M0lo est égal à 10 MPa. Le module Ml0 représente pour un mélange caoutchouteux donné, le rapport entre la contrainte de traction clO pour un allongement relatif 8L/L de 10% et ledit allongement, L étant la longueur initiale de l'éprouvette et 8L l'allongement de l'éprouvette. Ledit module M0lo est déterminé conformément à la norme AFNOR-NF- T46-002 de septembre 1988, dans les conditions normales de température et d'hygrométrie selon la norme AFNOR-NF-T40-101 de décembre 1979. Ledit bourrage (3) est prolongé radialement par un deuxième profilé ou deuxième bourrage (4) de tringle en mélange vulcanisé caoutchouteux de module sécant MlO, mesuré dans les mêmes conditions que le précédent, égal à 4 MPa. Axialement à l'extérieur du retournement d'armature de carcasse (10) est placé un troisième profilé (5) de mélange vulcanisé caoutchouteux de forme sensiblement losangique dont le module sécant Mlo d'élasticité en tension est égal à 45 MPa. Ledit profilé (5) se prolonge radialement à l'intérieur par une couche (5') du même mélange d'épaisseur sensiblement constante et entourant l'ensemble formé de la tringle (2) et son enrobage (20). Il est radialement surmonté d'un quatrième profilé (6) en mélange vulcanisé caoutchouteux de module sécant M10 d'élasticité en tension égal 4 MPa, et donc égal au module Ml0 du deuxième bourrage de tringle (4). L'extrémité radialement supérieure (3A) du premier bourrage (3) est située à une distance radiale de la base D de bourrelet supérieure à la distance HRNC, alors que l'extrémité radialement inférieure (4A) du profilé (4) est située radialement, comme connu en soi, au-dessous de l'extrémité du retournement d'armature de carcasse. Quant à l'extrémité radialement supérieure du profilé (4), elle est sensiblement située au niveau de la largeur axiale maximale du pneumatique. Alors que l'extrémité radialement supérieure du profilé (6) (non montrée) est sensiblement située, comme l'extrémité supérieure du profilé (4), au niveau de la largeur axiale maximale du pneumatique, tout en étant radialement au-dessus de ladite extrémité de profilé (4), sa jonction avec le troisième profilé (5) est telle que son extrémité radialement inférieure (6A) soit séparée radialement de la droite D par une distance inférieure à la distance HRNC séparant l'extrémité du retournement (10) d'armature de carcasse de ladite base D. Quant à l'extrémité radialement supérieure (5A) du troisième profilé (5), elle peut être située à une distance radiale de la droite D, inférieure ou supérieure à la distance HRNC, mais l'épaisseur e du profilé (5), mesurée sur une droite parallèle à l'axe de rotation, étant radialement décroissante vers l'extérieur, le point C de la droite parallèle à l'axe de rotation pour laquelle ladite épaisseur est égale à 10% de l'épaisseur maximale eM, est distant de la droite D d'une quantité, dans tous les cas, inférieure à la valeur HRNC La couche (8) de mélange vulcanisé caoutchouteux qui constitue l'extérieur du bourrelet B et assure le contact avec la jante de montage, a un module sécant d'élasticité en tension, dans l'exemple décrit, égal à 11 MPa. Le bourrelet B est complété par une couche de flanc (9) et une couche intérieure (11), constituées respectivement de mélanges caoutchouteux adaptés à leurs fonctions. Le deuxième exemple, décrit et montré sur la figure 2, diffèere de l'exemple montré sur la figure 1 par la présence entre l'armature de carcasse (1) et son retournement (10) d'une armature additionnelle de renforcement (7) de bourrelet B. 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 (10) de la nappe (1), est disposée une armature de renforcement (7) de bourrelet composée, dans l'exemple décrit, d'une seule nappe (70), de manière à former deux brins, un brin axialement intérieur (701) et un brin axialement extérieur (702). Les extrémités radialement supérieures respectivement des deux brins (701) et (702) sont situées par rapport à la base du bourrelet à des hauteurs HLI et HLE, les distances HLE et HLI étant respectivement égales à 40% et 150% de la distance HRNc. La nappe (70) de ladite 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 ). Axialement à l'extérieur du brin axialement extérieur (702) de la nappe de renforcement (70)et du retournement (10)de l'armature de carcasse (1), se trouve le bourrage (5) à très haut module d'élasticité puisqu'égal, dans ce cas, à 40 MPa, ledit bourrage (5) étant radialement, comme dans les cas précédents surmonté d'un profilé (6) présentant les mêmes propriétés que les profilés (6) cités dans les exemples des figures 1 et 2. Le bord du brin axialement intérieur (701) ainsi que le bord axialement extérieur (702) de ladite nappe (70) sont axialement sensiblement parallèles respectivement à la partie non retournée et au retournement (10) de la nappe de carcasse (1), tout en étant désaccouplés de la dite partie et dudit retournement par une couche de mélange caoutchouteux (40). La troisième variante, montrée sur la figure 3, differe de la variante de la figure 1 par le fait que le retournement (10) d'armature de carcasse (1) vient axialement tangenter la partie principale d'armature de carcasse dans la région autour du point A, précédemment défini et o l'armature de carcasse (1) présente un profil méridien sensiblement rectiligne. Il faut entendre par région autour du point A une distance radiale d'au plus 20% de la distance radiale HE séparant les points de largeur axiale maximale de ladite armature de carcasse de la base D de bourrelet. Dans le cas précisément décrit, le point de tangence T' entre la partie principale d'armature de carcasse (1) et son retournement (10) est à une distance radiale HT. de la base D égale à 35% de la hauteur HE, alors que le point A est à la distance HA égale à 50% de HE. axialement au-dessous dudit point de tangence T', armature de carcasse (1) et retournement (10) sont axialement séparées par un premier bourrage de tringle (3) dont le module sécant d'extension est égal à 10 MPa. Radialement au-dessus du point T' est disposée une couche de découplage (4'), séparant le bord supérieur du retournement (10) (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), et en particulier l'extrémité dudit retournement (10), de la partie principale d'armature de carcasse (1), ladite couche pouvant avoir une épaisseur constante, généralement comprise entre deux et trois fois l'épaisseur de l'armature de carcasse et le mélange caoutchouteux constituant ladite couche (4') ayant les mêmes composition et propriétés que le mélange de profilé (4) utilisé dans les deux exemples précédents. Axialement à l'extérieur du retournement (10) sont disposés deux profilés (5) et (6) constitués respectivement des mêmes mélanges que ceux des profilés (5) et (6) du premier exemple décrit, l'extrémité radialement inférieure (6A) du profilé (6) étant situé radialement légèrement au-dessus du point T' de tangence. Le profilé (5) présente la particularité d'être prolongé par une couche (5') constituée du même mélange que le mélange du profilé (5), mais à épaisseur variable de manière à avoir une forme quasi- triangulaire dans la région de la pointe de talon. REVENDICATIONS. 1 -Pneumatique à armature de carcasse radiale (1), ancrée dans chaque bourrelet B à une tringle d'ancrage (2) pour former un retournement (10), la tringle d'ancrage (2) étant surmontée radialement d'un premier profilé (3) de mélange vulcanisé caoutchouteux et de forme, vue en section méridienne, sensiblement triangulaire, le bord supérieur du retournement (10) étant séparé de la partie principale de ladite armature de carcasse (1) par un deuxième profilé (4) de mélange vulcanisé caoutchouteux, caractérisé en ce que le module sécant d'élasticité en tension M0lo du premier profilé (3), est compris entre 8 et 10 MPa, alors que le module sécant d'élasticité en tension M0lo du deuxième profilé (4) est compris entre 3 et 5 MPa, un troisième profilé (5) de mélange vulcanisé caoutchouteux étant disposé axialement à l'extérieur du retournement (10) d'armature de carcasse et dont le module sécant d'élasticité en tension Mlo est compris entre 35 et 50 MPa, alors qu'un quatrième profilé (6) surmontant radialement le troisième profilé (5) a un module sécant d'élasticité en tension MI0 compris entre 3 et 5 MPa, l'extrémité radialement inférieure (6A) dudit quatrième profilé (6) étant située radialement à une distance inférieure à la distance HRNC séparant l'extrémité du retournement (10) d'armature de carcasse (1) de la base D, le troisième profilé (5) ayant une épaisseur e décroissant radialement vers l'extérieur, telle que la distance radiale, séparant de la droite D le point C de la droite parallèle à l'axe de rotation pour laquelle ladite épaisseur e est égale à 10% de l'épaisseur maximale eM est inférieure à la distance HRNC, séparant de la droite D l'extrémité du retournement (10) d'armature de carcasse (1), et ladite partie principale d'armature de carcasse présentant, entre son point de tangence T à la tringle d'ancrage (2) et un point A situé à une distance HA de la base D des bourrelets, comprise entre 35% et 65% de la distance radiale HE séparant les points de largeur axiale maximale de ladite armature de carcasse (1) de ladite base D, un profil méridien sensiblement rectiligne. Il 2 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de mélange de caoutchouc (8) assurant le contact avec le rebord de jante a un module sécant d'élasticité en tension compris entre 10 et 15 MPa. 3 - Pneumatique selon le revendication 1, caractérisé en ce que les tringles d'ancrage (2) sont des tringles de type "tressé". 4 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module sécant d'élasticité en tension Mo10 de la couche de mélange vulcanisé (20) qui enrobe la tringle d'ancrage (2) de l'armature de carcasse (1) sera sensiblement égal au module sécant d'élasticité en tension M0lo du profilé (5). - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le troisième profilé (5) est radialement à l'intérieur prolongé par une couche (5') de même mélange et d'épaisseur sensiblement constante, de manière à pouvoir être retournée autour de l'ensemble tringle (2), et recouvrir ainsi au moins une demi-circonférence dudit ensemble. 6 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une armature de renforcement additionnelle (7) composée d'une nappe (70) d'éléments de renforcement radiaux, enroulée autour de la tringle d'ancrage (2) pour former deux brins (701) et (702) respectivement axialement à l'extérieur de la partie principale d'armature de carcasse (1) et axialement à l'intérieur du retournement (10), l'extrémité radialement supérieure du brin axialement intérieur (701) étant radialement située à une distance HL, de la base du bourrelet, comprise entre 80% et 160% de la distance HRNC, distance radiale séparant l'extrémité du retournement (10) d'armature de carcasse (1) de la base D de bourrelet, et le brin axialement extérieur (702), ayant 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 HMpc du retournement (10) d'armature de carcasse. 7 - Pneumatique selon l'une des revendications là 5, caractérisé en ce que le retournement (10) d'armature de carcasse (1) tangente en T' la partie principale de ladite armature (1), le point T' étant situé radialement dans la région s'étendant, sur une distance radiale d'au plus 20% de la distance radiale HE, autour du point A, l'armature de carcasse (1) et son retournement (10) étant, radialement au-dessous dudit point de tangence T', axialement séparés par un deuxième profilé (3) dont le module sécant d'extension est compris entre 8 MPa et 10 MPa, et le bord supérieur du retournement (10), en particulier l'extrémité dudit retournement (10) étant, radialement au-dessus du point T', axialement séparés de la partie principale d'armature de carcasse (1), par une couche de découplage (4') de mélange vulcanisé caoutchouteux de module sécant d'élasticité M0lo compris entre 3 et 5 MPa.