Brevet FR2804067A1 — publié le 20010727

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 ou Génie Civil. La demande française FR 2 756 221 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 au moins une nappe de fils ou câbles, ledit sommet de ladite membrane comprenant en outre au moins une armature de frettage 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 - p'1, existant en cas de perte de pression subie par le pneumatique, supérieur au différentiel de pression po - pl initial, c'est-à-dire en roulage normal. Ladite armature de frettage peut être composée d'au moins une nappe, située généralement parmi les nappes de renforcement de sommet, ou de plusieurs bandes situées dans les évidements créés sur la couche protectrice recouvrant radialement les nappes sous-jacentes. 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 0,5.105 Pa et 5,0.105 Pa, selon les dimensions de pneumatique concernées. Étant donné que le rayon sommet RM de la membrane torique est préférentiellement compris entre 0,80 et 0,97 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. Le sommet de la dite membrane est préférentiellement renforcé par 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 85 . 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 différence de pression po - pi augmente en cas de crevaison du pneumatique et les câbles de la ou des nappes de frettage se rompent, la membrane de soutien torique s'expand dans la cavité du pneumatique et permet le roulage de l'ensemble malgré la chute de pression dans la cavité du pneumatique. Une telle membrane a, par la suite, fait l'objet de plusieurs perfectionnements le brevet FR 2 772 666 concerne l'introduction d'éléments de renforcement annulaires permettant l'enroulement de la (les) nappe(s) de renforcement de flancs, les dits éléments étant de constitution permettant leur rupture pour sensiblement le même différentiel de pression po - p'1 et en conséquence l'expansion de ladite membrane dans la cavité du pneumatique. Un deuxième perfectionnement a consisté à doter la (les) nappe(s) de renforcement de flancs de la membrane d'éléments formés d'une part d'une âme susceptible de se rompre pour un différentiel de pressions donné et d'autre part d'un ou câble enroulé hélicoïdalement autour de ladite âme, de manière à permettre un allongement considérable des éléments de renforcement de nappes de flanc et ainsi permettre l'expansion. L'emploi de tels câbles, avec des courbes force-allongement représentées par sensiblement deux segments de droite adjacents à pentes différentes, a permis l'adoption de plusieurs architectures d'armature de sommet de la membrane, armature de sommet nécessaire pour résister à la perforation de la membrane elle-même et complétée par l'armature de frettage d'éléments de renforcement circonférentiels, destinée à maintenir le sommet de ladite membrane dans sa position initiale, c'est-à-dire en roulage normal avec les pressions désirées dans la membrane et dans le pneumatique. Les architectures citées ne répondent pas aux conditions qui ont été fixées pour le roulage d'un tel ensemble, lorsque la pression de la cavité du pneumatique est annulée suite à une perforation, et que l'ensemble roule à une pression diminuée. La résistance de la membrane par un objet coupant et perforant, animé du même mouvement de rotation que l'ensemble roulant, doit être très largement améliorée. A cet effet et conformément à l'invention, la membrane torique , 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 un ensemble pouvant rouler lorsque le pneumatique est sujet à une perte de pression, ladite membrane étant expansible, capable de remplir la cavité intérieure du pneumatique, constituée d'une chape renforcée par une armature de frettage et réunie au moyen de deux flancs renforcés par une armature de carcasse à deux bourrelets, chaque bourrelet comprenant au moins un anneau de renforcement inextensible et résistant autour duquel est ancrée l'armature de carcasse par retournement, est caractérisée en ce que, radialement au-dessus d'une couche de caoutchouc intérieure imperméable aux gaz de gonflage, existe une armature de sommet d'au moins deux nappes d'éléments de renforcement textiles, croisés d'une nappe à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 40 et 75 , ladite armature de sommet étant désolidarisée de ladite couche intérieure sur une distance méridienne égale à sa largeur et surmontée radialement par les bords de deux demi-nappes de carcasse s'étendant dans les flancs tout en étant désolidarisée des dits bords, chaque demi-nappe de carcasse étant retournée dans chaque bourrelet autour d'un anneau de renforcement et formée d'éléments de renforcement textiles orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle compris entre 40 et 75 , les dits bords de part et d'autre du plan équatorial étant réunis radialement à l'extérieur par au moins une nappe de liaison d'éléments textiles, l'ensemble des dits bords et de la nappe de liaison étant surmonté radialement par une armature de frettage composée d'au moins une nappe d'éléments circonférentiels et textiles, les éléments de renforcement de l'armature de frettage et les éléments de la nappe de liaison ayant des résistances leur permettant de rompre pour un différentiel de pressions po - p'1, existant en cas de perte de pression dans la cavité intérieure du pneumatique, supérieur au différentiel de pression initial po - pl existant en roulage normal. L'armature de frettage est de manière avantageuse partiellement désolidarisée de l'ensemble formé par les demi-nappes de carcasse et la nappe de liaison des bords des dites demi-nappes, ce qui permet de combiner les deux avantages que sont d'une part la non dispersion après rupture des éléments de renforcement de l'armature de frettage et d'autre part la souplesse maximale du sommet de la membrane de support. Il faut entendre par armature, nappe ou couche désolidarisées d'une armature, d'une nappe ou d'une couche, une armature, une nappe ou couche ne présentant aucun collage à l'état vulcanisé avec l'armature, la nappe ou la couche qui lui est radialement adjacente, ledit manque absolu de collage étant obtenu par l'emploi avant vulcanisation de la membrane d'un produit anti-collant, par exemple d'une solution à base de stéarates et de poudre métallique. 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 un exemple d'exécution, dessin sur lequel - la figure 1 représente schématiquement une membrane torique de soutien conforme à l'invention, - la figure 2 représente schématiquement la membrane de la figure 1 en position dans le pneumatique monté sur sa jante de service et gonflé. La membrane M de support, conforme à l'invention, comprend une chape 17 réunie par l'intermédiaire de deux flancs 13 à deux bourrelets B de part et d'autre du plan équatorial XX. Ladite membrane M est fermée et comporte à l'intérieur une couche de mélange caoutchouteux 10 à base d'élastomère halogéné, couche imperméable aux gaz de gonflage généralement utilisés dans l'industrie du pneumatique. Ladite couche 10 est, lors de la confection de la membrane, de manière uniforme et par des moyens appropriés, recouverte sur une longueur méridienne, sensiblement égale à la longueur comprise entre les deux points S de la membrane entre lesquels est mesurée parallèlement à l'axe de rotation de l'ensemble roulant la largeur axiale maximale intérieure, d'un badigeon à base de stéarates, produits connus pour leur propriété d'anti-collant à l'état vulcanisé. Est posée au sommet de la membrane et sur ladite couche intérieure badigeonnée 10 une armature de sommet 14 composée de deux nappes 141 et 142 de câbles en polyester noyés dans un calandrage de mélange caoutchouc adapté, parallèles entre eux dans chaque nappe et croisés d'une nappe 141 à la suivante 142 en faisant avec la direction circonférentielle des angles a, a' égaux à 60 . Il est bien entendu que les angles a et a' peuvent être inégaux entre eux, et peuvent être compris entre 40 et 75 sans sortir du cadre de l'invention. Les deux nappes 141 et 142 ont des largeurs axiales sensiblement égales, et inférieures à la longueur méridienne badigeeonnée, de sorte que les dites deux nappes 141 et 142 soient complètement désolidarisées de la couche intérieure étanche 10. Les dites nappes 141 et 142 sont sur leur largeur axiale recouvertes radialement du même badigeon anti-collant que celui utilisé sur la couche intérieure, ce qui confère à l'armature de sommet la propriété d'être absolument libre à l'intérieur même de la membrane M. L'armature de carcasse 11 est formée de deux demi-nappes 111 et 112, les dites demi-nappes étant dans chaque bourrelet ancrées par enroulement autour d'un élément de renforcement annulaire 2 pour former des retournements 121 et 122. Chaque élément annulaire de renforcement (2) est formé par l'enroulement de câbles en polyamide aromatique 167x2. Une telle composition confère audit élément annulaire une extensibilité presque parfaite et une résistance à la rupture au moins égale à 1,05 fois la résistance nécessaire induite par la tension exercée sur l'élément annulaire des éléments de renforcement de la nappe de flanc : ainsi l'élément annulaire (2) peut être dans les conditions citées qualifié d'inextensible et incassable. Ledit élément annulaire, permettant d'assurer l'étanchéité entre la membrane et le pneumatique, est disposé radialement le plus près possible de la jante de montage du pneumatique, et, dans le cas montré, son diamètre intérieur est compris entre le diamètre nominal de la jante Ds et la valeur Ds diminuée du produit Ls . tg8, Ls étant la largeur axiale du siège de bourrelet de pneumatique et tgô la tangente de l'angle d'inclinaison du siège de la jante de montage. Aux épaules et dans la majeure partie du sommet de la membrane, les demi- nappes 111 et 112 recouvrent radialement les deux nappes d'armature de sommet 141 et 142 tout en étant désolidarisées, radialement au-dessus des points S de largeur axiale maximale, des dites nappes 141 et 142 par une couche de produit d'anti-collant. Les dites demi-nappes 111 et 112 présentent des extrémités A situées de part et d'autre du plan équatorial XX, et sont radialement au-dessous des deux points S parfaitement solidaires de la couche intérieure 10. Les demi- nappes 111 et 112 sont formées de câbles en polyamide aromatique, parallèles entre eux et inclinés par rapport à la direction circonférentielle dans chaque demi- nappe du même angle a (même direction et même valeur) que celui de la nappe de sommet 142 la plus éloignée radialement de l'axe de rotation. Les deux bords des deux demi-nappes 111 et 112 sont réunis axialement par une nappe de liaison 15 s'étendant de part et d'autre du plan équatorial XX avec une largeur axiale l' sensiblement égale à 5 fois la largeur axiale 1 séparant les deux extrémités a des demi-nappes 111 et 1 12, largeur 1 qui est comprise entre 3% et 8% de la largeur axiale maximale intérieure. Ladite nappe de liaison 15 est formée de fils de rayonne faisant avec la direction circonférentielle un angle de valeur comprise entre l'angle a des câbles des deux demi-nappes 111 et 1 12 et 90 . Entre la face supérieure de la nappe 142 et la nappe 15 de liaison est disposée la même couche de badigeon anti-collant que celle qui désolidarise les demi-nappes 111 et 112 de la nappe 142, la nappe 15 étant aussi désolidarisée de l'armature de sommet formée des nappes 141, 142 sur la largeur axiale l'. Une armature de frettage , composée dans le cas étudié d'une seule nappe 16 d'éléments de renforcement en polyamide aromatique et circonférentiels, c'est-à-dire formant avec la direction circonférentielle un angle de 0 2,5 , est aussi désolidarisée des deux demi- nappes 111 et 112 et de la nappe 15 par un badigeon anti-collant. La nappe 16 de frettage et la nappe de liaison 15 assurent la fonction de frettage de la membrane M, d'une part contre les efforts dus à la force centrifuge à laquelle est soumis le sommet de la membrane lors du roulage de l'ensemble roulant et d'autre part contre les efforts dus au différentiel de pressions po-pi, po étant la pression de gonflage de la membrane torique M, égale par exemple à 10.105 Pa, supérieure à la pression pi du pneumatique , égale par exemple à 9,0. 105 Pa. La fonction de frettage permet à la membrane M et à son sommet de conserver, dans les conditions normales de roulage de l'ensemble roulant, c'est-à-dire dans les conditions de charge, de pression et de vitesse recommandées pour le pneumatique concerné, un rayon de sommet de membrane, défini comme étant le rayon du point de la membrane le plus éloigné de l'axe de rotation et mesuré dans le plan équatorial, pratiquement constant et inférieur au rayon écrasé du pneumatique dans les conditions normales de roulage. Par contre, la nature et la structure des éléments de renforcement de la nappe de frettage 16 et de la nappe de liaison 15 sont choisies de telle manière qu'ils puisent se rompre pour un différentiel de pression po - p'1, existant en cas de perte de pression subie par le pneumatique, p'1 étant alors inférieur à pl et le différentiel po - p'1 supérieur à po - pi. Sur la figure 2, 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) et prolongés radialement à l'intérieur à deux bourrelets (22), chaque bourrelet (22) étant renforcé par au moins une tringle (23) autour de laquelle vient 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. La structure de membrane décrite ci-dessus permet non seulement, après crevaison et dégonflage du pneumatique, de se déployer totalement et ainsi de conserver sensiblement la forme dudit pneumatique, sans cependant provoquer de détériorations internes du pneumatique pendant les phases de roulage normal, mais aussi de permettre de pouvoir rouler , l'élément perforant étant ancré dans le pneumatique et dépassant la paroi interne d'une distance sensiblement égale à 30 mm, sur une distance d'au moins 60 km, la pression interne de l'ensemble roulant étant la pression abaissée après déploiement de la membrane, pour atteindre une station de gonflage et rouler après regonflage à la pression nominale, l'objet perforant étant encore en place, sur une distance d'au moins 500 km, distance permettant alors de trouver un atelier de réparation pneumatique. REVENDICATIONS. 1 - Membrane torique M, 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 un ensemble pouvant rouler lorsque le pneumatique P est sujet à une perte de pression, ladite membrane M étant expansible, capable de remplir la cavité intérieure du pneumatique P, constituée d'une chape (17) renforcée par une armature de frettage (16) et réunie au moyen de deux flancs (13), renforcés par une armature de carcasse (11),à deux bourrelets B, chaque bourrelet B comprenant au moins un anneau de renforcement (2) inextensible et résistant autour duquel est ancrée l'armature de carcasse (11) par retournement, caractérisée en ce que, radialement au-dessus d'une couche de caoutchouc intérieure (10) imperméable aux gaz de gonflage, existe une armature de sommet (14) d'au moins deux nappes (141, 142) d'éléments textiles, croisés d'une nappe (141) à la suivante (l42) en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 40 et 75 , ladite armature de sommet étant désolidarisée de ladite couche intérieure (10) sur une distance méridienne égale à sa largeur et surmontée radialement par les bords de deux demi-nappes de carcasse (111, 1 12) s'étendant dans les flancs (13) tout en étant désolidarisée des dits bords, chaque demi-nappe de carcasse étant formée d'éléments de renforcement textiles orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle compris entre 40 et 75 , les dits bords de part et d'autre du plan équatorial XX' étant réunis par au moins une nappe de liaison (15) d'éléments textiles, l'ensemble des dits bords et de la nappe de liaison (15) étant surmonté par une armature de frettage (16) composée d'au moins une nappe (16) d'éléments circonférentiels et textiles, les éléments de renforcement de l'armature de frettage (16) et les éléments de la nappe de liaison (15) ayant des résistances leur permettant de rompre pour un différentiel de pressions po - p'1, existant en cas de perte de pression dans la cavité intérieure du pneumatique, supérieur au différentiel de pression initial po - pi existant en roulage normal. 2 - Membrane selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'armature de frettage (16) est partiellement désolidarisée de l'ensemble formé par les demi- nappes de carcasse (111, 112) et la nappe de liaison (15) des bords des dites demi- nappes.