Brevet FR2815287A1 — publié le 20020419

La présente invention se rapporte à la pose de produits en caoutchouc pour la fabrication de pneumatiques. Plus précisément, la présente invention concerne la fabrication d'un pneumatique par enroulage de bandelettes et elle se rapporte à la fabrication de produits semi-finis sous forme de bandelettes. Il est déjà connu que, pour fabriquer un pneumatique en caoutchouc cru, la dépose de tout ou partie des produits en caoutchouc peut s'effectuer par enroulement d'une bandelette sur un support de fabrication. Par exemple, la demande de brevet EP 0 264 600 propose d'utiliser une extrusion de type volumétrique pour assurer la dépose des produits en caoutchouc avec une grande précision. La demande de brevet EP 0 690 229 propose une pompe volumétrique utilisée pour extruder en continu une bandelette de caoutchouc cru avec une grande précision. Un problème bien connu dans l'industrie du pneumatique est que certains mélanges de caoutchoucs vulcanisables au souffre sont assez difficiles à extruder: le mélange a tendance à s'émietter, ne présente pas une surface lisse en aval de l'extrusion mais plutôt une surface granuleuse, bosselée, rugueuse, présentant parfois des amorces de déchirures. Il est difficile de conférer à de tels mélanges une forme précise et régulière comme une bandelette. Cela entraîne des difficultés de manipulation des produits semi-finis extrudés. Cela entraîne également des difficultés de dépose de tels produits sur une ébauche crue de pneumatique en cours de fabrication car le collant à cru de tels mélanges est en général mauvais. Cela est tout particulièrement gênant pour la technique de bobinage d'une bandelette sur un support car, dans ce cas, les sections de caoutchouc extrudées sont assez faibles et il est important de pouvoir extruder des bandelettes à grande vitesse afin de pouvoir déposer les volumes nécessaires de caoutchouc dans un temps convenable. Or, en général, à formulation de mélange donnée, plus on accroît la vitesse d'extrusion et/ou de bobinage sur un support, plus les difficultés augmentent. L'invention propose de former une bandelette en fabriquant d'abord un tube que l'on écrase par la suite. Un premier aspect de l'invention concerne la dépose d'un constituant comprenant du caoutchouc cru au cours de la fabrication d'un pneumatique, la dépose étant effectuée par bobinage d'un ruban sur un support rotatif ayant une surface de réception, par un procédé comprenant les étapes suivantes: -2 - * extruder du caoutchouc cru au travers d'une filière conférant au caoutchouc cru extrudé une section tubulaire, pour former un tube de caoutchouc délimitant une cavité interne, * aplatir la forme tubulaire et ainsi obtenir un ruban que l'on fait adhérer sur ladite surface de réception. Un second aspect de l'invention concerne la fabrication d'un ruban en caoutchouc cru, avec ajout d'un constituant au ruban en aval d'une opération d'extrusion. Il peut s'agir d'ajouter des fibres. Il peut s'agir d'ajouter un additif, notamment un matériau capable de migrer dans du caoutchouc cru. Le procédé comprend les étapes suivantes: * extruder du caoutchouc cru au travers d'une filière conférant au caoutchouc cru extrudé une section tubulaire, pour former un tube de caoutchouc cru délimitant une cavité interne, * concomitamment à l'extrusion, introduire un matériau à l'intérieur dudit tube, selon un dosage prédéfini, * aplatir la forme tubulaire et ainsi obtenir un ruban. Dans les exemples décrits ci-dessous, l'extrusion d'un tube de caoutchouc creux se fait grâce à une filière cylindrique contenant une olive elle aussi cylindrique et de taille légèrement plus petite de façon à laisser un entrefer de révolution entre la buse et l'olive. Il va de soit que la forme cylindrique n'est pas limitative, d'autres formes pouvant être envisagées, notamment une section ovale. La forme de révolution est cependant avantageuse pour l'usinage des pièces. La suite décrit différentes applications possibles de l'invention, de façon non limitative, ce qui permet d'en saisir toute la portée et tous les avantages. - La figure I est une coupe montrant une tête d'extrusion équipée d'une filière pour une première application de l'invention. - La figure 2 montre schématiquement une machine d'extrusion en coopération avec un noyau rotatif servant de référence de fabrication pour un pneumatique. illustrant la première application de l'invention. - La figure 3 est une section partielle selon III-III à la figure 1. - La figure 4 est une section partielle selon IV-IV à la figure 1. -3- La figure 5 est une section partielle par un plan de coupe contenant l'axe central d'une filière de révolution, montrant une variante de réalisation d'une filière dans la première application de l'invention. - La figure 6 est un agrandissement d'une partie de la figure 5. - La figure 7 est une section partielle par un plan de coupe contenant l'axe central d'une filière de révolution, montrant une autre variante de réalisation d'une filière dans la première application de l'invention. - La figure 8 est un agrandissement d'une partie de la figure 7. - La figure 9 illustre de façon isolée l'olive de la figure 7. - La figure 10 montre des moyens utilisés pour presser la bandelette contre la surface de réception, dans la première application de l'invention. - La figure 11 est une vue de gauche de la variante de réalisation illustrée à la figure 10, certains détails étant omis. - La figure 12 est une vue partielle selon AA à la figure 10. - La figure 13 est une vue partielle selon BB à la figure 10. - La figure 13 illustre une deuxième application d'une filière selon l'invention. A la figure 2, on voit un noyau 30 de forme sensiblement toroïdale, constituant une référence pour la fabrication d'un pneumatique. Cette technique de fabrication est connue. Pour extruder du caoutchouc, on utilise une extrudeuse montée sur un robot de manipulation permettant toutes les positions relatives voulues entre ladite surface de réception et la filière, celle-ci étant positionnée en regard de la surface de réception pour une extrusion de la forme tubulaire au voisinage de la surface de réception, la forme tubulaire étant aplatie sur la surface de réception directement après extrusion. L'invention s'étend à une machine de dépose d'un constituant comprenant du caoutchouc cru pour la fabrication d'un pneumatique, ladite machine effectuant un bobinage d'un ruban sur un support rotatif, ladite machine comprenant les éléments suivants: * une extrudeuse équipée d'une filière I conférant à la section de caoutchouc cru extrudé une forme tubulaire, * un support de révolution, rotatif, servant de référence pour la fabrication du pneumatique, -4- * un robot de manipulation 19 permettant toutes les positions relatives voulues entre ledit support de révolution et ladite filière, * au moins un galet 40 coopérant avec le support rotatif pour aplatir la forme tubulaire sur celui-ci, en aval de ladite filière. On voit une pompe 10 à caoutchouc cru constituant un exemple possible d'extrudeuse. La pompe 10 à caoutchouc cru est supportée par un robot de manipulation 19. La pompe à caoutchouc comporte essentiellement une vis de gavage 102, un ou plusieurs pistons 101 et une filière d'extrusion 1. A partir d'une bande de caoutchouc 2, la pompe permet de déposer une bandelette 22 sur à la surface S du noyau 30. Un galet 40 facilite la dépose. Le robot de manipulation 19 permet de rapprocher ou d'éloigner la filière d'extrusion 1 par rapport au noyau 30 selon l'axe X, de la déplacer transversalement selon l'axe Y, et permet également de faire tourner la pompe à caoutchouc autour de l'axe a. L'axe a passe sensiblement par l'endroit o la bandelette 22 rejoint la surface S. La machine est placée sous le contrôle d'un automate qui permet de la piloter de façon appropriée. A titre d'illustration, on peut citer quelques paramètres dépendants les uns des autres et traités par l'automate: vitesse " V " de la vis 102, mécaniquement liée à la vitesse de fonctionnement du ou des piston(s) 101, rayon effectif de pose " r " (différent selon la zone du pneu -par exemple bourrelet ou bande de roulement, différent d'un enroulement à l'autre en cas de superposition d'enroulements pour réaliser la bande de roulement), vitesse de rotation " N " du noyau 30. On utilise ici une extrudeuse volumétrique, le débit de caoutchouc cru extrudé étant contrôlé notamment en fonction de la vitesse de rotation de la surface de réception et du rayon de dépose du ruban. A la figure 1, on voit plus en détail un premier mode de réalisation d'une filière 1 selon l'invention. Celle-ci comporte une préfilière 17 montée sur une pompe 10 à caoutchouc. Le galet 40 coopère avec le noyau 30 en aval de l'orifice d'extrusion, situé dans le plan IV- IV. Du caoutchouc cru 20 est refoulé sous pression par la pompe 10 à caoutchouc et parvient à la filière 1. La filière 1 comprend une buse 11 et une olive 12 fixée à la buse. et occultant partiellement l'orifice d'extrusion de façon à aménager un entrefer 15 entre la buse et l'olive, l'entrefer aboutissant à une section d'extrusion de forme appropriée. Le caoutchouc est extrudé sous la forme d'un tube 21. Une partie 210 du tube 21 est proche de la surface de réception S et une autre partie en est plus éloignée. Le tube 21 est aplati par l'action du galet 40 coopérant avec le noyau 30, pour former une bandelette 22 par collage des parois du tube 21. -5- L'olive 12 est prolongée par une queue 18, montée dans un perçage ad hoc sur la préfilière 17, et maintenu par un écrou 180 s'opposant à une expulsion de l'olive 12 sous l'effet de la pression de refoulement du caoutchouc. On peut éventuellement prévoir des moyens d'éventation des gaz inclus à l'intérieur du tube 21. A cette fin, la queue 18 comporte une canalisation 13 terminée par un raccord 14 auquel on peut aisément brancher une tubulure appropriée. La canalisation 13 traverse l'olive 12 et débouche dans l'orifice d'extrusion. L'éventation peut éventuellement être assistée par une dépression. Mais l'éventation n'est pas indispensable car il n'y a pas accumulation de gaz au cours du fonctionnement de l'invention. L'olive 12 comporte de façon avantageuse des ailes 121 radiales (voir figure 3) qui centrent l'olive 12 à l'intérieur de la buse 11. En variante, la position de l'olive à l'intérieur de la buse pourrait être réglable entre une position centrée et des positions excentrées, ce qui peut favoriser une extrusion non axisymétrique du tube 21. On voit à la figure 1 que l'olive 12 forme avec la buse 11 un convergeant jusqu'à l'orifice d'extrusion. Autrement dit, l'entrefer 15 est de taille minimale au niveau de l'orifice d'extrusion (voir aussi 150A à la figure 6). On peut adapter très aisément l'outillage proposé par la présente invention à différentes tailles de bandelettes que l'on a à réaliser. Il n'est pas toujours possible d'agir sur le pilotage de l'extrusion pour passer d'une bandelette petite à une bandelette plus grosse. Aux variantes représentées aux figures 5 à 9, on peut très facilement remplacer la filière d'extrusion car celle-ci est montée par l'intermédiaire d'une bague 16 sur la préfilière 17 et accessible du côté de l'orifice d'extrusion. On peut très facilement, en dévissant la bague 16, remplacer l'ensemble constitué par la buse 11 et l'olive 12A ou 12B. Lors des opérations d'extrusion de caoutchouc cru, il est bien connu que l'on a parfois inclusion de corps plus solides ou de caoutchouc dont la vulcanisation peut avoir débuté. C'est pour cela que l'on prévoit souvent des filtres en amont de l'orifice d'extrusion. L'inconvénient de tels filtres est qu'ils introduisent une perte de charge importante. Dans la variante de réalisation représentée aux figures 7, 8 et 9, on propose de réaliser avantageusement la valeur minimale de l'entrefer 150B en amont de l'orifice d'extrusion. De la sorte, si un corps solide quelconque devait être arrêté au niveau de l'entrefer 150B, le caoutchouc cru qui passe au-delà de l'entrefer 150B a la possibilité de former à nouveau un anneau continu avant d'atteindre l'orifice d'extrusion proprement dit. Cette disposition agit comme un filtre, cependant avec une perte de charge bien moindre. -6- On voit en détail à la figure 8 que l'olive comporte un anneau formant un bossage 120 en amont de l'extrémité qui est au droit de l'orifice d'extrusion. Par ailleurs, lIolive 12B comporte, comme déjà signalé, des ailes 121 qui permettent de la centrer. La distance entre le bossage 120 et l'orifice d'extrusion est suffisante pour qu'un anneau continu se reforme en aval de toute impureté bloquée à l'entrefer 150B, ce qui au besoin se détermine expérimentalement. Parmi les avantages de l'invention, citons que cette technique d'extrusion ne présente pas d'effet de bord. Les bandelettes ainsi réalisées sont moins sensibles au déchirement qui s'amorce souvent à un bord. C'est tout particulièrement intéressant pour certains mélanges de caoutchouc. Par ailleurs, grâce à l'utilisation de l'invention, on maintient une bonne qualité de l'état de la surface intérieure et extérieure du tube 21, gage d'un bon pouvoir collant à l'état cru de la bandelette formée ensuite par aplatissement. Les figures 10 et 11 illustrent plus en détail un rouletage que l'on peut effectuer en aval de l'orifice d'extrusion proprement dit. On reconnaît le noyau 30 et la surface de réception S. On voit également la filière 1, comportant une buse 11 à l'intérieur de laquelle on a monté une olive 12. Un galet 40 est monté sur une chape 45 elle-même supportée par un bras 46 articulé à un support 44. Le support 44 est solidaire de la pompe 10 à caoutchouc. Un ressort 42 agit entre le support 44 et le galet 40. Le galet 40 exerce ainsi une pression contrôlée vers le noyau 30. On voit également deux galets auxiliaires 41 montés chacun sur un flasque 48. Chacun des flasques 48 est monté sur un bras 47, articulé sur le support 44. Des ressorts 43 agissent entre chacun des bras 47 et le support 44, pour une fonction comparable à celle du ressort 42. Il est en effet avantageux d'avoir un bon rouletage, réalisé ici par trois galets indépendants, à savoir les galet 40 et galets auxiliaires 41, appliquant des efforts sensiblement radiaux, d'intensité bien contrôlée, choisie expérimentalement, éventuellement réglable. Il est avantageux d'avoir des ressorts de grande flexibilité afin d'exercer un effort du rouletage sensiblement constant, même en cas de faux rond ou d'imperfection locale dans la dépose du caoutchouc. Le galet 40 effectue un premier écrasement du tube 21 qui vient d'être extrudé par la filière 1, ce qui positionne et colle sur la surface de réception S la partie médiane de la bandelette 22. Les galets auxiliaires 41 plaquent les bords de la bandelette 22 sur la surface de réception S. Les figures 12 et 13 permettent de bien comprendre un avantage de l'invention. Pour différentes raisons parmi lesquelles on peut citer la grande précision de pose du caoutchouc, -7- il est souhaitable que la tête de la pompe 10 à caoutchouc soit positionnée aussi proche que possible de l'endroit o l'on veut déposer le caoutchouc sur l'ébauche de pneumatique en cours de fabrication. Cependant, les extrudeuses utilisées pour la dépose de bandelettes de caoutchouc sont relativement volumineuses. La section classiquement extrudée étant rectangulaire, dans les dispositifs conventionnels, la filière qui permet de profiler la bandelette de pneumatique présente un encombrement qui est nécessairement supérieur à la section de la bandelette de caoutchouc que l'on veut déposer. L'invention propose donc une filière d'extrusion plus étroite que la bandelette à extruder. En consultant les figures 12 et 13, on voit bien que l'on passe d'un tube 21 d'un diamètre " d " donné à une bandelette 22 dont la largeur " " est supérieure au diamètre du tube 21, et est sensiblement comparable à l'encombrement " Par ailleurs, il est souhaitable que le schéma de dépose des bandelettes respecte autant que possible la forme de moulage du pneumatique. Par exemple, pour certaines bandes de roulement, on souhaite que la section globale de caoutchouc cru s'approche autant que possible de la sculpture finale du pneumatique, pour éviter ou limiter les mouvements de caoutchouc pendant le moulage. On est ainsi conduit par exemple à déposer des piles de rubans pour former des nervures circonférentielles séparées par de petites rainures. Le problème qui se pose est que la tête de la pompe 10 à caoutchouc, c'est-à-dire la filière qui profile le caoutchouc, de par son encombrement, peut heurter le caoutchouc cru qui a été déposé pour former la nervure circonférentielle adjacente. La figure 12 est une vue dans la direction des flèches AA à la figure 10, le galet 40 n'étant pas représenté. On aperçoit la buse 11 grâce à laquelle on extrude un tube de caoutchouc cru. Le tube 21 est transformé en bandelette 22 par aplatissement. Comme on l'a déjà souligné, la bandelette 22 est d'une largeur " L" supérieure au diamètre " transversale décalée. La figure 13 est une vue dans la direction des flèches BB à la figure 10. Elle permet de comprendre que même le dispositif de rouletage à trois galets 40 et 41 proposé par l'invention est d'un encombrement voisin de la largeur de la bandelette 22. Le chariot de rouletage (portant les galets 40 et 41) pénètre facilement entre les cordons de caoutchouc cru. -8- D'autres applications de l'invention sont possibles. On peut envisager d'injecter à l'intérieur du volume emprisonné dans le tube 21 un autre produit comme par exemple un système de vulcanisation, ou des fibres de renforcement. La figure 14 illustre une application de l'invention à l'ajout d'un matériau à l'intérieur du tube 21, de façon à compléter la composition de caoutchouc vulcanisable. Il peut s'agir par exemple du système de vulcanisation, et/ou de tout additif approprié. Cet ajout est effectué au moment de la pose de la bandelette 22, dans une procédé de dépose d'un constituant comprenant du caoutchouc cru au cours de la fabrication d'un pneumatique, la dépose étant effectuée par bobinage d'un ruban sur un support rotatif ayant une surface de réception S, le ruban étant fabriqué comme indiqué ci-dessus. On peut cependant envisager de réaliser de cette façon un semi-fini. On voit que la filière lB comporte une buse I lB et une olive 12B. L'olive 12B comporte une canalisation 13B qui traverse l'olive 12B et débouche dans l'orifice d'extrusion. Des moyens appropriés permettent d'introduire un matériau 23 à l'intérieur du tube 21. Une certaine quantité de matériau 23 est ainsi ajoutée en continu au caoutchouc cru en même temps que l'on forme une bandelette 22 et qu'on l'applique sur le support de fabrication 30. L'automate de contrôle de la machine selon l'invention assure bien entendu le respect de proportion maîtrisée entre le matériau 23 et le caoutchouc 20 extrudé. Ces proportions ne sont pas nécessairement constantes. Le dosage du matériau 23 peut être variable, la proportion étant ajustée en fonction de la localisation o l'on dépose la bandelette 22 dans le pneumatique. -9- REVENDICATIONS 1. Procédé de dépose d'un constituant comprenant du caoutchouc cru au cours de la fabrication d'un pneumatique, la dépose étant effectuée par bobinage d'un ruban sur un support rotatif ayant une surface de réception (S), comprenant les étapes suivantes: a extruder du caoutchouc cru (20) au travers d'une filière (1) conférant au caoutchouc cru extrudé une section tubulaire, pour former un tube de caoutchouc (21) délimitant une cavité interne (211), * aplatir la forme tubulaire et ainsi obtenir un ruban (22) que l'on fait adhérer sur ladite surface de réception (S). 2. Procédé selon la revendication 1, utilisant pour extruder du caoutchouc une extrudeuse montée sur un robot de manipulation permettant toutes les positions relatives voulues entre ladite surface de réception et la filière, celle-ci étant positionnée en regard de la surface de réception pour une extrusion de la forme tubulaire au voisinage de la surface de réception, la forme tubulaire étant aplatie sur la surface de réception directement après extrusion. 3. Procédé selon la revendication 2, utilisant une extrudeuse volumétrique, le débit de caoutchouc cru extrudé étant contrôlé en fonction de la vitesse de rotation de la surface de réception et du rayon de dépose du ruban. 4. Procédé selon l'une des revendications I à 3, dans lequel des gaz inclus à l'intérieur du tube est évacué par des moyens d'éventation. 5. Procédé de fabrication d'un ruban en caoutchouc cru, comprenant les étapes suivantes: * extruder du caoutchouc cru (20) au travers d'une filière (1) conférant au caoutchouc cru extrudé une section tubulaire, pour former un tube de caoutchouc (21) cru délimitant une cavité interne (211), * concomitamment à l'extrusion, introduire un matériau à l'intérieur dudit tube, selon un dosage prédéfini, * aplatir la forme tubulaire et ainsi obtenir un ruban (22). 10.. 2815287 -10- 6. Procédé de dépose d'un constituant comprenant du caoutchouc cru au cours de la fabrication d'un pneumatique, la dépose étant effectuée par bobinage d'un ruban sur un support rotatif ayant une surface de réception (S), le ruban étant fabriqué selon la revendication 5. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le dosage du matériau est variable, en fonction de la localisation de la dépose dans le pneumatique. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, utilisant pour extruder du caoutchouc une extrudeuse montée sur un robot de manipulation permettant toutes les positions relatives voulues entre ladite surface de réception et la filière, celle-ci étant positionnée en regard de la surface de réception pour une extrusion de la forme tubulaire au voisinage de la surface de réception, la forme tubulaire étant aplatie sur la surface de réception directement après extrusion. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, utilisant une extrudeuse volumétrique, le débit de caoutchouc cru extrudé étant contrôlé en fonction de la vitesse de rotation de la surface de réception et du rayon de dépose du ruban. 10. Machine de dépose d'un constituant comprenant du caoutchouc cru pour la fabrication d'un pneumatique, ladite machine effectuant un bobinage d'un ruban sur un support rotatif, ladite machine comprenant les éléments suivants: * une extrudeuse équipée d'une filière (1) conférant à la section de caoutchouc cru extrudé une forme tubulaire, * un support de révolution, rotatif, servant de référence pour la fabrication du pneumatique, * un robot de manipulation (19) permettant toutes les positions relatives voulues entre ledit support de révolution et ladite filière, * au moins un galet (40) coopérant avec le support rotatif pour aplatir la forme tubulaire sur celui-ci, en aval de ladite filière. 11. Machine selon la revendication 10, dans laquelle ladite extrudeuse est une extrudeuse à pistons (101). 1 il - 12. Machine selon l'une des revendications 10 ou 11, dans laquelle ladite filière (1) comprend une buse (11) ayant un orifice d'extrusion et une olive (12) fixée à ladite buse et occultant partiellement l'orifice d'extrusion de façon à aménager un entrefer (15) entre la buse et l'olive, l'entrefer aboutissant à une section d'extrusion de forme appropriée. 13. Machine selon la revendication 12, dans laquelle la position de l'olive à l'intérieur de la buse est réglable entre une position centrée et des positions excentrées. 14. Machine selon l'une des revendications 12 ou 13, dans laquelle l'entrefer atteint une taille minimale en amont de l'orifice d'extrusion. 15. Machine selon l'une des revendications 12 à 14, dans laquelle une canalisation traverse l'olive et débouche dans l'orifice d'extrusion, comportant des moyens pour introduire un matériau à l'intérieur de ladite forme tubulaire.