Brevet FR2840562A1 — publié le 20031212

- 1- L' invention concerne un pneumatique a armature de carcasse rad i ale destine a l'equipement de vehicules portent de lourdes charges et plus particulierement des engine de genie civil ou de vehicules poids lourd. Un pneumatique a armature de carcasse radiale comprend une zone de sommet surmontee radialement a l'exterieur par une bande de roulement destinee a venir en contact avec le sol pendant le roulage audit pneumatique, de deux zones de flanc prolongeant le sommet axialement et radialement de part et d'autre et "ermines par des zones formant des bourrelets. Ce pneumatique est ensuite monte sur une j ante de montage comportant des sieges de j ante de forme tronconique ou cylindrique prolonges radialement vers 1'exterieur par des rebords, les bourrelets audit pneumatique venant en appui contre les sieges et les rebords de cette jante de montage. L'armature de carcasse de ce pneumatique est composee d'une pluralite de renforts (de type cable ou fi l s en general metal liques) noyes dans au mo ins un melange de caoutchouc, ces renforts etant sensiblement orientes dans la direction meridienne (c'est-a-dire dans une direction faisant un angle voisin de 90 avec la direction circonferentielle sur le pneumatique). Afn d'ancrer ces renforts dans les bourrelets du pneumatique, il est prevu au moins une armature de bourrelet formant un renforcement circonferentiel: les renforts de carcasse pouvant eke retournes autour de cette armature de bourrelet pour former un retournement ou plaques axialement contre ladite armature. Sous l'effet combine de la charge portee par le pneumatique et du roulage, les parties des francs du pneumatique situees au voisinage de l'empreinte audit pneumatique avec le sol subissent des variations cycliques de courbure. Dans cette region, les flancs subissent des flexions autour des rebords de j ante dans un plan meridien (c'est-a-d ire un plan contenant l'axe de rotation du pneumatique). En outre, I'ecrasement du pneumatique engendre des mouvements alternatifs et cycliques des renforts de 1'armature de carcasse dans les flancs dans la direction circonferentielle qui entrament un deplacement relatif plus ou moins important des bourrelets par rapport aux rebords de jante. Ces mouvements vent encore amplifies quand la charge supportee augmente. II en est de meme quand la taille du pneumatique augmente et egalement quand le rapport de forme audit pneumatique est reduit (H/S section du pneumatique et S la largeur de ladite section). Sous l'effet de ces mouvements alternatifs dans les directions circonferentielle et meridienne, les bourrelets frottent contre les rebords de la jante de montage et s'usent plus ou moins. Pour reduire cette usure, il est connu, outre ltemploi de melange de gomme moins sensibles a l'usure P10-1454_FR1... - 2- par frottement, de disposer dans chaque bourrelet et plus ou moins haut (c'est-a-dire radialement vers l'exterieur) dans les flancs au moins une armature complementaire de renforcement composee d'une pluralite de renfort (cables ou fils metalliques) disposes les uns a cote des autres et de maniere a etre orientes selon un angle nul ou faible par rapport a la direction circonferentielle (par angle nul ou faible, on entend un angle allant de 0 a 15 en valeur). Ces renforts peuvent etre continus, c'est-a-dire faisant au moins un tour complet, ou discontinue, ctest-adire s'etendant sur une fraction angulaire d'un tour complet et inferieure a 360 . Cette armature complementaire de renforcement peut etre placee axialement a l'interieur ou a l'exterieur de ['armature de carcasse ou axialement contre le retournement lorsque ['armature de carcasse est ancree par retournement autour d'une tringle par exemple. Lorsqu'on emploie des renforts s'etendant sur une fraction angulaire inferieure a 360 (ces renforts seront dits "renfort discontinue" dans le present document), des problemes d'endurance lies a certaines repartitions des extremites de renforts discontinue peuvent survenir compte tenu des cycles de sollicitations repetees pendant le roulage comme decrit precedemment. IS L'objet de ['invention est un pneumatique pour vehicules portent de lourdes charges comprenant une zone de sommet prolongee axialement et radialement par des francs, ces derniers etant eux memes prolonges par des bourrelets destines a venir en contact avec une j ante de montage du pneumatique, cette j ante comportant une partie formant siege de j ante prolongee radialement vers l'exterieur par un rebord se terminant par un crochet de jante de profil exterieur sensiblement circulaire, les flancs du pneumatique etant renforces par une armature de carcasse radiale, cette armature de carcasse radiale se prolongeant dans les bourrelets du pneumatique pour etre ancree sur une armature de renforcement circonferentiel de bourrelet. Ce pneumatique comprend en outre, dans au moins un bourrelet, une armature complementaire de renforcement comportant une pluralite de renforts discontinue de course longueur LO, ces renforts discontinue etant disposes sensiblement circonferentiellement selon une pluralite de cercles C concentriques, chaque cercle C etant defini par un rayon moyen R mesure par rapport a l'axe de rotation du pneumatique. Ce pneumatique est caracterise en ce que: - chaque renfort discontinu de longueur LO situe sur un cercle C de rayon R est couple mecaniquement sur des longueurs de couplage L11 et L12 respectivement avec deux renforts discontinue situes sur un cercle C1 de rayon R1 inferieur au rayon R. ledit cercle etant immediatement adjacent au cercle C, la longueur de couplage L11 etant comprise entre SO a 70% de LO et la longueur de couplage L12 etant comprise entre 25 aSO%deLO; P10-1454 FRI... - chaque renfort discontinu du meme cercle C de rayon R est couple mecaniquement sur des longueurs de couplage L21 et L22 respectivement avec deux renforts discontinue situes sur un cercle C2 de rayon R2 immediatement adjacent au cercle C1, le rayon R2 etant inferieur au rayon R1, la longueur de couplage L21 etant comprise entre 25 a 50% de LO et la longueur de couplage L22 etant comprise entre 50 a 70% de LO. Preferentiellement: L11 est comprise entre 55 a 70% de LO, L12 entre 10 a 25% de LO, L21 entre 15 a 35% de LO. Il est entendu que ces relations de couplage mecanique s'appliquent entre les renforts discontinue de tous les cercles a ['exception des deux cercles consecutifs les plus proches radialement de 1'axe de rotation. Preferentiellement, les renforts discontinue ont une longueur moyenne comprise entre 1/3 et 1/12 de la longueur circonferentielle de ['armature circonferentielle de bourrelet prise aux points de ladite armature radialement les plus a l'interieur. Si on note DO et MO respectivement la distance moyenne separant les extremites de deux renforts sur le cercle C et le milieu de l'arc entre ces extremites et D1 et M1 respectivement la distance moyenne separant les extremites de deux renforts sur un cercle C 1 adjacent au cercle C et le milieu de l'arc entre ces extremites, on a constate qu'il etait avantageux que les milieux MO et M1 soient distants d'au moins une longueur d'arc superieure a la moitie de la longueur d'arc separant les extremites les plus eloignees sur un meme cercle. De cette maniere, on obtient une repartition circonferentielle des arcs de cercle sans renforts qui est optimale d'un point de vue de la performance en fatigue de ['armature complementaire tout en realisant une structure dont les rigidites vent homogenes circonferentiellement. Pour mesurer la longueur d'arc entre les points milieu MO et M1, on projette radialement le point radialement le plus a l'interieur sur le cercle auquel appartient le point radialement le plus a l'exterieur. Preferentiellement, la longueur entre les milieux MO et M1 est superieure a 30% de LO. Comme elements de renfort de ['armature complementaire de renforcement, on peut employer des cables metalliques dits "mono-module", c'est-a-dire ayant une courbe force allongement a une seule pente moyenne (correspondent par definition au module d'elasticite du cable) ou des cables dits "bi-modules", c'est-a-dire dont la courbe force allongement presente au moins deux pentes differentes de part et d'autre d'un point de transition (la courbe force allongement presente deux pentes distinctes, la pente a l'origine et aux petite allongements etant inferieure a la pente aux grands allongements). Preferentiellement, lorsqu'on emploie comme renforts de ['armature complementaire de renforcement des cables discontinue mono-module, la limite radialement externe de ladite P10-1454_FRI À - - 4- armature est comprise dans un secteur angulaire ouvert axialement vers l'interieur et radialement vers ltexterieur faisant un angle a au plus egal a 45 avec une direction parallele a la direction axiale, lorsque le pneumatique de ['invention est monte sur sa jante, ce secteur angulaire etant mesure a partir d'une droite passant par le centre du profil moyen du crochet de jante et parallele s a l'axe de rotation. Preferentiellement, lorsque les cables discontinue vent elastiques (bi module), la limite radialement externe de ladite armature est comprise dans un secteur angulaire ouvert axialement vers l'interieur et radialement vers l'exterieur faisant un angle a au plus egal a 75 avec une direction parallele a la direction axiale. II est avantageux d'employer au sein d'une meme nappe de ['armature complementaire de renforcement ou dans deux nappes distinctes superposees d'une meme armature, des cables discontinue de nature differente (a savoir mono-module et bi-module); dans un pareil cas, les cables discontinue mono-module ne vont pas au-dela d'un secteur angulaire d'angle al ouvert axialement vers l'interieur et radialement vers l'exterieur de 45 , et les cables bi-modules vent presents dans un secteur d'anglea2 ouvert axialement vers 1'interieur et radialement vers l'exterieur dont la limite externe fait au plus un angle de 75 avec la direction axiale et dont la limite interne fait au plus un angle de 45 avec la meme direction, chacun desdits secteurs ayant son sommet au centre du profil externe du crochet de jante. L'armature complementaire de renforcement de bourrelet selon ['invention peut comprendre plusieurs nappes de renforts discontinue, lesdites nappes etant placees: À soit d'un meme cote de ['armature de carcasse (axialement a l'interieur ou a ltexterieur); À soit d'un meme cote du retournement de ['armature de carcasse (axialement a l'interieur ou a l'exterieur); À soit de part et d'autre de ['armature de carcasse ou du retournement de ['armature de 2s carcasse (axialement a l'interieur et a 1'exterieur); À so it a axialement a l'exterieur de ['armature de carcasse et axialement a l'interieur du retournement de ['armature de carcasse; À so it a axialement a l' interieur de ['armature de carcasse et axialement a l'exterieur du retournement de ['armature de carcasse. P10-1454_FRI. - - 5- D'autres caracteristiques et avantages de ['invention ressortent de la description faite ci-apres en reference aux dessins annexes qui montrent, a titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes de realisation de ['objet de ['invention: À La figure 1 montre une coupe meridienne d'un bourrelet d'un pneumatique selon I' invention avec une armature complementaire de renforcement formee de deux nappes disposees de part et d'autre de ['armature de carcasse; À La figure 2 montre la disposition des renforts d'une nappe de 1'armature de renforcement employee dans le bourrelet montre avec la fgure l; À La figure 3 montre une variante de placement des nappes de 1'armature de renforcement de bourrelet; À La figure 4 montre une troisieme variante de bourrelet selon 1'invention; À La figure 5 montre une quatrieme variante de bourrelet selon 1'invention. Un pneumatique de dimension 45/65 R 45 a ete realise et est represente monte sur une j ante 2 selon une vue partielle en coupe a la figure 1. Sur cette figure 1, la j ante de montage 2 comprend une partie formant siege21 prolongee axialement et radialement vers 1'exterieur par une partie 22 perpendiculaire a 1'axe de rotation, cette derriere partie 22 se terminant par une partie formant crochet 23 dont le profil est sensiblement circulaire de centre J. Egalement sur cette figure 1, on distingue un flanc 8 prolonge par un bourrelet 1 du pneumatique selon 1'invention monte sur une jante de montage 2 et gonfle a sa pression d'utilisation. Le pneumatique comporte une armature de carcasse 3 renforcee par des cables metalliques formes de 68 fils de 0.26 mm frettes, cette armature de carcasse 3 etant retournee dans chaque bourrelet autour d'une armature de renforcement circonferentielle 4 de bourrelet; dans le cas present, I'armature de renforcement circonferentielle de bourrelet4 est une tringle metallique4 pourvue sur son pourtour d'une epaisseur de melange de gomme 5 destine a eviter le contact direct des renforts de ['armature de carcasse 3 avec ladite tringle 4. L'armature de carcasse 3 est retournee autour de la tringle 4 pour former un retournement 6 dont 1'extremite 7 est prevue pour etre situee dans le flanc, c'est-a-dire radialement au dela du point M du crochet 23 de la j ante 2 radialement le plus a l'exterieur. Par ailleurs, ce bourrelet I inclut une armature complementaire de renforcement 9 comportant deux nappes 91 et 92 formees chacune d'une pluralite de cables metalliques discontinue et P10-1454_FRI... - 6 orientes sensiblement dans la direction circonferentielle et enrobes de melange de gomme. Chacune de ces nappes 91, 92 est placee contre 1'armature de carcasse 3, c'est-a-dire contre la partie non retournee autour de la tringle4, I'une de ces nappes etant placee axialement a l'interieur de ['armature de carcasse et l'autre axialement a l'exterieur de cette meme armature. Ces deux nappes 91, 92 ont, vue en coupe meridienne sur la figure l, chacune une extremite basse 91 i et 92i respectivement et une extremite haute 91 e et 92e respectivement: les extremites basses 91i et 92i etant preferentiellement situees radialement au dessous d'une droite D parallele a l'axe de rotation passant par le point M du crochet de jante 23 radialement le plus a 1'exterieur et les extremites hautes 91e et 92e etant preferentiellement etagees pour eviter toute singularite de deformation et de contrainte. Chacune des nappes 91, 92 de ['armature complementaire de renforcement 9 est composee d'une pluralite de troncons de cables metalliques en cables bi-modules de 24 fils de 0.26 mm de diametre ayant un premier module d'elasticite aux faibles allongement de 25 GPa et un second module d'elasticite aux plus grands allongements de 78 Gpa (le point de transition sur la courbe force allongement se situant a environ 0.5% de deformation). Ces cables discontinue vent tous sensib lement de meme longueur LO egale dans le cas present a 676 mm, so it 67. 9% de la longueur circonferentielle de la tringle 4 (prise aux points de la tringle les plus a 1'interieur radialement). Le melange de caoutchouc des nappes 91, 92 est un melange de caoutchouc de module preferentiellement au plus egal a 1.2 daN/mm2. Preferentiellement et comme montre a la figure 1, la nappe 92 de 1'armature complementaire de renforcement 9 axialement la plus a 1'interieur du pneumatique est celle qui s'etend le plus haut dans le flanc 8. Les extremites hautes 91e et 92e des nappes de 1'armature complementaire de renforcement 9 de bourrelet vent avantageusement situees dans un secteur angulaire d'angle a, ce secteur angulaire etant compris entre une droite Jl passant par le point J et parallele a la direction axiale du pneumatique et une droite J2 passant par le meme point J. I'angle a, audit secteur etant tel qu'il est ouvert axialement vers l'interieur et radialement vers l'exterieur d'au plus 75 (dans le cas present 65 ). La figure 2 montre 1'arrangement des renforts d'une meme nappe de 1'armature complementaire de renforcement 9 de la structure montree a la figure l sur trots cercles voisins C, C1 et C2, chaque cercle etant centre sur l'axe de rotation de 1'ensemble monte (pneumatique et jante). Tous les renforts ont sensiblement une meme longueur egale dans le cas present a 676 mm Les renforts discontinue peuvent egalement etre des renforts textiles.. P10-1454_FRI, Le pas enke cercles voisins C, C1 et C2, sur lesquels vent disposes les renforts discontinue, est egal au diametre des renforts augmente d'au moins 0.5 mm. Sur la figure 2, on a represente partiellement la nappe 92,1'axe de rotation du pneumatique etant perpendiculaire au plan de la figure. On volt qu'un renfort 920 de longueur LO sur le cercle C de rayon R est couple selon des longueurs d'arc L11 et L12 avec deux renforts 921 du cercle C1 de rayon R1 (R1 inferieur a R) adjacent au cercle C et ce meme renfort 920 de longueur LOsur le cercle C de rayon R est couple selon des longueurs d'arc L21 et L22 avec deux renforts 922 du cercle C2 de rayon R2 adjacent au cercle C1. Dans le cas presente les longueurs de couplage sont: L11 = 446 mm (soit 66% de LO) L12 = 108 mm (soit 16% de LO) L21 = 190 mm (soit 28% de LO) L22 = 351 mm (soit 52% de LO) Par ailleurs, les longueurs moyennes d'arc delimites par les extremites en vis-a-vis de deux renforts consecutifs d'un meme cercle C, C1 et C2 vent respectivement de 1'ordre de 104, 95 et 86 mm. Les milieux des arcs separant les extremites en vis-a-vis de deux renforts 920, 921, 922 consecutifs d'un meme cercle C, Cl et C2 vent respectivement notes MO, M1, M2. Pour le pneumatique selon 1'invention, la longueur d'arc MOM'I est superieure a la longueur d'arc DO entre les extremites en vis-a-vis de deux renforts consecutifs du meme cercle C (le point M'1 correspond au point d'intersection avec le cercle C du rayon passant par M1 et prolonge jusqu'au cercle C). De meme la longueur d'arc M1M'2 est superieure a la longueur d'arc D1 separant les extremites en vis-a-vis de deux renforts consecutifs du cercle Cl (le point M'2 correspond au point d/intersection avec le cercle C1 du rayon passant par M2 et prolonge jusqutau cercle Cl). Sur les fgures 3, 4 et 5 vent montrees trots variantes de structure de bourrelet incorporant une armature complementaire de renforcement9, ladite armature comprenant deux nappes de renforts discontinue; par commodite, les references employees pour ces figures vent identiques a celles des fgures I et 2 pour autant qu'elles designent des composants identiques. Pour ces trots variantes montees sur une j ante 2, les bourrelets 1 comprennent une tringle 4 autour de Plo-l454-FRl - 8 laquelle est retournee une armature de carcasse 3 en allant axialement de 1'interieur vers ltexterieur; radialement a l'exterieur de la tringle 4 est dispose un profile 10 en melange de caoutchouc de section sensiblement triangulaire dont la pointe 101 1a plus eloignee de la tringle 4 est situee axialement plus pres de 1'armature de carcasse 3 que de son retournement 6. s Un autre melange de remplissage 10' est par ailleurs prevu entre ce profile 10 et ledit retournement 6. Sur la figure 3, les deux nappes 91 et 92 de 1'armature complementaire 9 vent placees 1'une contre l'autre et axialement a l'exterieur de ['armature de carcasse 3 entre le profile de melange et ladite armature de carcasse. Dans cette variante, chaque nappe 91, 92 est composee de deux renforts differents, a savoir des cables discontinue mono module metalliques et des cables discontinue bi module tels qutemployes dans la variante de la figure 1. Afin d'eviter tout probleme de tenue en fatigue de ces cables, il est avantageux que les cables mono module ne soient presents que dans un premier secteur d'angle al au plus egal a 45 avec la direction axiale et que les cables bi modules completent ladite nappe dans un secteur d'angle oc2 au plus egal a 30 et prolongeant ledit premier secteur. Sur la figure 4, une premiere nappe 91 de 1'armature complementaire 9 est placee axialement a l'exterieur de ['armature de carcasse 3 contre cette derriere et une seconde nappe 92 de ['armature complementaire 9 est placee axialement a 1'exterieur du retournement 6 contre celui ci. Sur la variante montree avec la figure 5, une premiere nappe 91 de 1'armature complementaire 9 est placee axialement a ltexterieur de ['armature de carcasse 3 contre cette derriere et une seconde nappe 92 de 1'armature complementaire9 est placee axialement a 1'interieur du retournement 9 contre celui-ci. Dans ces trots variantes, les nappes 91 et 92 de 1'armature complementaire de renforcement 9 2s ont leurs extremites radialement les plus a 1'exterieur situees dans un secteur angulaire d'angle a au plus egal a 75 et leurs extremites radialement les plus a l'interieur situees radialement au dessous d'une droite D parallele a l'axe de rotation et passant par le point de la jante radialement les plus a l'exterieur. La definition du secteur angulaire d'angle a correspond a ce qui a ete donne pour la variante de la figure 1. P10-1454 FRI... 9_ REVENDICATIONS 1- Pneumatique pour vehicules portent de lourdes charges comprenant une zone de sommet prolongee axialement et radialement par des flancs (8), ces derniers etant eux-memes prolonges par des bourrelets (1) destines a venir en contact avec une jante de montage (2) du pneumatique, cette jante comportant une partie formant siege de jante (21) prolongee radialement vers l'exterieur par un rebord (22) se terminant par un crochet (23) de jante de profil sensiblement circulaire, les francs (8) du pneumatique etant renforces par une armature de carcasse radiale(3), cette armature de carcasse radiale(3) se prolongeant dans les bourrelets(l) du pneumatique pour etre ancree sur une armature de renforcement circonferentiel (4) de bourrelet, ce pneumatique comprenant en outre, dans au moins un bourrelet une armature supplementaire de renforcement (9) composee d'une pluralite de renforts (920, 921, 922) discontinue de longueur L0, ces renforts discontinue etant orientes sensiblement circonferentiellement selon une pluralite de cercles C, C1, C2 concentriques a 1'axe de rotation du pneumatique monte sur sa jante, chaque cercle etant defini par un rayon moyen (R. R1, R2) mesure par rapport audit axe de rotation, ce pneumatique etant caracterise en ce que: (a) chaque renfort (920) discontinu de longueur L0 situe sur un cercle C de rayon R est couple mecaniquement sur des longueurs de couplage L11 et L12 avec deux renforts discontinue (921) situes sur un cercle C1 de rayon R1, cercle immediatement adjacent au cercle C, la longueur de couplage L11 etant comprise entre 55 a 70% de L0 et la longueur de couplage L12 etant comprise entre 10 a 25% de L0; (b) chaque renfort (920) discontinu du meme cercle C de rayon R est couple mecaniquement sur des longueurs de couplage L21 et L22 avec deux renforts discontinue (922) situes sur un cercle C2 de rayon R2 immediatement adjacent au cercle C1, la longueur de couplage L21 etant comprise entre 15 a 35% de L0 et la longueur de couplage L22 etant comprise entre 50 a 70% de L0. P10-1454_FRI,., - 10- 2- Pneumatique selon la revendication 1 caracterise en ce que les renforts discontinue (920, 921, 922) ont une longueur moyenne comprise entre l/3 et 1/12 de la longueur circonferentielle de la tringle (4) prise aux points de ladite tringle radialement les plus a 1'interieur. 3 - Pneumatique selon la revendication 1 ou la revendication 2 caracterise en ce que 1'armature complementaire de renforcement (9) comprend au moins deux nappes (91, 92), I'une desdites nappes etant placee axialement a l'interieur de la carcasse (3) et contre ladite carcasse. 4- Pneumatique selon la revendication 3 caracterise en ce qu'au moins une autre nappe de ['armature complementaire de renforcement (9) est situee axialement a 1'interieur ou a 1'exterieur du retournement (6) de la carcasse et contre celui-ci. 5- Pneumatique selon l'une des revendications 1 a 4 caracterise en ce que les extremites (9le, 92e) radialement a 1'exterieur de 1'armature supplementaire de renforcement (9) vent situees radialement au dessous d'une droite J2 passant par le centre J du profil du crochet (23) de jante et faisant un angle a ouvert axialement vers l'interieur et radialement vers l'exterieur au plus egal a 75 . 6 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 a 4 caracterise en ce qu'au moins une armature complementaire de renforcement(9) est formee dans la direction radiale d'au moins une premiere partie et une deuxieme partie, la premiere partie etant situee radialement a l'interieur par rapport a la deuxieme partie comprenant des renforts discontinue bi-module, c'est-a-dire dont la courbe force allongement presente deux pentes distinctes, la pente a l'origine et aux petite allongements etant inferieure a la pente aux grands allongements. 7 - Pneumatique selon la revendication 6 caracterise en ce que la premiere partie s'etend au plus dans un secteur angulaire d'angle xl au plus egal a 45 et la deuxieme partie s'etend dans un secteur angulaire d'angle ot2 ouvert axialement vers 1'interieur et radialement vers 1'exterieur et dont la limite externe fait au plus un angle de 75 avec la direction axiale et dont la limite interne fait au plus un angle de 45 avec la meme direction, ledit secteur ayant son sommet au centre J du profil externe du crochet de jante, ces angles etant mesures entre une droite parallele a l'axe de rotation et passant par le centre J du cercle formant le crochet de jante lorsque le pneumatique est monte sur sa jante, et une droite passant par le meme point.