Brevet FR2875736A1 — publié le 20060331

PNEUMATIQUE DONT LE SOMMET COMPORTE UNE PLURALITE DE ZONES FORMEES AVEC UN FIL DE RENFORT CIRCONFERENTIEL La présente invention concerne un pneumatique comportant une bande de roulement avec des renforts circonférentiels dont la tension varie de façon progressive sur au moins une portion de la largeur du sommet du pneumatique. Ce type de configuration des fils de renfort de sommet permet d'obtenir des gains substantiels pour d'importantes caractéristiques d'un pneumatique, telles que l'usure, le comportement sur sol mouillé, le bruit, le confort en général. i0 Les fils de renfort circonférentiels de la zone sommet sont en général directement appliqués sur une ébauche de pneumatique, vers la fin du processus d'assemblage des différents composants. Ce type de procédé d'assemblage est largement utilisé dans l'industrie du pneumatique et comporte de nombreux avantages, par exemple is en terme de productivité, en particulier pour les produits de grandes ou très grandes séries. Ce type de procédé implique en général d'importantes longueurs de câbles emmagasinées dans des bobines ou rouleaux, et prêtes à être déroulées sur l'ébauche de pneumatique en cours de fabrication. Pour poser le fil, celui-ci est guidé vers son emplacement et le fil est déroulé et appliqué, tout en ajustant graduellement la position axiale de pose, de façon à couvrir l'ensemble de la zone sommet prévue. Un tel fil est posé sans tension, ou en légère pré-tension, mais comporte la même tension sur toute la largeur de pose. Selon certains types de réalisation, la nature des fils varie selon la position axiale sur laquelle on se trouve. Par exemple, les diamètres peuvent varier selon la position. On peut également utiliser des fils de matériaux différents. Enfin, on connaît également certaines dispositions comportant des fils disposés avec un écartement ou pas qui varie selon la position axiale. Le document US 6 766 840 prévoit une telle disposition, avec un pas plus grand dans les zones sensibles de bordures de nappes sommets. Le document US 5 902 425 montre également un pneumatique avec un P10-1642 pas variable, celui-ci variant de façon à devenir de plus en plus grand vers le centre du sommet. Cette réalisation particulière est toutefois destinée aux pneumatiques pour véhicules à deux roues. Enfin, le document US 5 032 198 décrit une méthode de pose de renforts circonférentiels en prévoyant que la tension de pose varie entre les bords et la région centrale du sommet. Le fil est ainsi posé avec une tension de plus en plus élevée, à mesure qu'on se rapproche des bords. Grâce à ces différentes astuces de fabrication, il est possible de réaliser des produits avec des caractéristiques intéressantes, et les développeurs disposent de nombreux io degrés de liberté. Toutefois, certaines contraintes subsistent, pour une part dues au procédé de fabrication utilisé. Par exemple, un fils circonférentiel posé sans tension est susceptible de se retrouver en surlongueur après cuisson. En effet, lors du moulage, is les matériaux caoutchoutiques composant le pneumatique sont fortement contraints et donc écrasés. Ils peuvent occuper un volume moins important après le moulage, que lors de la pose. Or, les fils circonférentiels ne subissent pas nécessairement un rétrécissement qui permettrait de compenser intégralement cette perte de volume. Il peut donc en résulter une longueur de fil plus grande que celle nécessaire pour une situation sans tension, soit une surlongueur. Enfin, il est d'usage pour les développeurs qui souhaitent faire varier les caractéristiques des fils de renfort de sommet en fonction de la position axiale, soit d'appliquer des couches additionnelles à certains endroits, soit d'utiliser localement des matériaux ou des pas différents. Or, la mise en oeuvre de ces caractéristiques peut s'avérer coûteuse, ou impliquer un poids supplémentaire. D'autre part, ces moyens ne permettent pas toujours d'atteindre les performances souhaitées pour certains types de produit pour lesquels les exigences techniques sont élevées. Il serait donc utile pour les développeurs souhaitant optimiser certaines caractéristiques architecturales de disposer d'autres moyens de réglages. P10-1642 Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention propose un pneumatique comportant au moins une structure de renfort de type carcasse ancrée de chaque côté dudit pneumatique dans un bourrelet dont la base est destinée à être montée sur un siège de jante, chacun desdits bourrelets s'étendant sensiblement radialement extérieurement sous la forme de flancs, les flancs rejoignant radialement vers l'extérieur une bande de roulement, la structure de renfort de type carcasse s'étendant circonférentiellement depuis le bourrelet vers ledit flanc, une armature de sommet, chacun des bourrelets comportant par ailleurs une zone d'ancrage permettant le maintien de la structure de renfort, ladite armature de sommet io comportant un fil disposé circonférentiellement de façon à former une pluralité de tours dans lesquels la tension circonférentielle est susceptible de varier en fonction de la position axiale du fil de façon à former au moins deux zones latérales de variation de tension dans lesquelles la tension varie de façon inverse, depuis une valeur de tension de bordure Tb avec une valeur de la tension diminuant en se dirigeant axialement vers le centre jusqu'à atteindre un premier point d'inflexion I dans lequel la valeur de la tension correspond à la tension d'inflexion Tinf, les zones latérales étant séparées par au moins une zone médiane dans laquelle, en partant dudit premier point d'inflexion et en se dirigeant axialement centralement, la tension augmente jusqu'à une valeur de tension de zone médiane Tmed, supérieure à celle de la tension d'inflexion Tinf, puis diminue jusqu'à la tension d'inflexion Tinf de l'autre côté de la section médiane du sommet, au niveau du second point d'inflexion I, situé de l'autre côté de la section médiane du sommet. Un tel pneumatique possède des qualités de comportement et d'endurance supérieures à un pneu à sommet renforcé de type connu. En outre, on remarque une augmentation de la surface de l'aire de contact sur les côtés du pneumatique, ce qui favorise le comportement du pneumatique. Ce type de pneumatique peut être réalisé par exemple grâce à un pilotage ou 30 contrôle sensiblement continu de la tension de pose du fil circonférentiel. P10-1642 En outre, en posant le fil circonférentiel avec une certaine prétension, on peut éviter la situation dans laquelle un tel fil se retrouve en surlongueur après cuisson du pneumatique. Selon un mode de réalisation avantageux, la zone médiane est disposée sensiblement axialement centralement. Selon un autre mode de réalisation avantageux, la tension circonférentielle varie de façon sensiblement symétrique de chaque coté de la section médiane du lo pneumatique. Selon encore un autre un mode de réalisation avantageux, la tension Tint de la zone intermédiaire est sensiblement constante sur une pluralité des tours (au moins quatre tours et selon un exemple avantageux sur une largeur sommet d'environ 45 mm-) Selon un exemple de réalisation avantageux de l'invention, la tension Tmed est inférieure à la tension Tb. Selon un autre exemple de réalisation avantageux de l'invention, la tension Tmed est 20 supférieure à la tension Tb. La zone intermédiaire comporte avantageusement une portion centrale constituée d'une pluralité de tours dans laquelle la tension a une valeur de tension de portion centrale Tpc, différente (inférieure ou supérieure) à la tension médiane Tmed. Selon un exemple de réalisation, la valeur de Tpc est sensiblement nulle. De manière avantageuse, la tension circonférentielle des zones de variation de tension varie de façon sensiblement linéaire sur au moins une portion d'une zone. Selon divers modes de réalisation de l'invention, le pas de pose est sensiblement le même dans une zone donnée, et/ou il n'est pas identique dans toutes les zones. P10-1642 De manière avantageuse, le pneumatique selon l'invention comporte un seul fil circonférentiel sur lequel le profil de variation de tension est appliqué. Ceci confère des avantages au niveau tu temps de pose, des ajustements et réglages, qui sont optimisés, par rapport à une pose à plusieurs fils disposés côte à côte. La profil de tension sont par ailleurs mieux contrôlés. Dans la présente description, le terme "fil" désigne en toute généralité aussi bien des monofilaments que des multifilaments ou des assemblages comme des câbles, des retors ou encore tout type d'assemblage équivalent, et ceci, quels que soient la io matière et le traitement de ces fils. II peut s'agir par exemple de traitements de surface, enrobage ou préencollage pour favoriser l'adhérence sur le caoutchouc. L'expression fil unitaire désigne un fil composé d'un seul élément, sans assemblage. Le terme multifilaments désigne au contraire un assemblage d'au moins deux éléments unitaires pour former un câble, un retors, etc. On entend par fils circonférentiels des fils disposés sensiblement à zéro degrés par rapport à la direction de rotation du pneumatique. Par caractéristiques du fil , on entend par exemple ses dimensions, sa 20 composition, ses caractéristiques et propriétés mécaniques (notamment le module), ses caractéristiques et propriétés chimiques, etc. Pour rappel, "radialement vers le haut", ou "radialement supérieur" ou "radialement extérieurement" signifie vers les plus grands rayons. Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 7 dans lesquelles: i0 -la figure 1 présente un profil d'une coupe d'un sommet d'un pneumatique dans lequel on aperçoit les fils circonférentiels, cette coupe étant mise en relation avec un graphique illustrant un profil de tension de pose d'un fil circonférentiel; -la figure 2 présente un le profil de tension de pose de l'exemple de la figure 1; -la figure 3 présente une variante du profil de tension de pose de l'exemple de la figure 1 comportant une portion centrale avec une tension dont la valeur est inférieure à celle de la zone médiane; -la figure 4 présente une autre variante du profil de tension de pose de l'exemple de la figure 1, comportant une portion centrale avec une tension dont la valeur est sensiblement nulle; is -la figure 5 présente une autre variante du profil de tension de pose de l'exemple de la figure 1 comportant une portion centrale avec une tension dont la valeur est supérieure à celle de la zone médiane; -la figure 6 présente une variante du profil de tension de pose de l'exemple de la 20 figure 1, comportant une portion centrale avec une tension dont la valeur est inférieure à la fois à celle de la zone médiane et à celle des bordures; -la figure 7 présente une variante du profil de tension de pose de l'exemple de la figure 1 dont les zones latérales de variation de tension ne sont pas linéaires. La figure 1 illustre un exemple de répartition axiale des fils circonférentiels au niveau du sommet d'un pneumatique. La portion du bas de la figure montre un exemple de réalisation d'une zone du sommet d'un pneumatique, avec deux couches de renforts sommet, soit une couche de renfort sommet radialement extérieure 12 et une couche de renfort sommet radialement intérieure 13 et une série de renforts circonférentiels 11 disposés radialement extérieurement à ces deux couches 12 et 13. Le graphique P10-1642 situé au dessus de cette portion de pneumatique présente un exemple de la valeur ou du profil de la tension de pose 20 du fil en fonction de sa position axial le long du sommet. Plus en détails, on retrouve en abscisse la position axiale du fil, et en ordonnée, un exemple de tension appliquée lors de la pose, en Newtons. La position axiale est donnée par une numérotation de chacun des tours faits par le fil, du premier tour, à gauche de la figure, jusqu'au 190e tour, à droite de la figure. Dans cet exemple, le nombre de tours total est de 190. Dans d'autres exemples de réalisation, ce nombre total de tour, de même que le pas de pose, peuvent varier selon une quasi-infinité de possibilité, sans sortir du cadre de la présente invention. i0 Selon cet exemple, les premiers tours sont posés à tension de bordure Tb sensiblement élevée, dans cet exemple aux environs de 30 N. Puis, dans une zone latérale 21 de variation de tension, la tension de pose diminue graduellement, jusqu'à atteindre une zone d'inflexion 23, dans laquelle la tension a une valeur d'inflexion Ti, inférieure à Tb, soit environ 4 N dans cet exemple. La valeur de la tension de pose remonte ensuite graduellement au fur et à mesure que l'on se dirige vers la portion ou zone médiane 22 du pneumatique. Dans cet exemple, la tension varie sensiblement linéairement. Vers le 73e tour, la zone médiane 20 est atteinte, et les fils sont posés sur plusieurs tours avec sensiblement la même tension de pose. Dans cet exemple, environ 40 tours constituent la portion médiane. Le niveau de tension de cette zone se situe autour de 30 Newtons. En poursuivant l'étude de cette même figure, on remarque qu'à droite de la zone médiane, la tension de pose du fil circonférentiel diminue, depuis la valeur de la tension médiane, soit environ 30 N, vers une valeur de plus en plus faible, selon une régression sensiblement linéaire, jusqu'à une seconde valeur de tension d'inflexion Ti, à laquelle la tension est sensiblement stable sur plusieurs tours. La valeur de la tension de pose remonte enfin depuis la valeur Ti jusqu'à une valeur Tb, pour les enroulements situés à proximité de la bordure du sommet. P10-1642 Le profil de tension de pose du fil forme ainsi une sorte de W . Dans cet exemple, le profil de tension est sensiblement symétrique par rapport à la section centrale du pneumatique. On obtient ainsi un profil de tension en forme de U de chaque côté de la section centrale du pneumatique. Dans cet exemple de réalisation, la valeur de la tension Ti est sensiblement constante sur environ 30 tours. Selon diverses variantes, un ou plusieurs paramètres peuvent varier, tel que: le pas io de pose, le taux de variation de la tension, la largeur relative des diverses portions, à savoir les zones latérales de variation de tension et la zone médiane, les valeurs maximales et minimales de la tension, etc. Les développeurs disposent donc d'un outil de conception d'une très grande souplesse, permettant de s'adapter à de nombreux types de produits, et pour optimiser différents paramètres du produit. La figure 2 illustre une représentation du profil de tension d'un fil circonférentiel pour l'exemple de réalisation de la figure 1. Les figures 3 à 5 présentent des variantes de cet exemple, dans laquelle la zone médiane comporte une portion centrale 30, d'une largeur de quelques tours, dans laquelle la tension de pose Tpc est sensiblement différente de la valeur de tension de la zone médiane. Par exemple, à la figure 3, la valeur de Tpc est sensiblement inférieure à la valeur de Tm (environ 10N), mais supérieure à zéro N. Bien entendu, Tpc peu aussi avoir une valeur sensiblement nulle. A la figure 4, Tpc est sensiblement supérieure à Tm (environ 35 N par rapport à 30N). Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, la valeur de Tmed est supérieure à Tb, la tension en bordure. En effet, dans cet exemple, les bordures de sommet comportent des portions dans lesquelles la tension de pose est sensiblement constante, dans cet exemple autour de 20 N, sur une largeur de quelques tours. P10-1642 Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, la valeur de Tmed est inférieure à Tb, la tension en bordure. En effet, dans cet exemple, la zone médiane 22 comporte une valeur de tension Tmed autour de 20 N, donc inférieure à celle de Tb, qui se situe autour de 30 N. Le mode de réalisation de la figure 7 diffère en ce que le taux de variation de tension d'au moins une des zones latérales 21, entre les bordures et la zone médiane 22 n'est pas linéaire. Dans l'exemple illustré, il forme un profil concave. Selon une variante, ce profil résulte en une forme convexe. Enfin, diverses variantes de io combinaisons sont possible avec des portions concaves et convexes d'un même côté de la portion médiane, ou encore un côté concave et l'autre convexe. Dans l'exemple illustré à la figure 1, une armature de sommet est constituée par exemple de deux couches de fils de renfort 12 et 13 disposés selon des angles is sensiblement égaux mais inverses. Bien sûrs, d'autres types d'arrangements peuvent être utilisés sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, le nombre de couches, les angles utilisés ainsi que les types de fils peuvent être différents. La fabrication industrielle d'un pneumatique selon l'invention peut être réalisée selon plusieurs types de procédés. De manière avantageuse, on utilise un principe de pose sur noyau central permettant soit la pose individuelle des éléments constituants tels les mélanges caoutchoutiques et les renforts (fils) ou encore la pose de produits semi-finis tels des lamelles caoutchoutiques renforcées. i0 REVENDICATIONS 1. Pneumatique comportant au moins une structure de renfort de type carcasse ancrée de chaque côté dudit pneumatique dans un bourrelet dont la base est destinée à être montée sur un siège de jante, chacun desdits bourrelets s'étendant sensiblement radialement extérieurement sous la forme de flancs, les flancs rejoignant radialement vers l'extérieur une bande de roulement, la structure de renfort de type carcasse s'étendant circonférentiellement depuis le bourrelet vers ledit flanc, une armature de sommet, chacun des bourrelets comportant par ailleurs une zone io d'ancrage permettant le maintien de la structure de renfort, ladite armature de sommet comportant un fil disposé circonférentiellement de façon à former une pluralité de tours dans lesquels la tension circonférentielle est susceptible de varier en fonction de la position axiale du fil de façon à former au moins deux zones latérales de variation de tension dans lesquelles la tension varie de façon inverse, depuis une valeur de tension de bordure Tb avec une valeur de la tension diminuant en se dirigeant axialement vers le centre jusqu'à atteindre un premier point d'inflexion I dans lequel la valeur de la tension correspond à la tension d'inflexion Tinf, les bordures étant séparées par au moins une zone médiane dans laquelle, en partant dudit premier point d'inflexion et en se dirigeant axialement centralement, la tension augmente jusqu'à une valeur de tension de zone médiane Tmed, supérieure à celle de la tension d'inflexion Tinf, puis diminue jusqu'à la tension d'inflexion Tinf de l'autre côté de la section médiane du sommet, au niveau du second point d'inflexion I, situé de l'autre côté de la section médiane du sommet. 2. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel la zone médiane est disposée sensiblement axialement centralement. 3. Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la tension circonférentielle varie de façon sensiblement symétrique de chaque coté de la section 30 médiane du pneumatique. P10-1642 4. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la tension Tmed de la zone médiane est sensiblement constante sur une pluralité des tours. 5. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la tension 5 Tmed est inférieure à la tension Tb. 6. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la tension Tmed est supérieure à la tension Tb. 7. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la zone médiane comporte une portion centrale constituée d'une pluralité de tours dans laquelle la tension a une valeur de tension de portion centrale Tpc, différente de la tension médiane Tmed. 8. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la tension circonférentielle des zones de variation de tension varie de façon sensiblement linéaire sur au moins une portion d'une zone. 9. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, comportant un seul fil circonférentiel sur lequel le profil de variation de tension est appliqué.