Brevet FR2879957A1 — publié le 20060630

TAMBOUR DE CONFORMATION DES NAPPES D'ARMATURE SOMMET 5 [1] L'invention concerne le domaine de la fabrication des pneumatiques, et en particulier le domaine de la fabrication des ceintures de renfort sommet. Ces ceintures de renfort sommet sont usuellement composées d'une ou plusieurs nappes empilées les unes sur les autres. Chacune de ces nappes est formée à partir de câbles parallèles entre eux et enrobés dans un mélange de nature caoutchoutique. Ces câbles forment un angle donné avec la direction circonférentielle du pneumatique. Les câbles peuvent être constitués d'un ou plusieurs torons, eux-mêmes formés à partir de fils unitaires textiles ou plus généralement métalliques dans le cas des nappes de renfort sommet. [2] Afin de conférer au pneumatique les qualités attendues, les ceintures de renfort sont généralement constituées d'au moins deux nappes dont les câbles forment, par rapport à la direction circonférentielle, des angles ayant des signes opposés, et de valeur absolue proches l'une de l'autre mais pas nécessairement identiques. Une fois mises en place ces nappes créent une triangulation avec les nappes de l'armature carcasse dont les câbles font généralement un angle de 90 avec la direction longitudinale. [003] Selon les procédés de fabrication couramment employés dans l'industrie du pneumatique, la pose des nappes de renfort sommet s'effectue après avoir conformé la carcasse obtenue dans un premier stade, c'est-à-dire après avoir conféré une forme torique à l'ébauche de pneumatique de forme sensiblement cylindrique. Ladite carcasse comprend, en général, une nappe de renfort carcasse ancrée à ses deux extrémités à des anneaux de renfort du bourrelet. [4] Les nappes de ceinture sont posées lorsque le diamètre de l'ébauche est proche du diamètre définitif de l'enveloppe. Ce diamètre est calculé pour permettre l'emboîtage en presse de vulcanisation de ladite ébauche finale. [5] Une autre méthode consiste à réaliser l'ensemble du sommet sur une forme 30 cylindrique dite forme sommet, dont le diamètre est également proche du diamètre P10-1694 définitif, et sur laquelle sont déposées successivement les nappes de renfort sommet et les profilés constituant la partie sommet de l'enveloppe et comprenant entre autre la bande de roulement. Le sommet achevé est alors transféré par un anneau de transfert sur la carcasse qui, en se conformant, vient adhérer à la partie interne du sommet. [006] D'autre part, et toujours dans le but d'améliorer la performance des pneumatiques il a été mis en évidence l'intérêt de réaliser des nappes sommets dont les câbles de renfort ont des angles variables sur leur longueur. Plus particulièrement, l'angle des renforts par rapport à la direction longitudinale est plus faible au centre, que sur les bords de la nappe. Cette disposition en S a pour effet de faciliter la mise à plat du pneumatique en améliorant le confort et la stabilité, et de réduire les phénomènes d'usure en bord de nappe. Ce type de pneumatique est décrit à titre d'exemple dans le brevet FR 2 037 520 ou encore dans le brevet EP 312 300. [7] Les mécanismes liés à la triangulation des nappes est largement connu de l'homme du métier, et fait l'objet de nombreuses publications, parmi lesquelles on citera la publication FR 2 737 213 de la demanderesse. [8] Un procédé de réalisation de cette forme particulière de ceinture sommet est exposé dans le brevet précité FR 2 037 520. Il consiste à déposer deux nappes de renfort sommet l'une sur l'autre, à les faire adhérer fortement sur toute leur longueur et sur une partie de leur largeur et à étirer l'ensemble dans la direction longitudinale. Une variante de ce procédé consiste à inclure un élément séparateur sur une partie de la largeur, de manière à permettre le glissement des nappes et à délimiter les zones du bord de nappe dans lesquelles on désire procéder à cette modification d'angle. Une fois stabilisée, la nappe est posée directement sur la carcasse du pneumatique préalablement galbée à sa forme torique. [0091 On observera que ce procédé nécessite d'assembler les nappes sur un poste indépendant, mais également que la réalisation de la jonction des deux extrémités de l'assemblage ainsi réalisé peut s'avérer malcommode en raison de la superposition de nappes présentant des angles différents. [10] Le procédé décrit dans la demande 1,'R 2 737 213 permet de réaliser un sommet présentant les caractéristiques exposées ci-dessus, mais il s'accompagne de la déradialisation de la nappe de renfort carcasse sous la zone sommet. [11] L'invention faisant l'objet de la présente demande concerne un procédé et un dispositif permettant de réaliser un assemblage sur une forme sommet des nappes de renfort sommet dont les câbles forment sur leur longueur des angles variables avec la direction circonférentielle, tout en maîtrisant précisément la géométrie et la position sur le tambour de poses de l'anneau ainsi obtenu. [12] A cet effet, il est proposé de réaliser de manière séparée l'assemblage des éléments constituant le sommet de l'enveloppe sur un tambour à diamètre variable de forme généralement cylindrique, comprenant un ensemble de premier moyens de maintien disposés circonférentiellement à l'équateur dudit tambour et adaptés pour faire adhérer sur le tambour la partie de la nappe disposée au droit de ces moyens et caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de seconds moyens de maintien adaptés pour alternativement faire adhérer ou faire glisser librement sur le tambour la partie de la nappe placée au droit des dits second moyens, et disposés circonférentiellement et axialement de part et d'autre de l'équateur sur l'ensemble de la surface dudit tambour. [13] L'assemblage des nappes de ceinture sommet se fait en positionnant le tambour à un premier diamètre. On dépose la première nappe de renfort de ceinture sommet dont les câbles de renfort font un angle donné avec la direction circonférentielle, tout en activant les premiers et deuxièmes moyens de manière à faire adhérer l'ensemble de la nappe sur la surface du tambour. [14] On dépose alors la seconde nappe de ceinture sommet, composée de câbles de renfort faisant avec la direction circonférentielle un angle donné de signe opposé à l'angle des renforts formant la première nappe. On fait alors adhérer fortement la seconde nappe sur la première nappe. [15] Tout en maintenant les premiers moyens dans la configuration précédente, on active les deuxièmes moyens de manière à permettre le glissement de la première nappe au droit desdits seconds moyens, et on positionne le tambour à un deuxième diamètre supérieur au premier diamètre. P10-1694 [16] Il a été mis en évidence que, pour conserver un alignement précis de l'axe des nappes avec la direction circonférentielle, il était nécessaire de maintenir fermement cette partie centrale pendant l'opération de conformation tout en favorisant le glissement des parties situées de part et d'autre de cet axe de manière à permettre la triangulation des nappes entraînant une variation de leur largeur et de l'angle des câbles qui les composent. [17] Ainsi tout se passe comme si chaque câble effectuait un mouvement de rotation autour de sa partie centrale, ladite partie centrale étant maintenue fermement en position sur la surface du tambour par lesdits premiers moyens. Par ailleurs, le glissement libre des parties latérales favorise la triangulation des nappes de manière homogène et reproductible sur l'ensemble de la circonférence du tambour. [18] Il devient donc aisé de poursuivre la finition du sommet de l'enveloppe en déposant le reste des produits constituant le dit sommet sur le même tambour. Ces produits peuvent comprendre d'autres nappes de renfort sommet pouvant former un angle éventuellement nul avec la direction circonférentielle mais également des profilés caoutchoutiques parmi lesquels figure la bande de roulement du pneumatique. [19] Il n'est donc pas nécessaire de réaliser la triangulation des nappes de renfort sommet sur un procédé différent de celui sur lequel est réalisé la confection du sommet. Par ailleurs la mise en oeuvre de ce dispositif s'avère particulièrement intéressante pour maîtriser avec précision la position géométrique des produits constituant le sommet les uns par rapport aux autres, mais également par rapport à une référence prise sur le tambour. [20] La réalisation finale du pneumatique se fait alors de manière tout à fait classique en saisissant le sommet ainsi réalisé à l'aide d'un anneau de transfert et en le déposant sur la carcasse conformée. [021] Un tambour conforme à l'invention est décrit sommairement ci après en référence aux figures dans lesquelles la figure 1 représente une vue schématique de face d'un tambour conforme à l'invention positionné à son premier diamètre, la figure 2 représente une vue schématique de face d'un tambour conforme à 30 l'invention positionné à son second diamètre, P10-1694 la figure 3 représente une vue schématique en perspective du tambour positionné à son premier diamètre, - la figure 4 représente une vue schématique en perspective du tambour positionné à son second diamètre, - la figure 5 représente une vue de face d'un tambour à son premier diamètre sur lequel ont été déposées des nappes de renfort sommet, - la figure 6 représente une vue de face d'un tambour à son second diamètre sur lequel ont été déposées des nappes de renfort sommet, - les figures 7 à 9 représentent en vue schématique les principales phases de fonctionnement des moyens de maintien. [022] Le tambour 1 représenté sur la figure 1 comprend un ensemble d'éléments 2 arrangés de façon concentrique autour d'un axe de rotation XX'. Ces éléments sont mobiles radialement et permettent de faire varier la surface sensiblement cylindrique du tambour depuis un premier diamètre Dl à un second diamètre D2. [023] Chaque élément 2 porte dans sa direction axiale des logements 20, dans lesquels sont placés respectivement les premiers moyens de maintien 3, et les seconds moyens de maintien 4. [24] Les premiers moyens de maintien 3 sont disposés axialement au milieu de chacun des éléments 2, ce qui permet de former un ensemble de premier moyens de maintien disposés circonférentiellement sur l'équateur EE' du tambour 1. L'équateur se définit comme étant l'intersection d'un plan perpendiculaire à l'axe de rotation XX' du tambour et passant axialement au milieu de la surface du tambour, avec le cylindre formé par la surface dudit tambour. [25] Un exemple de réalisation de premier moyen de maintien 3 est représenté sur la figure 7 et peut s'assimiler à un clapet pneumatique 40. Le corps du clapet 40, d'axe AA' sensiblement radial, est disposé dans le logement 20 de l'élément 2. Le corps du clapet 40 comporte une série d'orifices 45 placés sur sa partie latérale. Les orifices communiquent avec une chambre 46. [26] Le corps du clapet contient une soupape tubulaire 41 coulissant selon le même 30 axe AA' et comportant à chacune de ses extrémités respectivement un siège 43 et une P10-1694 sortie 47. Le siège de la soupape 43 repose sur la portée 44 sous l'action du ressort 42, et empêche le passage de l'air entre les orifices 45 et la chambre 46. Le corps de la soupape 41 comporte un conduit mettant en communication la chambre 46 et la sortie 47. La sortie 47 est disposée de manière à être radialement légèrement à l'extérieur du plan formé par la surface de l'élément 2. Les orifices 45 sont connectés à une source de vide (non visualisée). [027] Ainsi, comme cela est schématisé à la figure 8, en déposant une nappe Ni sur la surface de l'élément 2 on rentre la soupape 41 en la repoussant radialement vers l'intérieur. Cette action a pour effet de décoller le siège 43 de la soupape de sa portée 44, et de mettre en communication la chambre 46 et les orifices 45, ce qui provoque une dépression au niveau de la sortie 47 de la soupape. Les flèches portées sur la figure 8 permettent de visualiser la circulation de l'air. Il en résulte une force d'adhésion par dépression qui vient plaquer la nappe à la surface du tambour, la privant de toute possibilité de déplacement au droit du voisinage immédiat de la sortie 47. [028] Les seconds moyens sont semblables aux premiers moyens. Ils sont disposés axialement de part et d'autre de l'équateur EE'. Ils diffèrent néanmoins des premiers moyens 3, en ce que les orifices 45 peuvent être connectés alternativement à une source de vide et fonctionner comme des ventouses, comme cela a été exposé précédemment, ou à une source d'air sous pression. Dans ce deuxième cas, le fonctionnement des seconds moyens, est illustré à la figure 9. [29] La soupape 41 est maintenue en position rentrée par l'action de la nappe N1 sur la sortie 47. L'air peut alors circuler librement dans le sens des flèches depuis les orifices 45 vers la sortie 47. Il en résulte la création d'un mince coussin d'air entre la surface de l'élément 2 et la nappe N1 qui a pour effet de favoriser le glissement de la nappe sur la surface du tambour située dans le voisinage immédiat de la sortie 47. [30] Le tarage du ressort 42 et de la pression d'air à l'entrée des orifices 45 est ajusté de manière à permettre la fermeture de la communication entre la chambre 46 et les orifices 45 lorsque l'on enlève la nappe Ni. [31] La réalisation de premiers moyens et de seconds moyens à partir de dispositifs 30 pneumatiques s'avère particulièrement simple à mettre en oeuvre. Toutefois il n'est pas P10-1694 exclu de considérer des premiers moyens de nature électromagnétique qui peuvent s'avérer particulièrement performants lorsque les nappes de ceinture du sommet sont des nappes métalliques. [032] La figure 2 représente le tambour 1 positionné à son diamètre D2. et les figures 3 et représentent le tambour 1 aux diamètres Dl et D2 en vue perspective. Les mécanismes commandant le mouvement radial des éléments 2, ainsi que les moyens permettant de supporter et de mettre en rotation le tambour autour de l'axe XX', sont largement connus de l'homme du métier et ne font pas l'objet de la présente description, ils ne sont donc pas représentés sur les figures. [033] Les figures 5 et 6 permettent d'illustrer, en vue schématique, les étapes de la conformation d'une ceinture de renfort sommet composée de deux nappes N1 et N2 respectivement de largeur L1 et L2, L2 étant généralement inférieure à Li. Les câbles de renfort composant les nappes font des angles al et a2, de signe opposés, avec la direction circonférentielle. [034] Le tambour 1 est positionné à un premier diamètre Dl et les orifices 45 des seconds moyens sont connectés à une prise de vide. En déposant la première nappe de renfort NI, on repousse radialement les sorties 47 des soupapes 41, ce qui a pour effet, comme on l'a vu précédemment, de maintenir la nappe N1 fermement en position sur la surface du tambour 1. On fait également en sorte de faire coïncider le centre de la nappe avec l'équateur EE' de manière à assurer l'alignement géométrique des constituants du pneumatiques par rapport à une référence connue. [35] On dépose alors une seconde nappe N2. De manière à ce que la triangulation des nappes s'opère conformément aux lois géométriques exposées à titre d'exemple dans le document FR 2 737 213 déjà cité, il convient de faire adhérer fortement les deux nappes l'une sur l'autre. On remarquera que le maintien des nappes en position sur la surface du tambour pendant cette opération est un moyen de préserver l'alignement géométrique conféré au moment de la pose de nappes. [36] Cette opération achevée, il est alors possible d'activer les seconds moyens dans la configuration permettant de faire glisser la nappe sur la surface du tambour en mettant les 30 orifices 45 des seconds moyens en communication avec une source d'air sous pression. P10-1694 Les premiers moyens restent dans la position précédente, de manière à maintenir fermement les parties de la ceinture de renfort sommet situées au droit de l'équateur EE' au contact du tambour et d'empêcher tout mouvement de la ceinture au droit des premiers moyens. Le bon maintien de la ceinture le long de la circonférence centrale EE' du tambour permet de conserver l'alignement géométrique des nappes par rapport à une référence fixe sur le tambour 1 [37] En portant le diamètre du tambour au diamètre D2, on provoque la triangulation des nappes dont la largeur passe respectivement de L1 à Li' et de L2 à L2'. Les angles al et a2 formés par les câbles avec la direction circonférentielle à l'équateur passent respectivement aux valeurs al' et a2' respectivement inférieures à al et a2. Ces valeurs ai' et a2' sont sensiblement constantes sur la longueur des câbles mais on observe que ces angles augmentent fortement à chacune des extrémités des câbles dans la zone de bordure des nappes N1 et N2 pour donner une forme en S aux câbles des nappes. En pratique l'écart entre l'angle formé par un câble avec la direction circonférentielle à ses extrémités peut varier de 2 à 15 par rapport à l'angle que fait le même câble avec la direction circonférentielle au centre de la nappe. [38] Une fois réalisé la conformation de la ceinture, on poursuit l'assemblage du reste des composants formant le sommet du pneumatique de manière conventionnelle. [39] On observe également que le pas des câbles se resserre. En d'autres termes la distance entre deux câbles consécutifs et sensiblement parallèles entre eux diminue pendant la phase de conformation des nappes. Et ce phénomène est plus marqué au centre que sur les bords de nappe. [40] Le dispositif, tel qu'il vient d'être décrit, permet de tirer un parti avantageux de ce phénomène connu. En effet, en diminuant le pas et en augmentant la densité de câble au 25 centre, on augmente la rigidité de flexion du sommet et on améliore la durée de vie sur usure du pneumatique. [41] Cela permet également d'ajuster le pas des nappes au juste nécessaire. En effet, à partir d'une nappe N1 ayant un pas donné Pl il est possible de réaliser des ceintures ayant une infinité de pas en modifiant le taux de conformation. Le taux de conformation est égal au rapport entre le deuxième D2 et le premier diamètre Dl. En pratique le taux de conformation peut varier entre 1,03 et 1,5. [42] Ainsi, connaissant le pas P1 de la nappe N1, l'angle al', la largeur L1', le pas P1' final de la nappe N1 (ou la densité de câbles que l'on désire obtenir au centre du pneumatique) et le diamètre final D2, il est facile d'ajuster en conséquence la largeur L1, l'angle al, et le diamètre de pose Dl. En pratique on peut obtenir un pas P1' compris entre Pl et 0.7.5 Pl. [43] Ce mode de mise en oeuvre, permet tout à la fois de simplifier la complexité industrielle en diminuant le nombre de référence de nappes de pas P1 différents, mais également donne une marge de manoeuvre supplémentaire pour le choix de câbles qu'il devient possible de sélectionner parmi des câbles de diamètre inférieur et dont on autorise l'usage en augmentant la densité par conformation, selon le procédé faisant l'objet de l'invention, de manière à obtenir une résistance structurelle semblable à celle que l'on aurait obtenue avec des câbles plus résistants et d'un pas supérieur. REVENDICATIONS 1. Tambour (1) à diamètre variable de forme généralement cylindrique, destiné à l'assemblage des nappes de ceinture (N1, N2) et des profilés constituant le sommet d'un pneumatique, comprenant un ensemble de premier moyens de maintien (3) disposés circonférentiellement à l'équateur du tambour EE' et adaptés pour faire adhérer sur le tambour la partie de la nappe (Ni) disposée au droit de ces moyens, et caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de seconds moyens de maintien (4) adaptés pour alternativement faire adhérer ou faire glisser librement sur le tambour la partie de la nappe placée au droit des dits seconds moyens, et disposés circonférentiellement et axialement de part et d'autre de l'équateur EE' sur l'ensemble de la surface dudit tambour (1). 2. Tambour selon la revendication 1, dans lequel les premiers moyens (3) sont formés par des clapets pneumatiques débouchant à la surface externe dudit tambour (1) et connectés à une prise de vide. 3. Tambour selon la revendication 1 dans lequel les premiers moyens (3) sont formés par des électroaimants. 4. Tambour selon la revendication 1, dans lequel les seconds moyens (4) sont formés par des clapets pneumatiques débouchant à la surface externe dudit tambour et pouvant être alternativement connectés à une prise de vide où à une conduite fournissant de l'air sous pression. 5. Tambour selon l'une des revendications 1 à 4, formé par l'assemblage d'un nombre déterminé d'éléments (2) mobiles radialement, sur lesquels lesdits premiers moyens (3) sont placé axialement au milieu du dit élément et lesdits seconds moyens (4) sont placés axialement de part et d'autre desdits premiers moyens (3). 6. Procédé d'assemblage d'un pneumatique, comprenant une étape séparée de réalisation du sommet dudit pneumatique sur un tambour à diamètre variable (1) de forme généralement cylindrique, ledit tambour comprenant un ensemble de premier moyens de maintien (3) disposés circonférentiellement à l'équateur EE' dudit tambour et adaptés pour faire adhérer sur le tambour (1) la partie de la nappe disposée au droit de ces moyens et comportant un ensemble de seconds moyens de maintien (4) adaptés pour alternativement faire adhérer ou faire glisser librement sur le tambour la partie de la nappe placée au droit desdits second moyens (4) , et disposés circonférentiellement et axialement de part et d'autre de l'équateur EE' sur l'ensemble de la surface dudit tambour (1), procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - positionner le tambour (1) à un premier diamètre D 1, - déposer une première nappe de ceinture sommet N1 composée de câbles de renfort enrobés dans un mélange caoutchouteux faisant un angle donné al avec la direction circonférentielle, en activant les premiers et les deuxièmes moyens de manière à faire adhérer l'ensemble de la nappe sur la surface du tambour, - déposer une seconde nappe de ceinture sommet N2, composée de câbles de renfort enrobés dans un mélange caoutchouteux faisant avec la direction circonférentielle un angle a2 donné de signe opposé à l'angle al, - faire adhérer la seconde nappe N2 sur la première nappeNl, - tout en maintenant les premiers moyens (3) dans la configuration précédente, activer les deuxièmes moyens (4) de manière à permettre le glissement de la première nappe au droit desdits seconds moyens (4), - positionner le tambour à un deuxième diamètre D2 supérieur au premier diamètre Dl, - activer les seconds moyens (4) de manière à faire adhérer la nappe à la surface du tambour, - déposer les autres nappes et les autres produits profilés constituant le sommet du pneumatique, - saisir le sommet ainsi constitué avec un anneau de transfert et déposer le sommet sur une ébauche de pneumatique de forme toroïdale, 7. Procédé d'assemblage selon la revendication 6, dans lequel le taux de conformation, égal au rapport entre le deuxième diamètre D2 et le premier diamètre Dl, est compris entre 1,03 et 1,5. 8. Procédé d'assemblage selon la revendication 7, dans lequel l'angle formé par un câble à ses deux extrémités avec la direction circonférentielle est supérieur à l'angle formé par le même câble avec la direction circonférentielle dans sa partie centrale. 9. Procédé d'assemblage selon la revendication 8, dans lequel l'angle formé par un câble à ses deux extrémités avec la direction circonférentielle est supérieur de 2 à 15 à l'angle formé par le même câble avec la direction circonférentielle dans sa partie centrale.