Brevet FR2964593A1 — publié le 20120316

-1- L'invention concerne la fabrication des pneumatiques de roue de véhicule. La fabrication d'un pneumatique passe par la réalisation d'une ébauche formée par l'assemblage de différents constituants, notamment des bandes ou des bandelettes de gomme crue. Celles-ci sont fabriquées au moyen d'un dispositif d'extrusion dans lequel un rouleau ou un galet tournant fileté extérieurement force de la gomme en vrac à passer à travers un orifice de formage. Ces rouleaux ou galets sont chauffés intérieurement par un circuit d'eau. En effet, le chauffage de la gomme lors de l'extrusion permet d'accroître sa plasticité. Mais il est nécessaire de prévoir une étanchéité et un joint tournant pour raccorder le circuit tournant du galet à la partie fixe de la machine à partir de laquelle s'effectue l'alimentation en eau. Il faut aussi prévoir de raccorder l'ensemble de la machine à un circuit d'eau de l'usine de fabrication. Ces inconvénients rendent la machine particulièrement coûteuse, génèrent des opérations de maintenance et compliquent l'intégration de l'outil en question sur un robot. Un but de l'invention est de simplifier les dispositifs de fabrication de pneumatiques, dotés de moyens de chauffage. A cet effet, on prévoit selon l'invention un dispositif de fabrication d'un pneumatique, qui comprend : - un bâti, - un organe d'actionnement monté mobile par rapport au bâti, et - au moins un organe de chauffage rigidement fixé au bâti et s'étendant dans une cavité de l'organe d'actionnement. L'intégration de l'organe de chauffage fixe est beaucoup plus simple, moins coûteuse et naturellement sans risque de fuite même si l'organe de chauffage utilise de l'eau. Si l'organe d'actionnement est rotatif, cette solution ne nécessite pas de prévoir un joint tournant entre l'organe de chauffage et la partie fixe de la machine. Un joint tournant de structure simple suffit. Par exemple, l'organe d'actionnement est monté rotatif par rapport au bâti, Avantageusement, le ou chaque organe de chauffage est un organe de chauffage électrique. L'utilisation d'un organe de chauffage électrique est rendue possible notamment par le fait qu'on cherche seulement à réchauffer l'organe d'actionnement pour qu'il transmette de la chaleur à la gomme et qu'il n'est pas besoin de prévoir des moyens spécifiques pour le refroidir. En effet, l'organe d'actionnement est refroidi en permanence au contact de la gomme qui parcoure 2964593 -2- sa surface. Cette solution plus simple est donc avantageuse par rapport à la solution précitée à circuit d'eau dans laquelle on tend plutôt à maintenir l'outil à la température de l'eau qu'à simplement le réchauffer. En outre, le rendement énergétique de cette solution est bien meilleur que 5 celui du circuit d'eau. En effet, ce dernier exige d'amener de l'eau chaude depuis l'extérieur de la machine, parfois depuis un lieu situé à grande distance. L'eau chaude doit donc parcourir tout le trajet. Si le rendement énergétique de l'échange thermique est très bon localement au niveau de l'outil, il est globalement mauvais compte tenu des pertes de chaleur qui interviennent tout le 10 long du parcours de l'eau chaude. Avec l'organe de chauffage électrique, la chaleur est générée uniquement au niveau de l'outil, là où elle est rendue nécessaire. De préférence, le dispositif présente un espace d'air s'étendant entre l'organe d'actionnement et le ou chaque organe de chauffage. 15 Ainsi, la transmission de chaleur se fait, au moins en partie voire principalement, par convection d'air dans cet espace. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un arbre sur lequel l'organe d'actionnement est monté rotatif, le ou chaque organe de chauffage s'étendant dans l'arbre. 20 Dans un autre mode de réalisation, le dispositif comprend un arbre sur lequel l'organe d'actionnement est monté rotatif, le ou chaque organe de chauffage s'étendant hors de l'arbre. Dans un mode de réalisation, le tronçon de l'arbre portant le ou chaque organe de chauffage s'étend en regard de l'organe d'actionnement. 25 Dans un autre mode de réalisation, le dispositif comprend une pièce de conduction thermique s'étendant entre l'organe d'actionnement d'une part et le ou chaque organe de chauffage et l'arbre d'autre part. Cette pièce assure ainsi le transfert de chaleur par conduction entre ces éléments. 30 De préférence, le dispositif comprend un organe de mesure d'une température, tel qu'un thermocouple, un pyromètre ou une caméra thermique. Avantageusement, le dispositif comprend des moyens de commande du ou de chaque organe de chauffage aptes à réguler une température de l'organe d'actionnement. 35 Dans un mode de réalisation, l'invention forme un dispositif d'extrusion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront encore dans la description suivante de deux modes de réalisation donnés à titre 2964593 -3- d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un galet d'un dispositif d'extrusion selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant le plan II-II du galet de la 5 figure 1 ; et - les figures 3 et 4 sont des vues analogues aux figures 1 et 2 montrant un deuxième mode de réalisation. Le dispositif 2 selon l'invention forme en l'espèce une extrudeuse d'un nez à rouleau. Ce dernier est utilisé pour la fabrication d'une ébauche de gomme crue 10 servant à la réalisation d'un pneumatique. L'extrudeuse permet la fabrication d'une bande ou d'une bandelette de gomme crue. On a illustré à la figure 1 le galet bourreur, qui dans cette extrudeuse, force la gomme à passer à travers un orifice de mise en forme. Le galet 4 est monté sur un arbre 6 qui en l'espèce est rigidement fixé à un 15 bâti 5 ou embase de la machine. Cet arbre 6 présente un axe longitudinal 8 et une face externe cylindrique 10. L'arbre 6 est creux et présente une cavité interne 12. Dans celle-ci sont logés des organes de chauffage 14 formés chacun en l'espèce par une cartouche comprenant une résistance électrique. Cette dernière est raccordée de façon adaptée au moyen d'un circuit 16 à une 20 installation électrique de la machine. Les cartouches 4 sont ici au nombre de quatre, régulièrement réparties autour de l'axe 8 et identiques entre elles. Chaque cartouche a une forme allongée rectiligne. Les cartouches sont rigidement fixées à l'arbre 6 en étant appliquées contre une face interne de ce dernier, parallèlement à l'axe 8. Les cartouches 14 s'étendent dans une portion médiane 25 de l'arbre 6. Le galet 4 comprend une paroi cylindrique principale 18 d'axe 8 présentant une face interne 20 et une face externe 22, toutes deux cylindriques d'axe 8. Le galet forme ici l'organe d'actionnement et est monté mobile à rotation par rapport à l'arbre 6, en l'espèce au moyen de deux roulements 24 formant des paliers 30 chacun interposés suivant la direction radiale entre la face externe de l'arbre 6 et la face interne 20 de la paroi 18 avec lesquelles ils sont en contact. Le galet est entrainé en rotation par des moyens non-illustrés. Les deux paliers 24 s'étendent au niveau de portions d'extrémités de cet arbre et sont décalés suivant la direction axiale par rapport aux cartouches 14. 35 Un espace d'air 26 de forme cylindrique est ménagé entre la face externe de l'arbre 6 et la face interne 20. Cet espace est laissé entièrement libre au droit des cartouches. Dans cet espace, la face externe de l'arbre s'étend en regard et à 2964593 -4- distance de la face interne 20 de la paroi 18. Lors du fonctionnement, la paroi 18 est entrainée en rotation autour de l'axe 8 par rapport à l'arbre 6 comme indiqué par la flèche 30 de la figure 2. La face externe 22 est au contact de la gomme crue en vrac. Grâce à un filet formé 5 sur cette face, le galet entraîne le matériau parallèlement à l'axe 8 pour le forcer à travers l'orifice d'extrusion. Les cartouches de chauffage 14 produisent de la chaleur qui est transmise à la paroi de l'arbre 6 puis à l'air de l'espace 26. Dans cet espace, la chaleur se transmet par convection d'air à la paroi 18 à travers sa face interne 20 puis s'en échappe par sa face externe pour chauffer la gomme. 10 On fait observer que l'arbre et les organes de chauffage sont fixes tandis que la paroi 18 est rotative. De plus, l'arbre 6 et les organes de chauffage ne sont pas au contact du matériau. Le dispositif comprend un organe tel qu'un thermocouple 32 disposé en l'espèce à l'intérieur de l'arbre 6 dans l'espace situé entre deux des 15 cartouches 14. Il permet de mesurer la température régnant au sein de l'arbre et d'en déduire la température à la face externe 22 de la paroi 18. La machine comprend des moyens de régulation de la température 34 aptes à commander le fonctionnement des organes de chauffage 14 en fonction des signaux transmis par le thermocouple 32. 20 On peut aussi prévoir un pyromètre 36 et/ou une caméra thermique 38 tous les deux reliés aux organes de commande 34. Chacun d'eux est apte à mesurer une température de la face externe 22 du cylindre afin d'améliorer la qualité de la régulation de la température. Un deuxième mode de réalisation de l'invention est illustré aux figures 3 et 25 4. La plupart des caractéristiques de ce mode sont communes avec celles du premier mode. Le dispositif présente toutefois en outre une pièce 40 de conduction thermique s'étendant dans la cavité du galet. Cette pièce a, en l'espèce, une forme cylindrique d'axe 8 et est interposée radialement entre l'arbre 6 et la paroi 18. La pièce 40 est en contact par sa face interne avec la face 30 externe 10 de l'arbre de façon à être portée par ce dernier et rigidement fixée à celui-ci. La pièce 40 est creuse et c'est elle qui renferme cette fois les organes chauffants 40. L'arbre 6 en est donc dépourvu. La pièce 40 s'étend donc entre l'organe d'actionnement 18 d'une part et les organes de chauffage 14 et l'arbre d'autre part. Les fils d'alimentation en énergie de ces organes traversent l'arbre 6 35 pour rejoindre les moyens de commande comme précédemment. Les organes 14 sont contigus à la paroi cylindrique externe de la pièce 40. Cette dernière est réalisée en un matériau bon conducteur de la chaleur, par exemple en cuivre. 2964593 -5- L'espace d'air 26 est cette fois limité au volume formé entre la face externe de la pièce de conduction 40 et la face interne 20 de la paroi 18. La pièce 40 s'étend en effet en regard et à distance de cette dernière. De la sorte, la transmission de chaleur de la pièce 40 à la paroi 18 s'effectue par convection à travers 5 l'espace 26. Les autres aspects de l'installation et de son fonctionnement sont inchangées. Cette fois, la chaleur produite par les organes de chauffage dans la pièce 40 est transmise à travers la paroi externe de cette dernière, puis à travers l'espace 26 et enfin à travers la face 20 dans la paroi 18 jusqu'à ressortir de celle-ci par la face 22. 10 Dans ce mode, la présence de la pièce de conduction 40 permet de réduire les pertes de chaleur notamment en raison du fait que l'espace d'air est réduit. Le principal critère intervenant dans le choix du matériau de la pièce de conduction 40 est sa bonne conductibilité de la chaleur. En effet, en raison de son montage, cette pièce n'est pas sollicitée mécaniquement. Il n'est donc pas 15 nécessaire de prévoir un matériau qui a une bonne résistance aux sollicitations mécaniques. On pourra avantageusement implanter au moins une bague thermiquement isolante entre la pièce de conduction 40 et l'arbre 6 afin de limiter la transmission de chaleur entre eux et de préserver les roulements 24 au plan thermique. 20 Dans ces modes de réalisation, les résistances sont des résistances de type crayon de 150 watts chacune fonctionnant avec une tension nominale de 220 volts. Afin d'éviter l'utilisation d'un transformateur, elles sont raccordées sous 400 volts en deux groupes et couplées en étoile. La protection des résistances se fait au moyen d'un disjoncteur sur chaque groupe afin de détecter par son 25 déclenchement une éventuelle coupure des résistances. Les moyens de commande 34 assurent de préférence une régulation de la température de type proportionnelle-intégrale. Ces moyens de commande peuvent comprendre des organes électroniques et/ou informatiques tels que microprocesseurs, mémoires, etc. et au moins un programme enregistré sur un 30 support d'enregistrement et permettant de commander le fonctionnement de la machine lorsqu'il est exécuté. Ces modes de réalisation, en particulier le deuxième, évitent les pertes de chaleur excessives. En l'absence de rotation des organes de chauffage, il n'est pas nécessaire de prévoir un joint tournant pour les fils électriques alimentant ces 35 derniers, et ces fils, comme on l'a vu, peuvent même passer par l'intérieur de l'arbre. L'espace d'air 26 permet de compenser les effets de la dilatation thermique. 2964593 -6- On peut en outre prévoir un léger jeu de fonctionnement entre les pièces pour compenser cet effet à d'autres endroits. L'invention permet ainsi de chauffer une pièce tournante sans contact direct avec elle. Il sera préférable de donner à la pièce portant les cartouches une forte 5 conductibilité thermique afin d'obtenir une répartition homogène de la chaleur dégagée par les cartouches. Plus généralement, si l'invention est particulièrement adaptée aux extrudeuses ou boudineuses, elle n'est pas limitée à ces dernières. Elle peut être mise en oeuvre également dans un rouleau d'une table à rouleaux, une calandre, 10 ou d'autres types d'outils de travail, tous ces dispositifs servant pour la fabrication d'un pneumatique. Les pneumatiques sont destinés à des roues de véhicule de type léger, de véhicule de tourisme, de véhicule utilitaire, de véhicule de type poids lourds, ou encore à des roues d'engin de génie civil. 15 Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. On pourra remplacer les organes de chauffage électrique par des organes de chauffage d'un autre type, par exemple à circuit d'eau. REVENDICATIONS1. Dispositif (2) de fabrication d'un pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend : - un bâti (5), - un organe d'actionnement (18) monté mobile par rapport au bâti, et - au moins un organe de chauffage (14) rigidement fixé au bâti et s'étendant dans une cavité de l'organe d'actionnement. 2. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel l'organe d'actionnement (18) est monté rotatif par rapport au bâti, 3. Dispositif selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le ou chaque organe de chauffage (14) est un organe de chauffage électrique. 4. Dispositif selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, qui présente un espace d'air (26) s'étendant entre l'organe d'actionnement (18) et le ou chaque organe de chauffage (14). 5. Dispositif selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, qui comprend un arbre (6) sur lequel l'organe d'actionnement (18) est monté rotatif, le ou chaque organe de chauffage (14) s'étendant dans l'arbre. 6. Dispositif selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 4, qui comprend un arbre (6) sur lequel l'organe d'actionnement (18) est monté rotatif, le ou chaque organe de chauffage (14) s'étendant hors de l'arbre. 7. Dispositif selon au moins l'une quelconque des revendications 5 à 6 dans lequel le tronçon de l'arbre (6) portant le ou chaque organe de chauffage (14) s'étend en regard de l'organe d'actionnement (18). 8. Dispositif selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, qui comprend une pièce de conduction thermique (40) s'étendant entre l'organe d'actionnement (18) d'une part et le ou chaque organe de chauffage (14) et l'arbre d'autre part. 9. Dispositif selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes qui comprend un organe de mesure d'une température tel qu'un thermocouple (32), un pyromètre (36) ou une caméra thermique (38), et de préférence des moyens (34) de commande du ou de chaque organe de chauffage (14) aptes à réguler une température de l'organe d'actionnement (18). 10. Dispositif selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, formant un dispositif d'extrusion.