LU100246A1 - Cable de renforcement de nappe de sommet - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un câble de renforcement de nappe de sommet asymétrique comprenant des fils ayant des fils avec deux valeurs de densité linéaire différentes dans la plage de 1300-1500 dtex et 850-1000 dtex dans la couche de renforcement de nappe de sommet qui est située entre la bande de roulement et l'ensemble ceinture dans un pneumatique de véhicule radial comprenant une bande de roulement et un ensemble ceinture, et qui est formée par un enroulement en spirale sous la forme d'une bande comprenant au moins deux câbles de telle sorte qu'un angle de 0 à 5° sera formé avec le plan médian sur ledit ensemble ceinture.

Description

DESCRIPTION
CABLE DE RENFORCEMENT DE NAPPE DE SOMMET
Domaine de l’invention
La présente invention concerne un câble de renforcement de nappe de sommet qui forme la couche de renforcement de nappe de sommet située entre la bande de roulement et l’ensemble ceinture dans les pneus de véhicule utilisés dans les véhicules à moteur, et qui améliore les performances du pneu tournant à grande vitesse.
Contexte de l’invention
Dans les ensembles ceintures présents dans les pneus de véhicule de tourisme radiaux utilisés de nos jours, il y a au moins deux couches de ceinture croisées, et une couche de renforcement de nappe de sommet en textile enroulée en spirale dans la direction circonférentielle sur la ceinture. Les couches de ceinture croisées comprenant des câbles en acier fournissent la rigidité latérale et circonférentielle requise pour les performances du pneu. La fonction de la couche de nappe de sommet est de faire diminuer la dilatation du pneu au niveau du diamètre du pneu provoquée par la force centrifuge intervenant à grande vitesse, et de diminuer les mouvements pantographiques entre les couches de ceinture par rapport à ladite dilatation, évitant ainsi les séparations des bords de ceinture et améliorant les performances du pneu. C’est la pression radiale (force de retenue) appliquée par la couche de nappe de sommet sur l’ensemble ceinture dans des conditions dynamiques qui lui permet d’améliorer les performances du pneu. Les deux caractéristiques importantes permettant à ladite force d’être efficace sont le module d’élasticité et la force de contraction par refroidissement des câbles en textile à la température de fonctionnement.
Les câbles hybrides en nylon 6.6, polyester (PET) et aramide/nylon peuvent être cités à titre d’exemple pour des types de renforcement utilisés dans les applications pour couches de nappe de sommet actuelles.
Dans une application pour câbles de renforcement en nylon 6.6, le câble fabriqué à partir du nylon 6.6 est enroulé sur l’ensemble ceinture en acier en tant que couche simple ou double dans des constructions de fils et de câbles telles que 940 x 1, 1400 x 1, 940 x 2, 1400 x 2, 1880 x 2 et 2100 x 1 selon la classe de vitesse du pneu de telle sorte qu’un angle de 0-5° sera formé entre le plan médian et que la totalité de la largeur de la ceinture sera recouverte sous la forme d’un câble ou d’une bande simple composé(e) d’une pluralité de câbles parallèles. Lorsque du nylon 6.6 est utilisé, le module d’élasticité du câble diminue à une température augmentée à des vitesses élevées, tandis que la force de contraction par refroidissement augmente, et elle peut ainsi compenser la différence due à la diminution du module d’élasticité. En outre, le fait que le nylon 6.6 ait une résistance à la fatigue élevée et une adhérence excellente avec le matériau en caoutchouc permet à ce polymère d’être communément préféré en tant couche de renforcement de nappe de sommet.
Dans les pneus tournant à grande vitesse, lorsque du nylon 6.6 est utilisé dans des constructions 940 x 2 symétriques, la densité des câbles (epdm, nombre de câbles dans 10 cm) est accrue afin de ne pas augmenter le nombre de couches au-delà de deux. Cette densité est accrue jusqu’à 160 epdm dans plusieurs cas. Dans ce cas, la zone des rivets est diminuée, et ainsi la pénétration du caoutchouc entre les câbles devient difficile.
En tant qu’autre option, lorsque ledit nylon 6.6 est utilisé dans une construction 1400 x 2 symétrique dans des pneus tournant à grande vitesse, l’épaisseur totale des couches augmente en fonction de l’épaisseur du câble, et l’augmentation de l’épaisseur amène le poids du pneu à augmenter. Dans le même temps, la résistance du pneu au roulement augmente en fonction de la quantité de caoutchouc accrue. Le poids du caoutchouc accru et la résistance au roulement accrue provoquent plus de consommation de carburant.
Le polyester, qui est l’un des types de renforcement utilisés dans les applications de couches de nappe de sommet actuelles, peut être utilisé pour former une couche de renforcement de nappe de sommet, tout particulièrement dans différentes constructions en raison de son module d’élasticité élevé. Tout particulièrement, le polyéthylène téréphtalate (PET) peut être préféré dans différentes constructions en raison de son module d’élasticité élevé. Toutefois, le module d’élasticité du PET chute de manière significative à une température élevée, tandis que l’adhérence du câble sur le caoutchouc diminue en raison de la dégradation thermique. En outre, la résistance à la flexion et à la fatigue sous compression du PET est bien plus faible par rapport au nylon 6.6.
Un autre renforcement de nappe de sommet utilisé dans la technique actuelle, les câbles hybrides, est utilisé dans les pneus tournant à grande vitesse dans la mesure où ils peuvent être utilisés en tant que couche unique, la zone des rivets peut être maintenue large, et la quantité totale de caoutchouc dans la couche de renforcement de nappe de sommet peut être diminuée. De plus, il peut facilement être transformé dans la mesure où il a un faible module d’élasticité initial, et il améliore les performances à grande vitesse du pneu dans la mesure où il a un module d’élasticité élevé après la transformation. Toutefois, les câbles hybrides aramide/nylon sont plus onéreux que les fils de nylon 6.6 et de polyester.
Les avantages et les inconvénients des applications de renforcement de nappe de sommet utilisées dans la technique actuelle sont expliqués plus haut. Dans ces applications, les constructions de câbles asymétriques en nylon 6.6 qui diminueront la consommation de carburant et augmenteront la résistance du pneu à une grande vitesse en permettant l’utilisation de moins de caoutchouc dans le pneu ne sont pas divulguées. En d’autres termes, une construction de câble en nylon 6.6 qui remplira l’espace entre les constructions de câbles symétriques 1400 x 2 et 940 x 2 et entre les valeurs de densité linéaire correspondant à cette plage de construction n’est pas divulguée. Résumé de l’invention
Un objectif de la présente invention est de fournir un câble de renforcement avec l’utilisation d’un câble asymétrique ayant une densité linéaire présente entre les valeurs de densité linéaire créées par des constructions de câbles symétriques qui sont utilisées à l’heure actuelle dans la présente technique.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir un câble de renforcement de nappe de sommet dans lequel les inconvénients rencontrés dans les câbles dans les constructions 1400 x 2 et 940 x 2 sont éliminés avec l’utilisation de fils de 1400 dtex et 940 dtex utilisés dans les constructions de câbles symétriques 1400 x 2 et 940 x 2 dans la technique actuelle qui sont utilisées en combinaison et formant ainsi un câble asymétrique dans une construction 1400 + 940.
Un objectif supplémentaire de la présente invention est de fournir un câble de renforcement de nappe de sommet qui diminue la consommation de carburant du pneu avec l’utilisation du caoutchouc au sein des limites prédéterminées.
Un autre objectif encore de la présente invention est de fournir un câble de renforcement de nappe de sommet qui permet la pénétration du caoutchouc entre les câbles sans diminuer la zone des rivets, et qui augmente la durabilité du pneu.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir un câble de renforcement de nappe de sommet qui est enroulé entre la bande de roulement et l’ensemble ceinture des pneus et qui a des caractéristiques optimales tout particulièrement pour les pneus de véhicules de tourisme radiaux.
Description détaillée de l’invention
Un câble de renforcement de nappe de sommet mis au point pour remplir les objectifs de la présente invention est illustré sur les figures d’accompagnement, dans lesquelles :
La figure 1 est la vue des câbles dans différentes constructions (1a. 1400 + 940 dtex, 1b. 1400 x 2 dtex, 1c. 940 x 2 dtex)
La figure 2 est la vue de comportements d’allongement en charge des câbles dans différentes constructions dans le tableau (2a. 1400 + 940 dtex, 2b. 1400 x 2 dtex, 2c. 940 x 2 dtex)
La figure 3 est la vue de l’épaisseur des câbles et des intervalles entre les câbles dans différentes constructions (3a. 1400 + 940 dtex, 3b. 1400 x 2 dtex, 3c. 940 x 2 dtex)
La figure 4 est la vue des directions de prétorsion des fils (4a. torsion en S)
La couche de renforcement de nappe de sommet est une couche de renforcement fournie entre la couche supérieure de l’ensemble ceinture et la bande de roulement. Dans cette invention, les effets des renforcements utilisés dans la couche de renforcement de nappe de sommet sur les performances du pneu sont optimisés.
Le « polyester (P) » est une classe de polymères. Le polyéthylène téréphtalate (PET) est le type de polyester le plus fréquemment utilisé dans l’industrie du pneu, et il est préféré en raison de son module d’élasticité élevé.
Le « polyamide » est également connu en tant que nylon, et il fait référence à la fibre de nylon la plus fréquemment utilisée. Les trois compositions de molécules principales les plus couramment connues et utilisées sont le nylon 6, le nylon 6.6 et le nylon 4.6.
Le « dtex » est une unité de mesure de l’épaisseur utilisée pour les fils à base synthétique, en d’autres termes elle est l’unité de la densité linéaire. Il fait référence au poids d’un fil sur une longueur de 10 000 en grammes.
La « bande de roulement de pneu » fait référence à la partie du pneu qui entre en contact avec la route.
La « ceinture de pneu » est située sur la carcasse de manière circonférentielle sous la forme d’au moins deux couches en dessous de la bande de roulement, elle est composée de câbles en acier parallèles les uns aux autres et elle forme un ensemble circulaire rigide en formant un angle aigu avec le plan médian.
Le « plan médian » est le plan vertical par rapport à l’axe de rotation du pneu et qui passe à travers le centre de la bande de roulement de pneu.
La « torsion » est le nom donné pour faire tourner le fil autour de son propre axe. Le niveau de torsion est exprimé avec le nombre de tours par mètre et il est montré en tant que « tpm ».
La « prétorsion » est la torsion appliquée sur les fils qui forment le câble, et elle est dans la direction opposée de la direction de torsion du câble.
La torsion de câble est le fait de tordre les fils prétordus dans la même direction dans la direction opposée en les combinant.
Le câble de renforcement de nappe de sommet (1) de l’invention et la couche de renforcement de nappe de sommet formée avec celui-ci sont situés entre la bande de roulement et l’ensemble ceinture dans le pneumatique de véhicule radial, et ils sont enroulés autour de l’ensemble ceinture en bandes composées d’un câble unique ou d’une pluralité de câbles parallèles les uns aux autres de telle sorte qu’un angle de 0 à 5° sera formé avec le plan médian. Ladite construction de câble est asymétrique et elle comprend des fils ayant deux valeurs de densité linéaire différentes.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, lorsque la densité linéaire de l’un des fils se situe dans la plage de 1300-1500 dtex, et la valeur de densité linéaire d’un autre fil se situe dans la plage de 850-1000 dtex, la valeur de densité linéaire du câble obtenu en enroulant les fils avec ces densités se situe dans la plage de 2150-2500 dtex.
Dans un mode de réalisation de l’invention, lorsque la densité linéaire de l’un des fils se situe dans la plage de 1300-1500 dtex, et la valeur de densité linéaire d’un autre fil se situe dans la plage de 850-1000 dtex, un exemple de la construction de câble obtenue en câblant les fils de 1400 dtex et 940 dtex ensemble est de 1400 dtex + 940 dtex.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, les fils formant le câble asymétrique sont fabriqués à partir de polymères de polyamide aliphatique.
Dans un autre mode de réalisation préféré de l’invention, le câble obtenu en câblant le fil de polyamide aliphatique ayant une densité linéaire de 1400 dtex et le fil de polyamide aliphatique ayant une densité linéaire de 940 dtex ensemble a la construction de 1400 + 940.
Le mode de réalisation préféré de l’invention est un câble de renforcement obtenu avec le câble fourni en câblant le fil de polyamide aliphatique ayant une densité linéaire de 1400 dtex et le fil de polyamide aliphatique ayant une densité linéaire de 940 dtex ensemble a la construction de 1400 + 940.
La couche de renforcement de nappe de sommet formée par le câble asymétrique de l’invention est formée en enroulant plus d’une bande continue les unes à côté des autres en spirale sur l’ensemble ceinture.
Le câble asymétrique formant la couche de renforcement de nappe de sommet de l’invention est obtenu à partir d’un fil fabriqué à partir de polyamide. Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, du nylon 6.6 est utilisé en raison de ses caractéristiques biélastiques et de température de fusion élevée. Les valeurs de performances optimales souhaitées dans des pneus tournant à grande vitesse peuvent facilement être obtenues lorsqu’un câble de renforcement de nappe de sommet en nylon 6.6 est utilisé.
Dans différents modes de réalisation de l’invention, les fils formant le câble peuvent être obtenus à partir de polymères de nylon 6.6 ou de nylon 6. La totalité des fils formant le câble peuvent être en nylon 6.6 ou en nylon 6. L’un des fils formant le câble peut être en nylon 6.6 tandis que l’autre peut être en nylon 6. Dans un autre mode de réalisation, au moins un fil utilisé dans la formation d’un câble asymétrique est composé de mélanges de polymères de nylon 6.6 et de nylon 6. Au moins 90 % des fils de nylon 6.6 ou de nylon 6 formant le câble asymétrique de l’invention en poids sont composés de matériau en polymère de polyamide aliphatique préféré pour ce fil.
Dans ladite invention, l’utilisation d’un câble obtenu dans une construction asymétrique en câblant le fil en deux densités linéaires différentes dans des renforcements de nappe de sommet permet d’éliminer les inconvénients rencontrés dans des renforcements de nappe de sommet dans lesquels des câbles à deux nappes symétriques formés par les fils qui ont les mêmes densités linéaires sont utilisés. Par exemple, dans la mesure où l’épaisseur du câble est grande dans les constructions 140 x 2 dans les renforcements de nappe de sommet, une grande quantité de caoutchouc est utilisée sur la nappe de sommet, ce qui provoque la résistance au roulement et ainsi l’augmentation de la consommation de carburant du pneu. Dans la mesure où une densité de câbles plus forte requiert l’utilisation de câbles avec des constructions 940 x 2, la zone des rivets diminue, et cela empêche la pénétration du caoutchouc entre les câbles et la diminution de la résistance du pneu. La production d’un pneu ayant une densité linéaire entre les valeurs de densité linéaire fournies par lesdites deux constructions n’existe pas dans l’état de l’art. Ladite invention fournit une solution à ces problèmes rencontrés dans l’état de l’art en obtenant un câble asymétrique dans la construction de 1400 dtex + 940 dtex et à la densité linéaire nominale de 2340 dtex au moyen de la torsion conjointe de deux fils ayant des densités linéaires de 1400 dtex et 940 dtex. La résistance à la fatigue du pneu dans des conditions dynamiques est augmentée lors de l’utilisation d’une construction de 1400 dtex + 940 dtex. Les comportements d’allongement en charge des câbles dans les constructions 1400 x 2, 1400 + 940 et 940 x 2 sont montrés sur la figure 2.
Le pneu à renforcement de nappe de sommet de l’invention dont la densité linéaire de câble nominale totale est de 2340 dtex (1400 dtex + 940 dtex) remplit l’espace entre les densités linéaires de câbles de 1400 x 2 et 940 x 2 dont les valeurs d’épaisseur nominale totale sont de 2800 dtex et de 1880 dtex et qui sont fréquemment utilisées. Le pneu à renforcement de nappe de sommet de l’invention a une structure asymétrique et il ne provoque pas de perte de ténacité.
Le câble est obtenu par la torsion de deux fils ou plus prétordus dans la même direction dans une direction opposée en les combinant. Les directions de torsion des fils sont exprimées avec les lettres S et Z. Lorsque le fil est tordu dans la direction S, l’inclinaison de la torsion du fil montre un parallélisme avec la partie médiane de la lettre S lorsque le fil est tenu à la verticale. Lorsque le fil est tordu dans la direction Z, la direction de torsion du fil montre un parallélisme en direction de la partie médiane de la lettre Z. Les directions de prétorsion des fils qui forment le câble asymétrique sont les mêmes (Z ou S), et elles sont égales au niveau de torsion du câble dans la direction opposée (Z ou S). Dans un mode de réalisation de l’invention, les niveaux de prétorsion des fils de polyamide dans la direction Z ou S sont égaux au niveau de prétorsion du câble qu’ils forment dans la direction S ou Z. Le niveau de torsion est exprimé avec le nombre de torsions/tours par mètre, et il est montré en tant que « tpm ».
Un câble tordu en couches est obtenu par la torsion conjointe des fils prétordus. Une couche de renforcement de nappe de sommet est obtenue en utilisant le câble asymétrique en couches obtenu par ces deux fils prétordus qui ont des densités linéaires différentes et qui sont tordus ensemble sur la ceinture.
Le niveau de torsion du câble de renforcement de nappe de sommet asymétrique peut varier entre 150 tpm et 400 tpm. Le module d’élasticité (résistance à l’allongement) du câble dans les niveaux de torsion supérieurs à 400 tpm est faible, et il ne peut pas fournir la résistance suffisante contre la force centrifuge sur l’ensemble ceinture. Dans des niveaux de torsion inférieurs à 150 tpm, la résistance à la fatigue du câble n’est pas à un niveau suffisant et elle provoque des ruptures du câble dans des conditions dynamiques. Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, le câble de renforcement de nappe de sommet est dans une structure de câbles asymétriques et il empêche les inconvénients mentionnés plus haut.
Dans le mode de réalisation préféré de l’invention, la différence entre les niveaux de torsion du fil de polyamide ayant une densité linéaire de niveaux de 1300-1500 dtex et le fil de polyamide ayant une densité linéaire dans la plage de 850-1000 dtex dans le câble asymétrique est au maximum de 20 %. Les niveaux de torsion du fil formant le câble ayant une valeur supérieure à cette différence provoque une diminution de la résistance à l’allongement du câble. Dans le même temps, cette différence qui est de plus de 20 % provoque une augmentation de l’asymétrie des torsions dans les câbles et la survenue d’une augmentation du diamètre des câbles, augmentant ainsi la résistance au roulement dans la mesure où elle nécessite l’utilisation de plus de caoutchouc.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la différence entre le niveau de torsion des fils eux-mêmes dans le câble asymétrique et entre ces fils et le câble est au maximum de 20 %.

Claims (12)

1. Câble de renforcement de nappe de sommet qui est prévu dans la couche de renforcement de nappe de sommet qui est située entre la bande de roulement et l’ensemble ceinture dans un pneumatique de véhicule radial comprenant ladite bande de roulement et ledit ensemble ceinture, et qui est formée par un enroulement en spirale sous la forme d’une bande comprenant au moins deux câbles de telle sorte qu’un angle de 0 à 5° sera formé avec le plan médian sur ledit ensemble ceinture, et qui est formé par la torsion conjointe de deux fils de polyamide aliphatique et caractérisé en ce que l’un desdits fils de polyamide a une densité linéaire dans la plage de 1300-1500 dtex, et l’autre desdits fils de polyamide a une densité linéaire dans la plage de 850-1000 dtex.
2. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits fils de polyamide sont en nylon 6.6.
3. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits fils de polyamide sont en nylon 6.
4. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’un desdits fils de polyamide est en nylon 6.6 et l’autre est en nylon 6.
5. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits fils de polyamide sont obtenus par une composition de polymères de nylon 6.6 et de nylon 6.
6. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit niveau de torsion desdits câbles se situe dans la plage de 150-400 tpm.
7. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 1, caractérisé en ce que les niveaux de prétorsion de fils de polyamide dans la direction Z ou S sont égaux au niveau de torsion du câble qu’ils forment dans la direction S ou Z.
8. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre ledit niveau de prétorsion des fils de polyamide et ledit niveau de torsion du câble représente tout au plus 20 %.
9. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre les niveaux de prétorsion du fil de polyamide ayant une densité linéaire dans la plage de 1300-1500 dtex et le fil de polyamide ayant une densité linéaire dans la plage de 850-1000 dtex représente tout au plus 20 %.
10. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’un desdits fils de polyamide a une densité linéaire de 1400 dtex, et l’autre desdits fils de polyamide a une densité linéaire de 940 dtex.
11. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport du polymère de nylon 6.6 dans lesdits fils de nylon 6.6 inclus dans ledit câble est d’au moins 90 % en poids.
12. Câble de renforcement de nappe de sommet selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport du polymère de nylon 6 dans lesdits fils de nylon 6 inclus dans ledit câble est d’au moins 90 % en poids.
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