WO1997015463A1 - Armature de sommet pour pneumatique de metropolitain - Google Patents

Armature de sommet pour pneumatique de metropolitain Download PDF

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WO1997015463A1
WO1997015463A1 PCT/EP1996/004418 EP9604418W WO9715463A1 WO 1997015463 A1 WO1997015463 A1 WO 1997015463A1 EP 9604418 W EP9604418 W EP 9604418W WO 9715463 A1 WO9715463 A1 WO 9715463A1
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reinforcement
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tread
crown reinforcement
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Pierre Masclaux
Guy-Noël LAMBERT
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Compagnie Generale Des Etablissements Michelin - Michelin & Cie
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C9/00—Reinforcements or ply arrangement of pneumatic tyres
    • B60C9/18—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers
    • B60C9/20—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel
    • B60C9/22—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers built-up from rubberised plies each having all cords arranged substantially parallel the plies being arranged with all cords disposed along the circumference of the tyre

Definitions

  • the present invention relates to a tire with a radial carcass reinforcement intended for guided public transport vehicles, running on their own site, and more particularly metropolitan areas or vehicles of this kind.
  • a tire with a radial carcass reinforcement comprises a pair of beads, two sidewalls joining said beads to a tread disposed between said sidewalls.
  • the carcass reinforcement composed of one or more plies, is anchored in each bead to at least one rod to form carcass reversals.
  • Said reinforcement is radially surmounted by a crown reinforcement composed of at least two working plies and intended to control the meridian profile of the carcass reinforcement under the effect of the inflation pressure.
  • the reinforcing elements of the plies of the carcass reinforcement (cables, monofilament yarns, etc.), which may be of steel or of organic fibers, such as alliphatic or aromatic polyamide, of polyester, make up with the circumferential direction of the tire at an angle which may be between 80 ° and 100 °, while the working plies of the crown reinforcement are composed of reinforcing elements, either of steel or of aromatic polyamide, crossed by a layer to the next by making, with the circumferential direction, angles generally between 10 ° and 45 °.
  • Such a crown reinforcement structure generates, on the one hand shear stresses, in the longitudinal and transverse directions, between two plies of crossed cables, and on the other hand stresses of extension in the direction perpendicular to the plane of the crown plies, said “delamination” constraints, said constraints being greater at the edges of said plies. All of the constraints can cause, under certain conditions, the separation between the two plies of crossed reinforcing elements, with the appearance of distortions of the tread and of the shoulders of the tire.
  • a known solution for neutralizing the separations between two crossed plies consists in replacing the latter with at least one ply of reinforcement elements arranged circumferentially, that is to say making with the circumferential direction of the tire an angle zero or different from 0 ° by ⁇ 2 °, the said elements being able to be placed on the carcass reinforcement, during the making of the tire, either in the form of whole ply (s) (that is to say under all (s) their width (s)] with circumferential covering for each ply, either in the form of a single whole ply wound several times to form the number of layers necessary, or in the form of a reinforcing element wound helically around the carcass, either in the form of a strip of a few elements wound helically with or without transverse covering.
  • the tire for a guided vehicle comprising a radial carcass reinforcement and a crown reinforcement formed of at least one ply of circumferential reinforcing elements, is characterized in that that the sheet (s) of circumferential elements, in aromatic polyamide on the one hand has (have), in the vulcanization mold, a zero meridian curvature, on the other hand is (are) radially surmounted (s) over their entire axial width (s) of a tread whose thickness is constant.
  • the circumference of the ply is constant at all points of its axial width, and in particular that the circumference at the ends of said ply is equal to or almost equal to its circumference in the equatorial plane, the almost equal term corresponding to a tolerance of 1%.
  • the reinforcing elements of a circumferential ply have the same circumferential length to within 1%, whatever their axial positioning.
  • the combination of a radial carcass reinforcement and a zero meridian curvature reinforcement surmounted by a tread of constant thickness allows a better transverse distribution of the longitudinal slides between the tread and the ground. These practically constant slippages transversely lead to more regular wear transversely.
  • the crown reinforcement can be composed of three plies, circumferential reinforcing elements, of the same axial width, or two plies of equal width surmounted radially by a third shorter ply.
  • the tire P of dimension 345/85 R 16 tire mounted on an axle carrying a metro train, comprises two beads B, joined to a top S respectively by two sidewalls F. Said tire has a carcass reinforcement (1) anchored in each bead B to a rod (2) to form an upturn (10).
  • This carcass reinforcement (1) is composed of a single ply of metal cables 27.23 radial and inextensible. A cable which, under a force equal to 10% of its breaking force, has a relative elongation at most equal to 0.2% is said to be inextensible. It is radially surmounted by a crown reinforcement, composed of three plies (31, 32, 33) of aromatic polyamide cables 330 x 2 with a pitch of 1.25 mm.
  • These three plies have widths L31, L32, L33 respectively equal to 196 mm, 132 mm and 90 mm, while the width L4 of the tread is 215 mm.
  • the three plies are in the vulcanization mold, as shown in the drawing, parallel to the axis of rotation of the tire, the circumference measured at each end of each ply being equal to the circumference measured at the center of each ply, the length of the circumferential cable or quasi-circumferential located at and forming the axial end of the ply being identical to the length of the cable located axially in the middle of the ply and to the length of all the cables of said ply.
  • the tread (4) which radially covers the crown reinforcement (3), has,
  • a thickness e ' equal to the thickness e added with a thickness ⁇ e equal to the thickness of the ply (33) and constant.
  • the tread portions of thickness ⁇ e on the ply (32) extending the ply (33) being considered as integral parts of said ply (33). we can say that the tread (4) has a constant thickness e.
  • the tires with circumferential cable reinforcement and high curvature show an accentuated collapse of the tread edges: after 120,000 kms of travel, the collapse, quantified by the product of the depth worn on the shoulder of the tire by the axial width worn, is 8 mm X 15 mm, while the tires in accordance with the invention, after the same mileage , leads to a practically zero depth (1 mm) without being able to detect the width concerned.

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Abstract

Pneumatique (P) pour véhicule guidé, en particulier pour métropolitain, comprenant une armature de carcasse radiale (1) et une armature de sommet (3) d'au moins une nappe d'éléments de renforcement circonférentiels, caractérisé en ce que la (les) nappe(s) (31, 32, 33) d'éléments de renforcement circonférentiels, d'une part a (ont), dans le moule de vulcanisation, une courbure méridienne nulle, d'autre part est (sont) radialement surmontée(s) sur toute(s) leur(s) largeur(s) axiale(s) (L31, L32, L33) d'une bande de roulement (4) dont l'épaisseur (e) est constante.

Description

ARMATURE DE SOMMET POUR PNEUMATIQUE DE METROPOLITAIN
La présente invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale destiné à des véhicules guidés de transport en commun, roulant en site propre, et plus particulièrement des métropolitains ou véhicules de ce genre.
En général, un pneumatique à armature de carcasse radiale comprend une paire de bourrelets, deux flancs réunissant lesdits bourrelets à une bande de roulement disposée entre lesdits flancs. L'armature de carcasse, composée d'une ou plusieurs nappes, est ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle pour former des retournements de carcasse. Ladite armature est radialement surmontée d'une armature de sommet composée au moins de deux nappes de travail et destinée à maîtriser le profil méridien de l'armature de carcasse sous l'effet de la pression de gonflage.
Dans un pneumatique radial, les éléments de renforcement des nappes de l'armature de carcasse (câbles, fils monofilaments, ete ), qui peuvent être d'acier ou de fibres organiques, telles que de polyamide alliphatique ou aromatique, de polyester, font avec la direction circonférentielle du pneumatique un angle pouvant être compris entre 80° et 100°, alors que les nappes de travail de l'armature de sommet sont composées d'éléments de renforcement, soit en acier, soit en polyamide aromatique, croisés d'une nappe à la suivante en faisant, avec la direction circonférentielle, des angles généralement compris entre 10° et 45°.
Une telle structure d'armature de sommet engendre, d'une part des contraintes de cisaillement, dans les sens longitudinal et transversal, entre deux nappes de câbles croisés, et d'autre part des contraintes d'extension dans le sens perpendiculaire au plan des nappes de sommet, dites contraintes de "délamination", lesdites contraintes étant plus importantes aux bords desdites nappes. L'ensemble des contraintes peut provoquer, sous certaines conditions, la séparation entre les deux nappes d'éléments de renforcement croisés, avec apparition de distorsions de la bande de roulement et des épaules du pneumatique. Une solution connue pour neutraliser les séparations entre deux nappes croisées consiste à remplacer ces dernières par au moins une nappe d'éléments de renforcement disposés circonférentiellement, c'est-à-dire faisant avec la direction circonférentielle du pneumatique un angle nul ou différent de 0° par ± 2°, lesdits éléments pouvant être posés sur l'armature de carcasse, en cours de confection du pneumatique, soit sous forme de nappe(s) entière(s) [c'est-à-dire sous toute(s) leur(s) largeur(s)] avec recouvrement circonférentiel pour chaque nappe, soit sous forme d'une seule nappe entière enroulée plusieurs fois pour former le nombre de couches nécessaire, soit sous forme d'un élément de renforcement enroulé hélicoïdalement autour de la carcasse, soit sous forme de bandelette de quelques éléments enroulés hélicoïdalement avec ou sans recouvrement transversal.
Si de tels pneumatiques résolvent le problème de séparation entre nappes d'armature de sommet, par contre subsiste un problème d'usure des bords de la bande de roulement, en gardant en mémoire que les pneumatiques concernés, pneumatiques porteurs de métropolitains, roulent principalement sous dérive nulle ou sous faible dérive.
Pour porter remède aux inconvénients ci-dessus, le pneumatique pour véhicule guidé, conforme à l'invention, comprenant une armature de carcasse radiale et une armature de sommet formée d'au moins une nappe d'éléments de renforcement circonférentiels, est caractérisé en ce que la(les) nappe(s) d'éléments circonférentiels, en polyamide aromatique d'une part a(ont), dans le moule de vulcanisation, une courbure méridienne nulle, d'autre part est(sont) radialement surmontée(s) sur toute(s) leur(s) largeur(s) axiale(s) d'une bande de roulement dont l'épaisseur est constante.
Par courbure méridienne nulle, il faut comprendre que la circonférence de la nappe est constante en tous points de sa largeur axiale, et en particulier que la circonférence aux extrémités de ladite nappe est égale ou quasi-égale à sa circonférence dans le plan équatorial, le terme quasi-égale correspondant à une tolérance de 1 %. Autrement dit, les éléments de renforcement d'une nappe circonférentielle ont la même longueur circonférentielle à 1 % près, quelque soit leur positionnement axial. La combinaison d'une armature de carcasse radiale et d'une armature de sommet de courbure méridienne nulle surmontée d'une bande de roulement d'épaisseur constante permet une meilleure répartition transversale des glissements longitudinaux entre la bande de roulement et le sol. Ces glissements pratiquement constants transversalement, conduisent à une usure plus régulière transversalement. L'armature de sommet peut être composée de trois nappes, d'éléments de renforcement circonférentiels, de même largeur axiale, ou de deux nappes de largeur égale surmontée radialement d'une troisième nappe plus courte.
Il est cependant avantageux que la nappe d'éléments de renforcement circonférentiels la plus proche de l'armature de carcasse soit la plus large axialement et que les largeurs de nappes soient étagées.
Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui suit et qui se réfère au dessin illustrant à titre non limitatif un exemple d'exécution, et sur lequel la figure unique 1 représente schématiquement. vue en section méridienne, une moitié de pneumatique conforme à l'invention.
Le pneumatique P de dimension 345 / 85 R 16, pneumatique monté sur un essieu porteur d'une rame de métropolitain, comprend deux bourrelets B, réunis à un sommet S respectivement par deux flancs F. Ledit pneumatique possède une armature de carcasse (1) ancrée dans chaque bourrelet B à une tringle (2) pour former un retournement (10). Cette armature de carcasse (1) est composée d'une nappe unique de câbles métalliques 27.23 radiaux et inextensibles. Est dit inextensible un câble qui, sous un effort égal à 10 % de sa force de rupture présente un allongement relatif au plus égal à 0,2 %. Elle est surmontée radialement d'une armature de sommet, composée de trois nappes (31, 32, 33) de câbles en polyamide aromatique 330 x 2 au pas de 1,25 mm. Ces trois nappes ont des largeurs L31 , L32, L33 respectivement égales à 196 mm, 132 mm et 90 mm, alors que la largeur L4 de la bande de roulement est de 215 mm. Les trois nappes sont dans le moule de vulcanisation, comme représentées sur le dessin, parallèles à l'axe de rotation du pneumatique, la circonférence mesurée à chaque extrémité de chaque nappe étant égale à la circonférence mesurée au centre de chaque nappe, la longueur du câble circonférentiel ou quasi-circonférentiel situé à et formant l'extrémité axiale de la nappe étant identique à la longueur du câble situé axialement au milieu de la nappe et à la longueur de tous les câbles de ladite nappe.
La bande de roulement (4), qui recouvre radialement l'armature de sommet (3), a,
- sur la nappe (33) d'armature de sommet (3), une épaisseur e constante transversalement,
- sur la nappe (32) d'armature de sommet (3), une épaisseur e', égale à l'épaisseur e additionnée d'une épaisseur Δ e égale à l'épaisseur de la nappe (33) et constante. Les portions de bande de roulement d'épaisseur Δe sur la nappe (32) prolongeant la nappe (33) étant considérées comme parties intégrantes de ladite nappe (33). on peut dire que la bande de roulement (4) a une épaisseur e constante.
- sur la nappe (31) d'armature de sommet (3), une épaisseur e". égale à e' additionnée d'une quantité e' correspondant à l'épaisseur de la nappe (32) et constante. Les portions de bande de roulement (4) respectivement d'épaisseur e et e' et prolongeant les nappes (33) et (32) étant considérées comme parties intégrantes desdites nappes , de la même manière la bande de roulement (4) sera dite à épaisseur constante e.
Des pneumatiques, conformes à l'invention et décrits ci-dessus, ont été comparés
- d'une part à des pneumatiques de type usuel de même dimension, en particulier à des pneumatiques ayant des armatures de sommet composées de deux nappes de triangulation de câbles métalliques inextensibles orientés à 65° par rapport à la direction circonférentielle, disposées de part et d'autre du plan équatorial du pneumatique, et surmontées radialement de deux nappes de sommet de travail de câbles métalliques inextensibles orientés à ± 18°, les rayons de courbure respectifs de telles armatures de sommet et des bandes de roulement qui les recouvrent étant tous de 650 mm,
- et d'autre part à des pneumatiques ayant les mêmes armatures de sommet composées de trois nappes de câbles circonférentiels, mais de rayons de courbure respectivement de l'armature de sommet et de la bande de roulement égaux à 650 mm. Les roulages effectués montrent un gain substantiel en durée de vie en roulage ligne droite ( sur volant d'essai avec une charge de 5600 daN et sous une pression de 13 bars) à vitesse constante de 70 km/h : 60 000 kms sont effectués en moyenne par les pneumatiques conformes à l'invention alors les pneumatiques de type usuel, tels que ci- dessus décrits, ne font que 14 000 kms et sont retirés du roulage pour séparation entre nappes de sommet.
Quant à l'usure des bords de la bande de roulement, mise en évidence par un roulage sur piste en ligne droite, les pneumatiques à armature de câbles circonférentiels et à courbures élevées montrent un effondrement des bords de bande de roulement accentué : après 120 000 kms de roulage, l'effondrement, quantifié par le produit de la profondeur usée sur l'épaule du pneumatique par la largeur axiale usée, est de 8 mm X 15 mm, alors que les pneumatiques conformes à l'invention, après le même kilométrage, conduit à une profondeur pratiquement nulle (1 mm) sans que l'on puisse déceler la largeur concernée.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Pneumatique P pour véhicule guidé, en particulier pour métropolitain, comprenant une armature de carcasse radiale (1) et une armature de sommet (3) d'au moins une nappe d'éléments de renforcement circonférentiels. caractérisé en ce que la(les) nappe(s) (31, 32, 33) d'éléments de renforcement circonférentiels en polyamide aromatique, d'une part a(ont), dans le moule de vulcanisation, une courbure méridienne nulle, d'autre part est(sont) radialement surmontée(s) sur toute(s) leur(s) largeur(s) axiale(s) L3 j, L32, L33 d'une bande de roulement (4) dont l'épaisseur e est constante.
2 - Pneumatique P selon la revendication 1. caractérisé en ce que la nappe (31 ) d'éléments de renforcement circonférentiels la plus proche de l'armature de carcasse ( 1 ) est la plus large axialement.
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