PNEUMATIQUE COMPORTANT UNE BANDE DE ROULEMENT A CARACTERISTIQUES VARIABLES DE FAÇON CONTINUE
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.
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 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, une ou plusieurs caractéristiques telles que 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 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 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, 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 géométriques de disposer d'autres moyens de réglages.
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 comportant un seul 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 extrêmes de variations de tension dans lesquelles la tension varie de façon inverse, en partant d'une valeur de tension de bordure Tb minimale en bordure de sommet vers une valeur plus élevée en se dirigeant axialement centralement, les deux zones latérales extrêmes étant séparées par une zone médiane dans laquelle la tension médiane Tm 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-), la tension médiane Tm correspondant à une tension maximale du fil.
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 permet notamment d'allonger la durée de vie du pneumatique.
De manière avantageuse, le pneumatique comporte un seul fil circonférentiel sur lequel le profil de variation de tension est appliqué. La rapidité de pose d'un seul fil confère d'importants avantages en terme de productivité et de coûts.
Ce type de pneumatique peut être réalisé par exemple grâce à un pilotage ou contrôle sensiblement continu de la tension de pose du fil circonférentiel.
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 exemple de réalisation avantageux, la zone médiane est disposée sensiblement axialement centralement.
De manière préférentielle, la tension circonférentielle du fil varie de façon sensiblement symétrique de chaque coté de la zone médiane du pneumatique.
Selon un exemple avantageux, la tension du fil dans les zones latérales de bordure du sommet est sensiblement nulle. Selon un autre exemple de réalisation, elle augmente graduellement en se rapprochant de la portion médiane.
Selon un autre mode de réalisation, la tension circonférentielle des zones de variation de tension varie de façon sensiblement linéaire sur au moins une portion de la zone.
La zone médiane comporte avantageusement une portion centrale constituée d'une pluralité de tours dans laquelle la tension Tpc est inférieure à celle de la zone médiane. Selon un exemple de réalisation, la valeur de la tension Tpc de ladite portion centrale est sensiblement nulle. Ces modes de réalisations permettent par exemple de réduire le bruit de roulement.
De manière avantageuse, la pas de pose de du fil est sensiblement le même dans une zone donnée. Selon un autre exemple de réalisation, le pas n'est pas identique dans toutes les zones.
De manière préférentielle, la tension varie de façon inverse et sensiblement symétrique (par rapport à la section médiane du pneumatique).
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.
La tension médiane Tm correspond de préférence à une tension maximale du fil.
Dans la présente description, le terme "fil" désigne en toute généralité aussi bien des monofilaments que des rnultifilaments ou des assemblages comme des câbles, des retors ou encore tout type d'assemblage équivalent, et ceci, quels que soient la matière et le traitement de ces fils. Il peut s'agir par exemple de traitements de surface, enrobage ou pré-encollage pour favoriser l'adhérence sur le caoutchouc. L'expression « fil unitaire » désigne un fil composé d'un seul élément, sans assemblage. Le terme « rnultifilaments » 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 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:
-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 ;
-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 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 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 pour chaque tour, et en ordonnée, un exemple de tension appliquée lors de la pose, également pour chaque tour, 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.
Selon cet exemple, les premiers tours sont posés pratiquement sans tension, ou sans tension réellement perceptible, puis, dans une zone latérale 21 de variation de tension, la tension de pose augmente graduellement, tour par tour, 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 7Oe 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 50 tours constituent la portion médiane. Le niveau de tension de cette zone se situe aux environs 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. Dans la zone de l'épaule, la tension de pose est sensiblement nulle. Le profil de tension de pose du fil forme ainsi une sorte de « n ».
Dans cet exemple, le profil de tension est sensiblement symétrique par rapport à la section centrale du pneumatique.
Selon diverses variantes, un ou plusieurs paramètres peuvent varier, tel que : le pas de pose, le taux de variation de la tension, la largeur relative des diverses porti ons, 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 sensibl ement 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. A la figure 4, Tpc est sensiblement nulle. A la figure 5, Tpc est sensiblement supérieure à Tm (environ 35 N par rapport à 30N).
Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, la valeur de Tpc est inférieure 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 supérieure à 0 N, 5 N dans cet exemple, sur une largeur de quelques tours.
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 combinaisons sont possible avec des portions concaves et convexes d'un mêm e 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 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.