WO2023169837A1 - Pneumatique avec une armature de carcasse simplifiée - Google Patents

Pneumatique avec une armature de carcasse simplifiée Download PDF

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WO2023169837A1
WO2023169837A1 PCT/EP2023/054667 EP2023054667W WO2023169837A1 WO 2023169837 A1 WO2023169837 A1 WO 2023169837A1 EP 2023054667 W EP2023054667 W EP 2023054667W WO 2023169837 A1 WO2023169837 A1 WO 2023169837A1
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tire
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bead
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PCT/EP2023/054667
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Sylvere MAILLARD
Mathieu Vandaele
José Merino Lopez
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Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
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Definitions

  • the present invention relates to a tire for a motor vehicle, designed to have a standardized manufacturing of its carcass reinforcement comprising two carcass layers.
  • the constitution of the tire is usually described by a representation of its constituents in a meridian plane, that is to say a plane containing the axis of rotation of the tire. Such a choice is motivated by the axisymmetry of the geometry of the tire around its axis of rotation.
  • the tire also includes a plane of symmetry orthogonal to the axis of rotation and passing through the center of the tread: this is the equatorial plane.
  • a tire comprises a crown, intended to come into contact with a ground via a tread, the two axial ends of which are connected via two sidewalls to two beads ensuring the mechanical connection between the tire and the rim on which it is intended to be mounted.
  • a radial tire further comprises a reinforcing reinforcement, consisting of a crown reinforcement, radially internal to the tread, and a carcass reinforcement, radially internal to the crown reinforcement.
  • the crown reinforcement of a radial tire comprises a superposition of crown layers extending circumferentially, radially outside the reinforcement of carcass.
  • Each top layer is made up of reinforcements parallel to each other and coated with a polymeric material of the elastomer or elastomeric mixture type.
  • the assembly consisting of the crown reinforcement and the tread is called the crown.
  • the carcass reinforcement of a radial tire concerned by the invention usually comprises two layers of carcass made up of metallic or textile reinforcing elements each coated in an elastomeric coating mixture for the tires considered here.
  • the reinforcing elements are substantially parallel to each other and form, with the circumferential direction, an angle of between 85° and 95°.
  • the first layer of carcass comprises a main part, connecting the two beads together and wrapping, in each bead, around an annular reinforcing structure, which is most often a rod.
  • [OOlOJBy elastomeric mixture we mean an elastomeric material obtained by mixing its various constituents.
  • An elastomeric mixture conventionally comprises an elastomeric matrix with at least one diene elastomer of natural or synthetic rubber type, at least one reinforcing filler of carbon black type and/or silica type, a crosslinking system most often based on sulfur, and protection officers.
  • the elastomers considered may also include thermoplastics (TPE).
  • the dynamic shear modulus G* and the dynamic loss Tanô are measured on a Metravib VA4000 type viscoanalyzer, according to the ASTM D 5992-96 standard.
  • the normative dimensional box is defined as being the diagram in the width and diameter axes of a tire of the normative values authorized for these two quantities. This diagram is a rectangle defined by the points (Minimum width, Minimum diameter; Minimum width, maximum diameter; Maximum width, minimum diameter; Maximum width, Maximum diameter).
  • width of the tire we mean the axial distance between the two points of the external profile, symmetrical with respect to axis (OZ), and located axially, the most externally.
  • This axisymmetric profile subjected to an inflation pressure is the seat of a distributed tension whose value is proportional to said pressure.
  • Nphi P x Q/RS
  • a carcass reinforcement consisting of one or more layers of carcasses which are each formed of reinforcements coated with an elastomeric mixture positioned so as to make the equilibrium curve coincide with the median curve of said carcass reinforcement, at less in part.
  • the angles of the reinforcements of each carcass layer make an angle of between 85° and 95° in a circumferential direction.
  • those skilled in the art know how to dimension the carcass reinforcement so as to take up the meridian tension Nphi generated by the radial profile. This sizing depends in particular on the materials of the reinforcements (polyester, aramid, nylon, metal threads), the density of the reinforcements in the layers, and the number of layers of the carcass reinforcement.
  • the tire is completed by adding radially to the carcass reinforcement a crown reinforcement comprising for example a pair of crossed crown layers, each formed by metal reinforcements coated with elastomeric mixtures, and forming with a circumferential direction a angle between 19° and 65°.
  • the crown reinforcement is hooped with an additional layer formed of reinforcements most often made of polyamide (for example nylon) coated in an elastomeric mixture, then the crown is completed by a tread intended to be in contact with a ground.
  • the choice of the balance curve is an essential starting point for the design, with a suitable carcass reinforcement. These choices can be refined by carrying out, for example, additional finite element calculations to arrive at the final design.
  • the dimension 205/65R16 has a normative box defined in the diagram (width, diameter), by the four points in millimeters (209; 671), (209; 685), (217; 671 ), (217;685).
  • the tire width and diameter values in millimeters are (209;672).
  • Radial type tires and more precisely their non-vulcanized toric blanks, are usually manufactured by a process comprising two distinct phases.
  • the cylindrical carcass reinforcement blank is manufactured on a cylindrical drum, said blank comprising among other things the carcass reinforcement itself, the elastomeric mixtures and reinforcements internal to said reinforcement as well as all the elements constituting the beads, elements which are the rods, the profiles and layers of bead filling, bead reinforcement reinforcements.
  • a radial expansion is then carried out of the parts of the blank located radially under the rods until said parts are blocked under the rods. Then the part located between the bead housings is deformed radially, to obtain a toroidal shape, while bringing said housings together axially.
  • the tightening under the rods must be sufficient to prevent any relative movement of said rod in relation to the rods during this operation. This operation, during which the beads are first formed and then the sidewalls of the tire, is called “rolling up".
  • the cylindrical carcass reinforcement blank is shaped and expanded to take a toric shape, a shape on which the elements constituting the top reinforcement, the profiles and rubbery layers separating said reinforcement will then be placed. of the top of the carcass reinforcement, as well as the tread.
  • the toric, unvulcanized tire blank is then introduced into a vulcanization mold, said blank undergoing a slight additional conformation to arrive at the final dimensions of the tire.
  • the inventors set themselves the objective of increasing the standardization of spare parts for a tire during manufacture. More specifically, they focused their interest on reducing the second layer carcass parts used during the manufacturing of the carcass reinforcement. The inventors are looking for a pneumatic solution to be able to use the same length of second carcass layer for several tire sizes.
  • a tire for a passenger vehicle comprising in a meridian plane: two beads intended to be mounted on a rim, two layers of sidewalls connected to the beads, a top comprising a tread intended to come into contact with a ground, the top having a first side connected to the radially outer end of one of the two sidewall layers and having a second side connected to the radially outer end of the other of the two layers of sides; a carcass reinforcement comprising two layers of carcass extending from the two beads through the sidewall layers to the top; the first carcass layer comprising a plurality of carcass reinforcement elements and being anchored in the two beads by an inversion around a reinforcing rod, so as to form in each bead a main part and an inversion; the second carcass layer comprising a plurality of carcass reinforcement elements, being in contact with the first carcass layer, extending from a first bead of a first side of the equatorial plane to a second be
  • the inventors considered the standardization of manufacturing from the tire design phase. To do this, they created product ranges, that is to say a family of products which share dimensional choices such as positioning in the normative box, homogeneous performance levels as well as process parameters.
  • the dimensions 205/65R16 and 215/60R16 can be designed so that they have the same length of the balance curve, and that said dimensions use the same lengths of the second carcass layer.
  • the balance curve is defined uniformly for all the dimensions of a range. In a first portion of the equatorial plane, it extends from a center of a rod of a first bead continues equidistant between the turnaround and the main part of the first layer of carcass. At the end of the turnaround, the balance curve is positioned between the first and second carcass layers up to the equatorial plane. Then the equilibrium curve joins the other center of the second rod by symmetry with respect to the equatorial plane. Defined in this way, we say that the equilibrium curve passes through the geometric midpoint of the carcass reinforcement.
  • the principle of the invention is to use a length of second carcass layer for the greatest number of tire dimensions in manufacturing.
  • the length of the second retained carcass layer is included in the interval [Leq-60; 1.05*Leq] mm.
  • the second layer of carcass has a length which is at most the length of the balance curve increased by 5%, and at least, it is worth the length of the balance curve reduced by 60 mm.
  • the length to be used is varied in steps of 40 mm, for example.
  • a tire of the invention comprises two layers of carcasses.
  • the second carcass layer is positioned radially and axially internally to the first carcass layer. This arrangement of the two layers of carcasses provides resistance to the endurance of the tires of the invention.
  • the neutral fiber of the carcass reinforcement is positioned in a more favorable manner to avoid the compression of the reinforcements of the carcass layers made of textile materials.
  • the carcass reinforcement must be in extension when the tire is inflated to its set pressure and mounted on a recommended rim.
  • the extension stiffness along the reinforcements must be sufficiently high.
  • the inventors have determined a voltage threshold distributed in a carcass layer of 11 daN/mm. This threshold is reached either by having a density of reinforcements, that is to say an appropriate number of reinforcements per millimeter, or by having reinforcements with sufficient breaking strength.
  • the length of the second carcass layer can be reduced by at most 60 mm, compared to a usual design, but the carcass reinforcement as a whole must maintain sufficient resistance in extension in the direction of the reinforcements. . This threshold guarantees this expected level of rigidity.
  • the distances (BNC2G, BNC2D) are examples of tire architecture dimensions which contribute to its definition in the beads. Said distances (BNC2G, BNC2D) are defined in a first and in a second bead as being the radially interior distances from a first and a second end of the second carcass layer to a first and a second axial straight lines TT' passing through the centers of the rods. By convention, when a first and/or a second end of the second carcass layer are radially interior to the axial lines TT', the distances (BNC2G, BNC2D) are noted negatively.
  • BNC2D equal to -3 mm, means that the second carcass layer comprises an end on one side of the equatorial plane, positioned radially internally to the axial line TT' on this same side, and that the distance from this end of the second layer of carcass to this axial line is 3 mm.
  • the distances (BNC2G, BNC2D) are included in the interval [-5;30] millimeters.
  • the second carcass layer can be reduced by 60 mm compared to a usual design , without affecting the endurance of the tire.
  • This scenario corresponds to a tire architecture where the distances (BNC2G, BNC2D) are equal to 30 mm in each bead.
  • these same dimensions can be radially interior to the axial straight lines TT', with a limit of -5 mm in each bead. Beyond this limit of -5mm, the presence of a protective layer radially most internally in contact with the second carcass layer could deteriorate the fitment of the tire on a rim of the wheel of a vehicle. With these tolerances of -5 mm and 30 mm on the ribs (BNC2G, BNC2D), we have more latitude in manufacturing to use the same length of second carcass layer on eligible dimensions.
  • the second carcass layer is discontinuous.
  • the second carcass layer can find itself in compression in a zone located in the center of the tread. According to the inventors, it is possible to eliminate the portion of the second layer of carcass located in the compression zone. Under these conditions, the second layer of carcass takes the form of portions positioned on either side of the equatorial plane without being in contact.
  • [0048JI1 exist other configurations where the second carcass layer is discontinuous, when for example, it is made up of a succession of more than two portions of carcass layers. It can result from the juxtaposition of a succession of strips of approximately 30 mm each.
  • the first and second carcass layers are made of the same materials.
  • This embodiment is motivated for reasons of standardization and therefore reduction of material costs, by using the same materials for the two carcass layers.
  • To amplify this standardization not only are the materials the same, but the nature and assembly of the reinforcements are identical as well as the density of the reinforcements in each layer, as well as the elastomeric coating mixture.
  • the reinforcements of the carcass layers are made of textile.
  • the reinforcements of the carcass layers are made of polyamide, and preferably of polyester.
  • the reinforcements can be cables obtained by overtwisting and retwisting two polyester threads, each generally having a count of 140 tex.
  • Other cable assemblies can be used with different counts, in 167/2, or with more than two polyester threads. Rayon or aramid reinforcements are also used.
  • the first carcass layer comprises an inversion of length HNC1 greater than or equal to 20 mm, said length being measured from a first point of the radially innermost rod to a second point constituting a radially outermost end of the turnaround of the first carcass layer.
  • each bead there is a stack which includes the first layer of carcass, its reversal, and the second layer of carcass. Between the main part of the first carcass layer and its reversal takes place a filling layer consisting of a rigid elastomeric mixture, that is to say with an elastic shear modulus of the order of 30 MPa to 40 MPa . According to the inventors, this assembly forms a rigid block to resist bending stresses. Under these conditions, the reversal of the first carcass layer of length HNC1 must be appropriate so as to allow mechanical coupling between the carcass layers, which are composites made up of reinforcements coated in elastomeric mixtures.
  • the coupling state corresponds in a stack of layers to a mechanical state where the layers have the maximum rigidity in the direction of the reinforcements.
  • the HNC1 turning length threshold value proposed by the inventors guarantees the achievement of the coupled state to give the bead the expected level of rigidity.
  • a side layer for reinforcing the bead is positioned axially external to the turning of the first carcass layer, and in contact with on the one hand said turning and on the other hand at least partially, axially externally with a flank layer.
  • the bead comprises, in addition to the padding layer, a lateral reinforcing layer to increase the transverse rigidity of the lower zone.
  • a lateral reinforcing layer to increase the transverse rigidity of the lower zone.
  • this layer of reinforcing mixture is especially justified when the length of the second layer of carcass is at its minimum value, which can be worth the length of the equilibrium curve reduced by 60 mm.
  • this reinforcing layer consists of a rigid elastomeric mixture, that is to say having an elastic shear modulus of between 40 MPa and 50 MPa, measured under alternating shear at a frequency of 10 Hz, and a temperature of 100°C.
  • a protective layer intended to be in contact with a rim, extending radially inwards the sidewall and axially external to the turning, has an end axially internally located at a radial distance DPT from the axial line (TT') passing through the center of the rod, said DPT distance is greater than or equal to 7 mm.
  • the DPT dimension measures the length of the tapering of the protective layer at its axially inner end. In the case where the second carcass layer is axially and radially interior to the first carcass layer, and stops on the right (TT'), the dimensions (BNC2G, BNC2D) are zero.
  • the end of the protective layer must be far enough away so as not to disrupt the mounting of the tire on a mounting rim. According to the inventors, the DPT distance must be greater than 7 mm to avoid rim mountability problems.
  • Figure 1 includes a view 1-A which shows a section of a tire of the invention in a meridian plane, and a view 1-B which represents an enlargement of a portion of the meridian view 1-A surrounded by a dashed circle showing a low zone of a tire of the invention.
  • Figures 2 -A, 2-B show state-of-the-art tire beads with a different positioning of the second carcass layer 42, compared to the invention.
  • Figures 3-A and 3-B show embodiments where the first and/or second carcass layers are discontinuous.
  • the lower zone of the tire shown comprises a reinforcing layer positioned axially externally to the inversion of the first carcass layer.
  • This reinforcing layer is made of an elastomeric mixture.
  • the invention was implemented on a passenger tire of size 235/55R19, according to the ETRTO (European Technical Organization for Rims and Tires) specification standard.
  • a tire with a load index of 101 can carry a load of 825 kilos, inflated to a pressure of 250 kPa.
  • the rim of Recommended mounting has a width of 7.5 inches.
  • the section width of the tire that is to say the axial distance between the two points of the outer profile symmetrical with respect to the axis (OZ), and axially the outermost is 245 mm, and the diameter at the center of the normative box is 741 mm.
  • the general reference tire 1 comprises a carcass reinforcement 40 consisting of a first carcass layer 41 which comprises a main part 52, connecting two beads 50 together and winding up, in each bead 50 around an annular reinforcing structure.
  • the annular reinforcing structure is a rod 51 which comprises a circumferential rigid element, most often metallic, surrounded by at least one material, non-exhaustively, elastomeric or textile.
  • the winding of the carcass layer 41 around the bead 51 goes from the inside to the outside of the tire 1 to form an inversion 53, comprising a radially outer end.
  • the reversal 53, in each bead 50 allows the anchoring of the carcass layer 41 to the rod 51 of the bead 50.
  • each carcass layer (41, 42)
  • the reinforcing elements of each carcass layer are substantially parallel to each other and form, with the circumferential direction, an angle of between 85° and 95°.
  • the balance curve 60 extends from a rod 51 on a first side of the equatorial plane to a second rod on a second side of this same equatorial plane.
  • the balance curve 60 is positioned so as to coincide with the median curve of said carcass reinforcement 40, at least in part.
  • the curvilinear length of the equilibrium curve 60 is denoted Leq.
  • each bead 50 comprises a filler layer 55 extending radially outwards from the rod 51.
  • the filler layer 55 is made up of at least one elastomeric filler mixture.
  • the padding layer axially separates the main part 52 and the turnaround 53 from the carcass reinforcement 4L
  • each bead 50 also comprises a protective layer 54 extending radially inwards the sidewall 30 and axially external to the turnaround 53.
  • the protective layer 54 is also at least partly in contact via its axially external face with a hook of a rim 100.
  • the protective layer 54 consists of at least one protective elastomeric mixture.
  • the tire 1 further comprises a crown reinforcement 20 comprising two working layers 21, 22, and a hooping layer 23.
  • Each of the working layers 21 and 22 is reinforced by wire reinforcing elements which are parallel in each layer and crossed from one layer to another, making angles of between 10° and 70° with the circumferential direction.
  • a tread 10 is placed radially on the hooping layer 23; it is this tread 10 which ensures contact of the tire 1 with a ground.
  • the tire 1 shown is a “tubeless” tire: it comprises an “inner rubber” 80 of rubber composition impermeable to inflation gas, covering the interior surface of the tire.
  • FIG. 1-A the characteristic quantities of the tire, RS, RE and RT, are represented. They are deduced from the standardized designation of the tire.
  • RS is the peak radius measured at the center of the tread
  • RE is the equator radius which is the distance from the point of the most externally positioned axially flank.
  • the 235/55R19, the radii RS and RE are respectively 370 mm and 306 mm, and the form factor is 219 cm2.
  • a zone 49 delimited by a dotted circle defines a lower zone 56 of the tire, a magnification of which is proposed in Figure 1-B.
  • This view highlights the carcass reinforcement 40 comprising the two carcass layers (41, 42), the balance curve 60, as well as the dimensions (BNC2G, BNC2D), which are the distances of a first and d 'a second radially interior end of the second carcass layer 42, with axial lines TT' passing through the centers of the rods 51. Only BNC2G is represented in Figure 1-B, BNC2D is deduced by symmetry.
  • Figures 2-A and 2-B are examples of low zones of state-of-the-art tires.
  • the second carcass layer 42 is axially and radially external to the first carcass layer 41, being in contact with the packing layer 55 axially internally.
  • the second carcass layer 42 is axially and radially external to the first carcass layer 41, being in contact with the turnaround 53 of the first carcass layer 41 axially externally
  • Figures 3-A, 3-B show embodiments of a tire of the invention with non-continuous layers of the carcass reinforcement.
  • the second carcass layer is discontinuous over an area which extends to the center of the vertex, whereas in Figure 3-B, it is the two carcass layers which are discontinuous.
  • a layer of elastomeric mixture 45 replaces the carcass layers.
  • Figure 3-C is an embodiment where the length of the second carcass layer 42 is reduced to its minimum value, and in this case a layer of elastomeric mixture 70 is added in the lower zone to maintain the level of rigidity necessary for the proper functioning of the tire.
  • the dimension 235/55R19 for implementing the invention comprises a balance curve with a length of 436 mm, and the length of the second carcass layer 42 is 431 mm. We easily verify that this length is included in the interval [Leq- 60; 1.05*Leq], The distances (BNC2G, BNC2D) in each bead are 0 mm and therefore less than 30 mm.
  • the two carcass layers (41, 42) are made of the same materials. These are 140/2 assembly polyester reinforcements, formed from two threads of 140 tex of linear mass, overtwisted and twisted under a twist of 420 turns per meter, and coated with an elastomeric mixture. The density is 123 reinforcements per decimeter.
  • the distributed breaking tension in a carcass layer is 22 daN/mm, and therefore higher than the threshold claimed for the invention.
  • Tire configurations of the invention were tested to clearly highlight the performances provided by the invention. The results of these tests are compared to those obtained for control tires.
  • the tire size chosen is the same, namely 235/55R19, but the architectures tested are different.
  • all tire variants are made of the same materials, the same thread density, and the same elastomeric coating mixture.
  • the first witness Tl corresponds to a tire of usual design which comprises a second carcass layer axially and radially external to the first carcass layer. This second layer of carcass is also external to the turning of the first layer of carcass in the bead.
  • the distances (BNC2G, BNC2D) are identical and equal to 0 mm.
  • the second witness T2 corresponds to another tire of usual design which comprises a second layer of carcass axially and radially external to the first layer of carcass, but in the bead, the second carcass layer is in axially external contact with the forward portion of the first carcass layer.
  • the distances (BNC2G, BNC2D) are identical and equal to 0 mm.
  • the first PI tire according to the invention has a second carcass layer axially and radially internal to the first carcass layer in accordance with Figure 1-B.
  • the length of the balance curve is 436 mm, and the length of the second carcass layer is 400 mm.
  • the distances (BNC2G, BNC2D) are identical and equal to 15 mm.
  • a rolling resistance test was carried out according to the ISO 28580 standard. For a tire tested, the result is the rolling resistance coefficient which represents the ratio of the force of resistance to the advance of the vehicle by hysteresis of the tires divided by the load carried.
  • transverse drift rigidity measurements were made on dedicated measuring machines such as those marketed by the company MTS.
  • the tire of the invention remains at a performance level identical to the controls for the tested performances.
  • the same length of the LNC2 carcass layer with a value of 336 mm can be used on five other dimensions.
  • the number of references of the manufacturing workshop with regard to the cuts of second layers of carcass has been divided by 4.

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Abstract

L'invention concerne un pneumatique (1) conçu pour avoir une fabrication standardisée de son armature de carcasse (40) comprenant deux couches de carcasse (41, 42). Le pneumatique (1) est défini de manière à ce que la même longueur de la deuxième couche de carcasse (42) puisse être utilisée pour plusieurs dimensions pneumatiques différentes. Pour cela, la longueur de la courbe d'équilibre (60) reliant le centre d'une première tringle au centre d'une deuxième tringle est utilisée comme longueur de la deuxième couche de carcasse (42). Cette longueur est ensuite ajustée en prenant des valeurs prédéfinies jusqu'à une limite de réduction de 60 mm de la longueur de la courbe d'équilibre. Les distances entre chacune des extrémités de la deuxième couche de carcasse (42) aux droites axiales (TT') passant les centres des tringles doivent être inférieures à 30 mm.

Description

Pneumatique avec une armature de carcasse simplifiée
Domaine de l’invention
[OOOlJLa présente invention concerne un pneumatique pour véhicule automobile, conçu pour avoir une fabrication standardisée de son armature de carcasse comprenant deux couches de carcasse.
Définitions
[0002]Par convention, on considère un repère (O, OX, OY, OZ), dont le centre O coïncide avec le centre du pneumatique, les directions circonférentielles OX, axiale OY, et radiale OZ désignent respectivement une direction tangente à la surface de roulement du pneumatique selon le sens de rotation, une direction parallèle à l’axe de rotation du pneumatique, et une direction orthogonale à l’axe de rotation du pneumatique.
[0003]Par radialement intérieur, respectivement radialement extérieur, on entend plus proche, respectivement plus éloigné de l’axe de rotation du pneumatique.
[0004]Par axialement intérieur, respectivement axialement extérieur, on entend plus proche, respectivement plus éloigné du plan équatorial du pneumatique, le plan équatorial du pneumatique étant le plan passant par le milieu de la bande de roulement du pneumatique et perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique.
[0005]La constitution du pneumatique est usuellement décrite par une représentation de ses constituants dans un plan méridien, c’est-à-dire un plan contenant l’axe de rotation du pneumatique. Un tel choix est motivé par l’axisymétrie de la géométrique du pneumatique autour de son axe de rotation. Le pneumatique comprend aussi un plan de symétrie orthogonal à l’axe de rotation et passant par le centre de la bande de roulement : c’est le plan équatorial.
[0006]Un pneumatique comprend un sommet, destinée à venir en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une bande de roulement, dont les deux extrémités axiales sont reliées par l’intermédiaire de deux flancs à deux bourrelets assurant la liaison mécanique entre le pneumatique et la jante sur laquelle il est destiné à être monté.
[0007]Un pneumatique radial comprend en outre une armature de renforcement, constituée d’une armature de sommet, radialement intérieure à la bande de roulement, et d’une armature de carcasse, radialement intérieure à l’armature de sommet.
[0008]L’ armature de sommet d’un pneumatique radial comprend une superposition de couches de sommet s’étendant circonférentiellement, radialement à l’extérieur de l’armature de carcasse. Chaque couche de sommet est constituée de renforts parallèles entre eux et enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou mélange élastomérique. L’ensemble constitué par l’armature de sommet et la bande de roulement est appelé sommet.
[0009JL’ armature de carcasse d’un pneumatique radial concerné par l’invention comprend habituellement deux couches de carcasse constituées d’éléments de renforcement métalliques ou textiles enrobés chacune dans un mélange élastomérique d’enrobage pour les pneumatiques considérés ici. Pour chaque couche de carcasse, les éléments de renforcement sont sensiblement parallèles entre eux et font, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 85° et 95°. La première couche de carcasse comprend une partie principale, reliant les deux bourrelets entre eux et s’enroulant, dans chaque bourrelet, autour d’une structure annulaire de renforcement, qui est le plus souvent une tringle.
[OOlOJPar mélange élastomérique, on entend un matériau élastomérique obtenu par mélangeage de ses divers constituants. Un mélange élastomérique comprend classiquement une matrice élastomérique avec au moins un élastomère diénique de type caoutchouc naturel ou synthétique, au moins une charge renforçante de type noir de carbone et/ou de type silice, un système de réticulation le plus souvent à base de soufre, et des agents de protection. Pour certaines applications, les élastomères considérés peuvent également comprendre des thermoplastiques (TPE).
[OOllJUn mélange élastomérique peut être caractérisé mécaniquement, en particulier après cuisson, par ses propriétés dynamiques, telles qu’un module de cisaillement dynamique G*= (G’2+G”2)l/2, où G’ est le module élastique de rigidité de cisaillement et G” le module de cisaillement visqueux, et une perte dynamique Tanô=G”/G’. Le module de cisaillement dynamique G* et la perte dynamique Tanô sont mesurés sur un viscoanalyseur de type Metravib VA4000, selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d’un échantillon de mélange élastomérique vulcanisé ayant la forme d’une éprouvette cylindrique de 2 mm d’épaisseur et de 78 mm2 de section, soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquene de 10Hz, à une température de 100°C. On effectue avec un balayage en amplitude de déformation de 0,1% à 50% (cycle aller), puis de 50% à 0,1% (cycle retour). Pour le cycle aller, on indique la valeur maximale de tan(ô) observée, noté Tan(ô) max-
Technique antérieure [0012]L’homme du métier, concepteur de pneumatique, sait que les pneumatiques à structure radiale obéissent à une démarche de conception qui prend en compte, en général, les données de spécifications des normes professionnelles telles que l’ETRTO (Organisation Technique pour les Jantes te Pneumatiques). En effet, à chaque dimension pneumatique, sont associés une jante recommandée pour le montage sur une roue d’un véhicule automobile, un diamètre et une largeur du pneumatique, ainsi que des tolérances maximales et minimales sur ces valeurs. Les conditions d’utilisation du pneumatique sont également précisées en termes de pression d’utilisation, de charge à porter, et de vitesse de roulage.
[0013]On définit la boite dimensionnelle normative, comme étant le diagramme dans les axes largeur et diamètre d’un pneumatique des valeurs normatives autorisées pour ces deux grandeurs. Ce diagramme est un rectangle défini par les points (Largeur minimale, Diamètre minimal ; Largeur minimale diamètre maximal ; Largeur maximale, diamètre minimal ; Largeur maximale, Diamètre maximal).
[0014]On entend par largeur du pneumatique, la distance axiale entre les deux points du profil extérieur, symétriques par rapport à Taxe (OZ), et situés axialement, le plus extérieurement.
[0015]En général, la conception d’un pneumatique normé commence par un positionnement dans la boite normative qui va fixer les valeurs de diamètre et largeur du pneumatique à concevoir. Ce choix est guidé par le compromis de performances recherché, ainsi que le coût de revient visé. Il est clair que plus le pneumatique est grand, et plus le coût matière sera élevé.
[0016]Le positionnement dans la boite normative permet de déduire le rayon au centre du sommet, RS, et le rayon équateur RE, du pneumatique. Le rayon sommet correspond à la distance à Taxe de rotation, du point du sommet positionné radialement le plus extérieurement, et le rayon équateur est la distance du point du flanc positionné axialement le plus extérieurement. Le facteur de forme du pneumatique est donné par la formule, Q = (RS2 -RE2)/2.
[0017]L’homme du métier sait aussi que la structure radiale d’un pneumatique conduit à un profil type défini dans un plan méridien caractérisé en ce qu’en tout point de ce profil, le produit du rayon de courbure méridienne par la distance radiale à Taxe de rotation du pneumatique est constant. Plus précisément, on démontre que l’équation du profil est donnée par l’équation, p.r=(RS2 -RE2)/2 où r désigne la distance radiale de rotation d’un point du profil, p le rayon de courbure en ce même point. En ce qui concerne la géométrie, le profil obtenu par une telle équation est équivalent à celui d’une membrane toroïdale d’épaisseur très faible par rapport à sa longueur, dans un plan méridien.
[0018]Ce profil axisymétrique soumis à une pression de gonflage est le siège d’une tension répartie dont la valeur est proportionnelle à ladite pression. Cette tension répartie au centre du sommet du pneumatique, Nphi, est donnée par la relation Nphi = P x Q/RS, où P est la pression de gonflage. Un tel profil est à l’équilibre mécanique c’est- à-dire que les tensions réparties sont équilibrées par la sollicitation extérieure de gonflage. C’est pour cette raison que cette courbe est habituellement désignée comme étant la courbe d’équilibre du pneumatique.
[0019]On définit une armature carcasse constituée d’une ou de plusieurs couches de carcasses qui sont formées chacune de renforts enrobés de mélange élastomérique positionnées de manière à faire coïncider la courbe d’équilibre avec la courbe médiane de ladite armature de carcasse, au moins en partie. Les angles des renforts de chaque couche de carcasse font avec une direction circonférentielle un angle compris entre 85° et 95°. Là encore, l’homme du métier sait dimensionner l’armature de carcasse de manière à reprendre la tension méridienne Nphi générée par le profil radial. Ce dimensionnement dépend notamment des matériaux des renforts (polyester, aramide, nylon, fils métalliques), de la densité des renforts dans les couches, du nombre de couches de l’armature de carcasse.
[0020] On complète le pneumatique en ajoutant radial ement sur l’armature de carcasse une armature de sommet comprenant par exemple un couple de couches de sommets croisées, formées chacune par des renforts métalliques enrobés de mélanges élastomériques, et faisant avec une direction circonférentielle un angle compris entre 19° et 65°. Dans certaine configuration, on procède à un frettage de l’armature de sommet par une couche supplémentaire formée de renforts le plus souvent en polyamide (par exemple en Nylon) enrobés dans un mélange élastomérique, puis le sommet est complété par une bande de roulement destinée à être en contact avec un sol.
[0021]La seule connaissance de la dimension d’un pneumatique radial, et du profil type choisi de la courbe d’équilibre permettent de connaître les tensions imposées à la structure et en particulier au centre du sommet.
[0022]Le choix de la courbe d’équilibre est un point de départ essentiel de la conception, avec une armature de carcasse adaptée. Ces choix peuvent être affinés en réalisant, par exemple, des calculs par éléments finis complémentaires pour aboutir à la conception finale. [0023] A titre d’exemple, la dimension 205/65R16 a une boite normative définie dans le diagramme (largeur, diamètre), par les quatre points en millimètres (209 ; 671), (209 ; 685), (217 ;671), (217 ;685). Pour un positionnement de la dimension à concevoir au centre de la boite normative, les valeurs de largeur et diamètre du pneumatique en millimètres sont (209 ;672). On en déduit un rayon sommet de 336 mm et un rayon équateur de 269.6 mm, soit un facteur de forme de 202 cm2.
[0024]Les pneumatiques de type radial, et plus précisément leurs ébauches toriques non vulcanisées, sont habituellement fabriquées par un procédé comportant deux phases distinctes. Dans la première phase, l'ébauche cylindrique d'armature de carcasse est fabriquée sur un tambour de confection cylindrique, ladite ébauche comprenant entre autres l'armature de carcasse elle-même, les mélanges élastomériques et renforts intérieurs à ladite armature ainsi que tous les éléments constituant les bourrelets, éléments que sont les tringles, les profilés et couches de remplissage de bourrelet, armatures de renforcement de bourrelet.
[0025] On effectue, ensuite, une expansion radiale des parties de l’ébauche située radial ement sous les tringles jusqu'à venir bloquer lesdites parties sous les tringles. Puis on déforme radialement la partie située entre les logements de bourrelet, pour obtenir une forme toroïdale, tout en rapprochant axialement lesdits logements. Le serrage sous les tringles doit être suffisant pour empêcher tout déplacement relatif dudit par rapport aux tringles pendant cette opération. Cette opération, pendant laquelle on forme tout d'abord les bourrelets et ensuite les flancs du pneumatique, est appelée "retroussage".
[0026]Dans une deuxième phase, l'ébauche cylindrique d'armature de carcasse est conformée, dilatée pour prendre une forme torique, forme sur laquelle seront alors posées les éléments constituant l'armature de sommet, les profilés et couches caoutchouteuses séparant ladite armature de sommet de l'armature de carcasse, ainsi que la bande de roulement.
[0027]L'ébauche torique et non vulcanisée de pneumatique est alors introduite dans un moule de vulcanisation, ladite ébauche subissant une légère conformation supplémentaire pour aboutir aux dimensions finales du pneumatique.
[0028]En amont de la première étape de confection, on procède à la préparation des pièces détachées, c’est-à-dire, la préparation des semis finis qui sont des profilés de mélanges élastomériques obtenus grâce à une boudineuse avec en sortie un outil approprié pour réaliser une pièce de mélange élastomérique adaptée pour la fabrication de chaque poste du pneumatique. Toujours pendant la phase de préparation, les couches de tissus sont découpées aux largeurs déduites de la géométrie du pneumatique issu de la conception.
[0029]Dans des documents tels que US3938575, FR2478527A1, ou W0200460644A1, on trouve des descriptions de la démarche de conception à partir d’une courbe d’équilibre. On trouve aussi des améliorations des procédés de fabrication à deux ou un temps. En revanche, le problème de la standardisation des pièces détachées et en particulier celle des largeurs de tissus optimisées n’est traité dans aucun de ces documents.
[0030]Les inventeurs se sont donnés pour objectif d’amplifier la standardisation des pièces détachées d’un pneumatique en fabrication. Plus précisément, ils ont focalisé leur intérêt sur la réduction des pièces de deuxièmes couches de carcasse utilisées lors de la fabrication de l’armature de carcasse. Les inventeurs cherchent une solution pneumatique pour pouvoir utiliser une même longueur de deuxième couche de carcasse pour plusieurs dimensions de pneumatique.
Exposé de l’invention
[0031]Ce but a été atteint par la conception d’un pneumatique pour véhicule de tourisme comprenant dans un plan méridien : deux bourrelets destinés à être montés sur une jante, deux couches de flancs reliés aux bourrelets, un sommet comportant une bande de roulement destinée à entrer en contact avec un sol, le sommet ayant un premier côté relié à l’extrémité radial ement extérieure de l’un des deux couches de flancs et ayant un deuxième côté relié à l’extrémité radial ement extérieure de l’autre des deux couches de flancs ; une armature de carcasse comprenant deux couches de carcasse s'étendant depuis les deux bourrelets à travers les couches de flancs jusqu'au sommet; la première couche de carcasse comportant une pluralité d'éléments de renforcement de carcasse et étant ancrée dans les deux bourrelets par un retournement autour d’une tringle de renforcement, de manière à former dans chaque bourrelet une partie principale et un retournement; la deuxième couche de carcasse comportant une pluralité d'éléments de renforcement de carcasse, étant en contact avec la première couche de carcasse, s’étendant depuis un premier bourrelet d’un premier côté du plan équatorial jusqu’à un deuxième bourrelet de l’autre côté du plan équatorial; une courbe d’équilibre reliant un point au centre géométrique d’une première tringle d’un premier côté du plan équatorial à un deuxième point situé au centre géométrique d’une deuxième tringle du deuxième côté, passant par le milieu géométrique de l’armature de carcasse et ayant une longueur curviligne Leq, la longueur LNC2 étant la longueur curviligne de la deuxième couche de carcasse entre une première et une deuxième de ses extrémités, ledit pneumatique étant caractérisé en ce que la deuxième couche de carcasse est positionnée radialement et axialement intérieurement à la première couche de carcasse, en ce que la longueur LNC2 est choisie parmi des valeurs prédéfinies de largeurs de deuxième couche de carcasse comprises dans l’intervalle [Leq-60 ; 1.05*Leq [, et en ce que la tension répartie de rupture de chaque couche de carcasse est supérieure ou égale à 11 daN/mm, la tension de rupture étant égale au produit de la force de rupture des renforts par la densité des renforts de la couche.
[0032]Les inventeurs ont pensé la standardisation de la fabrication dès la phase de conception des pneumatiques. Pour cela, ils ont constitué des gammes de produits c’est-à-dire une famille de produits qui partagent en commun des choix dimensionnels comme par exemple le positionnement dans la boite normative, des niveaux de performances homogènes ainsi que des paramètres procédés.
[0033] Avec une telle approche de conception, on peut regrouper les dimensions pneumatiques qui ont une même longueur de la courbe d’équilibre Leq. A titre d’exemple on peut concevoir les dimensions 205/65R16 et 215/60R16 de manière à ce qu’elles aient la même longueur de la courbe d’équilibre, et que lesdites dimensions utilisent les mêmes longueurs de deuxième couche de carcasse.
[0034]La courbe d’équilibre est définie de façon homogène pour toutes les dimensions d’une gamme. Dans une première portion du plan équatorial, elle s’étend depuis un centre d’une tringle d’un premier bourrelet se poursuit à équidistance entre le retournement et la partie principale de la première couche de carcasse. A l’extrémité du retournement, la courbe d’équilibre se positionne entre la première et deuxième couche de carcasse jusqu’au plan équatorial. Puis la courbe d’équilibre rejoint l’autre centre de la deuxième tringle par symétrie par rapport au plan équatorial. Ainsi définie, on dit que la courbe d’équilibre passe par le milieu géométrique de l’armature de carcasse.
[0035]Le principe de l’invention est d’utiliser une longueur de deuxième couche de carcasse pour le plus grand nombre de dimensions pneumatiques en fabrication. On commence par regrouper les dimensions pneumatiques qui ont une même longueur de courbe d’équilibre Leq. Puis, la longueur de la deuxième couche de carcasse retenue est comprise dans l’intervalle [Leq-60 ; 1.05*Leq] mm. Autrement dit, la deuxième couche de carcasse a une longueur qui vaut au plus la longueur de la courbe d’équilibre augmentée de 5%, et au minimum, elle vaut la longueur de la courbe d’équilibre diminuée de 60 mm. Pour limiter le nombre de choix de longueur de deuxième couche de carcasse, on fait varier la longueur à utiliser par pas de 40 mm, par exemple. On construit donc une suite de valeurs limitée, 1.05*Leq, Leq-l*40, Leq-2*40, ..., à affecter à la deuxième couche de carcasse, avec une limite qui correspond à une réduction maximale de 60 mm de la longueur de la courbe d’équilibre Leq.
[0036]Un pneumatique de l’invention comporte deux couches de carcasses. La deuxième couche de carcasse est positionnée radialement et axialement intérieurement à la première couche de carcasse. Cette disposition des deux couches de carcasses apporte une résistance à l’endurance des pneumatiques de l’invention. Selon les inventeurs, la fibre neutre de l’armature de carcasse se positionne de façon plus favorable pour éviter la mise en compression des renforts des couches de carcasses constituées de matériaux textiles.
[0037] Toutefois, pour un bon fonctionnement du pneumatique de l’invention, l’armature de carcasse doit être en extension quand le pneumatique est gonflé à sa pression de consigne et monté sur une jante recommandée. La rigidité d’extension le long des renforts doit être suffisamment élevée. Les inventeurs ont déterminé un seuil de tension répartie dans une couche de carcasse de 11 daN/mm. Ce seuil est atteint ou bien en ayant une densité de renforts, c’est-à-dire un nombre de renforts par millimètre approprié, ou en en ayant des renforts avec une force de rupture suffisante.
[0038]La longueur de la deuxième couche de carcasse peut être diminuée d’au plus de 60 mm, par rapport à une conception usuelle, mais l’armature de carcasse dans son ensemble doit garder une résistance en extension dans la direction des renforts suffisante. Ce seuil garantit ce niveau de rigidité attendu.
[0039]La combinaison des caractéristiques principales de l’invention conduit au pneumatique de l’invention qui de par sa conception permet d’utiliser des deuxièmes couches de carcasse avec une longueur prédéfinie, en lien avec la longueur de la courbe d’équilibre du pneumatique. Ce faisant, le nombre de portions de deuxième couche de carcasse est réduit dans l’atelier de fabrication. [0040]En complément aux caractéristiques principales de l’invention, les inventeurs ont identifié des leviers liés à l’architecture du pneumatique pour mieux optimiser encore le compromis entre la standardisation, et le maintien de la performance d’endurance au niveau requis.
[0041]Les distances (BNC2G, BNC2D) sont des exemples de cotes d’architecture du pneumatique qui participent à sa définition dans les bourrelets. Lesdites distances (BNC2G, BNC2D) sont définies dans un premier et dans un deuxième bourrelet comme étant les distances radialement intérieures d’une première et d’une deuxième extrémités de la deuxième couche de carcasse jusqu’à une première et à une deuxième droites axiales TT’ passant par les centres des tringles. Par convention, quand une première et/ou une deuxième extrémités de la deuxième couche de carcasse sont radialement intérieures aux droites axiales TT’, les distances (BNC2G, BNC2D) sont notées négativement. Par exemple, BNC2D égale à -3 mm, signifie que la deuxième couche de carcasse comprend une extrémité en un côté du plan équatorial, positionnée radialement intérieurement à la droite axiale TT’ de ce même côté, et que la distance de cette extrémité de la deuxième couche de carcasse à cette droite axiale est de 3 mm.
[0042]Avantageusement les distances (BNC2G, BNC2D) sont identiques dans chacun des deux bourrelets.
[0043]En ayant la même distance (BNC2G, BNC2D) de part et d’autre du plan équatorial, on centre ainsi l’armature de carcasse par rapport à Taxe (OZ), ce qui a pour effet de contribuer à l’amélioration de l’uniformité du pneumatique, en évitant des balourds qui seraient liés à une répartition des masses et des efforts qui ne respecteraient pas les symétries du pneumatique.
[0044]Avantageusement, les distances (BNC2G, BNC2D) sont comprises dans l’intervalle [-5 ;30] millimètres.
[0045]Les couches de carcasse ayant une tension de rupture appropriée en ayant des renforts avec une force de rupture suffisante et/ou une densité dans chaque couche adaptée, la deuxième couche de carcasse peut être diminuée de 60 mm par rapport à une conception usuelle, sans affecter l’endurance du pneumatique. Ce cas de figure correspond à une architecture de pneumatique où les distances (BNC2G, BNC2D) valent 30 mm dans chaque bourrelet.
[0046]Dans une autre configuration, ces mêmes cotes (BNC2G, BNC2D) peuvent être radialement intérieures aux droites axiales TT’, avec une limite de -5 mm dans chaque bourrelet. Au-delà de cette limite de -5mm, la présence d’une couche de protection radialement la plus intérieurement en contact avec la deuxième couche de carcasse pourrait détériorer la montabilité du pneumatique sur une jante de la roue d’un véhicule. Avec ces tolérances de -5 mm et de 30 mm sur les côtes (BNC2G, BNC2D), on dispose de plus de latitude en fabrication pour utiliser une même longueur de deuxième couche de carcasse sur des dimensions éligibles.
[0047] Selon un mode de réalisation, la deuxième couche de carcasse est discontinue. Suivant le profil de la courbe d’équilibre, et du choix des matériaux, et notamment celui des renforts des couches de carcasse, la deuxième couche de carcasse peut se retrouver en compression dans une zone située au centre de la bande roulement. Selon les inventeurs, on peut supprimer la portion de la deuxième couche de carcasse se trouvant dans la zone de compression. Dans ces conditions, la deuxième couche de carcasse prend la forme de portions positionnées de par et d’autre du plan équatorial sans être en contact.
[0048JI1 existe d’autres configurations où la deuxième couche de carcasse est discontinue, quand par exemple, elle est constituée d’une succession de plus de deux portions de couches de carcasse. Elle peut résulter de la juxtaposition d’une succession de bandelette d’environ 30 mm chacune.
[0049]Préférentiellement, la première et seconde couches de carcasse sont constituées des mêmes matériaux. Ce mode de réalisation est motivé pour des raisons de standardisation et donc de réduction de coûts de matière, en utilisant les mêmes matériaux pour les deux couches de carcasse. Pour amplifier cette standardisation, non seulement les matériaux sont les mêmes, mais la nature et l’assemblage des renforts sont identiques ainsi que la densité des renforts dans chaque couche, de même que le mélange élastomérique d’enrobage.
[0050]Avantageusement, les renforts des couches de carcasse sont en textile. Par exemple, les renforts des couches de carcasse sont en polyamide, et préférentiellement en polyester. Les renforts peuvent être des câbles obtenus par surtordage et retordage de deux fils en polyester, avec généralement chacun un titre de 140 tex. D’autres assemblages de câbles peuvent être utilisés avec des titres différents, en 167/2, ou encore avec plus de deux fils en polyester. On utilise également des renforts en rayonne ou en aramide.
[0051]Avantageusement, la première couche de carcasse comprend un retournement de longueur HNC1 supérieure ou égale à 20 mm, ladite longueur étant mesurée depuis un premier point de la tringle radialement le plus intérieur jusqu’à un deuxième point constituant une extrémité radialement la plus extérieure du retournement de la première couche de carcasse.
[0052]Dans chaque bourrelet, on trouve un empilement qui comprend la première couche de carcasse, son retournement, et la deuxième couche de carcasse. Entre la partie principale de la première couche de carcasse et son retournement prend place une couche de bourrage constituée d’un mélange élastomérique rigide, c’est-à-dire avec un module élastique de cisaillement de l’ordre de 30 MPa à 40 MPa. Selon les inventeurs, cet ensemble forme un bloc rigide pour résister aux sollicitations de flexions. Dans ces conditions, le retournement de la première couche de carcasse de longueur HNC1 doit être appropriée de manière à permettre le couplage mécanique entre les couches de carcasse, qui sont des composites constitués de renforts enrobés dans des mélanges élastomériques. L’état de couplage correspond dans un empilement de couches à un état mécanique où les couches ont la rigidité maximale dans la direction des renforts. La valeur seuil de longueur de retournement HNC1 proposée par les inventeurs garantit l’atteinte de l’état couplé pour conférer au bourrelet le niveau de rigidité attendu.
[0053] Selon un mode de réalisation, dans chaque bourrelet, une couche latérale de renforcement du bourrelet est positionnée axialement extérieurement au retournement de la première couche de carcasse, et en contact avec d’une part ledit retournement et d’autre part au moins partiellement, axialement extérieurement avec une couche de flanc.
[0054] Selon ce mode de réalisation particulièrement avantageux, le bourrelet comprend en plus de la couche de bourrage, une couche latérale de renforcement pour augmenter la rigidité transversale de la zone basse. La présence de cette couche de mélange de renforcement à cet endroit est motivée surtout quand la longueur de la deuxième couche de carcasse est à sa valeur minimale, qui peut valoir la longueur de la courbe d’équilibre diminuée de 60 mm. Généralement, cette couche de renforcement est constituée d’un mélange élastomérique rigide, c’est-à-dire doté d’un module élastique de cisaillement compris entre 40 MPa et 50 MPa, mesuré sous un cisaillement alterné à une fréquence de 10Hz, et une température de 100°C.
[0055]Avantageusement, dans chaque bourrelet une couche de protection destinée à être en contact avec une jante, prolongeant radialement vers l’intérieur le flanc et axialement extérieur au retournement, a une extrémité axialement intérieurement située à une distance radiale DPT de la droite axiale (TT’) passant par le centre de la tringle, ladite distance DPT est supérieure ou égale à 7 mm. [0056]La cote DPT mesure la longueur de l’effilement de la couche de protection à son extrémité axialement intérieure. Dans le cas où la deuxième couche de carcasse est axialement et radial ement intérieure à la première couche de carcasse, et s’arrête sur la droite (TT’), les cotes (BNC2G, BNC2D) sont nulles. L’extrémité de la couche de protection doit être suffisamment éloignée pour ne pas perturber le montage du pneumatique sur une jante de montage. D’après les inventeurs, la distance DPT doit être supérieure à 7 mm pour éviter les problèmes de montabilité sur jante.
Brève description des dessins
[0057]D’ autres détails et caractéristiques avantageux de l’invention ressortiront ci-après de la description des exemples de réalisation de l’invention en référence aux figures qui représente des vues méridiennes de schémas d’un pneumatique selon des modes de réalisation de l’invention. Les figures ne sont pas représentées à l’échelle pour en simplifier la compréhension.
[0058]La figure 1 comprend une vue 1-A qui montre une section d’un pneumatique de l’invention dans un plan méridien, et une vue 1-B qui représente un grossissement d’une portion de la vue méridienne 1-A entourée d’un cercle en tirets montrant une zone basse d’un pneumatique de l’invention.
[0059]Les figures 2 -A, 2-B montrent des bourrelets de pneumatiques de l’état de l’art avec un positionnement différent de la deuxième couche de carcasse 42, par rapport à l’invention.
[0060]Les figures 3-A, et 3-B montrent des modes de réalisation où la première et/ou la deuxième couches de carcasse sont discontinues. Quant à la figure 3-C, la zone basse du pneumatique représentée comprend une couche de renfort positionnée axialement extérieurement au retournement de la première couche de carcasse. Cette couche de renfort est constituée d’un mélange élastomérique.
Description détaillée de l’invention
[0061]L’invention a été mise en œuvre sur un pneumatique tourisme de dimension 235/55R19, selon la norme de spécifications de l’ETRTO (Organisation Technique Européenne des jantes et Pneumatiques). Un tel pneumatique avec une indice de charge de 101, peut porter une charge de 825 kilos, gonflé à une pression de 250 kPa. La jante de montage recommandée a une largeur de 7.5 pouces. La largeur boudin du pneumatique, c’est- à-dire la distance axiale entre les deux points du profil extérieur symétriques par rapport à l’axe (OZ), et axial ement les plus extérieurs est de 245 mm, et le diamètre au centre de la boite normative est de 741 mm.
[0062] Sur la figure 1-A, le pneumatique de référence générale 1 comprend une armature de carcasse 40 constituée d’une première couche de carcasse 41 qui comporte une partie principale 52, reliant deux bourrelets 50 entre eux et s’enroulant, dans chaque bourrelet 50 autour d’une structure annulaire de renforcement. La structure annulaire de renforcement est une tringle 51 qui comprend un élément rigide circonférentiel le plus souvent métallique entouré d’au moins un matériau, de manière non exhaustive, élastomérique ou textile. L’enroulement de la couche de carcasse 41 autour de la tringle 51 va de l’intérieur vers l’extérieur du pneumatique 1 pour former un retournement 53, comprenant une extrémité radialement extérieure. Le retournement 53, dans chaque bourrelet 50, permet l’ancrage de la couche de carcasse 41 à la tringle 51 du bourrelet 50.
[0063]Les éléments de renforcement de chaque couche de carcasse (41, 42) sont sensiblement parallèles entre eux et font, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 85° et 95°. La courbe d’équilibre 60 s’étend depuis une tringle 51 d’un premier côté du plan équatorial à une deuxième tringle d’un deuxième côté de ce même plan équatorial. La courbe d’équilibre 60 est positionnée de manière à coïncider avec la courbe médiane de ladite armature de carcasse 40, au moins en partie. La longueur curviligne de la courbe d’équilibre 60 est notée Leq.
[0064]Chaque bourrelet 50 comprend une couche de bourrage 55 prolongeant radialement vers l’extérieur la tringle 51. La couche de bourrage 55 est constituée d’au moins un mélange élastomérique de bourrage. La couche de bourrage sépare axialement la partie principale 52 et le retournement 53 de l’armature de carcasse 4L
[0065]Chaque bourrelet 50 comprend également une couche de protection 54 prolongeant radialement vers l’intérieur le flanc 30 et axialement extérieur au retournement 53. La couche de protection 54 est également au moins en partie en contact par sa face axialement extérieure avec un crochet d’une jante 100. La couche de protection 54 est constituée d’au moins un mélange élastomérique de protection.
[0066]Le pneumatique 1 comporte en outre une armature de sommet 20 comprenant deux couches de travail 21, 22, et une couche de frettage 23. Chacune des couches de travail 21 et 22 est renforcée par des éléments de renforcement filaires qui sont parallèles dans chaque couche et croisés d’une couche à l’autre, en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 70°. La couche de frettage 23, disposée radialement à l’extérieur de l’armature de sommet 20, cette couche de frettage 23 étant formée d’éléments de renforcement orientés circonférentiellement et enroulés en spirale. Une bande de roulement 10 est posée radialement sur la couche de frettage 23 ; c’est cette bande de roulement 10 qui assure le contact du pneumatique 1 avec un sol. Le pneumatique 1 représenté est un pneu « tubeless » : il comprend une « gomme intérieure » 80 en composition caoutchouteuse imperméable au gaz de gonflage, recouvrant la surface intérieure du pneumatique.
[0067] Sur la figure 1-A, les grandeurs caractéristiques du pneumatique, RS, RE et RT, sont représentées. Elles se déduisent de la désignation normalisée du pneumatique. RS est le rayon sommet mesuré au centre de la bande de roulement ; RE est le rayon équateur qui est la distance du point du flanc positionné axialement le plus extérieurement. Lesdits rayons RS, et RE permettent de calculer le facteur de forme du pneumatique qui est donné par la formule, Q = (RS2 -RE2)/2.
[0068]Sur la dimension étudiée, la 235/55R19, les rayons RS et RE valent respectivement 370 mm et 306 mm, et le facteur de forme vaut 219 cm2.
[0069]Une zone 49 délimitée par un cercle en pointillé définie une zone basse 56 du pneumatique dont un grossissement est proposé sur la figure 1-B. Cette vue met en évidence l’armature de carasse 40 comportant les deux couches de carcasse (41, 42), la courbe d’équilibre 60, ainsi que les cote (BNC2G, BNC2D), qui sont les distances d’une première et d’une deuxième extrémités radialement intérieures de la deuxième couche de carcasse 42, aux droites axiales TT’ passant par les centres des tringles 51. Seul BNC2G est représenté sur la figure 1-B, BNC2D se déduit par symétrie.
[0070]Les figures 2-A, et 2-B sont des exemples de zones basses de pneumatiques de l’état de l’art. Sur la figure 2-A, la deuxième couche de carcasse 42 est axialement et radialement extérieure à a première couche de carcasse 41, en étant en contact avec la couche de bourrage 55 axialement intérieurement. Sur la figure 2-B, la deuxième couche de carcasse 42 est axialement et radialement extérieure à la première couche de carcasse 41, en étant en contact avec le retournement 53 de la première couche de carcasse 41 axialement extérieurement
[0071]Les figures 3-A, 3-B, montrent des modes de réalisation d’un pneumatique de l’invention avec des couches de l’armature de carcasse non continues. Sur la figure 3-A, la deuxième couche de carcasse est discontinue sur une zone qui s’étend au centre du sommet, alors que sur la figure 3-B, ce sont les deux couches de carcasses qui sont discontinues. Dans les deux cas où les couches de carcasse sont discontinues, une couche de mélange élastomérique 45 se substitue aux couches de carcasse.
[0072]La figure 3-C est un mode de réalisation où la longueur de la deuxième couche de carcasse 42 est réduite à sa valeur minimale, et dans ce cas une couche de mélange élastomérique 70 est ajoutée en zone basse pour maintenir le niveau de rigidité nécessaire au bon fonctionnement du pneumatique.
[0073]La dimension 235/55R19 de mise en œuvre de l’invention comprend une courbe d’équilibre d’une longueur de 436 mm, et la longueur de la deuxième couche de carcasse 42 est de 431 mm. On vérifie aisément que cette longueur est comprise dans l’intervalle [Leq- 60 ; 1.05*Leq], Les distances (BNC2G, BNC2D) dans chaque bourrelet sont de 0 mm et donc inférieures à 30 mm. Les deux couches de carcasse (41, 42) sont constituées des mêmes matériaux. Il s’agit de renforts en polyester d’assemblage 140/2, formés de deux fils de 140 tex de masse linéaire, surtordés et retordés sous une torsion de 420 tours par mètre, et enrobés d’un mélange élastomérique. La densité est de 123 renforts par décimètre. La tension répartie de rupture dans une couche de carcasse est 22 daN/mm, et donc supérieur au seuil revendiqué pour l’invention.
[0074]Des configurations de pneumatiques de l’invention ont été testées pour bien mettre en exergue les performances apportées par l’invention. Les résultats de ces tests sont comparés à ceux obtenus pour des pneumatiques témoins. La dimension pneumatique retenue est la même à savoir la 235/55R19, mais les architectures testées sont différentes. En ce qui concerne l’armature de carcasse, toutes les variantes de pneumatique sont constituées des mêmes matériaux, de la même densité de fils, et du même mélange élastomérique d’enrobage.
[0075]Le premier témoin Tl, dont le bourrelet est représenté sur la figure 2-A, correspond à un pneumatique de conception usuelle qui comprend une deuxième couche de carcasse axialement et radialement extérieure à la première couche de carcasse. Cette deuxième couche de carcasse est également extérieure au retournement de la première couche de carcasse dans le bourrelet. Les distances (BNC2G, BNC2D) sont identiques et égales à 0 mm.
[0076]Le deuxième témoin T2 dont le bourrelet est représenté sur la figure 2-B correspond à un autre pneumatique de conception usuelle qui comprend une deuxième couche de carcasse axialement et radialement extérieure à la première couche de carcasse, mais dans le bourrelet, la deuxième couche de carcasse est en contact axialement extérieurement avec la portion aller de la première couche de carcasse. Les distances (BNC2G, BNC2D) sont identiques et égales à 0 mm.
[0077]Le premier pneumatique PI conforme à l’invention a une deuxième couche de carcasse axialement et radialement intérieure à la première couche de carcasse conformément à la figure 1-B. La longueur de la courbe d’équilibre est de 436 mm, et la longueur de la deuxième couche de carcasse est de 400 mm. Les distances (BNC2G, BNC2D) sont identiques et égales à 15 mm.
[0078JD’ abord un test d’endurance a été effectué sur chacun des pneumatiques. Ce test consiste à mesurer la résistance à la déchéance d’un pneumatique en contact avec un volant en rotation et soumis à des cycles de sollicitations en charges, pression et vitesse.
[0079]Un test de résistance au roulement a été opéré selon la norme ISO 28580. Pour un pneumatique testé, le résultat est le coefficient de résistance au roulement qui représente le rapport de la force de résistance à l’avancée du véhicule par hystérèse des pneumatiques divisé par la charge portée.
[0080]Les mesures de rigidité de dérive transversales ont été faites sur des machines de mesures dédiées comme par exemple celles commercialisées par la société MTS.
[0081]Un résultat supérieur (respectivement inférieur) à 100% signifie une amélioration (respectivement une dégradation) de la performance considérée.
[0082]Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau qui suit :
[0083] [Tableau 1]
Figure imgf000018_0001
[0084]Le pneumatique de l’invention reste à un niveau de performances identiques aux témoins pour les performances testées. La même longueur de la couche de carcasse LNC2 avec une valeur de 336 mm est utilisable sur cinq autres dimensions. [0085]En outre, on observe que le nombre de référencement de l’atelier de fabrication pour ce qui est des découpes de deuxièmes couches de carcasse a été divisé par 4.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Pneumatique (1) pour véhicule de tourisme comprenant : deux bourrelets (50) destinés à être montés sur une jante, deux couches de flancs (30) reliés aux bourrelets (50), un sommet (20) comportant une bande de roulement (10) destinée à entrer en contact avec un sol, le sommet (20) ayant un premier côté relié à l’extrémité radial ement extérieure de l’un des deux couches de flancs (30) et ayant un deuxième côté relié à l’extrémité radial ement extérieure de l’autre des deux couches de flancs (30) ; une armature de carcasse (40) comprenant deux couches de carcasse (41, 42) s'étendant depuis les deux bourrelets (50) à travers les couches de flancs (30) jusqu'au sommet (20) ; la première couche de carcasse (41) comportant une pluralité d'éléments de renforcement de carcasse et étant ancrée dans les deux bourrelets (50) par un retournement (53) autour d’une tringle de renforcement (51), de manière à former dans chaque bourrelet une partie principale et un retournement (53); la deuxième couche de carcasse (42) comportant une pluralité d'éléments de renforcement de carcasse, étant en contact avec la première couche de carcasse (41), s’étendant depuis un premier bourrelet (50) d’un premier côté du plan équatorial jusqu’à un deuxième bourrelet (50) de l’autre côté du plan équatorial; une courbe d’équilibre (60) reliant un point au centre géométrique d’une première tringle (51) d’un premier côté du plan équatorial à un deuxième point situé au centre géométrique d’une deuxième tringle (51) du deuxième côté, passant par le milieu géométrique de l’armature de carcasse (40) et ayant une longueur curviligne Leq, la longueur LNC2 étant la longueur curviligne de la deuxième couche de carcasse (42) entre une première et une deuxième de ses extrémités, ledit pneumatique étant caractérisé en ce que la deuxième couche de carcasse (42) est positionnée radialement et axialement intérieurement à la première couche de carcasse (41), en ce que la longueur LNC2 est choisie parmi des valeurs prédéfinies de longueurs de deuxième couche de carcasse comprises dans l’intervalle en millimètres [Leq-60 ; 1.05*Leq [, et en ce que la tension répartie de rupture de chaque couche de carcasse (41, 42) est supérieure ou égale à 11 daN/mm, la tension de rupture étant égale au produit de la force de rupture des renforts par la densité des renforts de la couche.
[Revendication 2] Pneumatique (1) selon la revendication 1, les distances (BNC2G, BNC2D) étant définies dans un premier et dans un deuxième bourrelet (50) comme étant les distances radialement intérieures d’une première et d’une deuxième extrémités de la deuxième couche de carcasse (42) jusqu’à une première et deuxième droites axiales (TT’) passant par les centres des tringles (51), dans lequel les distances (BNC2G, BNC2D) sont identiques dans chacun des deux bourrelets (50).
[Revendication 3] Pneumatique (1) selon la revendication précédente, dans lequel les distances (BNC2G, BNC2D) sont comprises dans l’intervalle [-5 ; 30] millimètres.
[Revendication 4] Pneumatique (1) selon Tune des revendications précédentes dans lequel la deuxième couche de carcasse (42) est discontinue.
[Revendication 5] Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la première et seconde couches de carcasse (41, 42) sont constituées des mêmes matériaux.
[Revendication 6] Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les renforts des couches de carcasse (41, 42) sont en textile.
[Revendication 7] Pneumatique (1) selon la revendication 6, dans lequel les renforts des couches de carcasse (41, 42) sont en polyamide, et préférentiellement en polyester.
[Revendication 8] Pneumatique (1) selon la revendication 6, dans lequel les renforts des couches de carcasse (41, 42) sont en rayonne.
[Revendication 9] Pneumatique (1) selon la revendication 6, dans lequel les renforts des couches de carcasse (41, 42) sont en polyamide, et préférentiellement en aramide.
[Revendication 10] Pneumatique (1) selon Tune des revendications précédentes, dans lequel la première couche de carcasse (41) a un retournement (53) de longueur HNC1 supérieure ou égale à 20 mm, ladite longueur HNC1 étant mesurée depuis un premier point de la tringle (51) radialement le plus intérieur jusqu’à un deuxième point constituant une extrémité radialement la plus extérieure du retournement (53) de la première couche de carcasse (41).
[Revendication 11] Pneumatique (1) selon Tune des revendications précédentes, dans lequel dans chaque bourrelet (50), une couche latérale de renforcement (70) du bourrelet (50) est positionnée axialement extérieurement au retournement (53) de la première couche de carcasse (41), et en contact avec d’une part, ledit retournement (53) et d’autre part au moins partiellement, axialement extérieurement avec une couche de flanc (30).
[Revendication 12] Pneumatique (1) selon la revendication précédente, dans lequel dans chaque bourrelet (50), la couche latérale de renforcement (70) a un module élastique de cisaillement compris entre 40MPa et 50 MPa, mesuré sous un cisaillement alterné à une fréquence de 10Hz, et une température de 100°C.
[Revendication 13] Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel dans chaque bourrelet (50) une couche de protection (54) destinée à être en contact avec une jante (100), prolongeant radial ement vers l’intérieur le flanc (30) et axialement extérieur au retournement (53), a une extrémité axialement intérieurement située à une distance radiale DPT de la droite axiale (TT’) passant par le centre de la tringle, ladite distance DPT est supérieure ou égale à 7 mm.
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