Brevet FR2784054A1 — publié le 20000407

-1- L'invention concerne les sommets des pneumatiques et notamment les gommes de liaison en contact avec les fils de renforcement de ces sommets. Les sommets des pneumatiques comprennent usuellement un renforcement de carcasse, un renforcement de ceinture avec usuellement au moins deux nappes de renforcement superposées formées de fils parallèles dans chaque nappe et croisés d'une nappe à l'autre et une bande de roulement. Il est bien connu que, dans des conditions d'utilisation sévères, au fur et à mesure de l'augmentation des distances parcourues, des fissures peuvent apparaître à l'extrémité latérale des fils des nappes de renforcement du sommet. Ces fissures peuvent ensuite se propager le long des fils, puis se rejoindre entre deux ou plusieurs fils et ainsi entraîner une séparation des extrémités latérales des deux nappes de renforcement du sommet. Pour limiter l'initiation et la propagation de ces fissures, on insère usuellement entre les extrémités des nappes de renforcement des bandes de mélange caoutchouteux de plus faible module d'élasticité que celui des couches de gomme de liaison des nappes de sommet. L'invention a pour objet un pneumatique dont la structure du sommet est apte à contenir ces phénomènes de séparation des extrémités latérales des nappes de renforcement du sommet et à repousser leur apparition à des niveaux de sollicitation tels que l'on peut jouir en pratique d'une marge de sécurité encore supérieure. Dans ce qui suit, on entend par " fil ", aussi bien des monofilaments que des multifilaments, ou des assemblages comme des câbles, des retors ou bien encore n'importe quel type d'assemblage équivalent, et ceci, quels que soient la matière et le traitement de ces fils, le terme fil englobant tout type de revêtement de surface ou enrobage notamment de caoutchouc ayant subi un début de vulcanisation ou préencollage pour favoriser l'adhésion sur le caoutchouc non vulcanisé. -2- On entend par " couche de gomme de liaison " pour une nappe de renforcement donnée le mélange caoutchoutique en contact avec les fils de renforcement de la nappe, adhérant à ceux-ci et remplissant les interstices entre fils adjacents. Dans la pratique industrielle courante, pour une nappe de renforcement de sommet ou de carcasse donnée, on utilise une même composition de gomme de liaison pour les différentes zones du pneumatique. On entend par " contact >> entre un fil et une couche de gomme de liaison, le fait que, au moins une partie de la circonférence extérieure du fil est en contact intime avec le mélange caoutchoutique constituant de la gomme de liaison. Si le fil comporte un revêtement ou un enrobage, le terme contact veut dire que c'est la circonférence extérieure de ce revêtement ou de cet enrobage qui est en contact intime avec le mélange caoutchoutique constituant de la gomme de liaison. Par " module d'élasticité " d'un mélange caoutchoutique, on entend un module d'extension sécant obtenu à une déformation d'extension uniaxiale de l'ordre de 100 % après deux cycles d'accommodation à cette amplitude de déformation et à température ambiante. Le pneumatique selon l'invention comprend un sommet, deux flancs et deux bourrelets, une armature de carcasse ancrée dans les deux bourrelets et une armature de sommet, cette armature de sommet comprenant au moins deux nappes de renforcement superposées formées de fils parallèles dans chaque nappe et croisés d'une nappe à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles (a, P) compris entre 10 et 55 . Ce pneumatique est caractérisé en ce que les fils d'au moins l'une des deux nappes de renforcement sont en contact successivement, du même côté de ladite nappe, en cheminant axialement du plan équatorial du pneumatique vers l'une, au moins, des extrémités latérales de la nappe de renforcement, avec, au moins, une couche de gomme de liaison d'un premier module d'élasticité puis une couche de gomme de liaison d'un second module d'élasticité inférieur au premier. -3 - La couche de gomme de liaison de module d'élasticité inférieure à celui de la couche de gomme de liaison disposée dans la partie centrale du sommet a l'avantage de mieux résister à la fissuration dans les zones d'extrémités latérales des nappes de renforcement fortement sollicitées. Selon un premier mode de réalisation, les largeurs axiales des deux nappes de renforcement de sommet étant différentes, les fils en contact avec les couches de gomme de liaison d'un premier et d'un second modules d'élasticité sont les fils de la nappe de renforcement dont la largeur axiale L est la plus petite et lesdites couches de gomme de liaison d'un premier et d'un second modules d'élasticité sont disposées radialement du côté de la seconde nappe de renforcement de sommet. Ce mode de réalisation a l'avantage de diminuer de façon sensible les contraintes maximales de cisaillement entre les deux nappes, ce qui est très favorable pour limiter les phénomènes de fissuration. Selon un second mode de réalisation, les couches de gomme de liaison d'un premier et d'un second modules d'élasticité sont disposées radialement entre les deux nappes de renforcement de sommet et sont, chacune, en contact avec les fils des deux nappes de renforcement. Ce mode de réalisation a l'avantage de limiter à une le nombre de couches de gommes de liaison disposées radialement entre les deux nappes de renforcement, ce qui facilite la fabrication du pneumatique. - Préférentiellement, les fils d'au moins l'une des extrémités axiales de la nappe de renforcement de sommet dont la largeur axiale L est la plus petite sont en contact, radialement des deux côtés de ladite nappe, avec ladite couche de gomme de liaison d'un second module d'élasticité. Les fils des extrémités axiales des deux nappes de renforcement de sommet disposées, au moins, d'un même côté du plan équatorial, peuvent aussi être en contact, radialement des deux côtés de ces nappes, avec la couche de gomme de liaison d'un second module d'élasticité. On peut disposer, en outre, une couche de gomme de découplage d'un troisième module d'élasticité entre les extrémités axiales desdites deux nappes de renforcement de sommet, d'un côté, au moins, du plan équatorial, et dans lequel le troisième module d'élasticité est inférieur au second module d'élasticité. Ces variantes renforcent la résistance à la fissuration à l'extrémité des fils des nappes de sommet. Préférentiellement, la largeur axiale des zones de contact entre une couche de gomme de liaison d'un second module d'élasticité et les fils d'une nappe de renforcement est inférieure à 30 % de la demi largeur axiale de la nappe de renforcement et est supérieure à 5% de cette demi largeur axiale. En complément, de préférence, les fils de la nappe de renforcement radialement extérieure sont en contact, au moins dans la zone centrale de cette nappe, du côté radialement extérieur, avec une couche de gomme de liaison d'un quatrième module d'élasticité. Le quatrième module d'élasticité est inférieur au premier module d'élasticité. Cette disposition est particulièrement avantageuse lorsque l'armature de sommet comprend une troisième nappe de renforcement disposée radialement extérieurement relativement aux deux nappes de renforcement croisées. Cette troisième nappe de renforcement peut être constituée de fils de renforcement orientés dans la direction circonférentielle du pneumatique. -5- Le rapport entre le second module d'élasticité et le premier module d'élasticité est compris entre 0,5 et 0, 9 et préférentiellement entre 0, 6 et 0,8. Le premier module d'élasticité peut être compris entre 9 et 13 MPa. Le troisième module d'élasticité peut être compris entre 3 et 6 MPa et le quatrième entre 3 et 8 MPa. Selon une disposition avantageuse, les couches de gomme de liaison s'étendent axialement extérieurement au-delà de l'extrémité axiale des fils des nappes de sommet. Selon un autre mode de réalisation, les fils de l'une au moins des nappes de renforcement sont en contact, dans la partie centrale du sommet, avec une couche de gomme de liaison complémentaire d'un cinquième module d'élasticité supérieur au premier module d'élasticité. Ce cinquième module d'élasticité peut être compris entre 12 et 20 MPa. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque l'armature de sommet ne comporte pas de nappe de renforcement composée de fils orientée dans la direction circonférentielle du pneumatique. Dans ce cas, la rigidité des gommes de liaison dans la partie centrale du sommet contribue sensiblement à la rigidité globale du sommet et contribue à l'obtention d'excellentes caractéristiques de comportement routier des véhicules équipés de tels pneumatiques. L'invention est maintenant décrite au moyen du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 présente en coupe méridienne partielle un premier mode de réalisation d'un sommet de pneumatique radial selon l'invention; - la figure 2 présente en coupe méridienne partielle un second mode de réalisation d'un sommet de pneumatique selon l'invention; - la figure 3 présente en coupe méridienne partielle un troisième mode de réalisation d'un sommet de pneumatique selon l'invention; -6- - la figure 4 présente en coupe méridienne partielle un quatrième mode de réalisation d'un sommet de pneumatique selon l'invention; - la figure 5 présente en coupe méridienne partielle un cinquième mode de réalisation d'un sommet de pneumatique selon l'invention; - la figure 6 présente en coupe méridienne partielle un sixième mode de réalisation d'un sommet de pneumatique selon l'invention; - la figure 7 présente en coupe méridienne partielle un septième mode de réalisation d'un sommet de pneumatique selon l'invention. A la figure 1 est présenté, en coupe méridienne partielle et de façon schématique, un premier mode de réalisation d'un sommet de pneumatique selon l'invention. Ce sommet 1 comprend notamment une bande de roulement 2 et deux nappes de renforcement de sommet 3 et 4. Ces deux nappes sont superposées et constituées de fils parallèles dans chaque nappe et croisés d'une nappe à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles (a, 3) compris entre 10 et 55 . Les fils de la nappe 3 sont en contact, du côté radialement extérieur, avec la couche de gomme de liaison 5 et, du côté radialement intérieur avec deux couches de gomme de liaison, la couche 6 dans la partie centrale de la nappe et la couche 9 à l'extrémité latérale de la nappe. Les fils de la nappe 4 sont en contact, du côté radialement extérieur, avec la couche de gomme de liaison 6 et, du côté radialement intérieur avec une autre couche de gomme de liaison, la couche 7. Radialement en dessous de la couche de gomme de liaison 7, dans la zone référencée 8, le sommet 1 comporte notamment une armature de carcasse radiale non représentée. Il est à noter que les nappes 3 et 4 sont formées exclusivement de fils à l'exclusion de tout mélange. Les fils des nappes 3 et 4 sont disposés de telle façon qu'ils ne présentent pas de contact entre eux. Par exemple, les fils de la nappe 3 sont en contact avec les couches 5, 6 et 9. La couche 5 est aussi en contact entre les fils avec la couche 6, dans la partie centrale du sommet, et avec la couche 9 dans la partie latérale du sommet. -7- Dans la partie centrale du sommet, il y a donc une couche unique de gomme de liaison 6. Cette couche est directement en contact avec les fils des deux nappes de renforcement de sommet 3 et 4. Cette première couche de gomme de liaison a usuellement un module d'élasticité compris entre 9 et 13 MPa. Dans la partie latérale du sommet, les fils de la nappe 3, dont la largeur axiale L est inférieure à celle de la nappe 4, sont en contact avec une seconde couche de gomme de liaison 9, de module d'élasticité inférieur à celui de la première couche. Le rapport des modules est compris, de préférence, entre 0, 6 et 0,8. Cette couche de plus faible module limite l'amplitude des contraintes maximales de cisaillement et favorise une bonne résistance à la propagation de fissures entre les deux nappes. Les couches de gomme de liaison 5 et 7 peuvent usuellement être des mélanges de caoutchouc de même composition que la couche 6. La couche 6 peut aussi être d'un module supérieur à celui des couches 5 et 7, pour permettre d'augmenter la rigidité de dérive du sommet si nécessaire. La largeur axiale d de la zone de contact entre la couche 9 et les fils de la nappe 3 est comprise entre 5 et 30 % de la demi largeur axiale L/2 de la nappe 3. En deçà de 5 %, l'effet de la couche 9 n'est pratiquement plus sensible, au-delà, les propriétés de rigidité du sommet, et ainsi de poussée de dérive peuvent être affectées. De plus, les couches de gomme de liaison se prolongent axialement au-delà des fils des nappes 3 et 4. A titre d'exemple, la couche 9 se prolonge d'une distance axiale e. D'éventuelles nappes complémentaires de renforcement ou de protection ne sont pas représentées sur la figure 1 ainsi que les suivantes. La figure 2 présente de façon similaire à la figure 1, une variante de réalisation du sommet selon l'invention. Dans cette variante, une couche de gomme de liaison 10 est -8- disposée à l'extrémité latérale des deux nappes 3 et 4 et est en contact avec les fils de ces deux nappes. La zone de liaison entre les deux couches 10 et 6, entre les deux nappes 3 et 4 est de préférence inclinée en biseau. Cette variante a des effets substantiellement similaires à ceux de la précédente, mais a l'avantage d'être plus facile à mettre en oeuvre. A la figure 3, une troisième variante est présentée. Dans celle-ci, les fils de la nappe 3 sont en contact, du côté radialement extérieur, avec la couche de gomme de liaison 5 dans la zone centrale du pneumatique et avec une couche de gomme de liaison 12 à l'extrémité latérale de la nappe 3. La couche de gomme de liaison 12 a le même module d'élasticité que celui de la couche 10. A la figure 4, les fils de la nappe 4 sont en contact, du côté radialement intérieur, avec la couche de gomme de liaison 7 dans la zone centrale du pneumatique et avec une couche de gomme de liaison 13 à l'extrémité latérale de la nappe 4. Les couches 10, 12 et 13 ont le même module d'élasticité, inférieur à celui de la couche 6. A la figure 5, la partie centrale du sommet comprend, entre les nappes 3 et 4, une couche de gomme de liaison 14 de haut module d'élasticité destinée à augmenter la rigidité du sommet. Cette variante a l'avantage d'augmenter la poussée de dérive du pneumatique sans pénaliser sa résistance à la fissuration à l'extrémité des fils des nappes de renforcement. A la figure 6 est présenté un sommet 20 de pneumatique destiné particulièrement à équiper des véhicules utilitaires. Comme précédemment le sommet 20 comprend radialement de l'intérieur vers l'extérieur, notamment, une armature de carcasse non représentée dans la zone référencée 29, deux nappes de renforcement de sommet superposées et croisées 24 et 23 ainsi que leurs gommes de liaison, 28, 26, et 30, pour la nappe 24, et 26, 30, 27 et 31 pour la nappe 23. Le sommet comprend, en outre, une -9- troisième nappe de renforcement 25 dont les fils sont orientés dans la direction circonférentielle. Cette troisième nappe est en contact, radialement intérieurement avec la couche de gomme de liaison 27 et extérieurement avec la couche 32. Avantageusement, ces deux couches 27 et 32 ont un module d'élasticité compris entre 3 et 8 MPa. La figure 7 présente un dernier mode de réalisation d'un sommet selon l'invention. Dans celui-ci, une couche de gomme de découplage 33 a été disposée entre les extrémités des deux nappes de renforcement 23 et 24. Cette couche 33 a un bas module d'élasticité, compris entre 3 et 6 MPa, cette couche a un module inférieur à celui des couches 30 et 31. Une telle couche 33 peut avantageusement être disposée entre les extrémités des nappes de renforcement de sommet de tous les modes de réalisation de sommets de pneumatiques selon l'invention. Des pneumatiques 315/70 R 22.5 ont été réalisés avec les configurations suivantes * témoin: pneumatique dans lequel les couches de gomme de liaison s'étendent sur toute la largeur axiale des nappes de renforcement de sommet; A: pneumatique incorporant la solution présentée à la figure 3: les deux extrémités latérales de la nappe 3 sont en contact radialement intérieurement et extérieurement avec deux couches 10, 12 de gommes de liaison de module d'élasticité égal à 7 MPa, le module d'élasticité de la couche 6 étant égal à 11 MPa; * B: pneumatique incorporant la solution présentée à la figure 4, les extrémités latérales des deux nappes 3 et 4 sont en contact radialement intérieurement et extérieurement avec des couches de gommes de liaison de module égal à 7 MPa, le module d'élasticité de la couche 6 étant égal à 1 l MPa; * C: pneumatique similaire au pneumatique B, incorporant en outre la solution présentée à la figure 7, c'est-à-dire qu'une couche de gomme de liaison de très bas module d'élasticité 33 est disposée entre les extrémités latérales des deux nappes, cette couche 33 a un module d'élasticité de 5 MPa. - 10- Ces pneumatiques ont été testé en roulage ligne droite. Relativement au témoin, la solution A présente une amélioration substantielle de durée de vie de l'ordre de 10%. On constate aussi que les températures de fonctionnement atteintes dans les parties latérales du sommet du pneumatique sont inférieures à celles du témoin. Cela est dû à ce que les mélanges de module d'élasticité inférieur ont aussi une hystérésis inférieure et ainsi l'énergie dissipée est inférieure en roulage. La solution B apporte un gain similaire en durée de vie à celle de la solution. Il est à noter que la présence de la couche de gomme de liaison 13, sous l'extrémité latérale de la nappe 4 limite très nettement la progression de fissures sous cette extrémité latérale, cela peut prolonger le temps de service du pneumatique. La solution C est la plus performante en kilométrage parcouru par les différents pneumatiques testés. On constate aussi les températures de fonctionnement les plus basses pour les mêmes raisons que celles exposées plus haut. Ces essais montrent l'intérêt de pouvoir ajuster la rigidité et l'hystérésis des couches de gommes de liaison des deux nappes de renforcement de sommet croisées en fonction de la section circonférentielle du pneumatique pour prolonger la durée de vie en service des pneumatiques. Pour réaliser les différents pneumatiques selon l'invention, il est très avantageux de les confectionner sur un noyau rigide imposant la forme de sa cavité intérieure. On applique sur ce noyau, dans l'ordre requis par l'architecture finale, tous les constituants du pneumatique, qui sont disposés directement à leur place finale, sans subir de conformation à aucun moment de la confection. Cette confection peut notamment utiliser les dispositifs décrits dans le brevet EP 0 243 851 pour la pose des fils du renfort de carcasse, EP 0 248 301 pour la pose des renforts de sommet et EP 0 264 600 pour la pose - 11- des gommes caoutchoutiques. Le pneumatique peut être moulé et vulcanisé comme exposé dans le brevet US 4 895 692. -12- REVENDICATIONS 1. Pneumatique comprenant un sommet, deux flancs et deux bourrelets, une armature de carcasse ancrée dans les deux bourrelets et une armature de sommet, ladite armature de sommet comprenant au moins deux nappes de renforcement superposées formées de fils parallèles dans chaque nappe et croisés d'une nappe à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles (ao, 3) compris entre 10 et 55 , caractérisé en ce que les fils d'au moins l'une des deux nappes de renforcement sont en contact successivement, du même côté de ladite nappe, en cheminant axialement du plan équatorial du pneumatique vers l'une, au moins, des extrémités latérales de la nappe de renforcement, avec, au moins, une couche de gomme de liaison d'un premier module d'élasticité puis une couche de gomme de liaison d'un second module d'élasticité inférieur au premier. 2. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel les largeurs axiales des deux nappes de renforcement de sommet étant différentes, les fils en contact avec les couches de gomme de liaison d'un premier et d'un second modules d'élasticité sont les fils de la nappe de renforcement dont la largeur axiale L est la plus petite et dans lequel lesdites couches de gomme de liaison d'un premier et d'un second modules d'élasticité sont disposées radialement du côté de l'autre nappe de renforcement de sommet. 3. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel lesdites couches de gomme de liaison d'un premier et d'un second modules d'élasticité sont disposées radialement entre lesdites deux nappes de renforcement de sommet et sont, chacune, en contact avec les fils desdites deux nappes de sommet. 4. Pneumatique selon la revendication 3, dans lequel les fils d'au moins l'une des extrémités axiales de la nappe de renforcement de sommet dont la largeur axiale L est la plus petite sont en contact, radialement des deux côtés de ladite nappe, avec ladite couche de gomme de liaison d'un second module d'élasticité. -13- 5. Pneumatique selon la revendication 3, dans lequel, les fils des extrémités axiales des deux nappes de renforcement de sommet disposées, au moins, d'un même côté du plan équatorial, sont en contact, radialement des deux côtés desdites nappes, avec ladite couche de gomme de liaison d'un second module d'élasticité. 6. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel on dispose, en outre, une couche de gomme d'un troisième module d'élasticité entre les extrémités axiales desdites deux nappes de renforcement de sommet, d'un côté, au moins, du plan équatorial, et dans lequel le troisième module d'élasticité est inférieur au second module d'élasticité. 7. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la largeur axiale des zones de contact entre une couche de gomme de liaison d'un second module d'élasticité et les fils d'une nappe de renforcement est inférieure à 30 % de la demi largeur axiale de ladite nappe de renforcement. 8. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la largeur axiale des zones de contact entre une couche de gomme de liaison d'un second module d'élasticité et les fils d'une la nappe de renforcement est supérieure à 5 % de la demi largeur axiale de ladite nappe de renforcement. 9. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les fils de ladite nappe de renforcement radialement extérieure sont en contact, au moins dans la zone centrale de ladite nappe, du côté radialement extérieur, avec une couche de gomme de liaison d'un quatrième module d'élasticité, et dans lequel le quatrième module d'élasticité est inférieur au premier module d'élasticité. 10. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le rapport entre le second module d'élasticité et le premier module d'élasticité est compris entre 0, 5 et 0,9. -14- 11. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le rapport entre le second module d'élasticité et le premier module d'élasticité est compris entre 0, 6 et 0,8. 12. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel le premier module d'élasticité est compris entre 9 et 13 MPa. 13. Pneumatique selon l'une des revendications 6 à 12, dans lequel le troisième module d'élasticité est compris entre 3 et 6 MPa. 14. Pneumatique selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel le quatrième module d'élasticité est compris entre 3 et 8 MPa. 15. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel les couches de gomme de liaison s'étendent axialement extérieurement au-delà de l'extrémité axiale des fils des nappes de sommet. 16. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 15, dans lequel les fils de l'une au moins des nappes de renforcement sont en contact, dans la partie centrale du sommet, avec une couche de gomme de liaison complémentaire d'un cinquième module d'élasticité supérieur au premier module d'élasticité. 17. Pneumatique selon la revendication 16, dans lequel le cinquième module d'élasticité est compris entre 12 et 20 MPa.