Brevet FR2900097A1 — publié le 20071026

PNEUMATIQUE A MOBILITE ETENDUE COMPORTANT DEUX STRUCTURES DE RENFORT ET UNE ZONE BASSE SOUPLE [0001] La présente invention concerne un pneumatique à mobilité étendue de type à flancs autoporteurs, dont les caractéristiques de montabilité, de résistance aux chocs, de roulage en mode de pression dégradée, notamment de résistance au décoincement du siège de jante, sont optimales. 2] On connaît différents types de pneumatiques à flancs autoporteurs. Par exemple, certaines architectures impliquent une seule structure de renfort de type carcasse. Ce type de pneumatique est relativement facile à monter, mais possède des caractéristiques limitées de résistance aux chocs et aux agressions. Pour pallier ces inconvénients, il existe différents arrangements architecturaux avec deux structures de renfort : le plus classique est celui ou les deux structures de renfort sont 1s retournées sous la tringle. Ce type de pneumatique est réglé soit pour avoir un montage aisé, mais au détriment de la résistance au décoincement. A l'inverse, il peut être réglé de sorte à bien résister au décoincement, mais au détriment de la montabilité. Ces deux caractéristiques étaient, à ce jour, incompatibles sur un tel type de pneumatique. 20 [0003] On connaît également des architectures à deux structures de renfort de type carcasse dont une seule est retournée sous la tringle, de l'intérieur vers l'extérieur, l'autre structure de renfort étant disposée du côté extérieur de la tringle, sans passer sous celle-ci. Grâce à un tel arrangement, on peut obtenir de bonnes caractéristiques 25 de montabilité et de résistance au décoincement. Par contre, cela est au détriment de la résistance aux chocs et agressions. 4] L'incompatibilité de certaines caractéristiques des pneumatiques ont jusqu'à présent conduit les fabricant à privilégier l'un ou l'autre aspect, en fonction du type 30 d'utilisation ou du type de véhicule. En ce qui concerne les caractéristiques préalablement citées, il s'agit à ce jour de compromis plus ou moins satisfaisants. P10-1837fr [0005] Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention propose un pneumatique adapté pour roulage à mobilité étendue, comportant deux structures de renfort de type carcasse ancrées de chaque côté dudit pneumatique dans un bourrelet dont la base est destinée à être montée sur un siège de jante, ledit bourrelet comportant une tringle et un mélange d'ancrage disposé radialement extérieurement à la tringle et entouré de part et d'autre par au moins une portion de structure de renfort, chacun desdits bourrelets s'étendant sensiblement radialement extérieurement sous la forme de flancs, les flancs rejoignant radialement vers l'extérieur une bande de roulement, les structures de renfort de type carcasse s'étendant circonférentiellement depuis le ~o bourrelet vers ledit flanc, une armature de sommet, chacun desdits flancs étant renforcé par un insert de flanc constitué de composition de caoutchouc susceptible de supporter une charge correspondant à une partie du poids du véhicule lors d'une situation dans laquelle la pression de gonflage est sensiblement réduite ou nulle, lesdites structures de renfort de type carcasse étant agencées de sorte qu'une 1s première structure comporte un retournement autour de la tringle et une portion retournée, axialement extérieure à la tringle, s'étendant le long du mélange d'ancrage et munie d'une extrémité, la seconde structure de renfort comportant une extrémité située axialement intérieurement par rapport à un axe radial virtuel passant par le centre C géométrique de la tringle. 20 [0006] Grâce à une telle disposition, l'extrémité de la structure de renfort non retournée ne dépasse pas, dans la zone de la tringle, une position axiale allant au-delà du centre géométrique de ladite tringle. De ce fait, cette seconde structure ne comporte pas de retournement. Toutefois, la présence de la seconde structure de 25 renfort du côté axialement intérieur permet de conforter les caractéristiques de résistance aux chocs externes. Un tel pneumatique possède par ailleurs une bonne facilité de montage et une bonne résistance au décoincement. Enfin, il se montre performant en fonctionnement en mode dégradé sur un parcours sinueux. Ce pneumatique possède donc, de façon surprenante, des qualités favorables dans des 30 domaines de performances jusqu'ici incompatibles. P10-1837fr 15 25 [0007] Selon un mode de réalisation avantageux, l'extrémité se situe axialement intérieurement par rapport à la portion radialement inférieure de la tringle. 8]Ainsi, une seule structure de renfort de type carcasse chemine le long de la s portion radialement interne de la tringle. L'extrémité de cette seconde structure s'arrête soit immédiatement avant de passer sous la tringle, soit avant cette limite. Le fait de libérer cette zone de la seconde structure permet d'atténuer le niveau des contraintes présentes. Ainsi, les caractéristiques de montabilité sont particulièrement favorisées. i0 [0009] Selon un autre mode de réalisation avantageux, la structure de renfort la plus à l'extérieur est disposée axialement intérieurement par rapport au mélange d'ancrage. Cela confère une protection optimale de la zone axialement intérieure par exemple contre les chocs, la fatigue, etc. [0010] Selon une variante avantageuse, la structure de renfort comportant un retournement est celle disposée la plus à l'intérieur (par rapport à la cavité du pneumatique). Ce mode réalisation permet d'optimiser à la fois les caractéristiques techniques du pneumatique et celles de fabrication. 20 [0011]Selon une autre variante avantageuse, la structure de renfort comportant un retournement est celle disposée la plus à l'extérieur (par rapport à la cavité du pneumatique). Ce mode réalisation permet d'optimiser en particulier les caractéristiques techniques du pneumatique. [0012] L'extrémité de la structure de renfort se situe radialement intérieurement par rapport à la zone radialement extérieure de la portion adaptée au crochet de jante. 3]Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, 3o complétée par les figures 1 à 7 dans lequelles: P10-1837fr5 [0014] Les figures 1, 2 et 3 illustrent des coupes radiales montrant essentiellement un bourrelet, un flanc, et la moitié du sommet d'exemples de réalisation de type connus : avec une seule structure de renfort à la figure 1 ; avec deux structures de renfort aux figures 2 et 3 ; [0015] la figure 4 illustre une coupe radiale montrant essentiellement un bourrelet, un flanc, et la moitié du sommet d'un exemple de réalisation d'un pneumatique selon l'invention; lo [0016] les figures 5, 6 et 7 présentent des variantes de réalisation du pneumatique de la figure 4. 7] Dans le présent document, afin de tenir compte des évolutions technologiques récentes tant dans le domaine de la fabrication que pour la conception de produits, 15 les termes classiques tels que nappes , etc, sont avantageusement remplacés par des termes neutres ou indépendants du type de procédé utilisé. Ainsi, le terme renfort de type carcasse ou renfort de flanc est valable pour désigner les fils de renforts d'une nappe carcasse dans le procédé classique, et les fils correspondants, en général appliqués au niveau des flancs, d'un pneumatique produit selon un 20 procédé sans semi-finis. Le terme zone d'ancrage pour sa part, peut désigner tout autant le "traditionnel" retournement de nappe carcasse autour d'une tringle d'un procédé classique, que l'ensemble formé par les filaments circonférentiels, la composition de caoutchouc et les portions adjacentes de renfort de flanc d'une zone basse réalisée avec un procédé avec application sur un noyau toroïdal. 25 [0018] Dans la présente description, le terme "fil" désigne en toute généralité aussi bien des monofilaments que des multifilaments ou des assemblages comme des câbles, des retors ou encore tout type d'assemblage équivalent, et ceci, quels que soient la matière et le traitement de ces fils. Il peut s'agir par exemple de traitements de surface, enrobage ou pré-encollage pour favoriser l'adhérence sur le caoutchouc. 30 L'expression fil unitaire désigne un fil composé d'un seul élément, sans P10-1837fr assemblage. Le terme multifilaments désigne au contraire un assemblage d'au moins deux éléments unitaires pour former un câble, un retors, etc. 9] Par caractéristiques du fil, on entend par exemple ses dimensions, sa 5 composition, ses caractéristiques et propriétés mécaniques (notamment le module), ses caractéristiques et propriétés chimiques, etc. 0] Dans la présente description, on entend par "contact" entre un fil et une couche de gomme de liaison le fait qu'au moins une partie de la circonférence extérieure du fil est en contact intime avec la composition de caoutchouc constituant io de la gomme de liaison. [0021]On désigne "flancs" les portions du pneumatique le plus souvent de faible rigidité de flexion situées entre le sommet et les bourrelets. On appelle "mélange flancs" les mélanges caoutchoutiques situés axialement extérieurement relativement aux fils de la structure de renforcement de la carcasse et à leur gomme de liaison. 15 Ces mélanges ont habituellement un bas module d'élasticité. 2] On appelle "bourrelet" la portion du pneumatique adjacente radialement intérieurement au flanc. [0023] On entend par "module d'extension MAI 0" d'un composition de caoutchouc, un module d'extension sécant apparent obtenu à une déformation d'extension 20 uniaxiale de l'ordre de 10% mesuré à 23 C selon la norme ASTM D 412. 4] Pour rappel, "radialement vers le haut", ou "radialement supérieur" ou "radialement extérieurement" signifie vers les plus grands rayons. 25 [0025] Une structure de renfort ou de renforcement de type carcasse sera dite radiale lorsque ses fils sont disposés à 90 , mais aussi, selon la terminologie en usage, à un angle proche de 90 . P10-1837fr [0026] La figure 4 illustre la zone basse, notamment le bourrelet 1 d'une première forme d'exécution du pneumatique selon l'invention. Le bourrelet 1 comporte une portion axialement externe 2 prévue et conformée de façon à être placée contre le rebord d'une jante. La portion supérieure, ou radialement externe de la portion 2 forme une portion adaptée 5 au crochet de jante. Cette portion est souvent incurvée axialement vers l'extérieur, tel qu'illustré à la figure 4. La portion 2 se termine radialement et axialement vers l'intérieur par un siège de bourrelet 4, adapté pour être disposé contre un siège de jante. Le bourrelet comporte également une portion io axialement interne 3, s'étendant sensiblement radialement depuis le siège 4 vers le flanc 6. 7] Le pneumatique comporte également une première structure de renfort 10 ou de renforcement de type carcasse pourvue de renforts avantageusement configurés 15 selon un agencement sensiblement radial. Cette structure peut être agencée de façon continue d'un bourrelet à l'autre, en passant par les flancs et le sommet du pneumatique, ou encore, elle peut comporter deux ou plusieurs parties, agencées par exemple le long des flancs, sans couvrir la totalité du sommet. 20 [0028] Un insert de flanc 30, constitué d'une composition de caoutchouc spécifique, s'étend sensiblement radialement entre la région de la base du flanc, jusqu'à la région de l'épaule du pneumatique. Cet insert a pour fonction principale de permettre au pneumatique de supporter une certaine charge lors d'une utilisation à faible pression, voire à pression nulle. Le module MA10 de l'insert se situe 25 avantageusement entre 6.5 et 9.5 MPa. 9] Bien que les figures illustrent un insert de dimension importante, une fonction similaire pourrait être remplie par un ou plusieurs inserts de taille sensiblement différente, notamment plus petite. P10-1837fr 30 [0030] Dans une proportion importante de la hauteur du flanc, l'insert 30 occupe une largeur supérieure à 50 % de l'épaisseur totale de la paroi du flanc. 1] La composition de caoutchouc de chacun desdits inserts comprend de préférence (pce : parties en poids pour cent parties d'élastomère(s)) : de 20 à 100 pce de caoutchouc naturel ou d'un polyisoprène de synthèse à fort taux d'enchaînements cis-1,4, et de 80 à 0 pce d'un polybutadiène et/ou d'un copolymère du butadiène et d'un monomère vinyl aromatique, tel qu'un copolymère styrène-butadiène. io [0032] De manière avantageuse, la composition de caoutchouc de chacun desdits inserts comprend : de 20 à 50 pce de caoutchouc naturel ou d'un polyisoprène de synthèse à fort taux d'enchaînements cis-1,4, et 15 de 80 à 50 pce d'un polybutadiène et/ou d'un copolymère du butadiène et d'un monomère vinyl aromatique, tel qu'un copolymère styrène-butadiène. 3] La structure de renfort de type carcasse 10, chemine le long du flanc selon un parcours préférentiel voisin dudit insert 30. Ainsi, dans l'exemple de la figure 4, ladite 20 structure 10 est posée axialement extérieurement par rapport à l'insert 30 et chemine avantageusement en contact direct avec l'insert, sur la plus grande partie du parcours du flanc. 4] Le contact direct entre la structure de renfort et l'insert permet d'optimiser les 25 caractéristiques de rigidité et de résistance mécanique du flanc. 5] L'ancrage de la première structure de renfort de type carcasse est réalisé de façon typique, par enroulement autour d'une tringle 7, avantageusement constituée d'un arrangement multifils de type connu. Un tel type d'ancrage comporte un 30 retournement 11 de la première structure de renfort de type carcasse 10 autour de la tringle 7 de façon à former, le long d'une portion radialement intérieure de la tringle, P10-1837fr une portion de retournement de la structure de renfort depuis un point axialement intérieur à la tringle vers un point axialement extérieur à celle-ci puis s'étendant radialement extérieurement depuis la base de ladite tringle de façon à former une section ou portion retournée 12 se terminant par une extrémité 13 de préférence libre. Ce type d'ancrage, classiquement connu et largement utilisé, est simple à réaliser, économique, et durable. [0036] Le pneumatique comporte une seconde structure de renfort de type carcasse 20, disposée extérieurement à la première, de préférence au voisinage immédiat de celle-ci. Par voisinage immédiat, on entend que les deux structures concernées sont to sensiblement côte à côte, bien que les fils de renfort constituant ces structures ne soient pas en contact. Un mélange caoutchoutique de calandrage, dans lequel les fils de chacune des deux structures sont intégrées, permet de séparer lesdits fils et ainsi d'éviter tout contact entre eux. 15 [0037] De manière avantageuse, ledit insert de flanc est disposé axialement intérieurement par rapport auxdites structures de renfort 10 et 20. Les structures de renfort sont alors disposées axialement extérieurement, optimisant ainsi leur parcours en zone de tension. Ceci est particulièrement favorable au niveau de l'endurance. [0038] Le pneumatique comporte par ailleurs un sommet, surmonté d'une bande de 20 roulement. [0039] La boucle fermée ou quasi-fermée formée par le retournement 11 de la structure de renfort de type carcasse 10 autour de la tringle 7 et de la portion retournée 12, est de préférence remplie d'un matériau caoutchoutique de remplissage 40, ou d'ancrage, dont le module est plus élevé que celui du matériau 25 occupant la portion externe de cette même boucle. Cette zone de remplissage est définie radialement intérieurement par la tringle 7, latéralement par les deux portions axialement interne et externe de structure de renfort de type carcasse 10 et 20 d'un côté et la section retournée 12 de l'autre, et radialement extérieurement par l'extrémité 13 de la section retournée 12 de la structure de renfort de type carcasse. P10-1837fr [0040] Le diamètre intérieur nominal de la tringle, Dl, est 4,0 mm +/- 0,7 mm plus important que le diamètre D de la jante. Des exemples de diamètres de tringles en fonction des diamètres correspondants de sièges du pneu sont présentés dans le tableau suivant : Diamètre au Diamètre D Diamètre siège nominal de la intérieur [pouce] jante [mm] nominal de la tringle, Dl [mm] 16 405,6 409,6 17 436,6 440,6 18 462,0 466,0 19 487,4 491,4 20 512,8 516,8 [0041] Le positionnement du bord extérieur de la tringle, L, se situe entre 3.5 et 7.0 mm de l'extérieur du bourrelet adjacent à la tringle (voir Figure 4). ~o [0042]Selon l'invention, les deux structures de renfort 10 et 20 sont disposées côte à côte et axialement intérieurement par rapport à la zone définie par le mélange d'ancrage 40. Seule la portion retournée 12 est disposée de l'autre côté de cette zone. Cette présence dans la zone axialement interne du bourrelet d'une configuration avec double structure de renfort, au moins sur une portion de cette 15 zone, contribue à renforcer les caractéristiques de résistances aux chocs et agressions. [0043] La seconde structure de renfort 20 longe donc la première depuis le sommet, dans les flanc, jusqu'aux bourrelets 1. A ce niveau, la seconde structure de renfort 20 se termine par une extrémité 21. Cette extrémité est de préférence disposée 20 également au voisinage immédiat de la première structure de renfort. P10-1837fr 2900097 io [0044] Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, l'extrémité 21 est située d'une part radialement intérieurement par rapport à un axe axial virtuel passant par le centre C géométrique de la tringle 7, et axialement intérieurement par rapport à un axe radial virtuel passant par le centre C géométrique de la tringle 7. De ce fait, cette seconde 5 structure ne comporte pas de retournement. Dans cet exemple, l'extrémité 21 se situe axialement intérieurement par rapport à la portion radialement inférieure 71 de la tringle 7. Ainsi, une seule structure de renfort de type carcasse chemine le long de la portion radialement interne de la tringle. L'extrémité de cette seconde structure s'arrête avant de passer sous la tringle. io [0045] Les caractéristiques architecturales de l'invention permettent en outre les d'obtenir les effets suivants. Le passage de la première structure de renfort autour de la zone de remplissage 40 et la présence de la deuxième structure de renfort au niveau des flancs permettent la fonction roulage à pression réduite ou nulle sur un is circuit très sinueux tout en contribuant à la fonction anti-décoincement grâce à la rigidité de structure en dessous du sommet. 6] Le passage et la terminaison de la deuxième structure de renfort assurent une haute résistance aux chocs et agressions en roulage mode gonflé dans les zones du 20 pneu les plus critiques. 7] Le fait qu'une seule structure de renfort passe en dessous de la tringle permet un dimensionnement optimisé du développement de la tringle qui assure à la fois une 25 facilité de montage et un niveau d'anti-décoincement élevé. 8] En effet, dans les configurations de l'art antérieur comportant deux structures de type carcasses qui passent en dessous de la tringle, le concepteur est obligé de choisir entre une facilité de montage et un niveau d'anti-décoincement élevé, mais ne 30 peut pas obtenir ces deux effets simultanément. Pour un développement de tringle P10-1837fr 15 qui correspond à un bon niveau d'anti-décoincement (c'est-à-dire, un développement minimisé), la pression générée entre le bourrelet et la jante augmente fortement avec le passage d'une deuxième structure de type carcasse en dessous de la tringle, à cause de l'effet Poisson. Cette pression élevée empêche un montage facile. En revanche, on pourrait augmenter le diamètre de la tringle pour permettre un montage plus facile, mais au détriment d'un bon niveau d'anti-décoincement. [0049] Le tableau qui suit présente les performances relatives de différentes constructions de type connu en comparaison avec les performances obtenues dans le cadre d'un pneumatique selon l'invention. On voit la supériorité de la solution retenue. C'est la seule qui permet de satisfaire l'ensemble des critères recherchés. Toutes les autres solutions présentent au minimum un type de performance de niveau non satisfaisant. L'art antérieur L'invention Mono-Nappe Bi-Nappe Carcasse (2 Bi-Nappe Carcasse Bi-Nappe Carcasse retournements) (1 retournement, Carcasse 2eme NC passe à (N 2 arrête en l'extérieur) ZB) Figure 1 Figur 2 Figure 3 Figure 4 Facilité de ++ ou +%~pu + ++ ++ montage Anti-décoincement + ++ ou - Du - - ++ ++ Résistance aux _ - ++ chocs et - - agressions (road hasards) Roulage à plat sur - + + + circuit virageux Où : - - 20 [0051] La figure 7 présente un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel la structure de renfort comportant un retournement 11 est celle 20 disposée la plus à l'extérieur par rapport à la cavité du pneumatique. P10-1837fr REVENDICATIONS 1. Pneumatique adapté pour roulage à mobilité étendue, comportant deux structures de renfort de type carcasse (10, 20) ancrées de chaque côté dudit pneumatique dans un bourrelet dont la base est destinée à être montée sur un siège de jante, ledit bourrelet (1) comportant une tringle (7) et un mélange d'ancrage (40) disposé radialement extérieurement à la tringle et entouré de part et d'autre par au moins une portion de structure de renfort, chacun desdits bourrelets s'étendant sensiblement radialement extérieurement sous la forme de flancs (6), les flancs lo rejoignant radialement vers l'extérieur une bande de roulement, les structures de renfort de type carcasse s'étendant circonférentiellement depuis le bourrelet vers ledit flanc, une armature de sommet, chacun desdits flancs étant renforcé par un insert de flanc (30) constitué de composition de caoutchouc susceptible de supporter une charge correspondant à une partie du poids du véhicule lors d'une situation dans 1s laquelle la pression de gonflage est sensiblement réduite ou nulle, lesdites structures de renfort de type carcasse (10, 20) étant agencées de sorte qu'une première structure (10) comporte un retournement (11) autour de la tringle (7) et une portion retournée (12) axialement extérieure à la tringle, s'étendant le long du mélange d'ancrage (40) et munie d'une extrémité (13), la seconde structure de renfort 20 comportant une extrémité (21) située axialement intérieurement par rapport à un axe radial virtuel passant par le centre (C) géométrique de la tringle (7). 2. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel ladite extrémité (21) se situe axialement intérieurement par rapport à la portion radialement inférieure (71) de 25 la tringle (7). 3. Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la structure de renfort la plus à l'extérieur (20) est disposée axialement intérieurement par rapport au mélange d'ancrage (40). 4. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la structure de 30 renfort comportant un retournement est celle (10) disposée la plus à l'intérieur. P10-1837fr 5. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la structure de renfort comportant un retournement est celle (20) disposée la plus à l'extérieur. 6. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'extrémité (21) de la structure de renfort se situe radialement intérieurement par rapport à la zone radialement extérieure de la portion adaptée (5) au crochet de jante. P10-1837fr