Brevet FR2901177A1 — publié le 20071123

Pneumatique avec zone basse comportant un élément de renfort biélastique 1] L'invention concerne un pneumatique comportant au moins un élément de renfort biélastique circonférentiel étant constituée d'un tissu biélastique. [0002] De façon classique, les pneumatiques sont sans cesse soumis à de nombreuses sollicitations mécaniques d'origines diverses, en fonction notamment du type de véhicule, du style de conduite du conducteur, du type d'itinéraire emprunté, de l'état général du réseau routier sur lequel le véhicule évolue, etc. Chacun de ces paramètres a un impact direct ou indirect sur le type et l'intensité des sollicitations et contraintes mécaniques que le pneumatique est amené à subir lors de son utilisation. En outre, la zone basse du pneumatique est particulièrement concernée par ces phénomènes puisque cette zone concentre une grande partie des contraintes, notamment du au fait de la présence du crochet de jante, qui, en étant en contact direct avec la zone basse du pneumatique, engendre une zone de concentration de contraintes. [0003] En conséquence un premier objet de l'invention consiste en un pneumatique comprenant au moins une structure de renfort de type carcasse s'étendant circonférentiellement depuis un bourrelet vers un flanc, ancrée de chaque côté du pneumatique dans un bourrelet dont la base est destinée à être montée sur un siège de jante, ledit ancrage comportant un retournement de ladite structure de renfort de type carcasse autour d'une tringle de façon à former, le long d'une portion radialement intérieure de la tringle, 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 retournée se terminant par une extrémité, chaque bourrelet se prolongeant radialement vers l'extérieur par un flanc, les flancs rejoignant radialement vers l'extérieur une bande de roulement, ledit pneumatique comportant par ailleurs au moins un élément de renfort biélastique circonférentiel étant constituée d'un tissus biélastique dans lequel ledit tissu utilisé est un tricot biélastique, soit un tissu à mailles dont les boucles formant les mailles sont susceptibles de se déplacer les unes par rapport aux autres dans le sens du tricotage et dans le sens perpendiculaire au tricotage, ledit au moins un élément de P10-1850 renfort biélastique étant agencé de façon à s'étendre sensiblement parallèlement le long d'une portion de la structure de renfort située dans la zone du bourrelet du pneumatique, axialement extérieurement à la structure de renfort, à proximité immédiate de celle-ci (c'est-à-dire à une distance plus faible de la portion axialement intérieure de la structure de renfort que de la section retournée de ladite structure de renfort). Grâce à une telle mise en oeuvre de l'élément de renfort biélastique, les propriétés mécaniques du pneumatique telles que l'endurance et la résistance aux chocs sont améliorées. L'élément de renfort biélastique procure un effet d'absorption et de diffusion de l'énergie bénéfique à ces propriétés. i0 [0004] L'utilisation d'un élément de renfort biélastique améliore la résistance à la propagation des fissures. L'endurance et la durée de vie des produits peuvent ainsi être améliorées. Une telle architecture est particulièrement avantageuse pour les pneumatiques de type tourisme. En effet, ces pneumatiques sont susceptibles d'être is fortement sollicités dans certains types d'utilisation, tel qu'en virage à haute vitesse et/ou dans certains types d'environnement hostiles. La zone basse est alors sujette à de fortes contraintes. La présente invention permet de diminuer les effets néfastes de telles contraintes. [0005] Selon un mode de réalisation avantageux, ledit renfort biélastique s'étend 20 radialement intérieurement, depuis une position radiale correspondant à celle de l'extrémité de la section retournée de la structure de renfort, sur plus de la moitié de la distance radiale séparant ladite extrémité de la portion radialement extérieure de la tringle. [0006] Ledit renfort biélastique s'étend de préférence radialement intérieurement, 25 depuis une position radiale correspondant à celle de l'extrémité de la section retournée de la structure de renfort, sur plus de 70 % (et de manière encore plus préférentielle plus de 85 %) de la distance radiale séparant ladite extrémité de la portion radialement extérieure de la tringle. Selon un exemple de réalisation avantageux, le renfort biélastique s'étend radialement intérieurement d'au minimum 30 cinq mm par rapport à l'extrémité de la structure de renfort de type carcasse (distance D2). Selon ces différents exemples de réalisation, on positionne ainsi l'élément de renfort biélastique en priorité le long de la portion de structure de renfort 30 de type carcasse qui est fortement sollicitée et où un effet de diffusion de l'énergie est particulièrement bénéfique. [0007] Selon un mode de réalisation avantageux, la portion du bourrelet comprise entre les deux sections concourantes de structures de renfort forme une zone de remplissage occupée par un matériau caoutchoutique de remplissage dans lequel la totalité de l'élément de renfort biélastique est logé. Selon un exemple de réalisation avantageux, l'extrémité radialement extérieure de l'élément de renfort biélastique est située à au moins cinq mm de la limite radialement supérieure de la zone de remplissage (distance Dl). Le matériau caoutchoutique de remplissage, dû à son haut module, procure de bonnes caractéristiques d'ancrage. En contrepartie, ce type de matériau est plus fragile. La présence de l'élément de renfort biélastique permet d'atténuer ou de compenser ce dernier effet, grâce à un découplage mécanique entre la structure de renfort de type carcasse et la zone de remplissage. Selon un mode de réalisation avantageux, le matériaux de la zone de remplissage comporte un module plus élevé que celui situé à de part et d'autre de cette zone. 8] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ledit élément de renfort biélastique se prolonge radialement intérieurement de façon à former, le long d'une portion radialement intérieure de la tringle, une portion de retournement de l'élément de renfort biélastique, 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 jusqu'à une position radiale inférieure ou égale à celle de l'extrémité de la section retournée de structure de renfort. [0009] Selon d'autres formes de réalisation, la portion de retournement de l'élément de renfort biélastique s'étend radialement extérieurement depuis la base de ladite tringle jusqu'à une position radiale supérieure à celle de l'extrémité de la section retournée de structure de renfort. ] Selon une variante, l'extrémité de l'élément de renfort biélastique situé du côté de la section retournée de la structure de renfort de type carcasse est située dans la zone de remplissage. Selon un exemple de réalisation avantageux, cette P10-1850 5 extrémité est située à au moins cinq mm de l'extrémité libre de la section retournée de la structure de renfort de type carcasse (distance D3). Selon ces exemples de réalisation, toute la portion sollicitée de la zone d'ancrage est protégée par la présence de l'élément de renfort biélastique. [0011]La zone de remplissage s'étend de préférence radialement extérieurement au-delà de l'extrémité de la section retournée de structure de renfort. 2] De manière avantageuse, l'élément de renfort biélastique présente au moins io l'une et de préférence l'ensemble des caractéristiques suivantes : -un taux d'allongement élastique d'au moins 8%, -une taille de maille inférieure ou égale à 150 mailles par décimètres, et de préférence 200 mailles par décimètres. [0013] L'élément de renfort biélastique comprend de préférence au moins un 15 matériau choisi parmi les polyamides, les polyesters, la rayonne, le coton, la laine, l'aramide, la soie, le lin. [0014] De manière avantageuse, l'élément de renfort biélastique comprend une certaine proportion de fils élastiques. [0015] Egalement de manière avantageuse, l'élément de renfort biélastique 20 présente une épaisseur pouvant se situer entre 0,2 mm et 2 mm, et de préférence entre 0,4 et 1,2 mm. [0016] L'élément de renfort biélastique présente une masse surfacique de préférence généralement située entre 70 et 700 g/m2, et de manière encore plus préférentielle entre 140 et 410 g/m2. 25 [0017] Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'élément de renfort biélastique est composée d'au moins un polymère choisi parmi les polymères thermodurcissable, les polymères thermoplastiques. [0018] De manière avantageuse, le tissu utilisé est un tricot biélastique, c'est-à-dire un tissu à mailles dont les boucles formant les mailles sont susceptibles de se 30 déplacer les unes par rapport aux autres dans le sens du tricotage et dans le sens perpendiculaire au tricotage. Par biélastique, on entend que le matériau en question possède des propriétés le rendant élastique dans au moins deux directions sensiblement perpendiculaires, et de préférence dans toutes les directions. [0019] L'utilisation de fibres élastomériques pour réaliser ce tissus ou tricot n'est 5 donc pas indispensable. On peut éventuellement en prévoir en faible proportion pour favoriser la mise en oeuvre et faciliter le retour élastique. [0020] Si toutefois on ne souhaite qu'un découplage mécanique, l'utilisation d'une matrice élastomérique peut permettre d'amplifier la capacité de découplage. [0021] Le terme de tissus biélastique recouvre également des structures qui ont la lo possibilité de se déformer élastiquement de manière réversible mais qui ne sont pas forcément obtenues par tricotage. Il peut s'agir en particulier de structures obtenues au crochet ou des assemblages sous forme de bouclettes ou des aiguilletés. [0022] L'entrelacement des boucles forme un réseau déformable de manière élastique dans deux directions sensiblement perpendiculaires. Dans le cas 15 avantageux où on utilise un tricot biélastique, la capacité de déformation de ce tricot biélastique selon l'invention résulte en particulier de la structure en tricot, les fibres constituant le tricot glissant les unes par rapport aux autres dans le réseau maillé. De manière générale, le taux d'allongement élastique du tricot biélastique selon l'invention est d'au moins 10% dans au moins une des deux directions 20 d'allongement. Il est avantageusement de 50% ou plus, voire plus particulièrement de 100% ou plus. Ces propriétés s'entendent avant la mise en oeuvre du tricot dans le pneumatique selon l'invention. 3] Le sens de pose du tricot biélastique sur les zones à protéger est avantageusement tel que la direction du tricot ayant le taux d'allongement le plus 25 important est parallèle à la direction de la contrainte la plus élevée agissant sur ladite zone. [0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un exemple de réalisation d'un pneumatique conforme à l'invention, en référence aux figures en annexe, dans lesquelles : [0025] -la figure 1 représente une coupe transversale d'une moitié d'un pneumatique, avec un flanc et une portion du sommet, avec un premier exemple de positionnement d'un élément de renfort bi-élastique ; [0026]-la figure 2 représente une coupe similaire à celle de la figure 1, avec un 5 second exemple de positionnement d'un élément de renfort bi-élastique. [0027] Dans le présent document, on entend par axiale une direction parallèle à l'axe de rotation du pneumatique ; cette direction peut être axialement intérieure lorsqu'elle est dirigée vers l'intérieur du pneumatique et axialement extérieure lorsqu'elle est dirigée vers l'extérieur du pneumatique. 10 [0028] Le terme structure de renfort de sommet est utilisé dans le texte. De manière usuelle, cet élément est souvent désigné par le terme armature de sommet . [0029] La figure 1 représente de manière schématique une demie coupe radiale d'un pneumatique 1 à armature de carcasse. Ce pneumatique 1 comporte un 15 sommet 2, des flancs 3, des bourrelets 4, une structure de renfort de type carcasse 6 s'étendant de préférence d'un bourrelet à l'autre. Le sommet 2 est surmonté d'une bande de roulement 5. Les structures de renfort 6 sont ancrées dans le bourrelet de façon classique, par enroulement autour d'une tringle 15. Un tel type d'ancrage comporte un retournement de ladite structure de renfort de type carcasse 6 autour 20 d'une tringle 15 de façon à former, le long d'une portion radialement intérieure de la tringle, une portion de retournement 7 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 retournée 8 se terminant par une extrémité 13. 25 [0030]Au moins un élément de renfort biélastique 10 est disposé à proximité de ladite structure de renfort de type carcasse. A la figure 1, l'élément 10 est positionné, d'une part axialement extérieurement à la structure de renfort 6, et d'autre part, dans la portion radialement intérieure du flanc, au niveau du bourrelet 4. 30 [0031]La boucle quasi-fermée formée par le retournement de la structure de renfort de type carcasse 6 autour de la tringle 15 est de préférence remplie d'un matériau P10-1850 caoutchoutique de remplissage 9, dont le module est plus élevé que celui du matériau occupant la portion externe de cette même boucle. Cette zone de remplissage est définie radialement intérieurement par la tringle 15, latéralement par les deux portions axialement interne et externe de structure de renfort de type carcasse, et radialement extérieurement par l'extrémité 13 de la section retournée 8 de la section retournée de structure de renfort de type carcasse. Dans les exemples des figures 1 et 2, la zone de remplissage va au-delà de l'extrémité 13 en reliant ce dernier à un point radialement extérieur de la structure de renfort 6. L'élément de renfort biélastique 10 est de préférence situé dans cette zone de remplissage 9. De manière encore plus préférentielle, l'élément 10 est entièrement logé dans cette zone 9. Dans l'exemple de la figure 1, l'extrémité radialement externe de l'élément de renfort 10 se situe à une distance minimale de 5 mm (distance Dl) par rapport à l'extrémité radialement externe de la zone de remplissage 9. L'élément de renfort biélastique 10 s'étend radialement intérieurement, depuis l'extrémité 13, sur au moins la moitié de la distance radiale séparant ledit point 13 de la portion radialement extérieure de la tringle 15. Selon d'autre variantes avantageuses de réalisation, l'élément de renfort biélastique 10 s'étend radialement intérieurement, depuis le point 13, sur au moins 70 %, et de manière encore plus préférentielle, sur plus de 85 %, de la distance radiale séparant ledit point 13 de la portion radialement extérieure de la tringle 15. [0032]La figure 2 illustre un autre exemple de réalisation dans lequel la disposition de l'élément de renfort diffère du premier exemple. [0033] En effet, dans l'exemple de la figure 2, l'élément de renfort biélastique 10 se prolonge radialement intérieurement de façon à former, le long d'une portion radialement intérieure de la tringle 15, une portion de retournement 11 de l'élément de renfort biélastique, 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 15 jusqu'à une position radiale inférieure ou égale à celle de l'extrémité 13 de la section retournée 8 de structure de renfort de type carcasse, formant ainsi une portion retournée 12 de l'élément de renfort biélastique. [0034] L'extrémité de la portion retournée 12 est située dans la zone de remplissage 9. Cette extrémité est de préférence située à une distance D3 supérieure ou égale à 5 mm par rapport à l'extrémité 13 de la section retournée 8 de la structure de renfort de type carcasse. [0035] L'élément de renfort 10 est avantageusement constitué d'un tricot élastique de faible densité apparente et très déformable. Ceci permet une élasticité par glissement des fils et déformation des mailles. Il permet dans une certaine mesure un découplage mécanique entre les différents composants architecturaux entre lesquelles il s'interpose. Par ailleurs, l'avantage d'un tricot élastique est clairement io d'avoir suffisamment de souplesse de structure pour suivre les déformations du pneumatique. On pourra ainsi choisir différentes natures de matériau pour former ce tricot élastique : son épaisseur, son taux de vide et sa densité sont directement liés à ce choix et à la structure du tricot (diamètre du fil, nombre de mailles au dm et serrage). 15 [0036] Le tissu biélastique présente au moins l'une et de préférence l'ensemble des caractéristiques suivantes : -un taux d'allongement élastique d'au moins 8%, -une taille de maille inférieure ou égale à 150 mailles par décimètres, et de 20 préférence 200 mailles par décimètres. [0037] Par exemple, des essais effectués avec un tricot comportant 240 mailles par décimètre d'un côté, et 235 mailles par décimètre de l'autre côté, ont permis l'obtention de résultats fort intéressants, notamment en terme de résistance à la fissuration. 25 [0038] De manière générale, le tricot biélastique selon l'invention est constitué de fibres synthétiques, de fibres naturelles ou d'un mélange de ces fibres. A titre de fibres synthétiques, le tricot biélastique selon l'invention peut comprendre au moins un type de fibres choisi parmi le polyamide 6, le polyamide 6,6 (nylon), les polyesters, etc. 30 [0039] Ainsi, de manière avantageuse, ledit tissu comprend au moins un matériau choisi parmi les polyamides, les polyesters, la rayonne, le coton, la laine, l'aramide, la soie, le lin. [0040] Selon une variante de réalisation avantageuse, une certaine proportion de fils élastiques tels qu'en polyuréthane, latex, caoutchouc naturel ou synthétique peut s'avérer utile afin d'assurer le rappel élastique, ce qui permet de faciliter la mise en oeuvre du tissu. Ainsi, à titre de tricot biélastique selon l'invention, on peut citer le tricot commercialisé par Milliken sous la référence 2700 composé de 82% de fibre de polyamide 6 et de 18% de polyuréthane de 44 dTex. io [0041] Le tissu ou tricot biélastique selon l'invention présente une épaisseur pouvant se situer entre 0,2 mm et 2 mm, et de préférence entre 0,4 et 1,2 mm. [0042] Sa masse surfacique est généralement située entre 70 et 700 g/m2, et de préférence entre 140 et 410 g/m2. [0043] Selon une variante de réalisation, le tricot biélastique est composée d'au 15 moins un polymère choisi parmi les polymères thermodurcissable, les polymères thermoplastiques. [0044] De manière préférentielle, le tricot élastique pourra présenter une masse volumique d'au moins 0,02 g/cm3, mesurée de manière classique, cette masse volumique pouvant aller jusqu'à 0,50 g/cm3. 20 [0045] Une autre caractéristique du tricot élastique utilisable dans le cadre de l'invention est son taux de vide. De manière générale selon l'invention, le taux de vide sera avantageusement d'au moins 40 % pour que le tricot soit suffisamment compressible. Ce taux de vide peut-être calculé en comparant la masse volumique du tricot avec celle du matériau compact constituant sa matrice, mesurée par tout 25 moyen classique. [0046] Parmi les matériaux non élastomériques pouvant constituer la matrice de ces tricots, on peut citer : -les fibres textiles naturelles, comme le coton, la laine, le lin, le chanvre, la soie, etc. -les fibres textiles artificielles comme la rayonne; i0 -des fibres textiles synthétiques par exemple en polyesters, polyamides, aramides, polychlorure de vinyle, polyoléfines etc. -des fibres minérales par exemple en verre, silice, ou laine de roche. [0047]Parmi les matériaux élastomériques, on peut citer le caoutchouc naturel, le 5 polybutadiène, le SBR, le polyuréthane, etc. REVENDICATIONS 1. Pneumatique comprenant au moins une structure de renfort (6) de type carcasse s'étendant circonférentiellement depuis le bourrelet (4) vers ledit flanc (3), ancrée de chaque côté du pneumatique dans un bourrelet dont la base est destinée à être montée sur un siège de jante, ledit ancrage comportant un retournement de ladite structure de renfort de type carcasse autour d'une tringle (15) de façon à former, le long d'une portion radialement intérieure de la tringle, une portion de retournement (7) 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 retournée (8) se terminant par une extrémité (13), chaque bourrelet (4) se prolongeant radialement vers l'extérieur par un flanc (3), les flancs rejoignant radialement vers l'extérieur une bande de roulement (5), ledit pneumatique comportant par ailleurs au moins un élément de renfort biélastique (10) circonférentiel étant constituée d'un tissus biélastique dans lequel ledit tissu utilisé est un tricot biélastique, soit un tissu à mailles dont les boucles formant les mailles sont susceptibles de se déplacer les unes par rapport aux autres dans le sens du tricotage et dans le sens perpendiculaire au tricotage, ledit au moins un élément de renfort biélastique (10) étant agencé de façon à s'étendre sensiblement parallèlement le long d'une portion de la structure de renfort (6) située dans la zone du bourrelet (4) du pneumatique, axialement extérieurement à la structure de renfort, à proximité immédiate de celle-ci. 2. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel ledit renfort biélastique (10) s'étend radialement intérieurement, depuis une position radiale correspondant à celle de l'extrémité (13) de la section retournée (8) de la structure de renfort, sur plus de la moitié de la distance radiale séparant ladite extrémité (13) de la portion radialement extérieure de la tringle (15). 3. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel ledit renfort biélastique (10) s'étend radialement intérieurement, depuis une position radiale correspondant à celle de l'extrémité (13) de la section retournée (8) de la structure de renfort sur plus de 70 % et de préférence plus de 85 % de la distance radiale séparant ladite extrémité (13) de la portion radialement extérieure de la tringle(15). P10-1850 4. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la portion du bourrelet (4) comprise entre les deux sections concourantes de structures de renfort forme une zone de remplissage (9) occupée par un matériau caoutchoutique de remplissage dans lequel la totalité de l'élément de renfort biélastique (10) est logé. 5. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit élément de renfort biélastique (10) se prolonge radialement intérieurement de façon à former, le long d'une portion radialement intérieure de la tringle, une portion de retournement (7) de l'élément de renfort biélastique, depuis un point axialement intérieur à la tringle (15) vers un point axialement extérieur à celle-ci puis s'étendant radialement extérieurement depuis la base de ladite tringle jusqu'à une position radiale inférieure ou égale à celle de l'extrémité (13) de la section retournée (8) de structure de renfort. 6. Pneumatique selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel l'extrémité de l'élément de renfort biélastique (10) situé du côté de la section retournée (8) de la structure de renfort de type carcasse est située dans la zone de remplissage (9). 7. Pneumatique selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel la zone de remplissage (9) s'étend radialement extérieurement au-delà de l'extrémité (13) de la section retournée de structure de renfort. 8. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de renfort biélastique (10) présente au moins l'une et de préférence 25 l'ensemble des caractéristiques suivantes : -un taux d'allongement élastique d'au moins 8%, -une taille de maille inférieure ou égale à 150 mailles par décimètres, et de préférence 200 mailles par décimètres. 9. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit 30 élément de renfort biélastique (10) comprend au moins un matériau choisi parmi les polyamides, les polyesters, la rayonne, le coton, la laine, l'aramide, la soie, le lin. 10. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de renfort biélastique (10) comprend une certaine proportion de fils élastiques. 11. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel 5 l'élément de renfort biélastique (10) présente une épaisseur pouvant se situer entre 0,2 mm et 2 mm, et de préférence entre 0,4 et 1,2 mm. 12. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de renfort biélastique (10) présente une masse surfacique généralement située entre 70 et 700 g/m2, et de préférence entre 140 et 410 g/m2. 10 13. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de renfort biélastique (10) est composée d'au moins un polymère choisi parmi les polymères thermodurcissable, les polymères thermoplastiques.