Brevet FR2952589A1 — publié le 20110520

P10-2352 Domaine de l'invention (0001) La présente invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale, et plus particulièrement à un pneumatique de type petit poids lourd ("light truck" en anglais), destiné à équiper un véhicule tel qu'une camionnette. Elle concerne plus spécifiquement une nouvelle structure de bourrelet de ces pneus. État de la technique (0002) En général, un pneumatique du type considéré comprend une armature de carcasse formée d'au moins une nappe de câbles métalliques ou de câbles textiles, cette armature de carcasse étant ancrée dans chaque bourrelet à au moins une tringle, en formant un retournement. L'armature de carcasse est radialement surmontée d'une armature de sommet, composée d'au moins deux nappes de câbles métalliques, croisés d'une nappe à la suivante en formant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°. Le retournement de l'armature de carcasse comprend, vue dans un plan de coupe radial (c'est-à-dire un plan contenant l'axe de rotation du pneu) une extrémité située à une distance appropriée de l'axe de rotation du pneu de façon à assurer une bonne tenue mécanique du bourrelet lors de l'utilisation du pneu. Entre l'armature de carcasse et le retournement sont disposés un ou des profilés à base de mélanges de caoutchouc. (0003) Ce pneu est destiné à être monté sur une jante de montage comprenant une partie (nommée siège de jante) destinée à recevoir les bourrelets d'un pneu et axialement à l'extérieur de chaque siège un rebord destiné à limiter axialement le déplacement des bourrelets du pneu lors du gonflage. Il est connu qu'un même pneu pour camionnette ou petit poids lourd peut être monté sur plusieurs jantes ayant des géométries de rebord différentes. Par géométries différentes, on entend ici que ces jantes se distinguent par des hauteurs de rebord différentes et des profils de crochet à courbures différentes. Selon la hauteur et la forme des rebords, on comprend aisément que des niveaux de contraintes peuvent être particulièrement pénalisants sur l'endurance des bourrelets et par voie de conséquence sur celle du pneu. Le cas le plus pénalisant est obtenu avec des hauteurs faibles de rebord et des crochets de petits rayons de courbure. (0004) Pour améliorer l'endurance des bourrelets de tels pneus, des solutions ont été proposées. En particulier le brevet US-5433257 décrit une structure de bourrelet dans laquelle un premier profilé de section triangulaire prend appui sur la tringle de section 2952589 -2- circulaire et s'étend en s'amincissant radialement vers l'extérieur jusqu'à un point situé sensiblement à la même hauteur que l'extrémité du retournement de l'armature de carcasse. Ce premier profilé est plaqué contre l'armature de carcasse. En outre, un deuxième profilé prolonge le premier jusqu'à un point radialement à l'extérieur de 5 l'extrémité du retournement ; ce deuxième profilé assure la liaison par contact entre le premier profilé et le retournement de l'armature de carcasse. Le premier profilé est réalisé dans un matériau ayant un module d'élasticité à 100% de déformation d'extension égal à 6 MPa alors que le deuxième profilé est réalisé dans un matériau ayant un module d'élasticité à 100% de déformation d'extension égal à au moins 1.5 MPa et au plus égal à 10 3.5 MPa. (0005) Dans la structure selon l'art antérieur et dans un plan de coupe radial, c'est-à-dire un plan contenant l'axe de rotation, la distance à l'axe de rotation du point d'extrémité du retournement est supérieure à la distance du point de la jante de montage sur laquelle le pneu est destiné à être monté. Enfin, une armature additionnelle comprenant une 15 pluralité de renforts faisant un angle différent de l'angle des renforts de l'armature de carcasse est prévue pour envelopper en partie le retournement et l'armature de carcasse dans le bourrelet. Des matériaux caoutchoutiques sont par ailleurs prévus pour découpler le retournement de l'armature additionnelle. En outre, un profilé est prévu axialement à l'extérieur de l'armature additionnelle pour prendre appui sur le rebord de jante. 20 (0006) Cette structure bien que présentant de bonnes performances en endurance, confère au pneu un surpoids dont on sait qu'il est un facteur particulièrement surveillé dans le développement des nouveaux véhicules petit poids lourd et camionnette. (0007) Il est recherché une structure de bourrelet de pneu pour véhicules petit poids lourd et camionnette qui soit allégée sans pour autant générer une perte de performance, 25 notamment de tenue mécanique lors d'un échauffement des bourrelets résultant de freinages répétitifs. Les recherches des demanderesses ont mis en évidence que les structures de bourrelet rappelées plus haut pouvaient être nettement améliorées par un choix judicieux des profilés et des matériaux à base de caoutchouc constituant le bourrelet du pneu. 30 Exposé de l'invention (0008) Dans ce but, il est proposé un pneu à armature de carcasse radiale comportant des renforts (métalliques ou textiles) orientés radialement, ce pneu comprenant des bourrelets destinés à venir en contact avec jante de montage. Cette jante 2952589 -3- comprend un siège prolongé axialement à l'extérieur par une partie formant un rebord de jante dont les points radialement les plus à l'extérieur sont à une distance Rr de l'axe de rotation du pneu. Vu dans un plan de coupe radial (c'est-à-dire dans un plan de coupe contenant l'axe de rotation), ce rebord se compose d'une partie rectiligne prolongeant le 5 siège de jante, cette partie rectiligne étant prolongée radialement vers l'extérieur par une partie formant un crochet. (0009) L'armature de carcasse est retournée dans chaque bourrelet autour d'une tringle tressée formée par une pluralité de fils métalliques, cette tringle ayant une section transversale, c'est-à-dire dans un plan de coupe radial, sensiblement circulaire pour 10 former un retournement. Ce retournement a, vu dans un plan de coupe radial, une extrémité positionnée, une fois le pneu monté sur sa jante de montage, à une distance Hc de l'axe de rotation du pneu. Cette distance Hc, mesurée entre le point K de la tringle radialement le plus à l'intérieur et l'extrémité du retournement de l'armature de carcasse, est comprise entre 18 et 26 mm. 15 (0010) Ce bourrelet comprend, disposés entre l'armature de carcasse et le retournement, deux profilés en matériau caoutchoutique. Un premier profilé s'étend à partir de la tringle de bourrelet et le long du retournement jusqu'à un point situé à une distance He, cette distance étant mesurée, dans un plan de coupe radial, par rapport au point radialement le plus à l'intérieur de la tringle. La longueur de couplage mécanique de 20 ce premier profilé avec l'armature de carcasse est notée L1 et la longueur de couplage mécanique de ce même profilé avec le retournement est notée L2. Le point radialement le plus à l'extérieur du premier profilé est à une distance Hi du point radialement le plus à l'intérieur de la tringle. Ce premier profilé est réalisé à partir d'un matériau ayant un module sécant en extension, à 10% d'allongement, qui est supérieur à 20 MPa, plus 25 préférentiellement supérieur à 30 MPa. Encore plus préférentiellement le module de ce premier profilé est au moins égal à 40 MPa et au plus égal à 70 MPa. (0011) Un deuxième profilé est disposé dans le bourrelet de manière à être en contact avec une face du premier profilé et le retournement de l'armature de carcasse à partir d'une hauteur égale à He. Ce deuxième profilé s'étend très largement radialement au 30 delà de l'extrémité du retournement jusqu'à une distance H2 mesurée par rapport au point radialement le plus à l'intérieur de la tringle. Le matériau de ce deuxième profilé a un module sécant en extension, à 10% d'allongement, qui est au moins égal à 7 MPa et un module sécant en extension, à 100% d'allongement, qui est au moins égal à 4.5 MPa. 2952589 -4- (0012) Ce deuxième profilé présente, au niveau de l'extrémité du retournement, une épaisseur B au moins égale à lmm et au plus égale à la largeur axiale de la tringle (largeur mesurée dans la direction parallèle à l'axe de rotation). (0013) La hauteur He du premier profilé en contact avec le retournement de 5 carcasse est telle que la longueur de collage L2 du premier profilé avec le retournement est au plus égale à la moitié de la longueur Lr du retournement (cette longueur étant mesurée comme la longueur de retournement en contact avec les premier et deuxième profilés). (0014) Ce bourrelet comprend, en outre, axialement à l'extérieur du retournement de 10 l'armature de carcasse, un profilé de remplissage et un profilé de protection, ce dernier - axialement à l'extérieur du profilé de remplissage - étant prévu pour venir en contact avec le rebord de jante. Dans le pneu selon l'invention, ces profilés de protection et de remplissage ont des épaisseurs appropriées de façon que la distance A entre l'armature de carcasse et le profil externe de bourrelet dans sa partie pouvant être en contact avec le 15 rebord de jante est telle que 4 A B 2 A, B mesurant la distance séparant l'extrémité du retournement de l'armature de carcasse de l'armature de carcasse et mesurée sur une droite perpendiculaire à l'armature de carcasse. La jante préférentiellement utilisée correspond à celle dont le rebord est le plus petit parmi tous les rebords de jantes utilisables pour monter le pneu considéré. 20 (0015) La mesure des distances A et B se fait à partir de l'extérieur des renforts de l'armature de carcasse ou du retournement. (0016) Avantageusement, le premier profilé est préférentiellement choisi comme une composition de caoutchouc comprenant une résine renforçante additionnelle 25 constituée par exemple d'un accepteur de méthylène tel qu'une résine formophénolique, à un taux préférentiel compris entre 3 et 15 pce, plus préférentiellement compris entre 5 et 12 pce, et un donneur de méthylène tel que l'hexaméthylènetetramine ("HMT") ou encore l'hexamethoxy-methylmelamine ("HMMM", encore notée "H3M"), à un taux préférentiel compris entre 1 et 10 pce, plus préférentiellement compris entre 3 et 7 pce ("pce" e 30 correspond au nombre de parties en poids du composant pour cent parties d'élastomère). (0017) Dans un aspect de l'invention, l'épaisseur du deuxième profilé est sensiblement égale à l'épaisseur du profilé de remplissage prise au même niveau 2952589 -5- (notamment à l'extrémité du retournement de l'armature de carcasse) pour permettre une meilleure absorption de la flexion sur les rebords de jante et ainsi diminuer l'usure par frottement du bourrelet contre lesdits rebords. Ainsi choisies, ces épaisseurs permettent d'éviter que le retournement ne soit soumis à des contraintes de compression lors de ces 5 déformations de flexion en roulage. (0018) Selon un autre aspect de l'invention, la tringle d'ancrage de l'armature de carcasse est entourée d'une couche de matériau élastomère dont le module sécant d'élasticité en tension est sensiblement égal au module sécant d'élasticité en tension du matériau constituant le premier profilé. Par sensiblement égal, on entend que la les 10 matériaux peuvent être identiques ou encore présenter des modules au plus différents de 10%. (0019) Définitions : (0020) Par radialement vers l'extérieur, on entend une direction perpendiculaire à l'axe de rotation et s'éloignant dudit axe. 15 (0021) Par plan de coupe radial, on entend un plan qui contient l'axe de rotation. (0022) Avantageusement, l'extrémité du deuxième profilé radialement la plus à l'extérieur par rapport à l'axe de rotation est à une distance H2 du point radialement le plus à l'intérieur de la tringle et est au moins égale à 1 fois et au plus égale à 2.5 fois la distance Hc de l'extrémité du retournement par rapport au point radialement le plus à 20 l'intérieur de la tringle. (0023) Avantageusement, la distance He mesurant la hauteur de contact entre le premier profilé et le retournement de l'armature de carcasse est au moins égale à la largeur axiale de la tringle et au plus 0.75 fois la distance Hc de l'extrémité du retournement. 25 (0024) La distance Hi du dernier point du premier profilé en contact avec l'armature de carcasse est supérieure à la distance He mesurant la hauteur de contact entre le premier profilé et le retournement. Cette distance Hi est au moins égale à 0.5 fois et au plus égale à 1.25 fois la distance Hc. Brève présentation des figures 30 (0025) Les caractéristiques de l'invention seront mieux comprises à l'aide de la description qui suit et qui se réfère au dessin, illustrant à titre non limitatif un exemple d'exécution, dessin sur lequel : 2952589 -6- (0026) - la figure 1 montre plusieurs profils, vus en section méridienne, de jante de montage pour un même pneu destiné à un véhicule camionnette ; (0027) - la figure 2 montre schématiquement une coupe dans un plan radial d'un bourrelet conforme à l'invention. 5 Exposé détaillé d'au moins un mode de réalisation (0028) La figure 1 montre partiellement deux jantes de montage J1 et J2 pour un pneu destiné à une camionnette (et notamment un pneu conforme à l'invention et tel que représenté à la figure 2). Ces jantes de montage comprennent une partie formant siège de jante S incliné d'un angle égal à 5 degrés par rapport à la direction de l'axe de 10 rotation YY', ces sièges de jante S étant destinés à recevoir des sièges de bourrelet de pneu. Axialement à l'extérieur de ces sièges, sont formés des rebords R1 et R2 ayant pour fonction de limiter le déplacement axial des bourrelets. Ces rebords sont formés d'une partie plane sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation YY' prolongée radialement vers l'extérieur par une partie recourbée formant une sorte de crochet. Une particularité 15 d'usage de certains pneus pour camionnette est de pouvoir être montés sur des jantes se distinguant entre elles par la géométrie de leurs rebords. Le diamètre nominal de cette jante est obtenu comme deux fois la distance à l'axe de rotation séparant le point d'intersection entre la partie rectiligne du rebord avec le siège de jante. (0029) Dans le cas montré, une jante J1 comprend un rebord R1 dont les points 20 radialement les plus à l'extérieur sont à une distance Rr de l'axe de rotation. Une jante J2 comprend un rebord R2 dont les points radialement les plus à l'extérieur sont à une distance Rr' de l'axe de rotation. Dans le cas montré, ces deux jantes ont des sièges de même géométrie, la jante J1 comprenant un crochet qui présente une courbure plus prononcée que celle du crochet de l'autre jante J2. C'est cette jante J1 qui se révèle comme 25 étant plus pénalisante sur l'endurance d'un bourrelet. (0030) Avec la figure 2, on montre un bourrelet 100 d'un pneu pour camionnette de dimension 195/75 R 16 selon l'invention. (0031) Ce pneu est représenté monté sur une jante de montage J1 dont l'appellation est 6J16 dans la norme E.T.R.T.O.. Cette jante montrée à la figure 1 est considérée 30 comme la plus pénalisante pour les bourrelets du pneu. Le pneu gonflé à sa pression nominale de 6 bars est destiné à supporter une charge de 1325 kg. 2952589 -7- (0032) Ce pneu comprend une armature de carcasse 10 formée d'une nappe unique en matériau caoutchouc renforcée par des renforts métalliques de structure 12-15NF, c'est-à-dire de 12 fils de 15/100 de millimètre de diamètre. Ces renforts de l'armature de carcasse sont orientés radialement dans le pneu, c'est-à-dire pour faire un angle égal ou 5 proche à 90 degrés avec une direction tangente circonférentielle et avec un pas égal à 1.25 mm, ce pas étant mesuré au point radialement le plus à l'intérieur de la tringle d'ancrage. Le matériau caoutchoutique de cette armature a un module sécant à 10% d'allongement mesuré à 23°C qui est égal à 8.2 MPa. (0033) La tringle 5 est obtenue par un enroulement en hélice autour d'une âme 10 circulaire et a une section transversale sensiblement circulaire de diamètre moyen au moins égal à 5 mm et au plus égal à 10mm, dans le cas présent égal à 6.8 mm. Cette tringle a un rayon interne Rt égal dans le cas présent à 205.5 mm. Dans le cas présent la tringle est enrobée par le matériau composant le premier profilé en faisant le tour complet de ladite tringle avec une épaisseur sensiblement uniforme au moins dans la partie 15 radialement à l'intérieur de la tringle. (0034) L'armature de carcasse 10 est enroulée dans chaque bourrelet autour de la tringle 5 de l'intérieur vers l'extérieur du pneu pour former un retournement 20 s'étendant sensiblement parallèlement à l'armature de carcasse 10 et radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de rotation. Vu dans un plan de coupe radial correspondant à celui de la 20 figure, ce retournement 20 comprend une extrémité 21 située à une distance Hc qui est dans le cas présent égale à 18.2 mm (soit 1.05 fois la hauteur du crochet de la jante de montage). (0035) Entre l'armature de carcasse 10 et son retournement 20, un premier profilé 1 s'étend à partir de la tringle 5 jusqu'à une distance maximale Hi égale ici à 19.1 mm, cette 25 distance étant mesurée, dans un plan de coupe radial, par rapport au point K radialement le plus à l'intérieur de la tringle. Ce premier profilé 1 est en contact avec le retournement 20 jusqu'à une distance He égale à 10.6 mm. (0036) Ce premier profilé est réalisé dans un matériau ayant un module sécant en extension, à 10% d'allongement et à 23 °C, qui est supérieur à 20 MPa et dans le cas 30 présent égal à 52,4 MPa. (0037) En outre, un deuxième profilé 2 est disposé dans le bourrelet de manière à être en contact avec une face du premier profilé et le retournement de l'armature de carcasse à partir d'un point situé à une distance He mesurée par rapport au point K. 2952589 -8- (0038) Ce deuxième profilé 2 s'étend radialement vers l'extérieur jusqu'à une distance H2, mesurée par rapport au point K de la tringle radialement le plus à l'intérieur, égale dans le cas présent à 39 mm. Ce deuxième profilé 2 est réalisé dans un matériau ayant un module sécant en extension, à 10% d'allongement et pour une température de 5 23 °C, qui est au moins égal à 7 MPa et dans le cas présent égal à 7.8 MPa et un module sécant en extension, à 100% d'allongement et pour une température de 23 °C, qui est au moins égal à 4.5 MPa, dans le cas présent égal à 4.5 MPa. (0039) La représentation du bourrelet selon l'invention montre ce bourrelet tel qu'il est lorsque le pneu est monté et gonflé à sa pression nominale. Dans cette configuration, 10 le bourrelet comprend un profilé de protection 4 axialement à l'extérieur qui est formé par un matériau ayant des propriétés appropriées pour résister aux mouvements de flexion contre le rebord de jante au cours du roulage du pneu. Ce matériau est dit protecteur contre une usure trop rapide du bourrelet contre le métal formant la jante. Dans le cas présent, ce matériau protecteur a un module d'extension à 10% et 23 °C qui est égal à 15 6.6 MPa. Entre ce profilé protecteur 4 et le retournement 20, il est prévu un profilé de remplissage 3 apte à absorber les contraintes se développant axialement à l'extérieur du retournement lors des cycles de flexion dus au roulage. Le matériau du profilé de remplissage 3 a un module d'extension à 10% et 23 °C qui est égal à 3.7 MPa. (0040) Dans cette configuration de gonflage seul, on note que le profilé de 20 protection 4 du bourrelet est en contact avec le rebord de jante jusqu'à un point F. La distance B séparant l'extrémité du retournement de l'armature de carcasse de cette armature est égale 3.6 mm (mesure faite entre les renforts de l'armature et du retournement). La distance A mesurée au même endroit entre l'armature de carcasse et le profil extérieur du bourrelet est dans le cas présent égale à 11.9 mm. Les grandeurs A et B 25 satisfont la relation 4 A B 2 A (B est effectivement compris entre 2.98 mm et 5.95 mm dans l'exemple décrit). (0041) A chaque passage dans le contact, la partie du pneu concernée voit chacun de ses bourrelets s'enrouler au moins partiellement autour d'un rebord et plus précisément autour de la partie formant crochet. Sous ces sollicitations cycliques, le retournement est 30 sévèrement sollicité et par ailleurs ces sollicitations sont amplifiées par des températures de fonctionnement élevées consécutives à un échauffement résultant notamment des montées en températures des organes de freinage du véhicule. 5 2952589 -9- (0042) On constate qu'après un roulage en charge et vitesse stabilisées, la température maximale dans ce bourrelet est au plus égale à 90°C alors qu'elle est supérieure à 95°C pour des structures usuelles notamment celles de l'art antérieur cité dans ce document. (0043) L'invention ne doit pas être interprétée comme étant limitée par l'exemple décrit et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 û Pneu à armature de carcasse radiale comportant des renforts orientés radialement, ce pneu comprenant des bourrelets destinés à venir en contact avec jante de montage, cette jante comprenant un siège prolongé axialement à l'extérieur par une partie formant un rebord de jante dont la partie radialement la plus à l'extérieur est à une distance Rr de l'axe de rotation et a une forme sensiblement circulaire dans un plan de coupe contenant l'axe de rotation, chaque bourrelet comprenant une tringle d'ancrage, le pneu étant renforcé par une armature de carcasse retournée dans chaque bourrelet autour de cette tringle d'ancrage, pour former un retournement ayant une extrémité positionnée, une fois le pneu monté sur sa jante de montage, sur un cercle centré sur l'axe de rotation du pneu et de rayon Hc qui est au moins égal à 18 mm et au plus égal à 26 mm, ce bourrelet comprenant axialement à l'extérieur du retournement de l'armature de carcasse une épaisseur de matériau définissant un profil externe de bourrelet, ce profil étant tel que la distance A mesurée entre l'armature de carcasse et ce profil externe de bourrelet dans sa partie pouvant être en contact avec le rebord de jante est telle que 4 A B - A, avec B mesurant la distance séparant l'extrémité du retournement de l'armature de carcasse de l'armature de carcasse et mesurée sur une droite perpendiculaire à l'armature de carcasse, ce bourrelet comprenant, placés entre l'armature de carcasse et le retournement, un premier et un deuxième profilés, - le premier profilé s'étendant à partir de la tringle de bourrelet jusqu'à une distance maximale Hi, cette distance étant mesurée, dans un plan de coupe méridien, par rapport au point radialement le plus à l'intérieur de la tringle, ce premier profilé étant en contact avec le retournement jusqu'à une distance He, ce premier profilé étant réalisé dans un matériau ayant un module sécant en extension, à 10% d'allongement, qui est supérieur à 20 MPa, - un deuxième profilé est disposé dans le bourrelet de manière à être en contact avec une face du premier profilé et le retournement de l'armature de carcasse à partir d'une hauteur égale à He, ce deuxième profilé s'étend jusqu'à une distance H2 mesurée par rapport à la base de la tringle, ce deuxième profilé étant réalisé dans un matériau ayant un module sécant en extension, à 10% 2952589 - 11 - d'allongement, qui est au moins égal à 7 MPa et un module sécant en extension, à 100% d'allongement, qui est au moins égal à 4.5 MPa, et en outre, ce deuxième profilé présente, au niveau de l'extrémité du retournement de l'armature de carcasse, une épaisseur comprise entre lmm et la largeur axiale de la tringle, 5 et en ce que la hauteur He du premier profilé en contact avec le retournement de carcasse est telle que la longueur de couplage L2 entre ce premier profilé et ce retournement est au plus égale à la moitié de la longueur Lr du retournement, cette longueur étant mesurée comme la longueur de retournement en contact avec les premier et deuxième profilés. 2 ù Pneu selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier profilé est réalisé dans un 10 matériau ayant un module sécant en extension, à 10% d'allongement, qui est au moins égal à 40 MPa et au plus égal à 70 MPa. 3 ù Pneu selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le matériau formant le premier profilé est une composition de caoutchouc comprenant une résine renforçante additionnelle constituée d'un accepteur de méthylène tel qu'une résine formophénolique, avec un 15 taux préférentiel compris entre 3 et 15 pce, et un donneur de méthylène tel que l'hexaméthylènetétramine ("HMT") ou encore l'hexamethoxy-methylmélamine ("HMMM", encore notee "H3M"), avec un taux préférentiel compris entre 1 et 10 pce. 4 ù Pneu selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'extrémité du deuxième profilé radialement la plus à l'extérieur par rapport à l'axe de rotation est à une distance H2 du 20 point radialement le plus à l'intérieur de la tringle, cette distance étant comprise entre 1 fois et 2.5 fois la distance de l'extrémité du retournement Hc par rapport au point radialement le plus à l'intérieur de la tringle. 5 ù Pneu selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le point du premier profilé en contact avec l'armature de carcasse radialement le plus à l'extérieur est à une distance Hi qui est 25 supérieure à la distance He mesurant la hauteur de contact entre le premier profilé et le retournement et en ce que cette distance Hi est comprise entre 0.5 fois et1.25 fois la distance Hc, ces distances Hi, He, Hc étant prises par rapport au point radialement le plus à l'intérieur de la tringle.