Brevet FR3000918A1 — publié le 20140718

- 1 - PNEUMATIQUE COMPORTANT UNE COUCHE D'ELEMENTS DE RENFORCEMENT DONT LES EXTREMITES SONT RETOURNEES [0001] La présente invention concerne un pneumatique, à armature de carcasse radiale et plus particulièrement un pneumatique destiné à équiper des véhicules portant de lourdes charges, tels que, par exemple les camions, tracteurs, remorques ou bus routiers. [0002] D'une manière générale dans les pneumatiques de type poids-lourds, l'armature de carcasse est ancrée de part et d'autre dans la zone du bourrelet et est surmontée radialement par une armature de sommet constituée d'au moins deux couches, superposées et formées de fils ou câbles parallèles dans chaque couche et croisés d'une couche à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°. Lesdites couches de travail, formant l'armature de travail, peuvent encore être recouvertes d'au moins une couche dite de protection et formée d'éléments de renforcement avantageusement métalliques et extensibles, dits élastiques. Elle peut également comprendre une couche de fils ou câbles métalliques à faible extensibilité faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 45° et 90°, cette couche, dite de triangulation, étant radialement située entre l'armature de carcasse et la première couche de sommet dite de travail, formées de fils ou câbles parallèles présentant des angles au plus égaux à 45° en valeur absolue. La couche de triangulation forme avec au moins ladite couche de travail une armature triangulée, qui présente, sous les différentes contraintes qu'elle subit, peu de déformations, la couche de triangulation ayant pour rôle essentiel de reprendre les efforts de compression transversale dont est l'objet l'ensemble des éléments de renforcement dans la zone du sommet du pneumatique. [0003] Des câbles sont dits inextensibles lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à 10% de la force de rupture un allongement relatif au plus égal à 0,2%. [0004] Des câbles sont dits élastiques lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à la charge de rupture un allongement relatif au moins égal à 3% avec un module tangent maximum inférieur à 150 GPa. - 2 - [0005] Des éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement qui font avec la direction circonférentielle des angles compris dans l'intervalle + 2,5°, - 2,5° autour de 0°. [0006] La direction circonférentielle du pneumatique, ou direction longitudinale, est la direction correspondant à la périphérie du pneumatique et définie par la direction de roulement du pneumatique. [0007] La direction transversale ou axiale du pneumatique est parallèle à l'axe de rotation du pneumatique. [0008] La direction radiale est une direction coupant l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci. [0009] L'axe de rotation du pneumatique est l'axe autour duquel il tourne en utilisation normale. [0010] Un plan radial ou méridien est un plan qui contient l'axe de rotation du pneumatique. [0011] Le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, est un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu et qui divise le pneumatique en deux moitiés. [0012] En ce qui concerne les fils ou câbles métalliques, les mesures de force à la rupture (charge maximale en N), de résistance à la rupture (en MPa) et d'allongement à la rupture (allongement total en %) sont effectuées en traction selon la norme ISO 6892 de 1984. [0013] Certains pneumatiques actuels, dits "routiers", sont destinés à rouler à des vitesses moyennes élevées et sur des trajets de plus en plus longs, du fait de l'amélioration du réseau routier et de la croissance du réseau autoroutier dans le monde. L'ensemble des conditions, sous lesquelles un tel pneumatique est appelé à rouler, permet sans aucun doute un accroissement du nombre de kilomètres parcourus, l'usure du pneumatique étant moindre. Cette augmentation de la durée de vie en termes kilométriques, conjuguée au fait que de telles conditions d'usage sont susceptibles de se traduire, sous forte charge, par des - 3 - températures sommet relativement élevées, nécessite une augmentation au moins proportionnelle du potentiel d'endurance de l'armature sommet des pneumatiques. [0014] Il existe en effet des contraintes au niveau de l'armature de sommet et plus particulièrement des contraintes de cisaillement entre les couches de sommet qui, dans le cas d'une trop forte élévation de la température de fonctionnement au niveau des extrémités de la couche de sommet axialement la plus courte, ont pour conséquence l'apparition et la propagation de fissures dans la gomme au niveau desdites extrémités. Le même problème existe dans le cas de bords de deux couches d'éléments de renforcement, ladite autre couche n'étant pas obligatoirement radialement adjacente à la première. [0015] Dans le but d'améliorer l'endurance de l'armature sommet des pneumatiques, la demande française FR 2 728 510 propose de disposer, d'une part entre l'armature de carcasse et la nappe de travail d'armature de sommet, radialement la plus proche de l'axe de rotation, une nappe axialement continue, formée de câbles métalliques inextensibles faisant avec la direction circonférentielle un angle au moins égal à 60°, et dont la largeur axiale est au moins égale à la largeur axiale de la nappe de sommet de travail la plus courte, et d'autre part entre les deux nappes de sommet de travail une nappe additionnelle formée d'éléments métalliques, orientés sensiblement parallèlement à la direction circonférentielle. [0016] En complément, la demande française WO 99/24269 propose notamment, de part et d'autre du plan équatorial et dans le prolongement axial immédiat de la nappe additionnelle d'éléments de renforcement sensiblement parallèles à la direction circonférentielle, de coupler, sur une certaine distance axiale, les deux nappes de sommet de travail formées d'éléments de renforcement croisés d'une nappe à la suivante pour ensuite les découpler par des profilés de mélange de caoutchouc au moins sur le restant de la largeur commune aux dites deux nappes de travail. [0017] La couche d'éléments de renforcement circonférentiels est usuellement constituée par au moins un câble métallique enroulé pour former une spire dont l'angle de pose par rapport à la direction circonférentielle est inférieur à 8°. Les câbles initialement fabriqués sont enduits d'un mélange caoutchouteux avant d'être mis en place. Ce mélange caoutchouteux vient ensuite pénétrer le câble sous l'effet de la pression et de la température lors de la cuisson du pneumatique. - 4 - [0018] Les résultats ainsi obtenus en termes d'endurance et d'usure lors de roulages prolongés sur routes à grande vitesse sont le plus souvent satisfaisants. Toutefois, il apparaît que dans certaines conditions de roulage, notamment dans le cas de surcharge, certains pneumatiques présentent parfois une usure plus prononcée sur une partie de leur bande de roulement. Il arrive en effet que certaines pratiques conduisent au transport de charges supérieures à celles recommandées et par voie de conséquence à un usage du pneumatique conduisant notamment à des phénomènes d'usure irrégulière. [0019] Un but de l'invention est ainsi de fournir des pneumatiques pour véhicules "Poids-Lourds", dont les performances d'endurance et d'usure sont conservées, voire améliorées, pour des usages routiers quelles que soient les conditions d'usage. [0020] Ce but est atteint selon l'invention par un pneumatique à armature de carcasse radiale comprenant une armature de sommet formée d'au moins deux couches de sommet de travail d'éléments de renforcement, croisés d'une couche à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°, elle-même coiffée radialement d'une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, l'armature de sommet comportant entre deux couches de sommet de travail au moins une couche d'éléments de renforcement circonférentiels, les extrémités axiales de la couche de travail d'élément de renforcement radialement la plus proche de l'armature de carcasse étant retournées pour couvrir les extrémités axiales d'une couche de sommet de travail radialement extérieure à la couche d'éléments de renforcement circonférentiels, les éléments de renforcement d'au moins ladite couche de sommet de travail radialement la plus proche de l'armature de carcasse présentant un diamètre inférieur à 1.1 mm, lesdits éléments de renforcement étant eux-mêmes composés de fils de diamètre inférieur à 0.3 mm et lesdits éléments de renforcement satisfaisant la relation suivante : (Fr x 4 cos2a) / (P x 0.75 Pg x 0) REVENDICATIONS1 - Pneumatique pour véhicule de type poids lourd, à armature de carcasse radiale comprenant une armature de sommet formée d'au moins deux couches de sommet de travail d'éléments de renforcement, croisés d'une couche à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°, elle-même coiffée radialement d'une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, l'armature de sommet comportant entre deux couches de sommet de travail au moins une couche d'éléments de renforcement circonférentiels, caractérisé en ce que les extrémités axiales de la couche de travail d'élément de renforcement radialement la plus proche de l'armature de carcasse sont retournées pour couvrir les extrémités axiales d'une couche de sommet de travail radialement extérieure à la couche d'éléments de renforcement circonférentiels, en ce que les éléments de renforcement d'au moins ladite couche de sommet de travail radialement la plus proche de l'armature de carcasse présentent un diamètre inférieur à 1.1 mm, en ce que lesdits éléments de renforcement sont composés de fils de diamètre inférieur à 0.3mm et en ce que lesdits éléments de renforcement satisfont la relation suivante : (Fr x 4 cos2a) / (P x 0.75 Pg x 0) 2 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments de renforcement d'au moins ladite couche de sommet de travail radialement la plus proche de l'armature de carcasse satisfont la relation suivante :-18- e x sin2ai 3 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments de renforcement d'au moins ladite couche de sommet de travail radialement la plus proche de 1() l'armature de carcasse sont des éléments de renforcements inextensibles. 4 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle moyen formé par les éléments de renforcement desdites au moins deux couches de travail avec la direction circonférentielle est supérieur à 20°. 5 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les 15 extrémités axiales de la couche d'élément de renforcement radialement la plus proche de l'armature de carcasse sont axialement intérieures aux extrémités axiales de la couche d'éléments de renforcement circonférentiels. 6 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités axiales de la couche d'élément de renforcement radialement la plus proche de 20 l'armature de carcasse couvrent les extrémités axiales de la couche de sommet de travail radialement la plus à l'extérieur. 7 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de renforcement d'au moins une couche d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d'allongement 25 compris entre 10 et 120 GPa et un module tangent maximum inférieur à 150 GPa. 8 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de renforcement d'au moins une couche d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant une courbe contrainte de traction en- 19 - fonction de l'allongement relatif ayant des faibles pentes pour les faibles allongements et une pente sensiblement constante et forte pour les allongements supérieurs. 9 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments de renforcement d'au moins une couche d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques coupés de manière à former des tronçons de longueur inférieure à la circonférence de la couche la moins longue, mais supérieure à 0,1 fois ladite circonférence, les coupures entre tronçons étant axialement décalées les unes par rapport aux autres, le module d'élasticité à la traction par unité de largeur de la couche d'éléments de renforcement circonférentiels étant de préférence inférieur au module d'élasticité à la traction, mesuré dans les mêmes conditions, de la couche de sommet de travail la plus extensible. 10 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments de renforcement d'au moins une couche d'éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques ondulés, le rapport a/X de l'amplitude d'ondulation a sur la longueur d'onde X étant au plus égale à 0,09, le module d'élasticité à la traction par unité de largeur de la couche d'éléments de renforcement circonférentiels étant de préférence inférieur au module d'élasticité à la traction, mesuré dans les mêmes conditions, de la couche de sommet de travail la plus extensible. 11 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'armature de sommet comporte en outre une couche de triangulation formée d'éléments de renforcement métalliques faisant avec la direction circonférentielle des angles supérieurs à 50° en valeur absolue. 12 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'armature de sommet est complétée radialement à l'extérieur par au moins une couche supplémentaire, dite de protection, d'éléments de renforcement dits élastiques, orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle compris entre 10° et 45° et de même sens que l'angle formé par les éléments inextensibles de la couche de travail qui lui est radialement adjacente. 13 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités de la couche de protection sont axialement juxtaposées aux extrémités axiales de la couche d'élément de renforcement radialement la plus proche de l'armature de carcasse-20- retournées pour couvrir les extrémités axiales de la couche de sommet de travail radialement extérieure à la couche d'éléments de renforcement circonférentiels.