Brevet FR3033288A1 — publié le 20160909

PNEUMATIQUE AYANT UNE BANDE DE ROULEMENT RENFORCEE [0001] L'invention concerne un pneumatique dont la bande de roulement est renforcée par des renforts. Ce pneumatique est plus particulièrement destiné aux véhicules de tourisme. [0002] On rappelle ci-après les définitions utilisées dans la présente invention : - « direction axiale ou transversale » : direction parallèle à l'axe de rotation du pneumatique, - « direction radiale » : direction coupant l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci, - « direction tangentielle » : direction tangente à la surface de roulement selon le sens de rotation du pneumatique, - « direction circonférentielle ou longitudinale » : direction perpendiculaire à un rayon et comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique, - « radialement à l'intérieur » : signifie dont la distance radiale mesurée depuis l'axe de rotation du pneumatique est plus proche de l'axe de rotation, - « radialement à l'extérieur » : signifie dont la distance radiale mesurée depuis l'axe de rotation du pneumatique est plus éloigné de l'axe de rotation - « coupe radiale » : coupe selon un plan qui contient l'axe de rotation du pneumatique, - « plan équatorial » : plan perpendiculaire à l'axe de rotation et qui passe par le milieu de la bande de roulement, P10-3535 3033288 2 « composition caoutchouteuse » : composition de caoutchouc comportant au moins un élastomère et une charge. [0003] Il est connu d'utiliser des compositions caoutchouteuses ayant un faible module de cisaillement dans des bandes de roulement de pneumatique pour en améliorer 5 l'adhérence au roulage sur sol mouillé ou sec. Une telle dérigidification de la composition caoutchouteuse permet d'obtenir un meilleur taux de contact entre les pains de gomme et la route, facilitant ainsi leur déformation et donc la dissipation d'énergie sous forme visco-élastique. [0004] Mais si une telle dérigidification est réalisable pour des pneumatiques de 10 compétition avec des situations de freinage en limite d'adhérence, elle n'est pas concevable pour des pneumatiques destinés à des véhicules de tourisme. En effet, l'utilisation de telles compositions caoutchouteuses entraîne à la fois une déchéance très importante de la poussée de dérive (et qui gêne le comportement routier du véhicule) et une usure prématurée du pneumatique. 15 [0005] Le document DE10 2006 043 606 Al décrit par ailleurs un pneumatique présentant une tenue de route améliorée et conservant de bonnes performances routières. Ce pneumatique comprend une bande de roulement profilée constituée d'une ou plusieurs compositions de caoutchouc, la bande de roulement comprenant des supports de renforcement. Ces supports sont disposés sous la forme d'au moins une couche tissée 20 hautement extensible dans la direction radiale et dans les directions perpendiculaires à cette direction radiale, et présentent une extensibilité particulièrement élevée. [0006] Mais les renforts de ce pneumatique sont constitués de fils croisés non soudés qui sont donc amenés à se déplacer les uns par rapport aux autres lors des différentes sollicitations mécaniques du pneumatique. P10-3535 3033288 3 [0007] Le document W098/58794 décrit en outre la présence d'au moins une couche de matériau de type grillage, dont les fils ne sont pas soudés, comme renfort dans une zone radialement interne ou radialement externe à la nappe carcasse. [0008] Aussi il subsiste le besoin de disposer d'un pneumatique qui présente une très 5 bonne adhérence sur sol mouillé et sur sol sec tout en conservant de bonnes performances techniques, en matière de freinage sur sol sec ou mouillé et de rigidité de dérive. [0009] L'invention a donc pour objet un pneumatique comportant une direction tangentielle XX', une direction axiale YY' et une direction radiale et comprenant au 10 moins une armature de carcasse surmontée radialement à l'extérieur d'une armature de sommet, elle-même radialement à l'intérieur d'une bande de roulement, ladite armature de sommet étant constituée d'au moins une couche d'éléments de renforcement, ladite bande de roulement comprenant des renforts et étant reliée à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, lesdits bourrelets étant destinés à entrer en contact avec 15 une jante, chaque bourrelet comportant au moins un élément de renforcement circonférentiel. [0010] Ce pneumatique se caractérise en ce que la bande de roulement comprend en une composition caoutchouteuse ayant un module de cisaillement supérieur ou égale à 0,4MPa et inférieur à 1MPa, et en ce que les renforts de la bande de roulement se 20 présentent sous la forme d'un grillage. Par grillage selon l'invention, on entend une structure bidimensionnelle qui se présente géométriquement sous la forme d'une première série de brins parallèles non jointifs dans une première direction et d'au moins une seconde série de brins parallèles non jointifs dans une seconde direction différente de la première. Les deux séries de brins peuvent être dans le même plan ou dans deux plans superposés. Les intersections entre les deux séries de brins forment ce que l'on appelle des « noeuds » et ceux-ci sont fixés de manière non amovible. P10-3535 3033288 4 Le grillage peut être obtenu selon différentes techniques. Selon une première technique, on peut fabriquer le grillage par extrusion directe. Il est possible de choisir la géométrie des mailles (ronde, oblongue, trapézoïdale, plate, carrée ou en croix) et la section des brins. Il est également possible de choisir des matériaux 5 différents pour chacune des deux directions. De plus il est possible de choisir des géométries différentes pour chaque direction. [0011] Selon une seconde technique, il est possible de fabriquer du grillage par un procédé de découpe (jet d'eau, mécanique, laser) d'un feuillard d'une épaisseur donnée. Dans ce cas la section des brins est définie, d'une part, par l'épaisseur du feuillard et la 10 largeur du brin et, d'autre part, par la forme géométrique de la découpe (carrée, ronde, ovale, rectangle, losange, triangle. [0012] Un renfort sous forme de grillage présente l'intérêt que les brins sont soudés entre eux au niveau de chaque noeud favorisant ainsi une coopération entre chaque brin. Ce qui n'est pas le cas avec un renfort sous forme d'un tissu ou d'un tricot où un seul fil 15 peut être plus sollicité par rapport au fils voisins. [0013] Le grillage est présent en une couche unique dans la bande de roulement. [0014] Le pneumatique selon l'invention présente l'avantage d'améliorer la tenue de route sur sol mouillé et sur sol sec grâce à la conservation d'une meilleure intégrité géométrique du renfort, et par conséquent une meilleure efficacité du renforcement dans 20 le pneumatique grâce notamment à la présence de soudures à chaque noeuds. [0015] Un autre objet de l'invention est une bande de roulement destinée à équiper le pneumatique tel que défini précédemment. [0016] Les valeurs de module de cisaillement selon l'invention sont obtenues à une fréquence de 10Hz et à une température de 60°C sous une contrainte alternée de 25 0,7MPa. P10-3535 3033288 5 En comparaison à des compositions caoutchouteuses plus classiques qui présentent un module de cisaillement supérieur ou égale à 1MPa sous les mêmes contraintes physiques, le module de cisaillement de la composition caoutchouteuse de la bande de roulement est de préférence supérieur ou égale à 0,5MPa et inférieur ou égale à 0,7MPa. 5 [0017] De préférence, le grillage est disposé selon la direction tangentielle XX' de manière à former un angle supérieur ou égale 0° et inférieur ou égal à 45° par rapport à la direction circonférentielle, et selon la direction axiale YY' de manière à former un angle supérieur ou égal à 0° et inférieur ou égal à 45° par rapport à la direction radiale. [0018] De préférence, le grillage présente une taille moyenne des mailles supérieure 10 ou égal à 0,5mm et inférieure ou égale à 5mm, et de préférence supérieure ou égale à lmm et inférieure ou égal à 3mm. Par la taille moyenne des mailles il faut comprendre toutes les combinaisons possibles de dimension de chaque partie de brin unitaire constituant la maille. Une maille peut donc être constituée de brins de dimension identique ou différente. 15 [0019] La fraction volumique de renfort dans la bande de roulement est fonction de la taille des mailles, du diamètre des brins et du module du matériau utilisé. Plus on augmente la fraction volumique de renfort, plus on augmente le renforcement de la bande de roulement et par conséquent la performance en comportement. [0020] De préférence, le grillage comprend des brins présentant un diamètre moyen 20 supérieur ou égal à 0,3mm et inférieur ou égal à 1,5mm, et de préférence supérieur ou égal à 0,5mm et inférieur ou égal à lmm. [0021] De préférence, le brin présente une section choisie parmi la forme ronde, oblongue, trapézoïdale, plate, carrée ou en croix. [0022] De préférence, le grillage est constitué en matériau thermoplastique (TP) 25 choisi parmi les polyamides (tels que PA6, PA66, PA11,...), les polyamides aromatiques P10-3535 3033288 6 (tels que PA6/6T, 4T, ...) les copolyamides (tels que PA666, 66/6T, ...) ou les PA/MACMI, le polyester tel que (PET, PBT), les polyoléfines (telles que PP, PE), en matériau thermoplastique élastomère (TPE) parmi les styréniques (tels que SIBS, SEBS, SEPS, SEEPS, S(SB)S), les COPE, les PEBA, les TPU, les TPV et les TPO et leur 5 mélanges. Ce matériau constituant le grillage peut être renforcé ou non. Lorsqu'il est renforcé, il peut l'être par exemple avec des fibres de verre ou de carbone, des charges. [0023] Le matériau constituant le grillage peut comprendre au moins un radical chimique lui procurant au moins une fonctionnalité donnée. 10 [0024] De préférence, le matériau thermoplastique présente un module d'extension supérieur ou égal à 500MPa et inférieur ou égale à 10GPa, et de préférence supérieur ou égal à 800MPa et inférieur ou égale à 5GPa. [0025] Pour répondre aux besoins souhaités et/ou à des critères de constitution physique du grillage, tels que le diamètre des brins ou encore la taille moyenne des 15 mailles, la valeur du module du matériau thermoplastique peut être ajustée en conséquence. Ceci permet ainsi de décaler le compromis de performance entre le comportement routier et l'adhérence sur sol sec ou mouillé. [0026] Lors de la cuisson du pneumatique, le renfort est disposé entre deux couches de bande de roulement de manière à laisser au minimum 2mm de couche de bande de 20 roulement entre le sol et le renfort. [0027] Selon la nature chimique du constituant des renforts selon l'invention, on peut avoir recours à l'enduction par une composition adhésive, telle qu'une composition RFL (résorcinol formaldéhyde latex) afin de garantir une bonne adhésion entre le renfort et la composition d'élastomère. Les renforts peuvent en outre être adhérents vis-à-vis 25 d'une composition d'élastomère sans ajouts de compositions adhésives particulières. P10-3535 3033288 7 [0028] Pour ne pas fondre durant l'étape de cuisson du pneumatique, le renfort doit présenter une température de fusion supérieure à 180°C. [0029] L'invention va maintenant être décrite de manière détaillée sur la base des exemples et figures annexés qui sont données uniquement à titre d'illustration. 5 [0030] - la figure 1 représente de manière schématique une coupe méridienne d'un pneumatique de l'invention selon un premier mode de réalisation, [0031] - la figure 2 représente de manière schématique en vue de dessus une portion de la bande de roulement du pneumatique selon l'invention comprenant le renfort selon une première variante, et 10 [0032] - la figure 3 représente de manière schématique en vue de dessus une portion de la bande de roulement du pneumatique selon l'invention comprenant le renfort selon une seconde variante. [0033] Comme le montre la figure 1, le pneumatique de référence générale 1 comprend au moins une armature de carcasse 2, surmontée radialement à l'extérieur 15 d'une armature de sommet 3, elle-même radialement à l'intérieure d'une bande de roulement 4. L'armature de sommet 3 comprend au moins une couche d'éléments de renforcement. [0034] La bande de roulement 4 est reliée à deux bourrelets 5 par l'intermédiaire de deux flancs 6. Les bourrelets 5 sont destinés à entrer en contact avec une jante (non 20 représentée). Chaque bourrelet 5 comprend au moins un élément de renforcement circonférentielle 7, encore appelé tringle. [0035] La bande de roulement 4 est constituée en une composition classique à base d'un élastomère diénique et d'une charge renforçante qui présente, après vulcanisation, un module de cisaillement de 0,6 MPa, obtenu à une fréquence de 10Hz et à une 25 contrainte alternée de 0,7MPa et à une température de 60°C. Cette bande 4 comprend P10-3535 3033288 8 des renforts 8 en matériau thermoplastique, tel que du nylon sous la forme de grillage extrudé. Ces renforts 8 sont disposés selon les directions XX' et YY' de manière continue. Une fois disposés dans la bande de roulement 4, les renforts 8 présentent une fraction volumique totale de 6 %. 5 [0036] Selon ce mode de réalisation, une fois disposés dans la bande de roulement, les renforts 8 peuvent présenter une forme géométrique sensiblement en forme de demi-cercle disposés successivement selon différentes directions axiales YY'. La partie radialement extérieure 8a du demi-cercle est disposée à environ 2 mm de la surface radialement extérieure de la bande de roulement 4. Les renforts 8 en forme de demi- 10 cercle présentent un rayon maximal de 20mm selon la direction radiale. Chaque demi- cercle est enfoui dans sa totalité dans un pain de gomme 9 de la bande de roulement 4. [0037] Le renfort est présent dans la bande de roulement sous la forme d'un seul tenant à la fois dans la direction XX' et la direction YY'. L'exemple qui suit montre le comportement routier du pneumatique selon l'invention. 15 [0038] Exemple 1 : Rigidité de dérive La mesure de rigidité de dérive d'un pneumatique de référence identique à celui de l'exemple précédent est une mesure qui permet d'évaluer le comportement routier d'un véhicule. En effet, la performance du comportement routier d'un véhicule se traduit par la tenue 20 arrière du véhicule sur la route, c'est-à-dire sa capacité à réagir lors d'une sollicitation au volant ou à reprendre une trajectoire correcte dans un virage. La tenue de l'essieu arrière se traduit par le niveau de poussée transversale du pneumatique à faible angle de dérive (rigidité de dérive). P10-3535 3033288 9 Cette mesure de rigidité de dérive est mesurée sur un appareillage et consiste à faire rouler un ensemble (pneumatique - jante) sur une bande métallique adhérisée. La mesure s'effectue lorsque le pneumatique roule à 80km/h avec un enchainement de sollicitations faisant varier les conditions de charge, de dérive et de carrossage. Les mesures sont 5 ensuite traitées par logiciel. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau I ci-après. Le pneumatique témoin et les pneumatiques 1 à 3 selon l'invention correspondent à une composition de caoutchouc de la bande de roulement qui présente un module de cisaillement d'environ 0,6MPa obtenu à une fréquence de 10Hz et à une température de 10 60°C sous une contrainte alternée de 0,7MPa. Le renfort incorporé dans les pneumatiques 1 à 3 selon l'invention est un grillage commercialisé par la société Intermas Technologies sous la marque commerciale « Grillage 6282 » (pneumatique 1), « Grillage 6245 » (pneumatique 2), « Grillage 6281 » (pneumatique 3). 15 Les pneumatiques sont montés sur une jante de dimension 7,5 J 17 et sont gonflés à 2,4bars. P10-3535 3033288 10 Nature Taille Taille Orientation Adhérence Rigidité du du brin de la de renfort du maille dérive renfort du D(z) (mm) renfort (mm) Pneumatique témoin Aucun 100 100 Pneumatique PBT 0,5 1,5 45/45 100 110 1 Pneumatique PA6 0,5 1,5 45/45 100 110 2 Pneumatique PA6 1 6,7 45/45 100 123 3 Tableau I Les résultats du tableau montrent qu'il est possible, avec les pneumatiques selon l'invention, de conserver une très bonne adhérence sur sol mouillé (identique à celle du 5 témoin) tout en ayant une tenue de route nettement améliorée. P10-3535 REVENDICATIONS1 - Pneumatique comportant une direction tangentielle XX', une direction axiale YY' et une direction radiale et comprenant au moins une armature de carcasse (2) surmontée radialement à l'extérieur d'une armature de sommet (3), elle-même radialement à l'intérieur d'une bande de roulement (4), ladite armature de sommet (3) étant constituée d'au moins une couche d'éléments de renforcement, ladite bande de roulement comprenant des renforts (8) et étant reliée à deux bourrelets (5) par l'intermédiaire de deux flancs (6), lesdits bourrelets (5) étant destinés à entrer en contact avec une jante, chaque bourrelet (5) comportant au moins un élément de renforcement circonférentiel (7), caractérisé en ce que la bande de roulement (4) est constituée en une composition caoutchouteuse ayant un module de cisaillement supérieur ou égale à 0,4MPa et inférieur à 1MPa, et en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4) se présentent sous la forme d'un grillage. 2 - Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel le grillage est disposé selon la direction tangentielle XX' de manière à former un angle supérieur ou égal 0° et inférieur ou égal à 45° par rapport à la direction circonférentielle, et selon la direction axiale YY' de manière à former un angle supérieur ou égal à 0° et inférieur ou égal à 45° par rapport à la direction radiale. 3 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le grillage présente une taille moyenne des mailles supérieure ou égale à 0,5mm et inférieure ou égale à 5mm, et de préférence supérieure ou égale à lmm et inférieure ou égale à 3mm. 4 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le grillage comprend des brins présentant un diamètre moyen supérieur ou égal à 0,3mm et inférieur ou égal à 1,5mm, et de préférence supérieur ou égal à 0,5mm et inférieur ou égal à lmm. 5 - Pneumatique selon la revendication 4, dans lequel le brin présente une section choisie parmi la forme ronde, oblongue, trapézoïdale, plate, carrée ou en croix. P10-3535 3033288 12 6 - Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel le grillage est constitué en matériau thermoplastique choisi parmi les polyamides, les polyamides aromatiques, le polyester, les polyoléfines et leur mélanges renforcés ou non. 7 - Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel le grillage est constitué en matériau 5 thermoplastique élastomère choisi parmi les stryréniques, les PEBA, les COPE, les TPU, les TPV et les TPO et leurs mélanges renforcés ou non. 8 - Pneumatique selon l'une des revendications 1, 6 ou 7, dans lequel le matériau thermoplastique ou thermoplastique élastomère présente un module d'extension supérieur ou égal à 500MPa et inférieur ou égal à 10GPa, et de préférence supérieur ou égal à 10 800MPa et inférieur ou égal à 5GPa. 9 - Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel le module de cisaillement de la composition caoutchouteuse de la bande de roulement est de préférence supérieur ou égal à 0,5MPa et inférieur ou égal à 0,7MPa. 10 - Bande de roulement caractérisée en ce qu'elle est destinée à équiper un pneumatique 15 défini selon l'une des revendications précédentes. 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