Brevet FR3030372A1 — publié le 20160624

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, P10-3503 « 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 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 compétition avec des situations de freinage en limite d'adhérence, elle n'est pas concevable pour des pneumatiques destinés à des véhicules de tourisme. [0005] Aussi une autre solution encore connue est de diminuer la hauteur des sculptures ou encore de fermer leur taux d'entaillement entraînant, par voie de conséquence, une usure prématurée de la bande de roulement ou encore des soucis d'évacuation correcte de l'eau en situation d'hydroplanage. [0006] Le document DE10 2006 043 606 Al décrit par ailleurs un pneumatique présentant une tenue de route améliorée tout en 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 hautement extensible dans la direction radiale et dans les directions perpendiculaires à cette direction radiale, et présentent une extensibilité particulièrement élevée. [0007] Malheureusement une telle architecture n'optimise pas les performances de tenue de route, notamment sur sol mouillé. [0008] Aussi il subsiste le besoin de disposer d'un pneumatique qui présente une bonne tenue de route sur sol mouillé et sur sol sec tout en conservant un bon P10-3503 comportement routier et de bonnes performances techniques, telles que freinage sur sol mouillé ou encore rigidité de dérive. [0009] L'invention a donc pour objet un pneumatique comportant une direction tangentielle XX', une direction axiale YY' et un direction radiale ZZ' et comprenant au 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 une jante, chaque bourrelet comportant au moins un élément de renforcement circonférentiel. [0010] Ce pneumatique se caractérise en ce que la bande de roulement est constituée en une composition caoutchouteuse ayant un module de cisaillement supérieur ou égale à 0,4MPa et inférieur à 1MPa, en ce que les renforts de la bande de roulement sont présents, au choix, selon la direction axiale YY' et selon la direction longitudinale XX', ou uniquement selon la direction axiale YY', et présentent dans la direction dans laquelle ils sont présents une extensibilité inférieure ou égale à 30%, et en ce que l'extensibilité des renforts est identique ou différente selon les directions YY' et XX' ou uniquement selon la direction YY'. [0011] La pose selon la direction longitudinale XX' ou axiale YY' est effectuée à +/-10° par rapport, respectivement, à la direction longitudinale XX' ou axiale YY'. [0012] Le pneumatique selon l'invention présente l'avantage d'améliorer la tenue de route sur sol mouillé et sur sol sec avec une bande de roulement comprenant une faible fraction volumique de renfort. [0013] Un autre objet de l'invention est une bande de roulement destinée à équiper le pneumatique tel que défini précédemment. P10-3503 [0014] 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 0,7MPa, en comparaison à des compositions caoutchouteuses plus classiques qui présentent un module de cisaillement supérieur ou égale à 1MPa sous les mêmes contraintes physiques. [0015] De préférence, 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 0,9MPa. [0016] De préférence, les renforts de la bande de roulement présents selon la direction YY' présentent une fraction volumique totale supérieure ou égale à 0,5% et inférieure ou égale à 20% et préférentiellement supérieure ou égale à 2% et inférieure ou égale à 12%. [0017] De préférence, les renforts de la bande de roulement, présents selon la direction axiale YY', présentent un diamètre supérieur ou égale à 0,2mm et inférieur ou égale à lmm. [0018] De préférence, les renforts de la bande de roulement, présents selon la direction axiale YY', présentent un module d'extension supérieur ou égale à lOOMPa, et préférentiellement supérieure ou égale à 1GPa et inférieure ou égale à 5GPa. [0019] De préférence, les renforts de la bande de roulement, présents selon la direction axiale YY', ont un pas de pose supérieur ou égale à 1 fois et inférieur ou égale à 5 fois le diamètre dudit renfort. [0020] On rappelle que le pas de pose est défini par la distance entre les centres des axes de deux renforts consécutifs. [0021] De préférence, les renforts de la bande de roulement présents selon la direction YY' sont choisis parmi les textiles, les composés thermoplastiques, les P10-3503 composites constitués de thermoplastique renforcé ou non. Le renforcement s'effectue à l'aide de fibres de verre et/ou de fibres de carbone. De préférence, les renforts de la bande de roulement présents selon la direction axiale YY' sont espacés au minimum de la surface radialement extérieure de la bande de roulement d'une distance supérieure ou égale à lmm et inférieure ou égale à 5mm, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 2mm et inférieure ou égale à 3mm. [0022] De préférence, les renforts de la bande de roulement disposés selon la direction radiale YY' ont une longueur continue sans inflexion. [0023] De préférence, les renforts de la bande de roulement, lorsqu'ils sont présents selon la direction longitudinale XX', présentent un diamètre supérieur ou égale à 0,2mm et inférieur ou égale à lmm. [0024] De préférence, les renforts de la bande de roulement, lorsqu'ils sont présents selon la direction longitudinale XX', ont un pas de pose supérieur ou égale à 20 fois et inférieur ou égale à 300 fois le diamètre dudit renfort, et préférentiellement supérieur ou égale à 50 fois et inférieur ou égale à 200 fois le diamètre dudit renfort. [0025] De préférence, les renforts utilisés, sont des retors en polyamide (PA), en polyéthylène téréphtalate (PET), et en hybride (aramide + polyamide/aramide + polyéthylène téréphtalate) et présentent respectivement des valeurs d'extensibilité suivantes 21%, 15% et 10%. [0026] Les valeurs d'extensibilité sont obtenues selon le mode opératoire suivant. [0027] Toutes les propriétés sont mesurées à 20°C sur des câblés écrus (c'est-à-dire non encollés) ou encollés (c'est-à-dire prêts à l'emploi ou extraits de l'article qu'ils renforcent) qui ont été soumis à un conditionnement préalable ; par "conditionnement préalable", on entend le stockage des câblés (après séchage) pendant au moins 24 heures, avant mesure, dans une atmosphère standard selon la norme européenne DIN EN 20139 (température de 20 ± 2'C ; hygrométrie de 65 ± 2 %). P10-3503 [0028] Les propriétés mécaniques en extension (ténacité, module initial, allongement à la rupture) sont mesurées de manière connue à l'aide d'une machine de traction «INSTRON » munie de pinces à embarrage du type « 4D », sauf indications différentes selon la norme ISO 6892 de 1984. Les échantillons testés subissent une traction sur une longueur initiale de 400 mm à une vitesse nominale de 200 mm/min, sous une prétension standard de 0,5 cN/tex. [0029] Les renforts de la bande de roulement selon l'invention sont enrobés ou non d'une composition caoutchouteuse. 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 roulement entre le sol et le renfort. [0030] 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. [0031] - la figure unique représente de manière schématique une coupe méridienne d'un pneumatique de l'invention selon un premier mode de réalisation. [0032] Comme le montre la figure unique, le pneumatique de référence générale 1 comprend au moins une armature de carcasse 2, surmontée radialement à l'extérieur 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. [0033] 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 représentée). Chaque bourrelet 5 comprend au moins un élément de renforcement circonférentielle 7, encore appelé tringle. [0034] La bande de roulement 4 est constituée en une composition 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 contrainte de 0,7MPa et à une température de 60°C. Cette bande 4 comprend des renforts 8 en P10-3503 nylon sous la forme de câble. 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 °A. [0035] 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-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. [0036] Chaque demi-cercle de renfort 8 est relié au demi-cercle qui le jouxte selon la direction axiale par une portion de raccordement 10 du renfort 8 continu. Cette portion 10 est disposée à une distance d'environ lmm de la surface radialement extérieure d'un sous-creux 11 de la bande de roulement 4. [0037] Les renforts 8 sont disposés avec un pas de pose de 1 mm. [0038] Les exemples qui suivent montrent le comportement routier du pneumatique selon l'invention. [0039] Exemple 1 : Freinage sur sol mouillé L'essai consiste à mesurer une distance d'arrêt d'un véhicule sur une piste en béton bitumineux qui comprend une hauteur d'eau d'environ lmm. Le pneumatique de dimension 205/55 R 16 est monté sur une jante de 6.5 J 16 et mis sous une pression de 2.4bars. Après avoir atteint une vitesse de 85km/h, le véhicule commence son freinage. La mesure de freinage est effectuée entre une vitesse de 80km/h et de 20km/h. Le véhicule poursuit ensuite son arrêt. P10-3503 L'essai comprend dix séquences de freinage, les deux premierères n'étant pas considérés puisqu'ils sont destinés à l'accommodation et une mise en régime thermique du pneumatique. La performance au freinage d'un pneumatique sur sol mouillé est inversement proportionnelle à la distance de freinage mesurée pour passer de 80km/h à 20km/h. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau I ci-après. Le pneumatique témoin 1 correspond à une composition de caoutchouc de la bande de roulement qui présente un module de cisaillement d'environ 1,4MPa obtenu à une fréquence de 10Hz et à une température de 60° sous une contrainte alternée de 0,7MPa. Le pneumatique témoin 2 correspond à une composition de caoutchouc de la bande de roulement qui présente un module de cisaillement de 0,6MPa, obtenu à une fréquence de 10Hz et à une température de 60° sous une contrainte alternée de 0,7MPa. La composition de caoutchouc de la bande de roulement des pneumatiques 1 selon l'invention (renfort retors PET) et pneumatique 2 selon l'invention (renfort retors aramide) présente un module de cisaillement de 0,6MPa, obtenu à une fréquence de 10Hz et à une température de 60° sous une contrainte alternée de 0,7MPa. Pneumatique témoin 1 100 Pneumatique témoin 2 133 Pneumatique 1 136 Pneumatique 2 137 Tableau I [0040] Les résultats du tableau montrent que la présence du renfort, selon l'invention, dans la composition de caoutchouc n'affecte pas les performances de freinage sur sol mouillé du pneumatique témoin 2. P10-3503 [0041] Exemple 2: 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 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). Cette mesure de rigidité de dérive est mesurée sur 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 ensuite traitées par logiciel. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau II ci-après. Les pneumatiques du tableau ont les mêmes constitutions que ceux de l'exemple précédent. Pneumatique témoin 1 100 Pneumatique témoin 2 67 Pneumatique 1 87 Pneumatique 2 90 Tableau II P10-3503 Les résultats du tableau montrent qu'il est possible, avec le pneumatique selon l'invention, de conserver une très bonne adhérence sur sol mouillé tout en ayant à une tenue de route acceptable. [0042] Exemple 3 : Résistance au roulement La mesure de résistance au roulement s'effectue en faisant rouler à 80km/h un pneumatique sur un volant métallique, en lui appliquant une charge de 483 kg et une pression de 2.1bar, puis à le laisser évoluer en roue libre. On mesure alors l'effort résistant qui le fait ralentir. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau III ci-après. Les pneumatiques ont les mêmes constitutions que ceux de l'exemple précédent. Les résultats considérés meilleurs sont ceux dont la valeur numérique est supérieure à 100. Pneumatique témoin 1 100 Pneumatique témoin 2 102 Pneumatique 1 100 Pneumatique 2 98 Tableau III Les résultats du tableau montrent que la présence du renfort selon l'invention ne pénalise pas la résistance au roulement. P10-3503 REVENDICATIONS1 - Pneumatique comportant une direction tangentielle XX', une direction axiale YY' et un direction radiale ZZ' 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, en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4) sont présents, au choix, selon la direction axiale YY' et selon la direction longitudinale XX', ou uniquement selon la direction axiale YY', et présentent, dans la direction dans laquelle ils sont présents, une extensibilité inférieure ou égale à 30%, et en ce que l'extensibilité des renforts est identique ou différente selon les directions YY' et XX' ou uniquement selon la direction YY'. 2- Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de cisaillement de la composition caoutchouteuse de la bande de roulement (4) est de préférence supérieur ou égale à 0,5MPa et inférieur ou égale à 0,9MPa. 3 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4), présents selon la direction axiale YY', présentent une fraction volumique totale supérieure ou égale à 0,5% et inférieure ou égale à 20% et préférentiellement supérieure ou égale à 2% et inférieure ou égale à 12%. 4 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4), présents selon la direction axiale YY', présentent un diamètre supérieur ou égale à 0,2mm et inférieur ou égale à lmm. P10-3503 5 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4), présents selon la direction axiale YY', présentent un module d'extension supérieur ou égale à lOOMPa, et préférentiellement supérieure ou égale à 1GPa et inférieure ou égale à 5GPa. 6 - Pneumatique selon l'une des revendications 1, 3 ou 4, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4), présents selon la direction YY', ont un pas de pose supérieur ou égale à 1 fois et inférieur ou égale à 5 fois le diamètre dudit renfort. 7 -Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4) présents selon la direction YY' sont choisis parmi les textiles, les composés thermoplastiques, les composites constitués de thermoplastique renforcé ou non. 8 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4) présents selon la direction radiale YY' sont espacés au minimum de la surface radialement extérieure de la bande de roulement d'une distance supérieure ou égale à lmm et inférieure ou égale à 5mm. 9 - Pneumatique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4) disposés selon la direction radiale YY' sont espacés de préférence au minimum de la surface radialement extérieure de la bande de roulement d'une distance supérieure ou égale à 2mm et inférieure ou égale à 3mm. 10 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4) disposés selon la direction radiale YY' ont une longueur continue sans inflexion. 11 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4), lorsqu'ils sont présents selon la direction longitudinale XX', présentent un diamètre supérieur ou égale à 0,2mm et inférieur ou égale à lmm. P10-3503 12 - Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les renforts (8) de la bande de roulement (4), lorsqu'ils sont présents selon la direction axiale XX', ont un pas de pose supérieur ou égale à 20 fois et inférieur ou égale à 300 fois le diamètre dudit renfort, et préférentiellement supérieur ou égale à 50 fois et inférieur ou égale à 200 fois le diamètre dudit renfort. 13 - Bande de roulement caractérisée en ce qu'elle est destinée à équiper un pneumatique défini selon l'une des revendications précédentes. P10-3503