Brevet FR3096930A1 — publié le 20201211

Description Titre de l'invention : PNEUMATIQUE COMPORTANT UNE ARMATURE DE SOMMET CONSTITUEE DE DEUX COUCHES DE SOMMET DE TRAVAIL ET DES FLANCS OPTIMISES pool j 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 et roulant à vitesse soutenue, 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 100 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. L'armature de sommet 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 nappe, dite de triangulation, étant radialement située entre l'armature de carcasse et la première nappe de sommet dite de travail, formées de fils ou câbles parallèles présentant des angles au plus égaux à 45° en valeur absolue. La nappe de triangulation forme avec au moins ladite nappe de travail une armature triangulée, qui présente, sous les différentes contraintes qu'elle subit, peu de déformations, la nappe 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. [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 2 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), d'allongement à la rupture (allongement total en %) et de module (en GPa) sont effectuées en traction selon la normeiS0 6892 de 1984. [0013] De tels pneumatiques comportent encore usuellement au niveau des bourrelets une ou plusieurs couches d'éléments de renforcement appelés raidisseurs. Ces couches sont le plus souvent constituées d'éléments de renforcement orientés par rapport à la direction circonférentielle d'un angle inférieur à 45°, et le plus souvent inférieur à 25°. Ces couches d'éléments de renforcements ont notamment pour fonction de limiter les déplacements longitudinaux des matériaux constitutifs du bourrelet par rapport à la jante de la roue pour limiter une usure prématurée dudit bourrelet. Elles permettent également de limiter la déformation permanente du bourrelet sur le crochet de jante, due au phénomène de fluage dynamique des matériaux élastomériques. Cette déformation du bourrelet peut empêcher le rechapage des pneumatiques lorsqu'elle est excessive. Elles contribuent encore à la protection des zones basses du pneumatique contre les agressions subies lors du montage et du démontage des pneumatiques sur les jantes. [0014] Par ailleurs, dans le cas d'ancrage de l'armature de carcasse réalisé autour d'une tringle, qui consiste à enrouler au moins en partie l'armature de carcasse autour d'une tringle dans chacun des bourrelets en formant un retournement s'étendant plus ou moins haut dans le flanc, les couches d'éléments de renforcement ou raidisseur permettent encore d'éviter ou de retarder le déroulement de l'armature de carcasse lors d'échauffements accidentels et excessifs de la jante. [0015] Ces couches d'éléments de renforcement ou raidisseurs sont le plus souvent disposées axialement à l'extérieur du retournement de l'armature de carcasse et s'étendent sur une hauteur dans le flanc supérieure à celle du retournement notamment pour couvrir les extrémités libres des éléments de renforcement dudit retournement. [0016] De telles conceptions de pneumatiques sont par exemples décrites dans les 3 documents FR 2779387 ou US 2006/0000199. [0017] La présence de ces couches d'éléments de renforcement ou raidisseurs contribuent à épaissir la zone du bourrelet jusqu'en bas de la zone du flanc en direction de la zone du pneumatique où celui-ci présente sa largeur axiale la plus importante. Ce profil du pneumatique semble générer des fragilités du pneumatique au regard de certains type de chocs notamment lorsque le pneumatique vient au contact de bordures de trottoir. [0018] Par ailleurs, 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 dc vie en termes kilométriques, conjuguée au fait que de telles conditions d'usage sont susceptibles de se traduire, sous forte charge, par des températures sommet relativement élevées, nécessite une augmentation au moins proportionnelle du potentiel d'endurance de l'armature de sommet des pneumatiques. [0019] Il existe en effet des contraintes au niveau de l'armature de sommet et plus particu- lièrement 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, lesdites couches n'étant pas obligatoirement radialement adjacentes à l'une à l'autre. [0020] Dans le but d'améliorer l'endurance de l'armature de 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. [0021] 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. [0022] En outre, l'usage de pneumatiques sur des véhicules pour poids-lourds de type « approche chantier » conduit les pneumatiques à subir des chocs lors de roulages sur des sols caillouteux. Ces chocs sont bien entendu néfastes quant aux performances en termes d'endurance. [0023] Il est encore connu de l'homme du métier d'augmenter le nombre de nappes constituant l'armature sommet pour améliorer l'endurance du pneumatique à l'égard de tels chocs. [0024] Quelle que soit la solution envisagée parmi les solutions telles que présentées pré- cédemment, la présence d'une ou plusieurs couches d'éléments de renforcement supplémentaire conduit à une niasse plus importante du pneumatique et à des coûts de fabrication des pneumatiques plus importants. [0025] Il est encore connu du document WO 2017/149222 un pneumatique dont l'armature sommet est allégée en améliorant les propriétés d'endurance du pneumatique à l'égard de tels chocs. Les inventeurs ont toutefois mis en évidence que lors de roulage sur des sols extrêmement sollicitant pour les pneumatiques, les performances en termes d'endurance de tels pneumatiques pouvaient être dégradées, par exemple dans des conditions de roulage, combinant la vitesse du véhicule, la charge portée par le pneumatique et la nature du sol, particulièrement agressives. Il est en effet possible d'observer une dégradation des performances en termes d'endurance par exemple lors de roulage à vitesse relativement élevée sur des sols de type approche chantier très agressifs pour le pneumatique. [0026] Les inventeurs se sont ainsi donnés pour mission de fournir des pneumatiques pour véhicules "Poids-Lourds" par exemple de type « approche chantier », dont la masse globale est limitée et dont à la fois les performances d'endurance des zones des bourrelets sont conservées avec une diminution des dommages lorsque le pneumatique vient au contact d'une bordure de trottoir et les performances d'endurance au regard des chocs subis sur la bande de roulement sont améliorées quelle que soit la nature du sol et les conditions de roulage. [0027] Ce but a été atteint selon l'invention par un pneumatique destiné à être monté sur une jante creuse de type 15° drop center, comprenant une armature de carcasse radiale, constituée d'une unique couche d'armature de carcasse formée d'éléments de renforcement, ledit pneumatique comprenant une armature de sommet comprenant 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 (al, a2) compris entre 8° et 45°, lesdits angles al et a2 étant orientés de part et d'autre de la direction circonférentielle, l'armature de sommet étant coiffée radialement d'une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, la couche d'éléments de renforcement de l'armature de carcasse étant ancrée dans chacun des bourrelets par retournement autour d'une tringle pour former une partie principale de la couche d'armature de carcasse s'étendant d'une tringle à l'autre et un retournement de la couche d'armature de carcasse dans chacun des bourrelets, ledit retournement d'armature de carcasse étant renforcé par au moins une couche d'éléments de renforcement ou raidisseur, lesdites deux couches de sommet de travail étant seules présentes pour constituer l'armature de sommet sur au moins 75% de la largeur axiale de l'armature sommet, les éléments de renforcement de la couche de travail radialcment la plus extérieure formant un angle (-12 avec la direction circonférentielle supérieur en valeur absolue à l'angle al formé par les éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus intérieure avec la direction circonférentielle, la valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles a2 et al étant supérieure à 8', l'angle moyen a satisfaisant la relation : 13+131*exp(L/100) REVENDICATIONSPneumatique (1), destiné à âtre monté sur une jante creuse de type 15° drop center, comprenant une armature de carcasse radiale (2), constituée d'une unique couche d'armature de carcasse formée d'éléments de renforcement, ledit pneumatique comprenant une armature de sommet (5), comprenant deux couches de sommet de travail d'éléments (51, 52) de renforcement croisés d'une couche à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles (a 1 , a2) compris entre 8' et 45°, lesdits angles al et a2 étant orientés de part et d'autre de la direction circonférentielle, l'armature de sommet (5) étant coiffée radialement d'une bande de roulement (6), ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets (3) par l'intermédiaire de deux flancs, la couche d'armature de carcasse étant ancrée dans chacun des bourrelets par retournement autour d'une tringle pour former une partie principale de la couche d'armature de carcasse s'étendant d'une tringle à l'autre et un retournement (7) de la couche d'armature de carcasse dans chacun des bourrelets, ledit retournement d'armature de carcasse étant renforcé par au moins une couche d'éléments de renforcement ou raidisseur (9), caractérisé en ce que : - lesdites deux couches de sommet de travail (51, 52) sont seules présentes pour constituer l'armature de sommet (5) sur au moins 75 % de la largeur axiale de l'armature de sommet (5), - en ce que les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail (52) radialement la plus extérieure forment un angle (a2) avec la direction circonférentielle supérieur en valeur absolue à l'angle (al) formé par les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail (51) radialement la plus intérieure avec la direction circonférentielle, - en ce que la valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles (a2) et (al) est supérieure à 8°, - en ce que l'angle moyen a satisfait la relation : 13+131texp(-L/100) vexp(-L/100)