Brevet FR3094278A1 — publié le 20201002

Description Titre de l'invention : Armature de sommet de pneumatique constituée de deux couches de sommet de travail [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 (le 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 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, formée 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 roulement du pneumatique. [0007] La direction transversale ou axiale du pneumatique est parallèle à l'axe de rotation du 2 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 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 températures sommet relativement élevées, nécessite une augmentation au moins proportionnelle du potentiel d'endurance de l'armature sommet des pneumatiques. [0014] 11 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, 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 parai- 3 lèlement 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] Par ailleurs, 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. [0018] 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. [0019] Quelles que soient l'une de ces solutions telles que présentées précédemment, la présence d'une ou plusieurs couches d'éléments de renforcement supplémentaire conduit à une masse plus importante du pneumatique et à des coûts de fabrication des pneumatiques plus importants. [0020] 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. Un ralentissement du véhicule pourrait limiter les risques de dégradation des performances d'endurance mais reste à l'appréciation du conducteur et au détriment de la productivité du véhicule. [0021] Un but de l'invention est de fournir des pneumatiques pour véhicules "Poids- Lourds", par exemple de type « approche chantier », dont les performances d'endurance sont encore améliorées au regard des chocs subis sur la bande de roulement et dont la masse globale est limitée quelle que soit la nature du sol et les conditions de roulage. [0022] Ce but est atteint selon l'invention par un pneumatique pour véhicule de type poids lourd, destiné à être monté sur une jante creuse de type 15° drop centre, à armature de carcasse radiale, constituée d'au moins une couche 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 radialemcnt d'une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, lesdites deux couches de sommet de travail étant seules présentes pour constituer l'armature de sommet sur au moins 40% de la largeur axiale de l'armature sommet, les éléments de renforcement de la couche de travail radialemcnt la plus extérieure formant 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 travail radialemcnt 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 4°, l'angle moyen a satisfaisant la relation : 204-164"exp(-1-1100)- REVENDICATIONSPneumatique (1) pour véhicule de type poids lourd, destiné à être monté sur une jante creuse, de type 150 drop centre, à armature de carcasse radiale (2), constituée d'au moins une couche d'éléments de renforcement, ledit pneumatique comprenant une armature de sommet (4) comprenant deux couches de sommet de travail d'éléments (41, 42) 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 sommet (4) étant coiffée radialement d'une bande de roulement (5), ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, caractérisé en ce que : - lesdites deux couches de sommet de travail (41, 42) sont seules présentes pour constituer l'armature de sommet (4) sur au moins 40 % de la largeur axiale de l'armature sommet (4), - en ce que les éléments de renforcement de la couche de travail (42) 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 travail (41) 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 4°, - en ce que l'angle moyen a satisfait la relation : 20+164*en(-L/100)- 7.b.1( 4S0-480), p2 : le pas de pose des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus extérieure, mesuré perpendiculairement aux éléments de renforcement au niveau du médian circonférentiel, Rs = Re - Es, Re : rayon extérieur du pneumatique mesuré au point radialement le plus extérieur sur la surface de la bande de roulement du pneumatique, ladite surface étant extrapolée pour combler les éventuels creux, Es : distance radiale entre le point radialement le plus à l'extérieur du pneumatique et sa projection orthogonale sur la face radialement extérieure d'un élément de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus à l'intérieure, RL : moyenne des rayons des points axialement les plus à l'extérieur de chaque côté du pneumatique, Rt : le rayon du cercle passant par trois points situés sur la surface extérieure de la bande de roulement en dehors des creux, définis à partir d'une extrémité d'épaulement à des distances axiales respectives égales à 1/4,11/2 et 34 de la largeur de la bande de roulement. Pneumatique (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en cc que les éléments de renforcement desdites deux couches de sommet de travail (41, 42) sont métalliques. Pneumatique (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en cc que la valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles a2 et al est supérieure ou égal à 6', et de préférence supérieur à 90. Pneumatique (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ratio d'utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail (42) radialement la plus extérieure est inférieur à 1/8. Pneumatique (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ratio d'utilisation du potentiel de rupture F 1/FR1 de la couche de travail (41) radialement la plus intérieure est inférieur à 1/3, dans lequel : FR1 est la force rupture en extension uniaxialc des câbles de la couche de travail radialement la plus intérieure, Fi -131 *-Te-*tian(a2)1atali(kx.1 )+tand3/42 » )-+ Cd, -avec' 21 [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] pl : le pas de pose des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialemcnt la plus intérieure, mesuré perpendiculairement aux éléments de renforcement au niveau du plan médian circonférentiel. Pneumatique (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ratio d'utilisation du potentiel de rupture Fl/FR1 de la couche de travail (41) radialement la plus intérieure est au moins 30 % supérieur au ratio d'utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail (42) radialement la plus extérieure. Pneumatique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux couches de sommet de travail (41, 42) sont seules présentes pour constituer l'armature de sommet sur la totalité de la largeur axiale de l'armature sommet (4). Pneumatique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de renforcement métalliques de ladite au moins une couche d'armature de carcasse (2) présentant au test dit de perméabilité un débit inférieur à 20 ce/min sont des câbles à au moins deux couches et en ce qu'au moins une couche interne est gainée d'une couche constituée d'une composition polymérique telle qu'une composition de caoutchouc non réticulable, réticulable ou réticulée, de préférence à base d'au moins un élastomère diénique. Pneumatique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits câbles métalliques d'au moins une couche de l'armature de carcasse (2) présentent au test dit de perméabilité un débit inférieur à 10 cmlmin et de préférence encore inférieur à 2 cm3/min. Pneumatique (1) pour véhicule de type poids lourd, destiné à être monté sur une jante creuse, de type 15° drop centre, à armature de carcasse radiale (2), constituée d'au moins une couche d'éléments de renforcement, ledit pneumatique comprenant une armature de sommet (4) comprenant deux couches de sommet de travail d'éléments (41, 42) 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 sommet (4) étant coiffée radialement d'une bande de roulement (5), ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, caractérisé en ce que : - lesdites deux couches de sommet de travail (41, 42) sont seules présentes pour constituer l'armature de sommet (4) sur au moins 40 % [Revendication 12] de la largeur axiale de l'armature sommet (4), - en ce que les éléments de renforcement de la couche de travail (42) 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 travail (41) radialcment 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 4', - en ce que l'angle moyen a satisfait la relation : 20+164*,72(7L, 100) 64 tcxp(-1,1100), étant défini par la relation Arctan((tan(lall)ttan(la21))1/2), L étant la largeur maximum du pneumatique mesurée selon la direction axiale et exprimée en mm, et - en ce que les éléments de renforcement métalliques de ladite au moins une couche (l'armature de carcasse sont des câbles à au moins deux couches, au moins une couche interne étant gainée d'une couche constituée d'une composition polymérique telle qu'une composition de caoutchouc non réticulable, réticulable ou réticulée, de préférence à base d'au moins un élastomère diénique. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments de renforcement de ladite au moins une couche de l'armature de carcasse sont des câbles métalliques à couches de construction [L+M] ou [L+M+N], comportant une première couche Cl à L fils de diamètre dl avec L allant de 1 à 4, entourée d'au moins une couche intermédiaire C2 à M fils de diamètre d2 enroulés ensemble en hélice selon un pas p2 avec M allant de 3 à 12, ladite couche C2 étant éventuellement entourée d'une couche externe C3 de N fils de diamètre d3 enroulés ensemble en hélice selon un pas p3 avec N allant de 8 à 20, et en ce qu'une gaine constituée d'une composition de caoutchouc non réticulable, réticulable ou réticulée à hase d'au moins un élastomère diénique, recouvre, dans la construction [L+M], ladite première couche Cl et, dans la construction [L+M+N], au moins ladite couche Cl et/ou au moins ladite couche C2.