INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Il est à noter que les couches prolongées (qui donnent lieu à des couches partielles) sont localisées en partie haute de la pièce et sont d’autant plus nombreuses que les variations de géométrie de la pièce sont brutales.
Les prolongations des lignes directrices 22 sont à ce stade effacées dans le logiciel 18 au-dessus du modèle 20.
L’armature de carcasse d’un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil, comprend habituellement au moins une couche de carcasse comprenant des renforts généralement métalliques, enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou élastomérique, obtenu par mélangeage et appelé mélange d’enrobage. Une couche de carcasse comprend une partie principale, reliant les deux bourrelets entre eux et s’enroulant généralement, dans chaque bourrelet, de l’intérieur vers l’extérieur du pneumatique autour d’un élément de renforcement circonférentiel le plus souvent métallique appelé tringle, pour former un retournement. Les renforts métalliques d’une couche de carcasse sont sensiblement parallèles entre eux et forment, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 80° et 90°.
L’armature de sommet d’un pneumatique radial pour véhicule de type génie civil, comprend une superposition de couches de sommet s’étendant circonférentiellement, radialement à l’extérieur de l’armature de carcasse. Chaque couche de sommet est constituée de renforts généralement métalliques, parallèles entre eux et enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou mélange d’enrobage.
La bande de roulement des pneumatiques pour mines souterraines ont des conditions d’usage très spécifiques. Descendre les pneumatiques au fond de la mine et les changer sont des opérations coûteuses et complexes qu’il convient de limiter. Pour la bande de roulement, il est donc nécessaire d’offrir à l’utilisateur le maximum de volume de gomme configuré pour être en contact avec le sol ou volume de gomme à user, maximal pour limiter ces opérations. D’autant que les pneumatiques utilisés en mine souterraine sont soumis à des agressions sévères et répétées. Par ailleurs, pour des raisons de sécurité, la vitesse dans les mines souterraines est limitée, et la présence d’une sculpture de la bande de roulement pour évacuer de l’eau ou augmenter l’adhérence n’a pas d’intérêt. Pour cet usage extrême, les manufacturiers de pneumatiques ont donc recours à des bandes de roulement lisses et très épaisses par rapport au diamètre de l’enveloppe.
Avoir un volume de gomme à user maximisé n’est pas suffisant pour optimiser la durée d’usage du pneumatique du point de vue de l’usure. Certains mélanges caoutchouteux ont démontré leurs performances en résistance à l’agression dans cet usage. Ainsi l’utilisation de mélanges synthétiques dans la bande de roulement permet d’accroître significativement la résistance aux agressions. Toutes ces solutions techniques ont pour conséquences d’augmenter la température et de favoriser la formation de poches à l’intérieur de la bande de roulement. Ces poches peuvent selon leur taille amener à la perte de partie de la bande de roulement amenant la défaillance du pneumatique. L’expression « mélange caoutchouteux » ou « composition de caoutchouc » désigne une composition de caoutchouc comportant au moins un élastomère et une charge.
Une solution est de ralentir la vitesse d’exploitation du véhicule mais cela pénalise la capacité d’extraction de la mine. Pour améliorer cette productivité, les manufacturiers ont proposé d’associer deux mélanges caoutchouteux, un de faible hystérèse, radialement intérieur à un mélange caoutchouteux à user et une bande de roulement lamellisée permettant de refroidir cette bande de roulement épaisse (WO2019/058084). Cette solution a effectivement permis d’améliorer les performances mais pas suffisamment de sorte que ces pneumatiques souffrent de problèmes d’arrachage de partie de la bande de roulement à des vitesses admissibles pour la sécurité dans la mine.
Les inventeurs se sont donnés pour objectif, pour un pneumatique radial pour véhicule de type génie civil minier d’augmenter la résistance à l’arrachement de partie de bande de roulement.
Cet objectif a été atteint par un pneumatique radial pour un véhicule minier, destiné à être monté sur une jante ayant un diamètre de jante au moins égal à 24 pouces et à porter une charge nominale au moins égale à 8 000 Kg, comprenant : une bande de roulement destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement et reliée par l’intermédiaire de deux flancs à deux bourrelets destinés à entrer en contact avec la jante, une armature de sommet, radialement intérieure à la bande de roulement, comprenant des couches de sommet, comprenant des renforts métalliques, un plan médian perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique, passant par le milieu de la bande de roulement, et dont les points d’intersection avec la surface de roulement ont une distance moyenne à l’axe de rotation du pneumatique égale à Rm, la bande de roulement ayant une largeur axiale et ayant, dans le plan médian, une épaisseur radiale, définie comme la distance radiale du point le plus radialement extérieur de la couche de sommet la plus radialement extérieure à la surface de roulement, l’épaisseur radiale E de la bande de roulement étant au moins égale à 0.04*Rm, la bande de roulement comprenant au moins une première composition de caoutchouc et une deuxième composition de caoutchouc, constituant au moins 90% de l’épaisseur de la bande de roulement, la première composition de caoutchouc, étant radialement intérieure à la deuxième composition de caoutchouc, la deuxième composition de caoutchouc ayant un module d’extension sécant E10_2, mesuré à 10 % de déformation et à une température de 23° C, au moins égal à 5.2 MPa, la première composition de caoutchouc constitue au moins 40 % et au plus 66% de l’épaisseur de la bande de roulement, et de préférence au moins 45% et au plus 60% de l’épaisseur de la bande de roulement, l’allongement à rupture à 100°C de la première composition de caoutchouc est au moins égal à 500%, et la perte dynamique maximale tanδ de ladite première composition de caoutchouc, mesurée à une température de 100°C et à une fréquence de10 Hz, est au plus égale à 0,13, la première composition de caoutchouc comprend un taux en masse de charge renforçante au moins égal à 30 pce (parties de charge pour 100 parties d’élastomère) et au plus égal à 80 pce, la deuxième composition de caoutchouc comprend du noir de carbone ayant un taux en masse au moins égal à 30 pce et au plus égal à 75 pce, le taux en masse de charges renforçantes total de la deuxième composition de caoutchouc est supérieur au taux en masse de charges renforçantes total de la première composition de caoutchouc.
Les pneumatiques miniers considérés ont la particularité d’avoir une bande de roulement épaisse à l’état neuf avec un taux d’entaillement très faible à l’état neuf ou à l’état usé. La bande de roulement ayant une largeur axiale W et ayant, dans le plan médian, une épaisseur radiale E égale à la distance radiale du point le plus radialement extérieur de la couche de sommet la plus radialement extérieure à la surface de roulement, l’épaisseur radiale E de la bande de roulement est au moins égale à 0.04*Rm, ce qui correspond pour les dimensions visées à des épaisseurs radiales de la bande de roulement à l’état neuf, supérieures à 55 mm et jusqu’à 120 mm pour certaines dimensions. Le taux d’entaillement surfacique se calcule en estimant la surface des entailles, rainures, incisions présentes dans la surface de roulement à l’état neuf rapportée à la surface totale de la bande de roulement qui correspond à la largeur axiale de la bande de roulement multipliée par le périmètre du pneumatique. Pour des pneumatiques dont la largeur axiale de la bande de roulement varie circonférentiellement, on peut prendre la largeur axiale moyenne et pour des pneumatiques dont le périmètre varie axialement, on prendra le périmètre moyen pour faire le calcul de la surface de roulement. Le taux d’entaillement de tels pneumatiques est souvent nul. Un tel taux d’entaillement surfacique permet de diminuer la température au sein de la bande de roulement sans impacter le volume de gomme à user.
La bande de roulement comprend essentiellement deux mélanges caoutchouteux ou compositions de caoutchouc composant au moins 90% de l’épaisseur de la bande de roulement. Par « composant au moins 90% de l’épaisseur de la bande de roulement », on entend que sur une coupe méridienne, l’épaisseur radiale moyenne dans la direction axiale de la deuxième composition plus l’épaisseur radiale moyenne dans la direction axiale de la première composition de caoutchouc est supérieure à 90% de l’épaisseur radiale moyenne dans la direction axiale de la bande de roulement. A une distance axiale donnée du plan médian, comprise entre les extrémités axiales de la couche de renforts la plus radialement extérieure de l’armature de sommet, sur une coupe méridienne, l’épaisseur radiale de la bande de roulement se mesure depuis le point le plus radialement extérieur de la couche de renfort la plus radialement extérieure de l’armature sommet jusqu’au point de la surface de roulement. L’épaisseur de la gomme d’enrobage du renfort le plus radialement extérieur est négligeable par rapport à l’épaisseur de la bande de roulement. Pour les points dont la distance axiale au point médian est supérieure à la demi-largeur axiale de la couche de renforts la plus radialement extérieure, l’épaisseur de la bande de roulement est calculée comme le rayon de la surface de roulement à cette distance axiale du plan médian moins le rayon du point le plus axialement extérieur des points les plus radialement extérieurs de la couche de renfort la plus radialement extérieure de l’armature de sommet.
Il y a possiblement d’autres compositions de caoutchouc dans la bande de roulement, par exemple une composition de caoutchouc fine permettant l’adhésion de la première composition de caoutchouc au mélange d’enrobage de la couche la plus radialement extérieure de l’armature de sommet, ou une couche de composition de caoutchouc permettant un meilleur collant entre les deux compositions de caoutchouc principales de la bande de roulement qui à elles deux représentent au moins 90% et de préférence 99% de l’épaisseur de la bande de roulement.
Pour une bonne résistance à l’abrasion il est nécessaire que la deuxième composition de caoutchouc, étant radialement extérieure à la première composition de caoutchouc, ait un module d’extension sécant E10_2 à 10 % de déformation, mesuré à 23° C au moins égal à 5.2 MPa, sur un échantillon prélevé sur le pneumatique cuit. Les compositions de caoutchouc ont des modules d’extension usuellement mesurés selon la norme ASTM D 412 sur des éprouvettes fabriquées pour le test. L’homme du métier saura choisir et adapter les dimensions de l’éprouvette en fonction de la quantité de mélange accessible et disponible dans le cas de prélèvements d’éprouvette dans le pneumatique pour cette mesure ainsi que pour l’ensemble des mesures sur les matériaux.
Pour améliorer le fonctionnement du pneumatique, il est également nécessaire d’avoir un équilibre particulier entre la deuxième composition de caoutchouc et la première composition de caoutchouc, l’expérience ayant démontrée qu’en dehors de ces plages, la solution n’était pas optimale en ce qui concerne la performance en fissuration des compositions de caoutchouc de la bande de roulement ou la performance en usure. Pour un équilibre optimal des performances, la première composition constitue au moins 40 % et au plus 66% de l’épaisseur de la bande de roulement, de préférence au moins 45 % et au plus 60% de l’épaisseur de la bande de roulement.
Pour atteindre un équilibre optimal, il est également nécessaire que la première composition de caoutchouc génère peu d’élévation de température lors du roulage et donc que sa perte dynamique maximale tanδ, à une température de 100°C et à une fréquence de 10 Hz, soit au plus égale à 0,13. Les compositions de caoutchouc ont des pertes dynamiques usuellement mesurées selon la norme ASTM D 5992-96 sur des éprouvettes fabriquées pour le test. L’homme du métier saura choisir et adapter les dimensions de l’éprouvette en fonction de la quantité de mélange accessible et disponible dans le cas de prélèvements d’éprouvette dans le pneumatique pour cette mesure ainsi que pour l’ensemble des mesures sur les matériaux. Il est également nécessaire que sa résistance à la fissuration soit élevée et plus précisément que l’allongement à rupture à 100°C de la première composition de caoutchouc de la bande de roulement soit au moins égal à 500% de préférence au moins égal à 575%. Les compositions de caoutchouc ont des allongements à rupture usuellement mesurées selon la norme NF T 46 0002 sur des éprouvettes fabriquées pour le test. L’homme du métier saura choisir et adapter les dimensions de l’éprouvette en fonction de la quantité de mélange accessible et disponible dans le cas de prélèvements d’éprouvette dans le pneumatique pour cette mesure ainsi que pour l’ensemble des mesures sur les matériaux.
Pour atteindre les objectifs de l’invention, il convient de trouver un équilibre entre la deuxième composition de caoutchouc qui étant en contact avec l’air extérieur par l’intermédiaire de la surface de roulement, peut échanger davantage de calories avec l’extérieur notamment, et avoir une meilleure performance en usure étant radialement extérieure à la première composition de caoutchouc. En effet la deuxième composition de caoutchouc échange des calories plus facilement avec l’extérieur étant en contact avec l’extérieur par le biais de la surface de roulement et non pas uniquement comme la première composition de caoutchouc par les bords axiaux de la bande de roulement. Par ailleurs étant radialement extérieure à la première composition de caoutchouc, pour les mêmes efforts exercés sur le pneumatique via la surface de roulement, la deuxième composition de caoutchouc se déplace davantage, et donc en extrémité d’aire de contact elle glisse sur une plus grande longueur et donc tend à user davantage sauf si sa composition est prévue pour éviter ce problème. Pour cette raison le taux en masse exprimé en pce de charge renforçante totale de la deuxième composition est supérieur au taux en masse exprimé en pce (parties de charge pour 100 parties d’élastomère) de charge de la première composition. Par charge renforçante, on entend soit du noir de carbone soit de la silice.
Etant donné le pourcentage en épaisseur radiale de la bande de roulement de la première composition, il est clair que cette composition de caoutchouc doit être configurée pour, une fois la deuxième composition de caoutchouc usée, avoir une bonne performance en roulage. Pour ce faire, il est important que son taux de charge soit cohérent avec le taux de charge de la deuxième composition de caoutchouc. Ainsi il est essentiel que la première composition comprenne un taux de charge renforçante au moins égal à 30 pce (parties de charge pour 100 parties d’élastomère) et au plus égal à 80 pce. Et pour que les taux de charge des deux compositions de caoutchouc soient cohérents entre eux, il est essentiel que la deuxième composition comprenne comme charges renforçantes au moins du noir de carbone, le noir de carbone ayant un taux au moins égal à 30 pce (parties de charge pour 100 parties d’élastomère) et au plus égal à 75 pce, de préférence au moins égal à 40 pce. Ainsi il est avantageux que la deuxième composition de caoutchouc (222) comprenne un taux en masse total de charge renforçante au moins égal à 40 pce.
Pour éviter la génération de thermique, non seulement il convient que la première composition de caoutchouc ait une perte dynamique faible mais il est également préférable qu’elle comprenne comme charges renforçantes de la silice et du noir de carbone. En effet la silice pour un même taux de charge est moins génératrice de thermique. Cette caractéristique la rend plus isolante mais étant donnée la position géométrique de la première composition de caoutchouc, déjà isolée par la deuxième composition de caoutchouc de la plus grande zone d’échange avec l’extérieur à savoir la surface de roulement, cela a peu d’influence.
Ce premier chemin de circulation A comporte une première sortie A1 de fluide réfrigérant disposée sur la face arrière 11 du bloc hydraulique 1 ainsi qu’une deuxième sortie A2 de fluide réfrigérant. Comme illustré sur les figures 1 à 8, la deuxième sortie A2 de fluide réfrigérant du premier chemin de circulation A peut notamment être disposée sur une face latérale 15, 16 du bloc hydraulique 1, ici la face latérale 15 plane. Il n’est néanmoins pas exclu que cette deuxième sortie A2 de fluide réfrigérant du premier chemin de circulation A soit disposée sur une autre face du bloc hydraulique 1.
Le premier chemin de circulation A comporte également une entrée A3 de fluide réfrigérant disposée sur une face distincte de la face arrière 11. Comme illustré sur les figures 1 à 8, cette entrée A3 de fluide réfrigérant du premier chemin de circulation A peut plus particulièrement est disposée sur la face avant 12 du bloc hydraulique 1. Il n’est néanmoins pas exclu que cette entrée A3 de fluide réfrigérant du premier chemin de circulation A soit disposée sur une autre face du bloc hydraulique 1.
Comme illustré aux figures 1 à 8, le premier logement 21 configuré pour recevoir une vanne trois-voies 40 peut être un orifice réalisé sur une des faces supérieure 13 ou inférieure 14. Dans l’exemple illustré, il s’agit de la face supérieure 13. Cet orifice 21 est configuré pour recevoir un élément de redirection de la vanne trois-voies 40. Des conduites A10, A20, A30 du premier chemin de circulation A sont ménagées dans le bloc hydraulique 1 et convergent dans cet orifice 21. Ces conduites A10, A20, A30 sont reliées respectivement à l’entrée A3 de fluide réfrigérant, à la première sortie A1 et à la deuxième sortie A2 de fluide réfrigérant du premier chemin de circulation A.
Une première conduite A10, visible aux figures 4 à 6, relie la première sortie A1 au premier logement 21. Une deuxième conduite A20, visible aux figures 4 à 6, relie la deuxième sortie A2 au premier logement 21. Et enfin, une troisième conduite A30, visible aux figures 5 et 6, relie l’entrée A3 au premier logement 21.
Le bloc hydraulique 1 peut également comporter un premier orifice 51 configuré pour recevoir un premier capteur C1 (visible ), par exemple un capteur de température et/ou de pression. Ce premier orifice 51 débouche dans la conduite A30 reliant l’entrée A3 de fluide réfrigérant du premier chemin de circulation A au premier logement 21. Ce premier orifice 51 peut notamment être réalisé sur n’importe laquelle des faces du bloc hydraulique 1, plus particulièrement une des faces la plus proche de la conduite A30, ici la face latérale 15, comme illustré aux figures 1 à 4.
La face portant le premier logement 21, ici la face supérieure 13, peut notamment comporter des orifices de fixation 63 afin de permettre la fixation au moyen de vis ou boulons de la vanne trois-voies 40.
Le bloc hydraulique comporte également un deuxième logement 22 configuré pour recevoir un élément d’une vanne d’expansion 41 d’un deuxième chemin de circulation B du fluide réfrigérant au sein du bloc hydraulique 1. Dans l’exemple illustré, il s’agit de la face supérieure 13. Ce deuxième chemin de circulation B comporte une entrée B1 de fluide réfrigérant disposée sur la face arrière 11 du bloc hydraulique et une sortie B2 de fluide réfrigérant disposée sur une face distincte de la face arrière 11. Plus particulièrement, cette sortie B2 de fluide réfrigérant du deuxième chemin de circulation B peut être disposée sur la face avant 12 du bloc hydraulique 1. Il n’est néanmoins pas exclu que cette sortie B2 de fluide réfrigérant du deuxième chemin de circulation B soit disposée sur une autre face du bloc hydraulique.
De préférence et comme illustré aux figures 1 à 3, la sortie B2 de fluide réfrigérant du deuxième chemin de circulation B et l’entrée A3 de fluide réfrigérant du premier chemin de circulation A sont réalisées sur une même face du bloc hydraulique 1.
Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 1 à 6, le deuxième logement 22 configuré pour recevoir une vanne d’expansion 41 est un orifice réalisé sur une des faces supérieure 13 ou inférieure 14. Cet orifice 22 est configuré pour recevoir un élément de détente de la vanne d’expansion 41. Des conduites B10 et B20 du deuxième chemin de circulation B sont ménagées dans le bloc hydraulique 1 et convergent vers cet orifice 22. Les conduites B10 et B20 sont reliées respectivement à l’entrée B1 et à la sortie B2 de fluide réfrigérant du deuxième chemin de circulation B.
Une première conduite B10, visible aux figures 4 et 6, relie l’entrée B1 de fluide réfrigérant du deuxième chemin de circulation B au deuxième logement 22. Une deuxième conduite B20, visible aux figures 4 et 5, relie la sortie B2 de fluide réfrigérant du deuxième chemin de circulation B au deuxième logement 22.
La face portant le deuxième logement 22 sous forme d’un orifice, ici la face supérieure 13, peut notamment comporter des orifices de fixation 63’ afin de permettre la fixation au moyen de vis ou boulons de la vanne d’expansion 41.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré aux figures 7 et 8, le deuxième logement 22 configuré pour recevoir une vanne d’expansion 41 est un renfoncement de la face arrière 11 vers la face avant 12 et ouvert sur une des faces supérieure 13 ou inférieure 14. Dans l’exemple illustré, ce renfoncement 22 est ouvert sur la face supérieure 13 du bloc hydraulique 1. Ce renfoncement 22 est configuré pour recevoir un élément de détente de la vanne d’expansion 41. Comme visible sur la , l’entrée B1 de fluide réfrigérant du deuxième chemin de circulation B débouche dans le renfoncement 22 et est destinée à être connectée fluidiquement à l‘élément de détente de la vanne d’expansion 41.
De préférence, le premier 21 et le deuxième logement 22 sont réalisés sur une face identique du bloc hydraulique 1. Cela permet de réunir la vanne trois-voies 41 et la vanne d’expansion 42 sur une même face et ainsi facilite le montage et les éventuels remplacements.
Comme illustré sur les figures 1 à 3, 5 et 7, le bloc hydraulique 1 peut comporter un deuxième orifice 52 configuré pour recevoir un deuxième capteur C2 (visible ), par exemple un capteur de température et/ou de pression. Ce deuxième orifice 52 débouche dans le deuxième chemin de circulation B en aval du deuxième logement 22. Ce deuxième orifice 52 peut notamment être réalisé sur n’importe laquelle des faces du bloc hydraulique 1, plus particulièrement une des faces la plus proche du deuxième chemin de circulation B en aval du deuxième logement 22. Dans l’exemple illustré aux figures 1 à 3, 5 et 7, le deuxième orifice 52 est réalisé sur un plan incliné de la face supérieure.
Le bloc hydraulique 1 peut également comporter un orifice 60 configuré pour une insertion d’un outil de serrage, ledit orifice 60 s’étendant depuis la face avant 12 vers la face arrière 11 mais ne traversant pas complètement le bloc hydraulique 1. Cet orifice 60 est prolongé par un autre orifice 61 de diamètre inférieur qui débouche sur la face arrière 11. Cela permet ainsi d‘insérer une vis ou un boulon pour permettre la fixation d’un élément du circuit de gestion thermique venant s’accoler à la face arrière 11.
Toujours afin de permettre la fixation d’un élément du circuit de gestion thermique venant s’accoler à la face arrière 11, le bloc hydraulique 1 peut également comporter des lobbes 64 percés d’un orifice. Ces lobbes 64 dépassent par exemple d’une des faces latérales 15, inférieure 14 ou supérieure 13. L’orifice de ces lobbes 64 est perpendiculaire à la face arrière 11 afin de permettre l’insertion d’une vis ou d’un boulon pour permettre la fixation d’un élément du circuit de gestion thermique venant s’accoler à la face arrière 11.
Dans l’exemple qui va suivre, la pièce à fabriquer est une enveloppe externe 10 de bol inverseur, représentée sur la . On notera toutefois que l’invention peut être appliquée à plusieurs types de pièce de forme complexe.