Domaine de l’invention

[OOOlJLa présente invention concerne un pneumatique dont l’armature de sommet est simplifiée par rapport à des conceptions usuelles. Bien que non limitée à ce type d’application, l’invention est plus particulièrement décrite en référence à un pneumatique radial destiné à être monté sur véhicule tourisme ou camionnette.

Définitions

[0002]Par convention, on considère un repère (O, OX, OY, OZ), dont le centre O coïncide avec le centre géométrique du pneumatique, les directions circonférentielles OX, axiale OY, et radiale OZ désignent respectivement une direction tangente à la surface de roulement du pneumatique selon le sens de rotation, une direction parallèle à l’axe de rotation du pneumatique, et une direction orthogonale à l’axe de rotation du pneumatique.

[0003]Par radialement intérieur, respectivement radialement extérieur, on entend plus proche, respectivement plus éloigné de l’axe de rotation du pneumatique.

[0004]Par axialement intérieur, respectivement axialement extérieur, on entend plus proche, respectivement plus éloigné du plan équatorial du pneumatique, le plan équatorial du pneumatique étant le plan passant par le milieu de la bande de roulement du pneumatique et perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique.

[0005]La constitution du pneumatique est usuellement décrite par une représentation de ses constituants dans un plan méridien, c’est-à-dire un plan contenant l’axe de rotation du pneumatique. Un tel choix est motivé par en première approximation, l’axisymétrie de la géométrique du pneumatique autour de son axe de rotation.

[0006]Un pneumatique comprend une armature de sommet, destinée à venir en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une bande de roulement, dont les deux extrémités axiales sont reliées par l’intermédiaire de deux flancs à deux bourrelets assurant la liaison mécanique entre le pneumatique et la jante sur laquelle il est destiné à être monté.

[0007]Un pneumatique radial comprend en outre une armature de renforcement, constituée de l’armature de sommet, radialement intérieure à la bande de roulement, et d’une armature de carcasse, radialement intérieure à l’armature de sommet.

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) [0008JL’ armature de sommet d’un pneumatique radial comprend une superposition de couches de sommet s’étendant circonférentiellement, radial ement à l’extérieur de l’armature de carcasse. Chaque couche de sommet est constituée de renforts parallèles entre eux et enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou mélange élastomérique. L’ensemble constitué par l’armature de sommet et la bande de roulement est appelé sommet.

[0009JL’ armature de carcasse d’un pneumatique radial concerné par l’invention comprend habituellement au moins une couche de carcasse constituée d’éléments de renforcement métalliques ou textiles enrobés chacune dans un mélange élastomérique d’enrobage. Dans au moins une couche de carcasse, les éléments de renforcement sont sensiblement parallèles entre eux et font, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 85° et 95°. Ladite au moins une couche de carcasse comprend une partie principale, reliant les deux bourrelets entre eux et s’enroule, dans chaque bourrelet, autour d’une structure annulaire de renforcement, qui est le plus souvent une tringle.

[OOlOJPar mélange élastomérique, on entend un matériau élastomérique obtenu par mélangeage de ses divers constituants. Un mélange élastomérique comprend classiquement une matrice élastomérique avec au moins un élastomère diénique de type caoutchouc naturel ou synthétique, au moins une charge renforçante de type noir de carbone et/ou de type silice, un système de réticulation le plus souvent à base de soufre, et des agents de protection. Pour certaines applications, les élastomères considérés peuvent également comprendre des thermoplastiques (TPE).

[OOllJPar f expression composition "à base de", il faut entendre une composition comportant le mélange et/ou le produit de réaction des différents constituants utilisés, certains de ces constituants de base étant susceptibles de, ou destinés à, réagir entre eux, au moins en partie, lors des différentes phases de fabrication de la composition, en particulier au cours de sa réticulation ou vulcanisation.

[0012]Par 1’ expression « partie en poids pour cent parties en poids d’ élastomère » (ou pce), il faut entendre au sens de la présente invention, la part, en masse pour cent parties d’ élastomère présent dans la composition de caoutchouc considérée.

[0013]Un mélange élastomérique peut être caractérisé mécaniquement, en particulier après cuisson, par ses propriétés dynamiques, telles qu’un module de cisaillement dynamique G*= (G’2+G”2)l/2, où G’ est le module élastique de rigidité de cisaillement et G” le module de cisaillement visqueux, et une perte dynamique Tanô=G”/G’. Le module de cisaillement

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) dynamique G* et la perte dynamique Tanô sont mesurés sur un viscoanalyseur de type Metravib VA4000, selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d’un échantillon de mélange élastomérique vulcanisé ayant la forme d’une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquene de 10Hz, à une température de 100°C. On effectue avec un balayage en amplitude de déformation de 0,1% à 50% (cycle aller), puis de 50% à 0,1% (cycle retour). Pour le cycle aller, on indique la valeur maximale de tan(ô) observée, noté Tan(ô) _ma x.

[0014]Un mélange élastomérique peut également être caractérisé par des propriétés mécaniques statiques. Les essais de traction permettent de déterminer les contraintes d'élasticité et les propriétés à la rupture. Sauf indication différente, ils sont effectués conformément à la norme française N F T 46-002 de septembre 1988. On mesure une seconde élongation (i.e. après un cycle d'accommodation) les modules sécants dits "nominaux" (ou contraintes apparentes, en MPa) à 10% d'allongement (noté "MA10") et 100% d'allongement ("MA100"). Toutes ces mesures de traction sont effectuées dans les conditions normales de température (23±2°C) et d'hygrométrie (50±5% d'humidité relative), selon la norme française NF T 40-101 (décembre 1979). On mesure également les contraintes à la rupture (en MPa) et les allongements à la rupture (en %), à une température de 23°C.

Technique antérieure

[0015]L’homme du métier, concepteur de pneumatique, sait que les fonctions attendues d’un pneumatique sont au moins au nombre de trois. Il s’agit dans un premier temps de porter la charge, résultant de la masse du véhicule et de toutes les surcharges liées aux mouvements dynamiques du véhicule ainsi que les surcharges aérodynamiques éventuelles à haute vitesse. Dans un deuxième temps il faut pouvoir guider le véhicule sur les trajectoires décidées par le conducteur, et enfin il faut transmettre au sol les efforts d'accélération ou de freinage décidés par le conducteur.

[0016JL’ armature de sommet est un élément essentiel qui contribue de manière décisive aux trois fonctions de porter, guider, et transmettre. En conception usuelle, ladite armature de sommet avec au moins deux couches métalliques croisées ceinture l’armature de carcasse pour doter le pneumatique de la solidité nécessaire pour assumer sa fonction de porter.

[0017]La fonction Guider est aussi connue sous l’appellation "comportement routier". Il s’agit des réponses d’un ensemble véhicule/pneumatiques à des sollicitations multiples du conducteur (braquage, accélération, freinage...). Le comportement est à la fois essentiel en termes de sécurité pour la stabilité du véhicule mais également pour l’agrément de conduite.

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) [0018]Le pneu joue un rôle clé dans le comportement routier car il assure, en bout de chaîne, la transmission des efforts entre le véhicule et le sol afin de maintenir la trajectoire définie par le conducteur.

[0019]En virage, pour que le véhicule reste sur une trajectoire, il faut générer une force équivalente (mais de sens opposé) à la force centrifuge qui tend à éjecter le véhicule de la trajectoire. Cette force latérale doit être générée par les 4 pneus du véhicule pour vaincre la force centrifuge.

[0020]La déformation des pains de gomme en contact avec le sol génère un effort latéral. Le mécanisme qui permet au pneu de déformer les pains de gomme en virage est la mise en dérive. La dérive est l’angle entre la direction de la roue et la trajectoire suivie par le véhicule. En virage, cet angle n’est pas nul afin de permettre au pneumatique de déformer les pains de gomme de la bande de roulement et ainsi de générer les efforts latéraux nécessaires.

[0021]On appelle rigidité de dérive transversale la variation des efforts transversaux générés dans l’aire de contact du pneumatique en mouvement écrasé par la charge portée, en fonction de l’angle de dérive appliqué au pneumatique. La rigidité de dérive transversale s’exprime en Newton par degré (N/°).

[0022]Pour de faibles angles de dérive, c’est-à-dire des angles inférieurs à 10°, l’effort transversal, de direction parallèle à l’axe de rotation du pneumatique est proportionnel à l’angle de dérive. La rigidité de dérive transversale est égale à ce coefficient de proportionnalité.

[0023]La rigidité de dérive transversale est une propriété mécanique essentielle qui relie le pneumatique au véhicule et qui détermine la qualité du comportement du véhicule sur route.

[0024]L’ armature de sommet comprenant deux couches de renforts croisées contribue au développement des contraintes de cisaillements des mélanges de la bande de roulement dans l’aire de contact du pneumatique avec le sol de roulage, et donc de la rigidité de dérive.

[0025] Souvent, les pneumatiques de conception usuelle comprennent en plus des deux couches de sommet croisées, une couche supplémentaire de frettage comportant des renforts en textile, le plus souvent en polyamide (nylon) qui frette les deux couches de travail métalliques. Les renforts de la couche de frettage font un angle avec la direction circonférentielle comprise dans l’intervalle [-2.5° ; 2.5°]. Ce frettage de l’armature de travail apporte de la rigidité circonférentielle pour s’opposer aux efforts de centrifugation et pour permettre au pneumatique d’atteindre des vitesses de rotation élevées sans dommages.

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) [0026JI1 s’ ensuit que l’armature de sommet d’un pneumatique radial de conception usuelle comprend en général au moins trois couches de sommet. D’une façon générale, plus de 200 matériaux entrent dans la composition d’un pneumatique tourisme.

[0027]U existe donc un besoin de simplifier la conception des pneumatiques, c’est-à-dire concevoir des pneumatiques plus légers qui nécessitent moins de matières premières et d’énergie pour les transformer, qui durent plus longtemps pour en tirer le meilleur parti ; concevoir des pneus à faible résistance au roulement qui permettent une économie de carburant tout en continuant d’améliorer leur adhérence et leur comportement routier.

[0028]Dans le document EP2331350B1, une approche de la conception du sommet d’un pneumatique est présentée où le nombre de couches du sommet est réduit, limité au frettage de l’armature de carcasse par une seule bande complexe composite.

[0029]Le principe de la bande complexe composite selon le document EP2331350B1 est de remplacer les deux couches de sommet croisées en enroulant circonférentiellement une bande complexe composite autour de l’armature de carcasse. Ladite bande complexe composite est formée de deux couches de renforts enrobés dans un mélange élastomérique. D’autres documents, tels que JP H10226204A, EP2334500B1, EP1431076A1, EP0319588A1 montrent également des sommets de pneumatiques obtenus par un enroulement circonférentiel d’une bande complexe.

[0030]Le document FR2981299A1 donne des exemples de composition de mélanges élastomériques d’enrobage des renforts, par exemple d’un bande complexe, et le document WO02/085646A1 donne des exemples de valeurs des modules sécants d’extension de tels mélanges.

[0031]Les inventeurs se sont donnés pour objectif d’apporter des évolutions à cette solution de sommet simplifié pour améliorer l’endurance d’un pneumatique tourisme quand il est gonflé, monté sur une jante, écrasé par une charge portée et centrifugé à des vitesses supérieures à 100 km/h.

[0032]Lhi autre objectif de l’invention est d’identifier des paramètres de conception permettant d’établir aisément des compromis de performances sur des pneumatiques qui comprennent une armature de travail résultant du frettage de l’armature de carcasse par une bande complexe.

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) Exposé de l’invention

[0033]Ce but a été atteint par la conception d’un pneumatique pour véhicule automobile comprenant : deux bourrelets destinés à être montés sur une jante, deux couches de flancs reliés aux bourrelets, un sommet comportant une bande de roulement destinée à entrer en contact avec un sol, le sommet ayant un premier côté relié à l’extrémité radialement extérieure de l’une des deux couches de flancs et ayant un deuxième côté relié à l’extrémité radialement extérieure de l’autre des deux couches de flancs; une armature de carcasse comprenant au moins une couche de carcasse s'étendant depuis les deux bourrelets à travers les couches de flancs jusqu'au sommet; le sommet comprenant une armature de travail comportant au moins deux couches de travail, formées par au moins un enroulement circonférentiel en spirale d’une bande complexe radialement extérieurement autour de l’armature de carcasse; ladite bande complexe étant composée de deux couches constituées de renforts continus passant d’une couche à l’autre, lesdits renforts étant parallèles dans une couche, et croisés d’une couche à l’autre ; lesdits renforts de la bande complexe dans une couche faisant un angle initial, Alpha, par rapport à la direction circonférentielle compris en valeur absolue dans un intervalle [10°; 45°] avant son enroulement autour de l’armature de carcasse; ladite bande complexe ayant une largeur axiale Lband, ledit pneumatique est caractérisé en ce que chaque enroulement circonférentiel en spirale de la bande complexe autour de l’armature de carcasse comprend plusieurs zones de frettage le long de la largeur axiale de l’armature de travail, une zone de frettage comprenant: un nombre N de tours de la bande complexe autour de l’armature de carcasse ;

• un pas de pose correspondant à la distance axiale parcourue d’un point de l’armature de travail après un tour complet autour de l’armature de carcasse dans une zone ;

• une tension de pose de la bande complexe dans la zone, la tension de pose étant la tension exercée sur la bande complexe dans la direction circonférentielle lors de son enroulement autour de l’armature de carcasse, provoquant une variation A( Alpha) de l’angle des renforts de la bande complexe avec la direction circonférentielle, comprise dans l’intervalle ]0° ; 10°] ;

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) un angle des renforts de la bande complexe dans la zone avec la direction circonférentielle, correspondant à l’angle initial, Alpha, incrémenté de la variation A( Alpha).

[0034]Un pneumatique de l’invention se distingue des conceptions usuelles, par la présence d’une armature de travail résultant d’au moins un enroulement circonférentiel en spirale d’une bande complexe autour de l’armature de carcasse. L’invention répond à l’objectif de simplification des inventeurs par le remplacement des deux nappes de sommet, et de la couche de frettage additionnelle des solutions pneumatiques usuelles, par une bande complexe enroulée autour de l’armature de carcasse.

[0035]En outre, la méthode d’enroulement de la bande complexe autour de l’armature de carcasse comprend des zones de frettage le long de la largeur axiale de l’armature de carcasse. Chaque zone de frettage comprend des paramètres de définition propres à la zone qui permettent de configurer l’armature de travail de façon optimale pour réaliser les fonctions mécaniques attendues.

[0036JI1 est connu que lors de la centrifugation d’un pneumatique, les extrémités axiales de l’armature de travail subissent d’importantes déformations. En effet, en tout point du pneumatique, s’exercent des efforts centrifuges proportionnels au carré de la vitesse de rotation du pneumatique. Aux extrémités axiales de l’armature de travail, les rigidités circonférentielles en bout des couches sont insuffisantes pour s’opposer aux sollicitations de centrifugation. Avec la solution de l’invention, on peut adapter les rigidités circonférentielles en augmentant par exemple la tension de pose de manière à diminuer l’angle Alpha des renforts de la bande complexe avec la direction circonférentielle. En dehors des extrémités axiales on maintient l’angle Alpha à sa valeur initiale pour conserver une valeur de rigidité de cisaillement dans le plan des couches à un niveau suffisant.

[0037]L’ exemple précédent illustre les leviers d’optimisation de la conception d’un pneumatique, apportés par l’invention, et simples à mettre en œuvre.

[0038] Selon les inventeurs, il est possible de morceler l’armature de travail en zones de frettage. Pour chaque zone de frettage, le nombre de tours de la bande complexe autour de l’armature de carcasse, le pas de pose, la tension de pose et donc l’angle Alpha sont paramétrables de manière à distribuer les rigidités circonférentielles (XX), et les rigidités de cisaillement dans le plan des couches (XY) de façon appropriée.

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) [0039]Quand l’angle Alpha a une valeur initiale d’environ 10°, la variation A(Alpha), de l’angle des renforts de la bande complexe avec la direction circonférentielle est comprise dans un intervalle [0° ; 3°], en revanche quand l’angle initial Alpha a une valeur autour de 30°, la variation A(Alpha) peut aller jusqu’à 10°.

[0040JL’ invention permet également de superposer, dans la direction radiale, plusieurs enroulements de la bande complexe autour de l’armature de carcasse. Chaque enroulement pouvant contenir des zones de frettage. Le nombre d’enroulements doit être suffisant pour conférer au pneumatique la solidité requise pour porter les charges correspondant à son indice de charges. Sa valeur est déterminée par la dimension, et la capacité de charge du pneumatique.

[0041]Le choix du pas de pose est un autre paramètre qui permet de configurer l’enroulement de la bande complexe autour de l’armature de carcasse. Quand le pas est égal à la largeur de la bande complexe, l’enroulement est jointif, c’est-à-dire que les tours de la bande complexe autour de l’armature de carcasse sont contigües. Quand le pas est égal à la moitié de la bande complexe, les tours de la bande complexe autour de l’armature de carcasse se chevauchent. D’autres configurations sont possibles selon le choix du pas de pose qui peut être aussi plus grand que la largeur de la bande complexe.

[0042] Selon les inventeurs, les propriétés mécaniques des renforts de chaque couche de la bande complexe doivent être définies de manière à permettre l’atteinte d’un état mécaniquement couplé dans chaque bande complexe.

[0043]Dans le cadre de l’invention, un état mécaniquement couplé dans une bande complexe d’au moins deux couches comprenant chacune des renforts enrobés dans un mélange élastomérique est défini sur un pneumatique gonflé, monté sur une jante, en étant soumis à une pression de gonflage de 250kPa. Dans ces conditions de sollicitations, l’état mécaniquement couplé dans une bande complexe est atteint quand les déformations de cisaillements dans les directions axiales et radiales dans le mélange élastomérique situé radialement entre les renforts sont constantes sur toute la largeur axiale de l’empilement. Dans ces conditions, la rigidité d’extension dans les renforts est maximale, et la bande complexe contribue au maximum de son potentiel au fonctionnement du sommet.

[0044]Une première condition pour atteindre le couplage mécanique dans la bande complexe est d’avoir la distance radiale entre les centres de deux renforts adjacents d’une première et d’une deuxième couches de la bande complexe, inférieure à une fois et demie le diamètre d’un renfort desdites couches. Une deuxième condition est d’avoir une largeur axiale suffisante de

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) la bande complexe pour permettre l’atteinte du couplage. Selon les inventeurs, dans le cadre des pneumatiques tourisme et camionnette une largeur de la bande complexe comprise entre [25mm ; 40mm] est suffisante.

[0045]Les conditions du couplage sont valables quelle que soit la nature des renforts qui peuvent être des câbles métalliques ou des câbles textiles. Il est important de pouvoir déterminer le diamètre du câble qui intervient dans la définition de l’état couplé. Quand les câbles sont métalliques, le diamètre correspond au diamètre du cercle circonscrit à l’assemblage qui forme le câble.

[0046]Quand les renforts sont en textile, pour déterminer le diamètre, on utilise un appareil qui à l’aide d'un récepteur composé d'un système optique collecteur, d'une photodiode et d'un amplificateur, permet de mesurer l’ombre du renfort éclairé par un faisceau LASER de lumière parallèle avec une précision de 0.1 micromètre. Un tel appareil est commercialisé par exemple par la société Z-Mike, sous la référence « 1210 ». La méthode consiste à fixer sur une table mobile motorisée, sous une prétension standard de 0,5 centinewton par tex (cN/tex), un échantillon du renfort dont on souhaite mesurer le diamètre, ayant subi un conditionnement préalable. Solidaire de la table mobile, le renfort est déplacé perpendiculairement au système de mesure d’ombre portée à une vitesse de 25 mm/s et coupe orthogonalement le faisceau LASER. Au moins 200 mesures d’ombres portées sont effectuées sur une longueur de 420 mm de câblé ; la moyenne de ces mesures d’ombre portée représente le diamètre du renfort.

[0047]En ce qui concerne la fourniture de la bande complexe, elle peut être préalablement obtenue selon un procédé consistant à écraser un tube, lui-même formé par l’enroulement en spires jointives selon un angle donné par rapport à la direction longitudinale du tube, d’une bandelette dans laquelle des éléments de renforcements sont parallèles entre eux et à la direction longitudinale de ladite bandelette et enrobés dans un mélange polymérique. La largeur de la bandelette est ajustée en fonction de l’angle avec lequel les spires sont enroulées, de manière à rendre les spires jointives.

[0048]Lors de l’écrasement dudit tube, les spires étant parfaitement jointives, la bande complexe obtenue est constituée de deux couches d’éléments de renforcement continus passant d’une couche à l’autre, lesdits éléments de renforcement étant parallèles dans une couche et croisés d’une couche à l’autre avec des angles par rapport à la direction circonférentielle identiques en valeur absolue. La réalisation d’un tube avec des spires jointives permet d’obtenir des éléments de renforcement linéaires dans chacune des couches, exception faite des

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) extrémités axiales de chacune des couches, au niveau desquelles les éléments de renforcement forment des boucles pour assurer la continuité d’une couche à l’autre.

[0049]Dans les pneumatiques de conception classique, l’armature de sommet est obtenue par la pose successive de deux couches croisées de renforts sur un tambour de finition. La condition aux limites de contrainte nulle à l’extrémité des renforts sectionnés des couches est à l’origine de cisaillements élevés en bords de couches, qui peuvent entraîner des fissurations dans le mélange d’enrobage des renforts. Ces fissurations se propagent selon la direction axiale et peuvent aller jusqu’à créer un clivage du sommet du pneumatique. La direction circonférentielle est une autre direction de propagation possible générant un déchaussement mécanique du mélange d’enrobage autour du renfort.

[0050]La réalisation de l’armature de travail selon la solution de l’invention permet d’éviter ces endommagements du pneumatique. L’absence de renforts à bord libre protège l’armature de travail des cisaillements excessifs de bords de couches connus avec les sommets classiques. Les mélanges de bordure utilisés dans les conceptions classiques de sommet pour bloquer les cisaillements excessifs de bords de couches ne sont plus nécessaires avec la technologie d’enroulement d’une bande complexe, ce qui conduit à une simplification de l’armature de travail et une diminution concomitante de son coût d’obtention.

[0051]La combinaison des caractéristiques principales de l’invention à savoir la définition de plusieurs zones de frettage le long de l’armature de travail, où dans chaque zone le frettage est réalisé avec des paramètres spécifiques comme le nombre de tours effectué autour de l’armature de carcasse, le pas, la loi et la tension de pose conduisent au pneumatique de l’invention, c’est- à-dire un pneumatique suffisamment robuste pour résister à la prise de vitesse. D’autres caractéristiques, ou d’autres modes de réalisation de l’invention concourent à améliorer la robustesse du pneumatique de l’invention.

[0052] Avantageusement, l’évolution de l’angle Alpha des renforts d’une bande complexe avec la direction circonférentielle est reliée à l’élongation de la bande complexe par la relation :

Où : As est la variation d’élongation circonférentielle subie par la bande complexe ; Y0 est la projection sur l’axe (O Y) de la longueur du renfort.

[0053]Préférentiellement, l’enroulement circonférentiel en spirale autour de l’armature de carcasse commence à partir d’un premier point PI de l’armature de travail, et se poursuit dans

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) la direction axiale jusqu’à un deuxième point P2 de cette même armature de travail, de manière à ce que la distance axiale (Pl, P2) soit comprise entre 75% et 90% de la largeur boudin du pneumatique.

[0054]La largeur boudin du pneumatique est la distance axiale entre les deux points du profil axialement les plus extérieurs. Cette caractéristique permet de paramétrer le frettage en fonction de la dimension du pneumatique. La distance axiale frettée est proche de 90% de la largeur boudin, notamment quand les renforts sont des câbles textiles pour apporter la solidité requise à l’armature de travail.

[0055] Avantageusement, les points (Pl, P2) sont symétriques par rapport au plan équatorial, le plan équatorial étant le plan passant par le centre de la bande de roulement, tout en étant orthogonal à l’axe de rotation du pneumatique.

[0056]Ce mode de réalisation respecte les symétries du pneumatique pour éviter les problèmes d’uniformité en termes de balourds statique et dynamique, qui se manifestent quand la distribution de la masse de matière n’est pas uniforme autour de l’axe de rotation du pneumatique.

[0057]Le balourd dynamique ou balourd de couple est une gêne causée par une non-uniformité résultant d’une dissymétrie de répartition massique par rapport au centre de rotation du pneumatique sans déplacement du centre de gravité. Cette non-uniformité crée quand le pneumatique est en rotation des forces centrifuges qui forment un couple par rapport au centre l’enveloppe et est à l’origine d’une gêne causée par des vibrations latérales.

[0058]La non-uniformité de masse génère aussi un balourd statique résultant d’une dissymétrie de la répartition massique du pneumatique qui correspond à une excentricité du centre de gravité dans le plan de symétrie du pneumatique. Le balourd statique crée quand le pneu est en rotation une force centrifuge qui s’exerce sur le plan de symétrie du pneumatique. Il occasionne des vibrations verticales perçues dans le véhicule.

[0059]Pour limiter l’impact sur l’uniformité du pneumatique, les inventeurs ont généralisé le principe de création de zones et de lois de pose qui respectent les symétries du pneumatique. Une loi de pose dans une zone est un ensemble de NC couples, formé chacun d’un nombre de tours autour de l’armature de carcasse Ni, pour un pas de pose associé Pasi, ((Ni; Pasi), i allant de 1 à NC). Selon un mode de réalisation, l’enroulement circonférentiel en spirale autour de l’armature de carcasse est opéré selon des zones et des lois de pose symétriques par rapport au

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) plan équatorial passant par le centre de la bande de roulement tout en étant orthogonal à l’axe de rotation du pneumatique.

[0060]Un cas particulier de définition de zones et de lois de pose symétriques par rapport au plan équatorial est par exemple défini tel que la loi de pose comprenne les couples (NI ; Lband/2), (N2 ; Lband), et (NI, Lband/2), NI et N2 étant déterminée selon la dimension du pneumatique.

[0061]Avec une telle loi, le frettage de l’armature de carcasse comprend trois zones. Dans une première zone située à une des extrémités axiales de l’armature de carcasse, on réalise un enroulement circonférentiel en spirale de NI tours avec un pas de pose de valeur Lband/2. Dans cette première zone, la bande complexe se chevauche dans la direction axiale. A l’autre extrémité axiale de l’armature on retrouve une deuxième zone symétrique de la première. Entre les deux zones symétriques, on a un frettage central comprenant un enroulement circonférentiel en spirale de N2 tours autour de l’armature de carcasse. Dans ce mode de réalisation, les extrémités axiales de l’armature de travail sont plus serrées qu’au centre, pour que le pneumatique supporte mieux la prise de vitesse. Les nombres NI, N2 de tours autour de l’armature de carcasse, la distance (Pl, P2) ainsi que les pas de pose sont reliés à la dimension du pneumatique.

[0062] Avantageusement, le module sécant du mélange élastomérique d’enrobage des renforts d’une couche d’une bande complexe est compris dans l’intervalle [3 MPa ; 18MPa], la mesure étant effectuée selon la selon la norme française NF T 40-101 (décembre 1979).

[0063] Selon les inventeurs, en choisissant un mélange élastomérique d’enrobage des renforts avec un tel module sécant (MA10), le couplage mécanique dans chaque couche est facilité.

[0064]En cumulant, les épaisseurs des couches de mélange d’enrobage avec le diamètre des renforts, on en déduit que l’épaisseur radiale d’une bande complexe est comprise dans l’intervalle [0.5 mm ; 2 mm], et préférentiellement dans l’intervalle [0.5 mm ; 1.5 mm], et de façon corrélée l’épaisseur radiale d’une couche de la bande complexe est égale à la moitié de l’épaisseur d’une bande complexe.

[0065JD’ autres modes de réalisation de l’invention sont accessibles grâce à la technologie de réalisation de la bande complexe qui peut présenter des dissymétries matérielles ou géométriques.

[0066]0n peut avoir un mode de réalisation où l’épaisseur radiale du mélange d’enrobage des renforts d’une couche radialement la plus extérieure d’une bande complexe, est différente de

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) celle de la couche radialement la plus intérieure, ou encore un mode de réalisation tel que le mélange d’enrobage des renforts d’une couche, radialement la plus extérieure, d’une bande complexe comprend une composition à base d’une matrice de polyisoprène de caoutchouc naturel ou de synthèse, d’un système de réticulation, et d’une charge renforçante à un taux global au plus égal à 50 pce, et comprenant majoritairement du noir de carbone à un taux au moins égal à 20 pce, et au plus égal à 50 pce. Dans ce dernier cas, le compromis de performance recherché peut conduire à un mélange d’enrobage principalement chargé en noir de carbone pour par exemple garantir une faible résistivité électrique.

[0067]Un autre mode de réalisation peut être motivé par la recherche d’une faible hystérèse et conduire à un mélange d’enrobage des renforts d’une couche, radialement la plus extérieure, d’une bande complexe comprend une composition à base d’une matrice de polyisoprène de caoutchouc naturel, ou de synthèse, d’un système de réticulation, et d’une charge renforçante à un taux global au plus égal à 50 pce, et comprenant majoritairement de la silice à un taux au moins égal à 30 pce, et au plus égal à 50 pce.

[0068]Pour des pneumatiques destinés à porter des charges particulièrement lourdes, les inventeurs proposent de fretter une armature de travail usuel, comprenant deux couches de travail posées radialement extérieurement sur l’armature de carcasse, par un enroulement circonférentiel en spirale d’une bande complexe autour desdites deux couches de travail.

Brève description des dessins

[0069]D’ autres détails et caractéristiques avantageux de l’invention ressortiront ci-après de la description des exemples de réalisation de l’invention en référence aux figures qui représentent des vues méridiennes de schémas d’un pneumatique selon des modes de réalisation de l’invention. Les figures ne sont pas représentées à l’échelle pour en simplifier la compréhension.

[0070]La figure 1 comprend une vue 1-A qui montre une section d’un pneumatique de l’invention dans un plan méridien, et une vue 1-B qui représente un pneumatique de conception usuelle.

[0071]Les figures 2 -A, 2-B montrent des armatures de travail d’un pneumatique de l’invention. Les figures 2 -A et 2-B sont des clichés pris sur pneumatique réellement fabriqué, et la figure 2- C est un schéma simplifié.

[0072]Les figures 3 -A, et 3 -B illustrent le principe d’obtention des bandes complexes à partir d’un tube hélicoïdal comprimé.

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) [0073]La figure 4-A est une vue détaillée de la bande complexe.

Description détaillée de l’invention

[0074JL’ invention a été mise en œuvre sur un pneumatique tourisme de dimension 235/55R19, selon la norme de spécifications de l’ETRTO (Organisation Technique Européenne des jantes et Pneumatiques). Un tel pneumatique avec une indice de charge de 101, peut porter une charge de 825 kilos, gonflé à une pression de 250 kPa. La jante de montage de mesure a une largeur de 7.5 pouces. La largeur boudin du pneumatique, c’est-à-dire la distance axiale entre les deux points du profil extérieur symétriques par rapport à Taxe (OZ), et axial ement les plus extérieurs est de 245 mm.

[0075] Sur la figure 1-A, le pneumatique de référence générale 1 comprend une armature de carcasse 40 constituée d’une couche de carcasse 41 qui comporte une partie principale 52, reliant deux bourrelets 50 entre eux et s’enroulant, dans chaque bourrelet 50 autour d’une structure annulaire de renforcement. La structure annulaire de renforcement est une tringle 51 qui comprend un élément rigide circonférentiel le plus souvent métallique entouré d’au moins un matériau, de manière non exhaustive, élastomérique ou textile. L’enroulement de la couche de carcasse 41 autour de la tringle 51 va de l’intérieur vers l’extérieur du pneumatique 1 pour former un retournement 53, comprenant une extrémité radialement extérieure. Le retournement 53, dans chaque bourrelet 50, permet l’ancrage de la couche de carcasse 41 à la tringle 51 du bourrelet 50.

[0076]Les éléments de renforcement de la couche de carcasse 41 sont sensiblement parallèles entre eux et font, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 85° et 95°.

[0077]Chaque bourrelet 50 comprend une couche de bourrage 55 prolongeant radialement vers l’extérieur la tringle 51. La couche de bourrage 55 est constituée d’au moins un mélange élastomérique de bourrage. La couche de bourrage sépare axialement la partie principale 52 et le retournement 53 de l’armature de carcasse 4L

[0078]Chaque bourrelet 50 comprend également une couche de protection 54 prolongeant radialement vers l’intérieur le flanc 30 et axialement extérieur au retournement 53. La couche de protection 54 est également au moins en partie en contact par sa face axialement extérieure avec un crochet d’une jante 100. La couche de protection 54 est constituée d’au moins un mélange élastomérique de protection.

[0079]Le pneumatique 1 comporte en outre une armature de sommet 20 comprenant une armature de travail 22, formée par l’enroulement circonférentiel en spirale d’une bande

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) complexe 21, d’une largeur axiale de 34 mm, autour de l’armature de carcasse 40. Ladite bande complexe 21 comprend deux couches constituées chacune, de câbles en textile aramide, enrobés dans un mélange élastomérique. Chaque câble en aramide est obtenu par le retordage de deux brins sous une torsion de 315 tours/mètre, chacun desdits deux brins étant issus d’un surtordage d’un filé composé d’un ensemble homogène de filaments d’aramide. La torsion de surtordage est également de 315 tours par mètre. Le câble résultant a un diamètre de 0.64 mm, et l’épaisseur radiale de la couche de mélange d’enrobage autour des câbles, mesurée dans un plan méridien, est de 0.4 mm. Le pas des câbles qui représente la distance axiale entre les centres de deux câbles successifs d’une couche est de 1 mm. L’angle moyen des câbles au centre de la bande complexe avec la direction circonférentielle est de 25° dans une première couche, et de -25° dans une deuxième couche. L’enroulement circonférentiel en spirale autour de l’armature de carcasse 40 commence à partir d’un premier point PI, et se poursuit dans la direction axiale jusqu’à un deuxième point P2, de manière à ce que la distance axiale (Pl, P2) soit comprise entre 75% et 90% de la largeur boudin du pneumatique 1. Comme il a été dit précédemment, la largeur boudin du pneumatique étudié est de 245 mm.

[0080]0n appelle, pas de pose de la bande complexe, la distance axiale parcourue par un point de la bande complexe 21 après un tour complet autour de l’armature de carcasse 40. Sur la figure 1-A, le pas de pose est égal à la largeur de la bande complexe de manière à obtenir un enroulement circonférentiel en spirale jointif.

[0081]Une sous couche 23 constitué d’un mélange élastomérique est disposée radialement à l’extérieur de l’armature de sommet 20. Une bande de roulement 10 est posée radialement sur la sous couche 23 ; c’est cette bande de roulement 10 qui assure le contact du pneumatique 1 avec un sol. Le pneumatique 1 représenté est un pneu « tubeless » : il comprend une « gomme intérieure » 80 en composition caoutchouteuse imperméable au gaz de gonflage, recouvrant la surface intérieure du pneumatique.

[0082]La figure 1-B est un pneumatique de conception usuelle. Il diffère du pneumatique de l’invention par son armature de travail qui est composée deux couches en forme de nappes (24,25), chacune composée de renforts métalliques enrobés dans un mélange élastomérique, et croisés d’une couche à l’autre. Les deux nappes (24, 25) sont posées radialement extérieurement à l’armature de carcasse 40 entre les points PI et P2. Radialement extérieurement à l’armature de travail est posée la sous couche 23.

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) [0083]La figure 2 -A est un cliché d’une vue partielle grossie de l’armature de travail, obtenue après deux enroulements circonférentiels en spirale d’une bande complexe 21 autour de l’armature de carcasse 40. La bande complexe 21 comprend deux couches (211, 212) formés de câbles en aramide enrobés d’un mélange élastomérique. Le deuxième enroulement radial ement extérieurement est posée en décalé par rapport au premier enroulement, de manière à créer localement des superpositions radiales de bandes complexes. Le décalage est obtenu en démarrant la deuxième série enroulements en un point diamétralement opposé à PL

[0084]La figure 2-B est un autre cliché d’une autre vue partielle grossie de l’armature de travail, qui est obtenue cette fois-ci après un enroulement circonférentiel en spirale d’une bande complexe 21 autour de l’armature de carcasse 40 selon un pas égal à la moitié de la largeur Lband de ladite bande complexe 21.

[0085JL figure 2-C montre un exemple de réalisation où le pas de pose (Pas) est supérieur à la largeur de la bande complexe 21. On a représenté également 3 zones de frettage (Zl, Z2, Z3).

[0086]Les figures 3-A, 3-B (Fig 3-A, Fig 3-B) illustrent le principe de réalisation des bandes complexes 21. La bande complexe 21 est obtenue selon un procédé qui consiste à écraser un tube formé par l’enroulement en spires jointives selon un angle donné par rapport à la direction longitudinale du tube, d’une bandelette dans laquelle des éléments de renforcements sont parallèles entre eux et à la direction longitudinale de ladite bandelette et enrobés dans un mélange polymérique. Lors de l’écrasement du tube, les spires étant parfaitement jointives, la bande complexe 21 obtenue est constituée de deux couches d’éléments de renforcement (211, 212) continus passant d’une couche à l’autre.

[0087]La réalisation d’un tube avec des spires jointives permet d’obtenir des éléments de renforcement linéaires dans chacune des couches, exception faite des extrémités axiales de chacune des couches, au niveau desquelles les éléments de renforcement forment des boucles pour assurer la continuité d’une couche à l’autre.

[0088]Dans la bande complexe, les deux couches la constituant sont croisées : les angles des renforts avec la direction circonférentielle sont opposés d’une couche à l’autre, et identiques en valeur absolue. Leur valeur moyenne mesurée au centre de la bande complexe varie entre 10° et 45°.

[0089]La figure 4-A est une représentation détaillée d’une bande complexe de référence générale 21 comprenant une première et une deuxième couches (211, 212). Chaque couche

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) (211, 212), comprend des renforts 220 enrobés dans un mélange élastomérique, d’épaisseur 2h. Les renforts sont des câbles résultant de l’assemblage des fils unitaires 221.

[0090]Pour la dimension du pneumatique étudiée, la force de rupture du câble 220 en aramide d’assemblage A-167/2 315/315 est de 480 N, et le pas entre deux renforts successifs est de 1 mm. Ce câble est utilisé pour les deux pneumatiques testés conformes à l’invention.

[0091]Des configurations de pneumatiques de l’invention ont été testées pour bien mettre en exergue les performances apportées par l’invention. Les résultats de ces tests sont comparés à ceux obtenus pour un pneumatique témoin. La dimension retenue est la même à savoir la 235/55R19 pour le témoin et les pneus de l’invention fabriqués.

[0092]Le témoin Tl est conforme au schéma de la figure 1-B, correspond à un pneumatique de conception usuelle qui comprend une première et une deuxième nappes de sommet croisées avec un angle des câbles avec la direction circonférentielle de 27°. Le câble est obtenu par assemblage de 3 fils unitaires en acier de 18/100 de millimètre. La couche de mélange élastomérique d’enrobage est dotée d’une épaisseur de 0.18, et a un module élastique de cisaillement de 7.6 MPa. Classiquement, les deux nappes sont posées successivement autour de l’armature de carcasse sur toute la largeur du sommet.

[0093]Le premier pneumatique PI, conforme à l’invention comprend une armature de sommet qui est constituée de deux enroulements circonférentiels en spirale d’une bande complexe 21 autour de l’armature de carcasse. Le premier enroulement commence à partir d’un premier point PI, et se poursuit dans la direction axiale jusqu’à un deuxième point P2, de manière à ce que la distance axiale (Pl, P2) soit égale à 90% de la largeur boudin du pneumatique.

[0094]La figure 2 -A montre une illustration du pneumatique PL L’angle Alpha des renforts de la bande complexe avec la direction circonférentielle a une valeur initiale de 25° dans chacune des séries d’enroulements autour de l’armature de carcasse.

[0095]Le premier enroulement comprend trois zones de frettage. Une première zone recouvre une des extrémités axiales de l’armature de travail, avec une tension de pose imposée de manière à obtenir un angle de la bande complexe à 18°. Une deuxième zone est obtenue par symétrie de la première zone par rapport au plan équatorial et comprend des paramètres identiques. Une troisième zone centrale de frettage est intercalée entre la première et la deuxième zones de frettage. Dans cette troisième zone, la tension de pose est relâchée en relatif par rapport aux première et deuxième zones et donc, les renforts de la bande complexe avec la

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) direction circonférentielle font un angle moyen de 25°, et le pas de pose est égal à la largeur de la bande complexe, 34 mm.

[0096]Enfm le deuxième pneumatique P2 conforme à l’invention (figure 2-B) comprend une armature de sommet qui est constituée d’un seul enroulement circonférentiel en spirale d’une bande complexe 21. Le pas de pose de la bande complexe est égal à la moitié de sa largeur axiale, si bien que les bandes complexes se chevauchent radialement le long du sommet dans la direction axiale, créant local des surépaisseurs de deux bandes complexes radialement superposées. Le pas de pose est donc égal à 17 mm. L’angle moyen des renforts sur toute la largeur de l’armature de travail est égal à 25°.

[0097JD’ abord un test d’endurance a été effectué sur chacun des pneumatiques. Ce test consiste à mesurer la résistance à la déchéance d’un pneumatique en contact avec un volant en rotation et soumis à des cycles de sollicitations en charges, pression et vitesse.

[0098]Des tests de résistance au roulement ont été opérés selon la norme ISO 28580. Pour un pneumatique testé, le résultat est le coefficient de résistance au roulement qui représente le rapport de la force de résistance à l’avancée du véhicule par hystérèse des pneumatiques divisé par la charge portée.

[0099]Les mesures de rigidités de dérive transversale ont été mesurées sur des machines de mesures dédiées comme par exemple celles commercialisées par la société MTS.

[OOlOOJLe bruit de roulement a été mesuré conformément au règlement UNECE/R117, du conseil économique de l’Organisation des Nations unies pour l’Europe.

[OOlOlJUn résultat supérieur (respectivement inférieur) à 100% signifie une amélioration (respectivement une dégradation) de la performance considérée.

[00102]Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau qui suit :

[00103] [Tableau 1]

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FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26)

[00104]Les pneumatiques de l’invention sont à un niveau de performances supérieures à celles des témoins en endurance. Selon les inventeurs, le frettage de l’armature de carcasse pour un enroulement d’une bande complexe permet de mieux résister aux efforts de centrifugation lors du roulage des pneumatiques de l’invention.

[00105]Le bruit de roulement est nettement amélioré par rapport au témoin. Selon les inventeurs le sommet fretté atténue le bruit d roulement.

[00106]La rigidité de dérive des pneumatiques de l’invention est à la baisse en comparaison du témoin, mais la résistance au roulement est améliorée. [00107]La variante P2 avec un frettage plus serré du fait d’un pas de pose égal à la moitié de la largeur de la bande complexe résiste mieux à la prise de vitesse que la variante PI.

[00108]0n observe un gain sur les masses des pneumatiques de l’invention concomitant de la simplification de la fabrication de l’armature de sommet.

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