EP4323207A1 - Pneumatique pour véhicule de tourisme - Google Patents

Pneumatique pour véhicule de tourisme

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Publication number
EP4323207A1
EP4323207A1 EP22718753.1A EP22718753A EP4323207A1 EP 4323207 A1 EP4323207 A1 EP 4323207A1 EP 22718753 A EP22718753 A EP 22718753A EP 4323207 A1 EP4323207 A1 EP 4323207A1
Authority
EP
European Patent Office
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tire
rim
layer
bead
contact
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP22718753.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gael Roty
Sophie GANDER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Publication of EP4323207A1 publication Critical patent/EP4323207A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60C2200/04—Tyres specially adapted for particular applications for road vehicles, e.g. passenger cars

Definitions

  • the present invention relates to a tire for a motor vehicle whose rolling resistance performance is improved without degrading the transverse drift stiffness.
  • the invention is more particularly suitable for a radial tire intended to equip a passenger vehicle or a van.
  • radially inner is meant closer to, respectively further from, the axis of rotation of the tire.
  • axially inner is meant closer, respectively further from the equatorial plane of the tire, the equatorial plane of the tire being the plane passing through the middle of the tread of the tire and perpendicular to the axis rotation of the tire.
  • the constitution of the tire is usually described by a representation of its constituents in a meridian plane, that is to say a plane containing the axis of rotation of the tire.
  • a tire comprises a crown, intended to come into contact with the ground via a tread, the two axial ends of which are connected via two sidewalls with two beads ensuring the mechanical connection between the tire and the rim on which it is intended to be fitted.
  • a radial tire further comprises a reinforcement reinforcement, consisting of a crown reinforcement, radially internal to the tread, and of a carcass reinforcement, radially internal to the crown reinforcement.
  • the crown reinforcement of a radial tire comprises a superposition of crown layers extending circumferentially, radially outside the reinforcement of carcass.
  • Each crown layer consists of reinforcements parallel to one another and coated with a polymeric material of the elastomer type or elastomeric mixture.
  • the assembly formed by the crown reinforcement and the tread is called the crown.
  • the carcass reinforcement of a radial tire usually comprises at least one carcass layer consisting of metallic or textile reinforcing elements coated in an elastomeric coating mixture.
  • the reinforcing elements are substantially parallel to each other and make, with the circumferential direction, an angle of between 85° and 95°.
  • the carcass layer comprises a main part, connecting the two beads together and wrapping, in each bead, around an annular reinforcement structure.
  • the annular reinforcing structure may be a bead wire which comprises a circumferential reinforcing element, most often metallic, surrounded by at least one material, non-exhaustively, elastomeric or textile.
  • the winding of the carcass layer around the annular structure goes from the inside to the outside of the tire to form a turn-up, comprising one end. Turning, in each bead, allows the carcass reinforcement layer to be anchored to the annular structure of the bead.
  • Each bead comprises a filler layer extending the annular reinforcement structure radially outwards.
  • the stuffing layer consists of at least one elastomeric stuffing compound.
  • the padding layer axially separates the main part and the upturn of the carcass reinforcement.
  • Each bead also comprises a protective layer extending the sidewall radially inwards and axially external to the upturn.
  • the protective layer is also at least partly in contact via its axially outer face with a hook of the rim.
  • the protective layer consists of at least one elastomeric protective compound.
  • each bead finally comprises a lateral reinforcing layer positioned between the sidewall and the upturn of the carcass reinforcement.
  • the outer reinforcing lateral layer consists of at least one elastomeric blend.
  • each tire sidewall comprises at least one sidewall layer consisting of an elastomeric compound and extending axially towards the inside of the tire from an outer face of the tire, in contact with atmospheric air.
  • radial section or “radial section” is meant here a section or a section along a plane which contains the axis of rotation of the tire.
  • elastomeric mixture an elastomeric material obtained by mixing its various constituents.
  • An elastomeric mixture conventionally comprises an elastomeric matrix with at least one diene elastomer of the natural or synthetic rubber type, at least one reinforcing filler of the carbon black type and/or of the silica type, a crosslinking system most often based on sulphur, and protective agents.
  • the elastomers considered may also include thermoplastics (TPE).
  • composition comprising the mixture and/or the reaction product of the various constituents used, some of these basic constituents being capable of, or intended to, react between them, at least in part, during the various phases of manufacture of the composition, in particular during its crosslinking or vulcanization.
  • part by weight per hundred parts by weight of elastomer (or pce), it is to be understood within the meaning of the present invention, the part, by mass per hundred parts of elastomer present in the composition mixture considered.
  • the dynamic shear modulus G* and the dynamic loss Tanô are measured on a viscoanalyzer of the Metravib VA4000 type, according to standard ASTM D 5992-96.
  • the response of a sample of vulcanized elastomeric mixture in the form of a cylindrical specimen 2 mm thick and 78 mm 2 in cross-section is recorded, subjected to a sinusoidal stress in alternating simple shear, at a frequency of 10 Hz, at a temperature of 100°C. This is done with a deformation amplitude sweep from 0.1% to 50% (go cycle), then from 50% to 0.1% (return cycle). For the outward cycle, the maximum value of tan( ⁇ ) observed, denoted Tan( ⁇ ) max , is indicated.
  • the "behaviour" performance corresponds to the responses of a vehicle/tire assembly to multiple requests from the driver (steering, acceleration, braking, etc.). The behavior is both essential in terms of safety for the stability of the vehicle but also for driving pleasure.
  • the tire plays a key role in road handling because it ensures, at the end of the chain, the transmission of forces between the vehicle and the ground in order to maintain the trajectory defined by the driver.
  • this angle is not zero in order to allow the tire to deform the blocks of rubber in the tread and thus generate the necessary lateral forces.
  • the transverse drift stiffness is the variation of the transverse forces generated in the contact area of the moving tire crushed by the load carried, as a function of the drift angle applied to the tire.
  • the transverse drift stiffness is expressed in Newtons per degree (N/°).
  • the transverse force in a direction parallel to the axis of rotation of the tire, is proportional to the drift angle.
  • the transverse drift stiffness is equal to this proportionality coefficient.
  • the transverse drift stiffness is an essential physical quantity which connects the tire to the vehicle and determines the quality of the vehicle's behavior on the road.
  • Rolling resistance is another performance dealt with in the invention. Rolling resistance is one of the forces that oppose the forward movement of the vehicle.
  • the rolling resistance coefficient of a tire (CRR) is the rolling resistance force related to the load carried by the tire. The coefficient is expressed in kg/t.
  • the rolling resistance is essentially linked to the deformation of the tire.
  • the beads associated with the sidewalls represent 20% to 30% of the tire's rolling resistance, while the tread contributes 60% to 80%.
  • the tire appears mounted on a rim.
  • Said rim is chosen according to the specifications of the ETRTO standard (European Technical Organization for Tires and Rims) which associates recommended rims with a given tire dimension. In general, several rim widths can be suitable for the same tire size.
  • the part of the rim which interacts with the tire in the context of the invention is axisymmetric with respect to the axis of rotation of the tire. To describe the rim, it suffices to describe the generating profile in a meridian plane.
  • the rim comprises at least one hook located at one axial end, and connected to a seat which is intended to receive a face of the bead located the most radially internally. Between the seat and the hook, takes place a rectilinear portion which connects the rim hook to the seat by fitting fillets. The hook of the rim extended by the straight portion axially limits the movement of the beads during inflation.
  • the mountability of the beads on a rim during inflation is also a performance impacted by the invention.
  • the fitability performance of the beads consists of evaluating the ability of the beads of a tire to be installed correctly on a rim during inflation.
  • On the radially innermost face of the bead contact with the seat must be sufficient to prevent any leakage of tire inflation air.
  • a contact pressure of at least 1.4 MPa is expected in this contact zone.
  • the inflation pressure wedges the bead against the rim hook.
  • the contact pressure on the hook must be sufficient to prevent the tire from coming off the rim, particularly in severe bends at high speed.
  • Means of observation, in particular radiographic, of the beads mounted on a rim make it possible to diagnose the quality of the assembly.
  • This document also recommends further reducing the rolling resistance by optimizing the geometry of the layers of elastomeric compound, the elastic and viscous moduli of which satisfy the previous relationship. This optimization leads to shorter and wider elastomeric compound layer profiles than in traditional tires, and can lead to implementation difficulties.
  • Document FR2994f27 describes an improvement to document WO 20f0/072736, by proposing to add a reinforcement reinforcement in the beads.
  • the reinforcement reinforcement is made up of reinforcements coated in an elastomeric mixture.
  • the inventors have set themselves the objective of producing a tire which improves the level of rolling resistance without degrading the behavior of the vehicle, and while controlling the related manufacturing costs.
  • a tire for a passenger vehicle comprising: two beads intended to be mounted on a rim, two layers of sidewalls connected to the beads, a crown comprising a tread intended to come into contact with the ground , the crown having a first side connected to the radially outer end of one of the two sidewall layers and having a second side connected to the radially outer end of the other of the two sidewall layers; at least one carcass reinforcement extending from the two beads through the sidewall layers to the crown, the carcass reinforcement comprising a plurality of carcass reinforcement and being anchored in the two beads by turning around an annular reinforcement structure, so as to form in each bead a main part and a turning; a first layer of elastomeric filler compound occupying a volume comprised at least in part on the one hand between the main part of the carcass reinforcement, and on the other hand the radially outer portion of the annular reinforcement structure, and extending radially externally up to an end situated at a distance DRB
  • a rim contact curve comprising the points of the tire in contact with the rim; said rim contact curve connecting a first point M1 of the tire axially positioned most externally, and in contact with the rim, and a second point M2 of the tire also in contact with the rim and located in the middle of the rectilinear portion connecting the hook to the rim seat; the length of said rim contact curve being the curvilinear distance from point M1 to point M2 along the contact curve; two sections in a vertical meridian section of the inflated tire, mounted on a rim, and crushed on a hard flat ground, such as for example an asphalt ground, by a vertical load (250) where the load, the inflation pressure, are at their nominal value of the ETRTO standard (European Technical Organization for Tires and Rims); a first section being located in the contact area, and a second section being located on the side opposite to the previous one with respect to the axis of rotation of the tire; in the first section located in
  • 100*(LADC-LCJ)/LCJ, is greater than or equal to 30; the viscoelastic loss Tan( ⁇ )max of the elastomeric mixture constituting the first filler layer of at least one bead has a value less than or equal to 0.100.
  • the bead of such a tire achieves a balance of rolling resistance performance and transverse drift stiffness thanks to the elastomeric material properties and the geometric profile of the sidewall layer in the zone of contact with the rim.
  • the manufacture of such a tire does not require any particular development of the processes, nor the introduction of new materials, which keeps the industrial cost price unchanged compared to the state of the art.
  • the rim contact variation rate of the tires of the invention is much higher than that observed on the tires of the state of the art.
  • the rim contact curve represents all the points of the tire which are in contact with the rim at a given instant. For each of the beads, said rim contact curve extends from a first point M1 of the tire axially positioned most externally, and in contact with the rim, and a second point M2 of the tire also in contact with the rim and located in the middle of the straight portion connecting the hook to the rim seat.
  • the length of said rim contact curve is the curvilinear distance from point M1 to point M2 along the rim contact curve.
  • the points of the tire in contact with the rim may vary from one meridian to another. It follows that the length of the rim contact curve as defined above also varies from one meridian to another.
  • the tire is designed so that the rim contact curve is as long as possible in the contact area, compared to tires of the state of the art, and more precisely in the meridian at the center of the contact area. Under these conditions, the inventors estimate that the contribution of the rim contact to the fin stiffness is maximum.
  • a first section of the tire In a meridian section of an inflated tire, mounted on a rim, and crushed by the load carried, a first section of the tire can be seen which passes through the center of the contact area.
  • contact patch is meant all the points of the tyre, at a given moment that are in contact with the crushing ground.
  • the center of the contact area is the point of the contact air located on the vertical axis ZZ'. It is also possible to see, opposite the contact area with respect to the axis of rotation YY' of the tire, another section of the tire which globally defines a deformed state comparable to the state of axisymmetric inflation.
  • the rim contact variation rate corresponds to the maximum value of the variation in the rim contact lengths per revolution of the wheel.
  • an essential step in the design of the tire of the invention consists in modifying its external profile in the zone of contact with the rim.
  • Various solutions are possible, such as increasing the axial thickness of the sidewall layer at the junction with the protective layer.
  • Other solutions consist in modifying the external profile so as to obtain a profile in the contact zone with the same curvature as the rim hook.
  • Yet another solution is to insert a mixing pad in the area where the sidewall and protective layers meet, at the rim hook.
  • This mixture cushion can preferably consist of the same mixture as that of the sidewall layer so as to maintain the industrial cost price.
  • the expected vis-à-vis this cushion of elastomeric compound is above all its modulus of elastic shear stiffness which advantageously could for example be equal to that of the sidewall layer.
  • the viscoelastic loss of the elastomeric mixture constituting the first stuffing layer of at least one bead has a value less than or equal to 0.100.
  • the reduction in the rolling resistance of the bead consists in lowering the hysteresis of the elastomeric compounds of greater volume, and undergoing strong deformations.
  • the first layer of filler in the bead is the one occupying the largest volume and undergoing strong deformations from bending, extension-compression and shearing when the crushed tire passes through the contact patch.
  • the volume of this first layer of stuffing is the largest in the bead.
  • the drop in its hysteresis results in a notable drop in the tire's rolling resistance.
  • this characteristic of the invention is favorable to the reduction in the rolling resistance of the bead and therefore of the tire while having a level of road handling on a vehicle comparable to a state-of-the-art tire thanks to the rate of variation of rim contact which remains at a level greater than 30.
  • the first stuffing layer of at least one bead has an elastic shear modulus of rigidity comprised in the interval [1.5; 10] MPa, and preferably in the interval [1.5;7] MPa.
  • the inventors have observed that by maintaining the elastic shear modulus of the stuffing layer in these intervals, and by obtaining the rate of variation of the rim contact at a level greater than 30, it is easier to obtain a balance between the flexibility of the bead and the transverse forces in the contact area resulting from the easy support of the bead against the rim hook.
  • Another advantage of the invention linked to this characteristic is that by carrying out rim mountability tests comparing tires of the state of the art and of the invention, the inventors have noticed that the mountability of the tires of the invention is more efficient than certain tires comprising rigid beads. Indeed, in state-of-the-art tires, the mixture of the filler layer has an elastic stiffness modulus generally between 15 MPa and 50 MPa. The inventors hypothesize that the relative flexibility of the bead of the tires of the invention makes it easier to fit because of their deformability, which promotes better installation on the seat, and against the rim hook. In addition, the modification of the profile of the sidewall layer radially internally, associated with a rigid bead, leads to a cant of mountability on the rim. The use of flexible elastomeric compounds (G' ⁇ 10MPa) makes it possible to compensate for this cant and to obtain a suitable level of climbability.
  • G' ⁇ 10MPa flexible elastomeric compounds
  • the bead comprises a second layer of elastomeric compound forming a lateral reinforcement layer occupying a volume comprised at least in part between the sidewall layer and the upturn of the carcass reinforcement, extending radially outward to an end located at a distance DRL normal to the axial line HH' tangent to the annular reinforcing structure at its radially innermost point.
  • the second lateral reinforcement layer of elastomeric mixture is a reinforcement of the bead which complements the first filler layer.
  • said reinforcement makes it possible to adjust the performance balance between rolling resistance and road handling.
  • said second lateral reinforcement layer of at least one bead has a viscoelastic loss Tan (d) max of less than or equal to 0.100.
  • the two layers of mixtures verify the property of having a viscoelastic loss Tan (d) max less than 0.100.
  • the gain in rolling resistance is optimal, while having a road behavior of the tire mounted on the vehicle comparable to the state of the art.
  • said second lateral reinforcement layer of at least one bead has an elastic shear modulus of rigidity comprised in the interval [1.5; 10] MPa, and preferably in the interval [1.5;7] MPa.
  • This embodiment aims to operate the bead with a second lateral layer of flexible reinforcement whereas usually the lateral reinforcement layer has a shear modulus of between 20 MPa and 50 MPa.
  • This embodiment has the advantage of using an elastomeric compound with both a low viscoelastic loss with Tan (d) max less than 0.1, and at the same time with an elastic shear stiffness modulus included in the interval [1.5 ; 10] MPa. Such a mixture does not present any particular difficulties in being produced given the consistency of these material properties.
  • the ratio of the difference in the lengths of the rim contact curves of the two sections i.e. 100*(LADC-LCJ)/LCJ, is greater than or equal to 40, preferably greater than or equal to 50, even more preferably greater than or equal at 70.
  • the transverse drift stiffness of the tire of the invention increases in the same direction as the rim contact variation rate.
  • the modification of the outer profile of the sidewall layer facilitates the fitting of the bead, but rates that are too high beyond 100 could hinder the fitment.
  • levers linked to the geometry of the compound layers of the bead to better manage the performance compromise of the tire with improved rolling resistance while having good road handling.
  • the radial distance DRB of the first padding layer between the main part of the carcass reinforcement and its upturn is less than or equal to 50% of the radial height H of the tire.
  • the height H of the tire is the normal distance between a first straight line parallel to the axis of rotation of the tire and tangent to the most radially inner point of the annular reinforcement structure, and between a second straight line also parallel to the axis of rotation of the tire and passing through the most radially outer point of the tread.
  • the radial height H is measured on the tire mounted on a rim and inflated with a set pressure in accordance with ETRTO (European Organization for Rims and Tires) specifications.
  • the radial distance DRI being the radial height of a radially innermost end of the lateral reinforcement layer, positioned between the sidewall layer and the upturn of the carcass reinforcement, said radial distance DRI is comprised in the interval [5%; 25%] of the radial height H of the tire.
  • the DRL distance being the distance from the radially outer end of the lateral layer positioned between the sidewall layer and the upturn of the carcass reinforcement, said DRL distance is greater than or equal to 25% of the radial height H of the tire.
  • the distance DRL is the normal distance from the radially outermost end of the end of the second lateral reinforcement layer to the axial line (HH') tangent to the annular reinforcement structure at its point radially innermost;
  • the second lateral reinforcement layer between the sidewall and the upturn of the carcass reinforcement contributes to the rigidity of the bead as reinforcement to the first padding layer. According to the inventors, its positioning is adjusted by the DRI and DRL ribs so as to resist the stresses of flexion, extension-compression of the bead when passing through the contact area.
  • the upturn of the carcass reinforcement is pressed against the main part of the carcass reinforcement over its entire radially external height.
  • the carcass reinforcement is formed of reinforcements coated between two layers of elastomeric compounds.
  • the turn-up of the carcass reinforcement is pressed against the main part of the carcass reinforcement means that the turn-up is in contact with the main leg of the carcass reinforcement. The contact takes place along an axially outer surface of the coating of the carcass reinforcement.
  • the volume of the first filler layer is limited to the strict minimum around the annular reinforcement structure. This configuration is very advantageous for reducing the rolling resistance of the bead.
  • a bead reinforcement reinforcement is introduced axially between the upturn of the carcass reinforcement, and the lateral reinforcement layer axially inside the sidewall.
  • the reinforcement of the bead is formed of parallel reinforcements between them, and coated between two layers of elastomeric mixtures.
  • the addition of this semi-finished product leads to an additional manufacturing cost that must be compensated.
  • this embodiment can be combined with the plating of the upturn of the carcass reinforcement against the main part of the carcass reinforcement.
  • the elastomeric mixture constituting at least one layer of the first and second layers of at least one bead has a composition based on 100% natural rubber polyisoprene, or else on a blend of natural rubber and of polybutadiene, of a crosslinking system, of a reinforcing filler, of the Carbon Black N550 type, at an overall rate of between 50 and 75 phr.
  • the elastomeric mixture constituting the stuffing layer of at least one bead has the same composition as the elastomeric mixture constituting the outer lateral reinforcing layer of said bead.
  • the rubber composition is preferably based on at least one diene elastomer, a reinforcing filler and a crosslinking system.
  • iene elastomer or indiscriminately rubber is meant, in a known manner, an elastomer derived at least in part (ie, a homopolymer or a copolymer) from diene monomers, that is to say from monomers carrying two carbon-carbon double bonds, conjugated or not.
  • the diene elastomer used is preferably chosen from the group consisting of polybutadienes (BR), natural rubber (NR), synthetic polyisoprenes (IR), butadiene-styrene copolymers (SBR), isoprene-butadiene copolymers (BIR), copolymers of styrene-isoprene (SIR), butadiene-styrene-isoprene (SBIR) copolymers and compositions of these elastomers.
  • BR polybutadienes
  • NR natural rubber
  • IR synthetic polyisoprenes
  • SBR butadiene-styrene copolymers
  • BIR isoprene-butadiene copolymers
  • SIR styrene-isoprene
  • SBIR butadiene-styrene-isoprene
  • a preferred embodiment consists in using an "isoprene” elastomer, that is to say an isoprene homopolymer or copolymer, in other words a diene elastomer chosen from the group consisting of natural rubber (NR), synthetic polyisoprenes (IR), the various isoprene copolymers and the compositions of these elastomers.
  • an “isoprene” elastomer that is to say an isoprene homopolymer or copolymer, in other words a diene elastomer chosen from the group consisting of natural rubber (NR), synthetic polyisoprenes (IR), the various isoprene copolymers and the compositions of these elastomers.
  • NR natural rubber
  • IR synthetic polyisoprenes
  • the isoprene elastomer is preferably natural rubber or a synthetic polyisoprene of the cis-1,4 type.
  • synthetic polyisoprenes polyisoprenes having a cis-1,4 bond content (% molar) greater than 90%, more preferably still greater than 98%, are preferably used.
  • G diene elastomer may consist, in whole or in part, of another diene elastomer such as, for example, an SBR elastomer (E-SBR or S-SBR) used in blending or not with another elastomer, for example of the BR type.
  • E-SBR or S-SBR SBR elastomer
  • the rubber composition may also comprise all or part of the additives usually used in rubber matrices intended for the manufacture of tires, such as, for example, reinforcing fillers such as carbon black or inorganic fillers such as silica, coupling agents for inorganic filler, anti-ageing agents, antioxidants, plasticizers or extender oils, whether the latter are aromatic or non-aromatic in nature (in particular very weakly or non-aromatic oils, for example of the type naphthenic or paraffinic, high or preferably low viscosity, MES or TDAE oils, plasticizing resins with a high Tg greater than 30°C), agents facilitating the implementation (processability) of the compositions in the raw state, tackifying resins, a crosslinking system based either on sulfur or on sulfur and/or peroxide donors, accelerators, activators or re vulcanization retarders, antireversion agents, methylene acceptors and donors such as for example HMT (hexamethylenetetramine) or H3M (
  • compositions are manufactured in suitable mixers, using two successive preparation phases well known to those skilled in the art: a first working phase or thermomechanical mixing (so-called “non-productive” phase) at high temperature, up to at a maximum temperature of between 110°C and 190°C, preferably between 130°C and 180°C, followed by a second phase of mechanical work (so-called “productive” phase) down to a lower temperature, typically below 110°C, finishing phase during which the crosslinking system is incorporated.
  • a first working phase or thermomechanical mixing at high temperature, up to at a maximum temperature of between 110°C and 190°C, preferably between 130°C and 180°C
  • a second phase of mechanical work so-called “productive” phase
  • the non-productive phase is carried out in a single thermomechanical step of a few minutes (for example between 2 and 10 min) during which, in a suitable mixer such as a usual internal mixer, , all the necessary basic constituents and other additives, with the exception of the crosslinking or vulcanization system.
  • a suitable mixer such as a usual internal mixer, , all the necessary basic constituents and other additives, with the exception of the crosslinking or vulcanization system.
  • the vulcanization system is then incorporated into an external mixer such as a roller mixer, maintained at low temperature (for example between 30° C. and 100° C.).
  • the whole is then mixed (productive phase) for a few minutes (for example between 5 and 15 min).
  • the final composition thus obtained is then calendered, for example in the form of a sheet or plate for characterization, or else extruded, to form the outer strip used in a tire according to the invention.
  • the vulcanization (or curing) can then be carried out in known manner at a temperature generally between 130° C. and 200° C., preferably under pressure, for a sufficient time which can vary for example between 5 and 90 min in function in particular of the curing temperature, of the vulcanization system adopted and of the kinetics of vulcanization of the composition considered.
  • Figure 1 shows a meridian section of the inflated tire, mounted on a rim and crushed by the load carried. We see a first section in the contact area and a second section opposite the contact area with respect to the axis (YY').
  • FIGS. 2-A and 2-B show modifications to the outer profile of the tire to facilitate rim contact.
  • Figure 2-C shows a magnification of a first bead of a tire of the invention installed on a rim.
  • Figure 2-D shows a magnification of a second bead of a tire of the invention installed on a rim.
  • Figure 3-A illustrates the determination of the height H of a tire.
  • Figure 3-B represents the visualization of the main ribs of the bead in connection with the invention.
  • the invention was implemented on a passenger car tire of size 245/45R18, according to the ETRTO (European Technical Organization for Rims and Tires) specification standard.
  • a passenger car tire of size 245/45R18, according to the ETRTO (European Technical Organization for Rims and Tires) specification standard.
  • Such a tire can carry a load of 800 kilos, inflated to a pressure of 250 kPa.
  • the tire 1 comprises a carcass reinforcement 90 made up of reinforcements coated with a rubber composition, and two beads 50 each comprising annular reinforcement structures 51 which hold the tire 1 on the rim 100.
  • the reinforcement carcass 90 is anchored in each of the beads 50.
  • the tire 1 further comprises a crown reinforcement 20 comprising two working layers 21, 22, and a hooping layer 23.
  • Each of the working layers 21 and 22 is reinforced by wire reinforcing elements which are parallel in each layer and crossed from one layer to the other, making with the circumferential direction angles comprised between 10° and 70°.
  • a tread 10 is placed radially on the hooping layer 23; it is this tread 10 which ensures the contact of the tire 1 with the ground 200.
  • the tire 1 shown is a “tubeless” tire: it comprises an “inner rubber” 95 made of a rubber composition impermeable to the inflation gas, covering the inner surface of the tire. The tire is crushed on the ground 200 by a vertical load 250.
  • Each bead 50 comprises a layer of elastomeric compound 80 positioned radially most internally and intended to be in contact with the rim 100, a layer of elastomeric filler compound 70, positioned at least partly between the main part 52 of the carcass reinforcement 90 and the upturn 53.
  • the mounting rim 100 extends axially on either side of vertical Tax OZ and comprises at least one profile 105 comprising on at least a part delimited by Tax OZ, a seat 110 intended to receive the tire bead, said seat 110 is connected to a straight portion 130 of the rim, straight portion 110 which is itself connected to the hook 120.
  • FIG. 2-A the external profiles of a bead 50 of a tire 1 of the invention are shown in comparison with that of a tire of the state of the art.
  • the bead 50 is shown in a section opposite the contact area.
  • the profile 30 is that of a tire of the state of the art and the profile 35 is that of a tire of the invention.
  • the profiles (30, 35) differ in a zone at the level of the rim hook 120.
  • Reference 35 shows the modification of the profile carried out on the tire of the invention to facilitate contact with the rim 100.
  • FIG. 2-B we have the same representation as in Figure 2, except that the profiles (30, 35) are shown at the center of the contact area with the ground.
  • the tire is in contact with the entire rim hook 120 contrary to FIG. 2-A.
  • the rate of variation of rim contact reflects this evolution of the rim contact between the sections in the contact area, and opposed to the contact area.
  • a first side of the elastomeric compound pad 40 has a suitable geometric shape which anticipates contact with the curvature of the rim hook so as to match the shape of the rim hook 120 during contact, a second side of the elastomeric compound cushion extends an outer side of a sidewall in contact with the ambient air, a third side of the cushion of elastomeric mixture 40 is in contact with the radially inner end of the sidewall and finally a fourth side of the cushion of elastomeric mixture is in contact with the protective layer 80.
  • Figure 2-D shows another embodiment of the invention with the presence of a lateral reinforcing layer 60 to reinforce the bead.
  • the rim contact curve extends from a first point M1 of the tire axially positioned most externally, and in contact with the rim, and a second point M2 of the tire also in contact with the rim and located in the middle of the rectilinear portion connecting the hook 120 to the seat 110 of the rim.
  • the length of said rim contact curve is the curvilinear distance from point M1 to point M2 along the rim contact curve.
  • the height H of the tire is the normal distance between a first straight line parallel to the axis of rotation of the tire and tangent to the most radially inner point of the annular reinforcement structure, and between a second straight line also parallel to the axis of rotation of the tire and passing through the most radially outer point of the tread.
  • the radial height H is measured on the tire mounted on a rim and inflated with a set pressure in accordance with ETRTO (European Organization for Rims and Tires) specifications.
  • Figure 3-B shows the geometric parameters of the bead in connection with the invention according to the embodiment of Figure 2-D.
  • the heights are defined from the line HH', which is tangent to rod 51 at its radially innermost point:
  • DRI is the radial distance relative to HH' of the radially inner end of the lateral reinforcement layer 60.
  • the radial distance DRI is less than or equal to 20% of the radial height H of the tire, and is equal to 5 mm in the example presented here;
  • DRL is the radial distance relative to the straight line HH' of the radially outer end of the lateral reinforcement layer 60.
  • the radial distance DRL is greater than or equal to 25% of the radial height H of the tire and is equal to 38 mm in the example shown here;
  • DRR is the radial distance with respect to HH' of the end of the upturn of the carcass reinforcement 90.
  • the radial distance DRR being greater than or equal to 10% of the radial height H of the tire and is equal to 20 mm in the example presented here;
  • DRB is the radial distance from HH' of the radially outer end of the stuffing layer 70, and is equal to 28 mm in the example presented here.
  • Table No. 1 which follows gives the compositions of elastomeric mixtures of a bead concerned by the invention.
  • the main mixtures used are listed by expressing for each the main ingredients expressed in phr (part by weight per hundred parts by weight of elastomer): [00109] [Table 1]
  • the compounds of the invention are based on a natural rubber elastomer, reinforced with carbon black.
  • Plasticizers reinforcing resin
  • the mixtures also include vulcanizing agents, sulphur, accelerator, and protective agents.
  • the associated mechanical and viscoelastic properties, measured at 23°C under a deformation amplitude of 10%, on the forward characterization curve, are summarized in Table 2:
  • the elastomeric mixtures M1 and M2 with a dynamic shear elastic modulus of 46 MPa and 48 MPa respectively are said to be rigid.
  • the mixture M3 with a viscoelastic loss equal to 0.1 is said to be of low hysteresis.
  • a PI configuration of the tire of the invention was tested in order to clearly highlight the performance provided by the invention.
  • This tire PI conforms to Figure 2-C, i.e. the bead comprises a filler layer consisting of the low-hysteresis M3 mixture, without the presence of a lateral reinforcing layer.
  • the rate of variation of rim contact is 188% after a partial modification of the profile of the sidewall layer in the zone of contact with the rim, as shown in FIGS. 2-A and 2-B.
  • the rate of variation of the rim contact on the control tire T1 is by convention positioned at 100, that is to say that said rate of variation of contact with the rim has a deviation with respect to a tire of invention less than 30.
  • the indicator T1 corresponds to a tire comprising a filler layer located between the main part of the carcass reinforcement, and its upturn.
  • This stuffing layer consists of the mixture M1.
  • the rim contact variation rate is less than 130%.
  • the filler layer consists of the M3 mixture, but the profile of the sidewall layer, unlike the tire of the invention, has not been modified to facilitate contact with the rim.
  • the filler layer consists of the mixture M1.
  • the profile of the sidewall has been modified to facilitate contact with the rim.
  • control tires T1, T2, T3 and the P1 variant in accordance with the invention were tested for the measurement of the rolling resistance and of the transverse drift stiffness.
  • the control and variants were also evaluated in the rim mountability test.
  • Table 3 summarizes the tire configurations tested, with a bead comprising a filler mixture, without a side reinforcement layer:
  • the qualifier Nok means that the profile of the sidewall layer has not been modified to facilitate contact with the rim and ok means that said profile has been modified in such a way as to obtain a rate of variation of rim contact greater than 30.
  • the rolling resistance test was carried out according to the ISO 28580 standard. For a tire tested, the result is the rolling resistance coefficient which represents the ratio of the resistance force to the forward movement of the vehicle by hysteresis of the tires divided by the load carried.
  • transverse drift stiffness measurements were made on dedicated measurement machines such as, for example, those marketed by the company MTS.
  • the rim mountability test consists in giving a result on the overall mountability from the breakdown of an assembly into elementary operations which include in particular: passing the rim hooks, taking pressure, crossing humps of the rim, fitting the bead by compression, sealing under the rim seat, bead breaking and dismantling. To carry out this test means are necessary such as for example a semi-automatic mounting machine, or radiographic means. [00126] The results obtained are summarized in table 4 below, which also shows the rate of variation in rim contact for each variant:
  • the Nok qualifier means that the profile of the sidewall layer has not been modified to facilitate contact with the rim and ok means that said profile has been modified in such a way as to obtain a rim contact variation rate greater than 30.
  • the indicator T ⁇ comprises a bead including a filler layer and a lateral reinforcing layer.
  • the stuffing layer of T ⁇ consists of the elastomeric mixture M1
  • the lateral reinforcement layer consists of the elastomeric mixture M2.
  • the profile of the sidewall layer has not been modified to facilitate contact with the rim.
  • the indicator T ′ 2 differs from T ⁇ in that the first filler layer consists of the elastomeric mixture M3, just like the second lateral reinforcing layer.
  • the profile of the sidewall layer has also not been modified to facilitate contact with the rim.
  • the indicator T ′ 3 takes up the configuration of T ⁇ , but the profile of the sidewall layer has been modified to facilitate contact with the rim.
  • the tire of the invention R ⁇ comprises a filler layer consisting of the elastomeric mixture M1, and a lateral reinforcement layer consisting of the elastomeric mixture M2.
  • the profile of the sidewall layer is modified to facilitate contact with the rim.
  • the tire of the invention P ′ 2 differs from R ⁇ in that the lateral reinforcement layer consists of the elastomeric mixture M3.
  • the results associated with the configurations of table no. 6 are listed below in table no. 6:
  • the tires of the invention R ⁇ and P′2 achieve the desired compromise between rolling resistance and road behavior controlled by transverse drift stiffness.
  • the invention can be generalized to bead architectures other than those described here, such as for example a bead having a first filler layer, and a second lateral reinforcement layer, even though the reinforcement carcass does not include turning.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un pneumatique (1) pour véhicule tourisme dont la performance en résistance au roulement a été améliorée sans dégrader la rigidité de dérive transversale. Le bourrelet (50) est assoupli par l'utilisation de matériaux de basse hystérèse. La rigidité de dérive transversale est augmentée grâce une gestion du contact du bourrelet (50) avec la jante de montage (100). Dans une première section située dans l'aire de contact, dans au moins un premier bourrelet, la longueur de la courbe de contact jante, LADC, est mesurée. Dans une deuxième section située à l'opposé de l'aire de contact par rapport à l'axe de rotation du pneumatique, dans au moins un deuxième bourrelet, la longueur de la courbe de contact jante, LCJ, étant mesurée. Le rapport de la différence des longueurs de la courbe de contact jante dans les deux sections soit 100*(LADC-LCJ)/LCJ, est supérieur ou égal à 30.

Description

PNEUMATIQUE POUR VEHICULE DE TOURISME
Domaine de l’invention
[0001] La présente invention concerne un pneumatique pour véhicule automobile dont les performances en résistance au roulement sont améliorées sans dégrader la rigidité de dérive transversale. L’invention est plus particulièrement adaptée pour un pneumatique radial destiné à équiper un véhicule de tourisme ou une camionnette.
Définitions
[0002]Par convention, on considère un repère (O, XX’, YY’, ZZ’), dont le centre O coïncide avec le centre du pneumatique, les directions circonférentielles XX’, axiale YY’, et radiale ZZ’ 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.
[0006]Un pneumatique comprend un 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 d’une armature de sommet, radialement intérieure à la bande de roulement, et d’une armature de carcasse, radialement intérieure à l’armature de sommet.
[0008] L’armature de sommet d’un pneumatique radial 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 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.
[0009] L’armature de carcasse d’un pneumatique radial comprend habituellement au moins une couche de carcasse constituée d’éléments de renforcement métalliques ou textiles enrobés dans un mélange élastomérique d’enrobage. Les éléments de renforcement sont sensiblement parallèles entre eux et font, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 85° et 95°. La couche de carcasse comprend une partie principale, reliant les deux bourrelets entre eux et s’enroulant, dans chaque bourrelet, autour d’une structure annulaire de renforcement. La structure annulaire de renforcement peut être une tringle qui comprend un élément de renforcement 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 autour de la structure annulaire va de l’intérieur vers l’extérieur du pneumatique pour former un retournement, comprenant une extrémité. Le retournement, dans chaque bourrelet, permet l’ancrage de la couche d’armature de carcasse à la structure annulaire du bourrelet.
[0010] Chaque bourrelet comprend une couche de bourrage prolongeant radialement vers l’extérieur la structure annulaire de renforcement. La couche de bourrage est constituée d’au moins un mélange élastomérique de bourrage. La couche de bourrage sépare axialement la partie principale et le retournement de l’armature de carcasse.
[0011] Chaque bourrelet comprend également une couche de protection prolongeant radialement vers l’intérieur le flanc et axialement extérieur au retournement. La couche de protection est également au moins en partie en contact par sa face axialement extérieure avec un crochet de la jante. La couche de protection est constituée d’au moins un mélange élastomérique de protection.
[0012]Chaque bourrelet comprend enfin une couche latérale de renforcement positionnée entre flanc et le retournement de l’armature de carcasse. La couche latérale de renforcement extérieure est constituée d’au moins un mélange élastomérique.
[0013]Chaque flanc de pneumatique comprend au moins une couche de flanc constituée par un mélange élastomérique et s’étendant axialement vers l’intérieur du pneumatique à partir d’une face extérieure du pneumatique, en contact avec l’air atmosphérique.
[0014]Par « coupe radiale » ou « section radiale » on entend ici une coupe ou une section selon un plan qui contient l’axe de rotation du pneumatique. [0015]Par 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).
[0016]Par l'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.
[0017]Par l’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 mélange considérée.
[0018]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 de cisaillement élastique et G” le module de cisaillement visqueux, et une perte dynamique Tanô=G”/G’. Le module de cisaillement 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 éprouvette cylindrique de 2 mm d’épaisseur et de 78 mm2 de section, soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence 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)max.
[0019]La performance "comportement" correspond aux réponses d’un ensemble véhicule/pneu 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. [0020]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.
[0021] 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.
[0022]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.
[0023] 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/°).
[0024] 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.
[0025] La rigidité de dérive transversale est une grandeur physique essentielle qui relie le pneumatique au véhicule et détermine la qualité du comportement du véhicule sur route.
[0026]La résistance au roulement est une autre performance traitée dans l’invention. La résistance au roulement est l’une des forces qui s’opposent à l’avancement du véhicule. Le coefficient de Résistance au Roulement d’un pneumatique (CRR), c’est la force de résistance au roulement ramenée à la charge portée par le pneumatique. Le coefficient est exprimé en kg/t.
[0027] La résistance au roulement est liée essentiellement à la déformation du pneumatique. A titre d’illustration, les bourrelets associés aux flancs représentent de 20% à 30% de la résistance au roulement du pneumatique, alors que la bande de roulement contribue à hauteur de 60% à 80%. [0028]Le plus souvent dans l’invention, le pneumatique apparaît monté sur une jante. Ladite jante est choisie selon les spécifications de la norme l’ETRTO (Organisation Européenne Technique des Pneumatiques et des jantes) qui à une dimension pneumatique donnée associe des jantes recommandées. En générale, plusieurs largeurs jantes peuvent convenir à une même dimension pneumatique. La partie de la jante qui interagit avec le pneumatique dans le cadre de l’invention est axisymétrique par rapport à l’axe de rotation du pneumatique. Pour décrire la jante, il suffît de décrire le profil générateur dans un plan méridien.
[0029] Dans un plan méridien, la jante comprend au moins un crochet situé à une extrémité axiale, et relié à un siège qui est destiné à recevoir une face du bourrelet située le plus radialement intérieurement. Entre le siège et le crochet, prend place une portion rectiligne qui relie le crochet de jante au siège par des congés de raccords. Le crochet de la jante prolongée par la portion rectiligne limite axialement le déplacement des bourrelets lors du gonflage.
[0030]La montabilité des bourrelets sur une jante lors du gonflage est aussi une performance impactée par l’invention. La performance montabilité des bourrelets consiste à évaluer l’aptitude des bourrelets d’un pneumatique à s’installer correctement sur une jante lors de du gonflage. Sur la face radialement la plus intérieure du bourrelet, le contact avec le siège doit être suffisant pour éviter toute fuite de l’air de gonflage du pneumatique. En général, une pression de contact d’au moins 1.4 MPa est attendue dans cette zone de contact. La pression de gonflage vient coincer le bourrelet contre le crochet de la jante. Là encore la pression de contact sur le crochet doit être suffisant pour éviter le déjantage du pneumatique notamment dans les virages sévères à vitesse élevée. Des moyens d’observation, notamment radiographiques, des bourrelets montés sur une jante permettent de diagnostiquer la qualité du montage.
[0031] Il est donc possible de classer deux pneumatiques par rapport à leur performance de montabilité sur jante.
Technique antérieure
[0032] La réduction des émissions de gaz à effet de serre des transports est un des défis majeurs devant lequel se trouvent les constructeurs de véhicules aujourd'hui. Le pneumatique constitue une source importante de progrès, par le biais d'un abaissement de la résistance au roulement, car celle-ci a un impact direct sur la consommation de carburant du véhicule. A titre d’illustration, une baisse de 20% de la résistance au roulement d’un pneumatique permet d’économiser environ 3% de carburant aux 100 km en cycle mixte. [0033]I1 existe encore un besoin de réduire la résistance au roulement des pneumatiques tourisme sans dégrader leur comportement sur véhicule.
[0034]I1 déjà a été proposé d’améliorer la résistance au roulement des pneumatiques pour véhicules de tourisme en optimisant leurs bourrelets. Le document WO 2010/072736 enseigne notamment d’utiliser des compositions élastomériques ayant de faibles modules élastiques G’ autour 15MPa et des modules visqueux G” inférieurs de plus de 20% aux modules élastiques pour obtenir une baisse notable de la résistance au roulement.
[0035] Ce document préconise également de réduire encore davantage la résistance au roulement en optimisant la géométrie des couches de mélange élastomérique dont les modules élastique et visqueux vérifient la relation précédente. Cette optimisation conduit à des profils de couches de mélanges élastomériques plus court et plus large que dans des pneumatiques traditionnels, et peuvent entraîner des difficultés de mise en œuvre.
[0036]Le document FR2994f27 décrit un perfectionnement du document WO 20f0/072736, en proposant d’ajouter une armature de renforcement dans les bourrelets. L’armature de renforcement est formée de renforts enrobés dans un mélange élastomérique.
[0037]L’inconvénient majeure de cette solution est une dégradation significative du coût de revient industriel avec l’introduction de nouveaux semi-finis dans le processus de fabrication du pneumatique.
[0038]Les inventeurs se sont donnés pour objectif de réaliser un pneumatique qui améliore le niveau de résistance au roulement sans dégrader le comportement du véhicule, et tout en maîtrisant les coûts de fabrication afférents.
Exposé de l’invention
[0039] Ce but a été atteint par un pneumatique pour véhicule de tourisme 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’un des deux couches de flancs et ayant un deuxième côté relié à l’extrémité radialement extérieure de l’autre des deux couches de flancs; au moins une armature de carcasse s'étendant depuis les deux bourrelets à travers les couches de flancs jusqu'au sommet, l'armature de carcasse comportant une pluralité d'éléments de renforcement de carcasse et étant ancrée dans les deux bourrelets par un retournement autour d’une structure annulaire de renforcement, de manière à former dans chaque bourrelet une partie principale et un retournement; une première couche de mélange élastomérique de bourrage occupant un volume compris au moins en partie d’une part entre la partie principale de l’armature de carcasse, et d’autre part la portion radialement extérieure de structure annulaire de renforcement, et s’étendant radialement extérieurement jusqu’à une extrémité située à une distance normale DRB à la droite axiale HH’ tangent à la structure annulaire de renforcement en son point radialement le plus intérieur; les modules de rigidités de cisaillement dynamique et la perte viscoélastique des mélanges élastomériques étant mesurée selon la norme ASTM D 5992-96, à 100°C. sous 10% de déformation ; dans chaque bourrelet une courbe de contact jante comprenant les points du pneumatique en contact avec la jante; ladite courbe de contact jante reliant un premier point Ml du pneumatique axialement positionné le plus extérieurement, et en contact avec la jante, et un deuxième point M2 du pneumatique également en contact avec la jante et situé au milieu de la portion rectiligne reliant le crochet au siège de la jante; la longueur de ladite courbe de contact jante étant la distance curviligne du point Ml au point M2 le long de la courbe de contact ; deux sections dans une coupe méridienne verticale du pneumatique gonflé, monté sur une jante, et écrasé sur un sol plan dur, comme par exemple un sol asphalté, par une charge verticale (250) où la charge, la pression de gonflage, sont à leur valeur nominale de la norme ETRTO (Organisation Européenne Technique des Pneumatiques et des jantes); une première section étant située dans l’aire de contact, et une deuxième section étant située du côté opposé à la précédente par rapport à l’axe de rotation du pneumatique ; dans la première section située dans l’aire de contact, dans au moins un premier bourrelet, la longueur de la courbe de contact jante, LADC, étant mesurée; dans la deuxième section située à l’opposé de l’aire de contact par rapport à l’axe de rotation du pneumatique, dans au moins un deuxième bourrelet, la longueur de la courbe de contact jante, LC J, étant mesurée ; le rapport de la différence des longueurs des courbes de contact jante des deux sections soit 100*(LADC-LCJ)/LCJ, est supérieur ou égal à 30 ; la perte viscoélastique Tan (ô)max du mélange élastomérique constituant la première couche de bourrage d’au moins un bourrelet a une valeur inférieure ou égale à 0.100.
[0040]Le taux de variation de contact jante, 100*(LADC-LCJ)/LCJ des pneumatiques de l’invention supérieur à 30, combiné avec la présence d’une couche de bourrage qui a une perte viscoélastique Tan(ô)max inférieure ou égale à 0.100 conduisent à une baisse de la résistance au roulement du pneumatique sans dégrader le comportement routier du véhicule sur lequel il est monté. Le bourrelet d’un tel pneumatique réalise un équilibre des performances de résistance au roulement et de rigidité de dérive transversale grâce aux propriétés matériaux élastomériques et au profil géométrique de la couche de flanc dans la zone de contact avec la jante. La fabrication d’un tel pneumatique ne nécessite pas d’évolution particulière des procédés, ni l’introduction de nouveaux matériaux, ce qui maintient le coût de revient industriel inchangé par rapport à l’état de l’art.
[0041]Le taux de variation de contact jante des pneumatiques de l’invention est très supérieur à celui constaté sur les pneumatiques de l’état de l’art.
[0042] La courbe de contact jante représente l’ensemble des points du pneumatique qui sont en contact avec la jante à un instant donné. Pour chacun des bourrelets, ladite courbe de contact jante s’étend depuis un premier point Ml du pneumatique axialement positionné le plus extérieurement, et en contact avec la jante, et un deuxième point M2 du pneumatique également en contact avec la jante et situé au milieu de la portion rectiligne reliant le crochet au siège de la jante. La longueur de ladite courbe de contact jante est la distance curviligne du point Ml au point M2 le long de la courbe de contact jante.
[0043]Lorsque le pneumatique gonflé, monté sur une jante, est écrasé par une charge portée, les points du pneumatique en contact avec la jante peuvent varier d’un méridien à l’autre. Il s’ensuit que la longueur de la courbe de contact jante telle que définie précédemment varient également d’un méridien à l’autre.
[0044] Le pneumatique est conçu de manière à ce que la courbe de contact jante soit la plus longue possible dans l’aire de contact, en comparaison aux pneumatiques de l’état de l’art, et plus précisément dans le méridien au centre de l’aire de contact. Dans ces conditions, les inventeurs estiment que la contribution du contact jante à la rigidité de dérive est maximale.
[0045]Dans une coupe méridienne d’un pneumatique gonflé, monté sur une jante, et écrasé par la charge portée, on peut voir une première section du pneumatique qui passe par le centre de l’aire de contact. On entend par aire de contact l’ensemble des points du pneumatique, à un instant donné qui sont en contact avec le sol d’écrasement. On appelle centre de l’aire de contact le point de l’air de contact situé sur l’axe vertical ZZ’. On peut également voir à l’opposé de l’aire de contact par rapport à l’axe de rotation YY’ du pneumatique une autre section du pneumatique qui globalement défini un état déformé assimilable à l’état du gonflage axisymétrique.
[0046] Le taux de variation du contact jante correspond à la valeur maximale de l’évolution des longueurs de contact jante au tour de roue.
[0047] Selon les inventeurs, une étape essentielle de la conception du pneumatique de l’invention consiste à modifier son profil extérieur dans la zone de contact avec la jante. Diverses solutions sont possibles comme par exemple, d’augmenter l’épaisseur axiale de la couche de flanc à la jonction avec la couche de protection. D’autres solutions consistent à modifier le profil extérieur de manière à obtenir un profil dans la zone de contact avec la même courbure que le crochet de jante. Une autre solution encore consiste à insérer un coussin de mélange dans la zone à la jonction des couches de flanc et de protection, au niveau du crochet de la jante. Ce coussin de mélange peut être constitué de préférence du même mélange que celui de la couche de flanc de manière à maintenir le coût de revient industriel. L’attendue vis-à-vis de ce coussin de mélange élastomérique est surtout son module de rigidité élastique de cisaillement qui avantageusement pourrait être par exemple égal à celui de la couche de flanc.
[0048] Selon l’invention, la perte viscoélastique du mélange élastomérique constituant la première couche de bourrage d’au moins un bourrelet a valeur inférieure ou égale 0.100.
[0049]La baisse de la résistance au roulement du bourrelet consiste à baisser l’hystérèse des mélanges élastomériques de plus grand volume, et subissant de fortes déformations. La première couche de bourrage du bourrelet est celle occupant le plus grand volume et subissant de fortes déformations de flexions, d’extension-compression et de cisaillements lors du passage du pneumatique écrasé dans l’aire de contact.
[0050] Le volume de cette première couche de bourrage est le plus important du bourrelet. La baisse de son hystérèse se traduit par une baisse notable de la résistance au roulement du pneumatique.
[0051]Autrement dit, cette caractéristique de l’invention est favorable à la baisse de la résistance au roulement du bourrelet et donc du pneumatique tout en ayant un niveau de comportement routier sur véhicule comparable à un pneumatique de l’état de l’art grâce au taux de variation du contact jante qui reste à niveau supérieur à 30.
[0052] Avantageusement, la première couche de bourrage d’au moins un bourrelet a un module de rigidité élastique de cisaillement compris dans l’intervalle [1.5 ; 10] MPa, et préférentiellement dans l’intervalle [1.5 ;7] MPa.
[0053]Les inventeurs ont observé qu’en maintenant le module de rigidité élastique de cisaillement de la couche de bourrage dans ces intervalles, et en obtenant le taux de variation du contact jante à un niveau supérieur à 30. il est plus aisé d’obtenir un équilibre entre la souplesse du bourrelet et des efforts transversaux dans l’aire de contact résultant de l’appui facilité du bourrelet contre le crochet de jante.
[0054]Un autre avantage de l’invention lié à cete caractéristique, est qu’en procédant à des tests de montabilité sur jante comparant des pneumatiques de l’état de l’art et de l’invention, les inventeurs ont remarqué que la montabilité des pneumatiques de l’invention est plus performante que certains pneumatiques comportant des bourrelets rigides. En effet, dans les pneumatiques de l’état de l’art, le mélange de la couche de bourrage ont un module de rigidité élastique généralement compris entre 15 MPa et 50 MPa. Les inventeurs émettent l’hypothèse que la souplesse relative du bourrelet des pneumatiques de l’invention permet de faciliter le montage du fait de leur déformabilité qui favorise une meilleure installation sur le siège, et contre le crochet de jante. En outre, la modification du profil de la couche de flanc radialement intérieurement, associé à un bourrelet rigide entraîne un dévers de montabilité sur jante. L’utilisation de mélanges élastomériques souple (G’<10MPa) permet de rattraper ce dévers et d’obtenir un niveau de montabilité convenable.
[0055] Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le bourrelet comprend une deuxième couche de mélange élastomérique formant une couche latérale de renforcement occupant un volume compris au moins en partie entre la couche de flanc, et le retournement de l’armature de carcasse, s’étendant radialement extérieurement jusqu’à une extrémité située à une distance normale DRL à la droite axiale HH’ tangent à la structure annulaire de renforcement en son point radialement le plus intérieur.
[0056] Selon les inventeurs, la deuxième couche de mélange élastomérique latérale de renforcement est un renforcement du bourrelet qui vient en complément de la première couche de bourrage. En fonction de ces propriétés matérielles en termes de Tan (delta) et de rigidité dynamique de cisaillement, ledit renforcement permet d’ajuster l’équilibre de performances entre la résistance au roulement et le comportement routier.
[0057]Avantageusement, dans une variante de ce mode de réalisation, ladite deuxième couche latérale de renforcement d’au moins un bourrelet, a une perte viscoélastique Tan (d) max de valeur inférieure ou égale 0.100.
[0058] Dans cette variante du mode de réalisation, les deux couches de mélanges vérifient la propriété d’avoir une perte viscoélastique Tan (d) max inférieure à 0.100. Le gain en résistance au roulement est optimal, tout en ayant un comportement routier du pneumatique monté sur véhicule comparable à l’état de l’art.
[0059]Avantageusement dans une autre variante du même mode de réalisation, ladite deuxième couche latérale de renforcement d’au moins un bourrelet a un module de rigidité élastique de cisaillement compris dans l’intervalle [1.5 ; 10] MPa, et préférentiellement dans l’intervalle [1.5 ;7] MPa.
[0060] Ce mode de réalisation vise à faire fonctionner le bourrelet avec une deuxième couche latérale de renforcement souple alors qu’usuellement la couche latérale de renforcement a un module de rigidité de cisaillement compris entre 20 MPa et 50 MPa. Ce mode de réalisation a l’avantage d’utiliser un mélange élastomérique avec à la fois une perte viscoélastique faible avec Tan (d) max inférieur à 0.1, et en même temps au module de rigidité élastique de cisaillement compris dans l’intervalle [1.5 ; 10] MPa. Un tel mélange ne présente pas de difficultés particulières pour être réalisé compte tenu de la cohérence de ces propriétés matériaux.
[0061] Préférentiellement, le rapport de la différence des longueurs des courbes de contact jante des deux sections soit 100*(LADC-LCJ)/LCJ, est supérieur ou égal à 40 , préférentiellement supérieur ou égal à 50, encore préférentiellement supérieur ou égal à 70 .
[0062] Les inventeurs ont constaté que la rigidité de dérive transversale du pneumatique de l’invention augmente dans le même sens que le taux de variation de contact jante. Pour de tels taux de variation du contact jante, la modification du profil extérieur de la couche de flanc facilite le montage du bourrelet, mais des taux trop élevés au-delà de 100, pourraient gêner la montabilité.
[0063]En complément aux caractéristiques principales de l’invention, les inventeurs ont identifié des leviers liés à la géométrie des couches de mélanges du bourrelet pour mieux gérer le compromis de performances du pneumatique avec une résistance au roulement améliorée tout en ayant un bon comportement routier.
[0064]Avantageusement, la distance radiale DRB de la première couche de bourrage comprise entre la partie principale de l’armature de carcasse et de son retournement est inférieure ou égale à 50% de la hauteur radiale H du pneumatique.
[0065] La hauteur H du pneumatique est la distance normale entre une première droite parallèle à l’axe de rotation du pneumatique et tangente au point le plus radialement intérieur de la structure annulaire de renforcement, et entre une deuxième droite également parallèle à l’axe de rotation du pneumatique et passant par le point le plus radialement extérieur de la bande de roulement. La hauteur radiale H est mesurée sur le pneumatique monté sur une jante et gonflé avec une pression de consigne conforme aux spécifications ETRTO (Organisation Européenne pour les jantes et les pneumatiques).
[0066]Avantageusement, la distance radiale DRI étant la hauteur radiale d’une extrémité radialement la plus intérieure de la couche latérale de renforcement, positionnée entre la couche de flanc et le retournement de l’armature de carcasse, ladite distance radiale DRI est comprise dans l’intervalle [5% ; 25%] de la hauteur radiale H du pneumatique.
[0067]Avantageusement encore, la distance DRL étant la distance de l’extrémité radialement extérieure de la couche latérale positionnée entre la couche de flanc et le retournement de l’armature de carcasse, ladite distance DRL est supérieure ou égale à 25% de la hauteur radiale H du pneumatique.
[0068] On rappelle que la distance DRL est la distance normale de l’extrémité radialement le plus extérieure de l’extrémité de la deuxième couche latérale de renforcement à la droite axiale (HH’) tangent à la structure annulaire de renforcement en son point radialement le plus intérieur ;
[0069] La deuxième couche latérale de renforcement comprise entre le flanc et le retournement de l’armature de carcasse contribue à la rigidité du bourrelet en renfort à la première couche de bourrage. Selon les inventeurs, son positionnement est ajusté par les côtes DRI et DRL de manière à résister aux sollicitations de flexions, d’extensions-compression du bourrelet lors du passage dans l’aire de contact.
[0070]Dans un mode avantageux de réalisation de l’invention, le retournement de l’armature de carcasse est plaqué contre la partie principale de l’armature de carcasse sur toute sa hauteur radialement extérieurement. [0071] Comme dit plus haut, l’armature de carcasse est formée de renforts enrobés entre deux couches de mélanges élastomériques. Le retournement de l’armature de carcasse est plaqué contre la partie principale de l’armature de carcasse signifie que le retournement est en contact avec la branche principale de l’armature de carcasse. Le contact s’effectue selon une surface axialement extérieure de l’enrobage de l’armature de carcasse.
[0072] Dans cette configuration, le volume de la première couche de bourrage est limité au strict minimum autour de la structure annulaire de renforcement. Cette configuration est très avantageuse pour la baisse de la résistance au roulement du bourrelet.
[0073]Dans un autre mode de réalisation, une armature de renforcement du bourrelet est introduite axialement entre le retournement de l’armature de carasse, et la couche latérale de renforcement axialement intérieure au flanc.
[0074] L’armature de renforcement du bourrelet est formée de renforts parallèles entre eux, et enrobés entre deux couches de mélanges élastomériques. L’ajout de ce semi-fini entraîne un surcoût de la fabrication qu’il convient de compenser.
[0075]Afïn de limiter l’impact sur le coût de revient d’une telle solution, ce mode de réalisation peut être combiné avec le plaquage du retournement de l’armature de carcasse contre la partie principale de l’armature de carcasse.
[0076] Avantageusement, le mélange élastomérique constitutif d’au moins une couche des première et deuxième couche d’au moins un bourrelet a une composition à base de 100% de polyisoprène de caoutchouc naturel, ou bien d’un coupage de caoutchouc naturel et de polybutadiène, d’un système de réticulation, d’une charge renforçante, type Noir de Carbone N550, à un taux global compris entre 50 et 75 pce.
[0077]Préférentiellement, le mélange élastomérique constitutif de la couche de bourrage d’au moins un bourrelet a la même composition que le mélange élastomérique constituant la couche latérale de renforcement extérieure dudit bourrelet.
[0078]La composition caoutchouteuse est préférentiellement à base d’au moins un élastomère diénique, une charge renforçante et un système de réticulation.
[0079]Par élastomère (ou indistinctement caoutchouc) « diénique », on entend de manière connue un élastomère issu au moins en partie (i.e., un homopolymère ou un copolymère) de monomères diènes c’est-à-dire de monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone- carbone, conjuguées ou non. L’élastomère diénique utilisé est préférentiellement choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes (BR), le caoutchouc naturel (NR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les copolymères de butadiène-styrène (SBR), les copolymères d’isoprène-butadiène (BIR), les copolymères d’isoprène styrène (SIR), les copolymères de butadiène-styrène -isoprène (SBIR) et les compositions de ces élastomères.
[0080]Un mode de réalisation préférentiel consiste à utiliser un élastomère « isoprénique », c’est-à-dire un homopolymère ou un copolymère d’isoprène, en d’autres termes un élastomère diénique choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel (NR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les différents copolymères d’isoprène et les compositions de ces élastomères.
[0081]L’ élastomère isoprénique est de préférence du caoutchouc naturel ou un polyisoprène de synthèse du type cis-1,4. Parmi ces polyisoprènes de synthèse, sont utilisés de préférence des polyisoprènes ayant un taux (% molaire) de liaisons cis-1,4 supérieur à 90%, plus préférentiellement encore supérieur à 98%. Selon d’autres modes de réalisation préférentiels, G élastomère diénique peut être constitué, en tout ou partie, d’un autre élastomère diénique tel que, par exemple, un élastomère SBR (E-SBR ou S-SBR) utilisé en coupage ou non avec un autre élastomère, par exemple du type BR.
[0082] La composition de caoutchouc peut comporter également tout ou partie des additifs habituellement utilisés dans les matrices de caoutchouc destinées à la fabrication de pneumatiques, tels que par exemple des charges renforçantes comme le noir de carbone ou des charges inorganiques comme la silice, des agents de couplage pour charge inorganique, des agents anti-vieillissement, des antioxydants, des agents plastifiants ou des huiles d’extension, que ces derniers soient de nature aromatique ou non aromatique (notamment des huiles très faiblement ou non aromatiques, par exemple du type naphténiques ou paraffiniques, à haute ou de préférence à basse viscosité, des huiles MES ou TDAE, des résines plastifiantes à haute Tg supérieure à 30°C), des agents facilitant la mise en œuvre (processabilité) des compositions à l’état cru, des résines tackifïantes, un système de réticulation à base soit de soufre, soit de donneurs de soufre et/ou de peroxyde, des accélérateurs, des activateurs ou retardateurs de vulcanisation, des agents antiréversion, des accepteurs et donneurs de méthylène tels que par exemple HMT (hexaméthylènetétramine) ou H3M (hexaméthoxyméthylmélamine), des résines renforçantes (tels que résorcinol ou bismaléimide), des systèmes promoteurs d’adhésion connus du type sels métalliques par exemple, notamment sels de cobalt ou de nickel. [0083]Les compositions sont fabriquées dans des mélangeurs appropriés, en utilisant deux phases de préparation successives bien connues de l’homme du métier : une première phase de travail ou malaxage thermomécanique (phase dite « non productive ») à haute température, jusqu’à une température maximale comprise entre 110°C et 190°C, de préférence entre 130°C et 180°C, suivie d’une seconde phase de travail mécanique (phase dite « productive ») jusqu’à une plus basse température, typiquement inférieure à 110°C, phase de finition au cours de laquelle est incorporé le système de réticulation.
[0084] A titre d’exemple, la phase non productive est conduite en une seule étape thermomécanique de quelques minutes (par exemple entre 2 et 10 min) au cours de laquelle on introduit, dans un mélangeur approprié tel qu’un mélangeur interne usuel, tous les constituants de base nécessaires et autres additifs, à l’exception du système de réticulation ou vulcanisation. Après refroidissement de la composition ainsi obtenue, on incorpore alors dans un mélangeur externe tel qu’un mélangeur à cylindres, maintenu à basse température (par exemple entre 30°C et 100°C), le système de vulcanisation. L’ensemble est alors mélangé (phase productive) pendant quelques minutes (par exemple entre 5 et 15 min).
[0085]La composition finale ainsi obtenue est ensuite calandrée, par exemple sous la forme d’une feuille ou plaque pour caractérisation, ou encore extrudée, pour former la bande extérieure utilisée dans un pneumatique selon l’invention.
[0086] La vulcanisation (ou cuisson) peut ensuite être conduite de manière connue à une température généralement comprise entre 130°C et 200°C, de préférence sous pression, pendant un temps suffisant qui peut varier par exemple entre 5 et 90 min en fonction notamment de la température de cuisson, du système de vulcanisation adopté et de la cinétique de vulcanisation de la composition considérée.
Brève description des dessins
[0087] 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 représente des vues méridiennes de schémas d’un pneumatique selon un mode de réalisation de l’invention. Les figures ne sont pas représentées à l’échelle pour en simplifier la compréhension. [0088]La figure 1 représente une coupe méridienne du pneumatique gonflé, monté sur une jante et écrasé par la charge portée. On voit une première section dans l’aire de contact et une deuxième section opposée à l’aire de contact par rapport à l’axe (YY’).
[0089] Les figures 2-A et 2-B montrent des modifications du profil extérieur du pneumatique pour faciliter le contact jante.
[0090]La figure 2-C représente un grossissement d’un premier bourrelet d’un pneumatique de l’invention installé sur une jante.
[0091]La figure 2-D représente un grossissement d’un deuxième bourrelet d’un pneumatique de l’invention installé sur une jante.
[0092]La figure 3-A illustre la détermination de la hauteur H d’un pneumatique.
[0093]La figure 3-B représente la visualisation des principales côtes du bourrelet en lien avec l’invention.
Description détaillée de l’invention
[0094]L’invention a été mise en œuvre sur un pneumatique tourisme de dimension 245/45R18, selon la norme de spécifications de l’ETRTO (Organisation Technique Européenne des jantes et Pneumatiques). Un tel pneumatique peut porter une charge de 800 kilos, gonflé à une pression de 250 kPa.
[0095] Sur la figure 1, le pneumatique 1 comprend une armature de carcasse 90 constituée de renforts enrobés de composition caoutchouteuse, et deux bourrelets 50 comportant chacun des structures annulaires de renforcement 51 qui maintiennent le pneumatique 1 sur la jante 100. L’armature de carcasse 90 est ancrée dans chacun des bourrelets 50. Le pneumatique 1 comporte en outre une armature de sommet 20 comprenant deux couches de travail 21, 22, et une couche de frettage 23. Chacune des couches de travail 21 et 22 est renforcée par des éléments de renforcement fïlaires qui sont parallèles dans chaque couche et croisés d’une couche à l’autre, en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 70°. La couche de frettage 23, disposée radialement à l’extérieur de l’armature de sommet 20, cette couche de frettage 23 étant formée d’éléments de renforcement orientés circonférentiellement et enroulés en spirale. Une bande de roulement 10 est posée radialement sur la couche de frettage 23; c’est cette bande de roulement 10 qui assure le contact du pneumatique 1 avec un sol 200. Le pneumatique 1 représenté est un pneu « tubeless » : il comprend une « gomme intérieure » 95 en composition caoutchouteuse imperméable au gaz de gonflage, recouvrant la surface intérieure du pneumatique. Le pneumatique est écrasé sur un sol 200 par une charge verticale 250. Chaque bourrelet 50 comprend une couche de mélange élastomérique 80 positionnée radialement le plus intérieurement et destinée à être en contact avec la jante 100, une couche de mélange élastomérique de bourrage 70, positionnée au moins en partie entre la partie principale 52 de l’armature de carcasse 90 et le retournement 53.
[0096] Toujours sur la figure 1, la jante de montage 100 s’étend axialement de part et d’autre de Taxe verticale OZ et comprend au moins un profil 105 comportant sur au moins une partie délimitée par Taxe OZ, un siège 110 destiné à recevoir le talon du pneumatique, ledit siège 110 est relié à une portion rectiligne 130 de la jante, portion rectiligne 110 qui est elle-même reliée au crochet 120.
[0097] Sur la figure 2-A, on a représenté les profils extérieurs d’un bourrelet 50 d’un pneumatique 1 de l’invention en comparaison à celui d’un pneumatique de l’état de l’art. A la figure 2-A, le bourrelet 50 est représenté dans une section opposée à Taire de contact. Le profil 30 est celui d’un pneumatique de l’état de l’art et le profil 35 est celui d’un pneumatique de l’invention. Les profils (30, 35) se différencient dans une zone au niveau du crochet de jante 120. La référence 35 montre la modification du profil opérée sur le pneumatique de l’invention pour faciliter le contact avec la jante 100.
[0098] Sur la figure 2-B, nous avons la même représentation que sur la figure 2, mais sauf que les profils (30, 35) sont montrés au centre de Taire de contact avec le sol. Le pneumatique est en contact avec tout le crochet de jante 120 contrairement à la figure 2-A. Le taux de variation de contact jante traduit cette évolution du contact jante entre les sections dans Taire de contact, et opposé à Taire de contact.
[0099]Dans le mode de réalisation représentée sur la figure 2-C, on trouve un coussin de mélange élastomérique 40 (modification située à l’extrémité radialement intérieure du flanc 30), destiné à être en contact avec le crochet de jante 120. Le coussin de mélange 40 est délimité radialement intérieurement par une courbe qui épouse le profil du crochet de jante 120. Un premier côté du coussin de mélange élastomérique 40 a une forme géométrique appropriée qui anticipe le contact avec la courbure du crochet de jante de manière à épouser la forme du crochet de jante 120 lors du contact, un deuxième côté du coussin de mélange élastomérique prolonge un côté extérieur d’un flanc en contact avec l’air ambiant, un troisième côté du coussin de mélange élastomérique 40 est en contact avec l’extrémité radialement intérieure du flanc et enfin un quatrième côté du coussin de mélange élastomérique est en contact avec la couche de protection 80.
[00100]La figure 2-D montre un autre mode de réalisation de l’invention avec la présence d’une couche latérale de renforcement 60 pour renforcer le bourrelet.
[00101] Sur la figure 2-C la courbe de contact jante s’étend depuis un premier point Ml du pneumatique axialement positionné le plus extérieurement, et en contact avec la jante, et un deuxième point M2 du pneumatique également en contact avec la jante et situé au milieu de la portion rectiligne reliant le crochet 120 au 110 siège de la jante. La longueur de ladite courbe de contact jante est la distance curviligne du point Ml au point M2 le long de la courbe de contact jante.
[00102] Sur la figure 3 -A, la détermination de la hauteur H est illustrée. La hauteur H du pneumatique est la distance normale entre une première droite parallèle à l’axe de rotation du pneumatique et tangente au point le plus radialement intérieur de la structure annulaire de renforcement, et entre une deuxième droite également parallèle à l’axe de rotation du pneumatique et passant par le point le plus radialement extérieur de la bande de roulement. La hauteur radiale H est mesurée sur le pneumatique monté sur une jante et gonflé avec une pression de consigne conforme aux spécifications ETRTO (Organisation Européenne pour les jantes et les pneumatiques).
[00103] Sur la figure 3-B on a représenté les paramètres géométriques du bourrelet en lien avec l’invention selon le mode de réalisation de la figure 2-D. Les hauteurs sont définies à partir de la droite HH’, qui est tangente à la tringle 51 en son point radialement le plus intérieur :
[00104]DRI est la distance radiale par rapport à HH’ de l’extrémité radialement intérieure de la couche latérale de renforcement 60. La distance radiale DRI est inférieure ou égale à 20% de la hauteur radiale H du pneumatique, et vaut 5mm dans l’exemple présenté ici ;
[00105]DRL est la distance radiale par rapport à la droite HH’ de l’extrémité radialement extérieure de la couche latérale de renforcement 60. La distance radiale DRL est supérieure ou égale à 25% de la hauteur radiale H du pneumatique et vaut 38 mm dans l’exemple présenté ici ; [00106]DRR est la distance radiale par rapport à HH’ de l’extrémité du retournement de l’armature de carcasse 90. La distance radiale DRR étant supérieure ou égale à 10% de la hauteur radiale H du pneumatique et vaut 20 mm dans l’exemple présenté ici ;
[00107]DRB est la distance radiale par rapport à HH’ de l’extrémité radialement extérieure de la couche de bourrage 70, et vaut 28 mm dans l’exemple présenté ici.
[00108]Le tableau n°l qui suit donne les compositions de mélanges élastomériques d’un bourrelet concerné par l’invention. Les principaux mélanges utilisés sont listés en exprimant pour chacun les principaux ingrédients exprimés en pce (partie en poids pour cent parties en poids d’élastomère) : [00109] [Tableau 1]
[00110]Les mélanges de l’invention sont à base d’un élastomère de caoutchouc naturel, renforcés par du noir de carbone. Des plastifiants (résine renforçante) entrent dans la composition pour faciliter la processabilité des mélanges. Les mélanges comprennent aussi des agents de vulcanisation, soufre, accélérateur, et des agents de protection. Les propriétés mécaniques et viscoélastiques associées, mesurées à 23 °C sous une amplitude de déformation de 10%, sur la courbe aller de la caractérisation, sont résumées dans le tableau n°2 :
[00111] [Tableau 2]
[00112]Dans le contexte de l’invention, les mélanges élastomériques Ml et M2 avec un module élastique de cisaillement dynamique respectivement de 46 MPa et de 48 MPa sont dits rigides. Le mélange M3 avec une perte viscoélastique égale à 0.1 est dit de basse hystérèse. [00113]Une configuration PI du pneumatique de l’invention a été testée pour bien mettre en exergue les performances apportées par l’invention. Ce pneumatique PI est conforme à la figure 2-C, c’est-à-dire que le bourrelet comprend une couche de bourrage constituée du mélange M3 de basse hystérèse, sans la présence d’une couche latérale de renforcement.
[00114]Le taux de variation de contact jante est de 188% après une modification partielle du profil de la couche de flanc dans la zone du contact avec la jante, comme représenté sur les figures 2-A et 2-B.
[00115] Les résultats de ce pneumatique sont comparés à ceux de témoins Tl, T2 et T3.
[00116] Le taux de variation du contact jante sur le pneumatique témoin Tl est par convention positionné à 100, c’est-à-dire que ledit taux de variation de contact avec la jante a un écart par rapport à un pneumatique de l’invention inférieur à 30.
[00117] Le témoin Tl correspond à un pneumatique comprenant une couche de bourrage située entre la partie principale de l’armature de carcasse, et de son retournement. Cette couche de bourrage est constituée du mélange Ml. Le taux de variation de contact jante est inférieur à 130%. [00118]Pour le pneumatique T2, la couche de bourrage est constituée du mélange M3, mais le profil de la couche de flanc, contrairement au pneumatique de l’invention n’a pas été modifié pour faciliter le contact avec la jante.
[00119]Quant au deuxième pneumatique de référence T3, la couche de bourrage est constituée du mélange Ml. Le profil du flanc a été modifié pour faciliter le contact avec la jante.
[00120]Les pneumatiques témoins Tl, T2, T3 et la variante PI conforme à l’invention ont été testés pour la mesure de la résistance au roulement, et de la rigidité de dérive transversale. Le témoin et les variantes ont également été évalués au test de montabilité sur jante. [00121]Le tableau n°3 qui suit résume les configurations de pneumatiques testés, avec un bourrelet comprenant un mélange de bourrage, sans couche latérale de renforcement :
[00122] [Tableau 3]
(1) Le qualificatif Nok signifie que le profil de la couche de flanc n ’a pas été modifié pour faciliter le contact avec la jante et ok signifie que ledit profil a été modifié de manière à obtenir un taux de variation de contact jante supérieur à 30.
[00123]Le test de résistance au roulement a été opéré 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.
[00124]Les mesures de rigidité de dérive transversales ont été faites sur des machines de mesures dédiées comme par exemple celles commercialisées par la société MTS.
[00125]Le test de montabilité sur jante consiste à donner un résultat sur la montabilité globale à partir de la décomposition d’un montage en opérations élémentaires qui comprennent notamment : le passage des crochets de jante, la prise de pression, le franchissement des humps de la jante, la mise en place du bourrelet par compression, l’étanchéité sous le siège de jante, le détalonnage et le démontage. Pour réaliser ce test des moyens sont nécessaires comme par exemple une machine de montage semi-automatique, ou encore des moyens radiographiques. [00126]Les résultats obtenus sont synthétisés dans le tableau n°4 suivant, où figure également le taux de variation de contact jante pour chaque variante :
[00127] [Tableau 4]
[00129]En observant les résultats des pneumatiques Tl, T2, et T3, le principe d’utiliser un bourrelet avec un matériau de basse hystérèse, comme par exemple le mélange M3, pour baisser la résistance au roulement du pneumatique est confirmé, (T2 et PI). En revanche, une baisse concomitante de la rigidité de dérive est également observable (témoin T2).
[00130]Inversement ces mêmes résultats nous enseignent que quand on utilise un bourrelet rigide c’est-à-dire un bourrelet avec une couche de bourrage constituée du mélange élastomérique Ml, pneumatique T3, la résistance au roulement ne s’améliore pas signifîcativement par rapport au témoin Tl, et la montabilité sur jante se dégrade. [00131]La variante PI montre un gain en résistance au roulement. La rigidité de dérive transversale est au même niveau que le témoin Tl grâce au taux de variation de contact jante. La souplesse relative du bourrelet liée à la baisse du module de rigidité de cisaillement du mélange M3 de la couche de bourrage facilite la montabilité sur jante.
[00132]C’est bien la combinaison du taux de variation du contact jante et d’un mélange élastomérique de faible hystérèse, comme le mélange M3, qui conduit à l’invention.
[00133]D’autres configurations de pneumatiques de l’invention ont été testées avec un bourrelet comprenant une première couche de bourrage et une deuxième couche latérale de renforcement, comme représentées sur la figure 2-D. Le tableau n°5 ci-dessous synthétise les configurations considérées : [00134] [Tableau 5]
(1) Le qualificatif Nok signifie que le profil de la couche de flanc n’a pas été modifié pour faciliter le contact avec la jante et ok signifie que ledit profil a été modifié de manière à obtenir un taux de variation de contact jante supérieur à 30.
[00135]Le témoin TΊ comprend un bourrelet incluant une couche de bourrage et une couche latérale de renforcement. La couche de bourrage de TΊ est constituée du mélange élastomérique Ml, et la couche latérale de renforcement est constituée du mélange élastomérique M2. Le profil de la couche de flanc n’a pas été modifié pour faciliter le contact avec la jante.
[00136]Le témoin T'2 diffère de TΊ, en ce que la première couche de bourrage est constituée du mélange élastomérique M3, tout comme la deuxième couche latérale de renforcement. Le profil de la couche de flanc n’a pas non plus été modifié pour faciliter le contact avec la jante.
[00137]Le témoin T '3 reprend la configuration de TΊ, mais le profil de la couche de flanc a été modifié pour faciliter le contact avec la jante.
[00138]Le pneumatique de l’invention RΊ comprend une couche de bourrage constituée du mélange élastomérique Ml, et une couche latérale de renforcement constituée du mélange élastomérique M2. Le profil de la couche de flanc est modifié pour faciliter le contact avec la jante.
[00139]Enfïn, le pneumatique de l’invention P '2 diffère de RΊ en ce que la couche latérale de renforcement est constituée du mélange élastomérique M3. [00140]Les résultats associés aux configurations du tableau n°6 sont listés ci-dessous dans le tableau n°6 :
[00141] [Tableau 6]
[00142]Les pneumatiques de l’invention RΊ et P '2 réalisent le compromis recherché entre la résistance au roulement et le comportement routier piloté la rigidité de dérive transversale.
[00143]Toutes les variantes de pneumatiques conformes à l’invention présentées sont produites sans évolution des procédés et restent avec un coût de revient industriel usuel.
[00144]Par ailleurs, l’invention peut se généraliser à d’autres architectures de bourrelet que celles décrites ici, comme par exemple un bourrelet ayant une première couche de bourrage, et une deuxième couche latérale de renforcement, alors même que l’armature de carcasse ne comprend pas un retournement.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Pneumatique (1) pour véhicule de tourisme comprenant : deux bourrelets (50) destinés à être montés sur une jante, deux couches de flancs (30) reliés aux bourrelets (50), un sommet (20) comportant une bande de roulement (10) destinée à entrer en contact avec un sol (200), le sommet (20) ayant un premier côté relié à l’extrémité radialement extérieure de l’un des deux couches de flancs (30) et ayant un deuxième côté relié à l’extrémité radialement extérieure de l’autre des deux couches de flancs (30) ; au moins une armature de carcasse (90) s'étendant depuis les deux bourrelets (50) à travers les couches de flancs (30) jusqu'au sommet (20), l'armature de carcasse (90) comportant une pluralité d'éléments de renforcement de carcasse et étant ancrée dans les deux bourrelets (50) par un retournement autour d’une structure annulaire de renforcement (51) , de manière à former dans chaque bourrelet une partie principale (52) et un retournement (53); une première couche (70) de mélange élastomérique de bourrage occupant un volume compris au moins en partie d’une part entre la partie principale de l’armature de carcasse (52), et d’autre part la portion radialement extérieure de structure annulaire de renforcement (51), et s’étendant radialement extérieurement jusqu’à une extrémité située à une distance normale DRB à la droite axiale (HH’) tangent à la structure annulaire de renforcement en son point radialement le plus intérieur; les rigidités de cisaillement dynamique et la perte viscoélastique des mélanges élastomériques étant mesurée selon la norme ASTM D 5992-96, à 100°C, sous 10% de déformation ; dans chaque bourrelet (50) une courbe de contact jante comprenant les points du pneumatique (1) en contact avec la jante (100); ladite courbe de contact jante reliant un premier point Ml du pneumatique axialement positionné le plus extérieurement, et en contact avec la jante, et un deuxième point M2 du pneumatique également en contact avec la jante et situé au milieu de la portion rectiligne reliant le crochet au siège de la jante; la longueur de ladite courbe de contact jante étant la distance curviligne du point Ml au point M2 le long de la courbe de contact ; deux sections dans une coupe méridienne verticale du pneumatique gonflé, monté sur une jante, et écrasé sur un sol plan dur, par une charge verticale (250) où la charge, la pression de gonflage, sont à leur valeur nominale de la norme ETRTO (Organisation Européenne Technique des Pneumatiques et des jantes) ; une première section étant située dans Taire de contact, et une deuxième section étant située du côté opposé à la précédente par rapport à Taxe de rotation du pneumatique ; dans la première section située dans Taire de contact, dans au moins un premier bourrelet, la longueur de la courbe de contact jante, LADC, étant mesurée; dans la deuxième section située à l’opposé de Taire de contact par rapport à Taxe de rotation du pneumatique, dans au moins un deuxième bourrelet, la longueur de la courbe de contact jante, LC J, étant mesurée, caractérisé en ce que le rapport de la différence des longueurs des courbes de contact jante des deux sections soit 100*(LADC-LCJ)/LCJ, est supérieur ou égal à 30, en ce que la perte viscoélastique Tan (ô)max du mélange élastomérique constituant la première couche de bourrage (70) d’au moins un bourrelet (50) a une valeur inférieure ou égale à 0.100.
[Revendication 2] Pneumatique (1) selon la revendication 1, dans lequel la première couche de bourrage (70) d’au moins un bourrelet (50) a un module de rigidité élastique de cisaillement compris dans l’intervalle [1.5 ; 10] MPa, et préférentiellement dans l’intervalle [1.5 ; 7] MPa.
[Revendication 3] Pneumatique (1) selon Tune des revendication 1 à 2, dans lequel le bourrelet comprend une deuxième couche (60) de mélange élastomérique formant une couche latérale (60) occupant un volume compris au moins en partie entre la couche de flanc (30), et le retournement de l’armature de carcasse (53), s’étendant radialement extérieurement jusqu’à une extrémité située à une distance normale DRL à la droite axiale (HH’) tangent à la structure annulaire de renforcement (51) en son point radialement le plus intérieur.
[Revendication 4] Pneumatique (1) selon la revendication 3 dans lequel ladite deuxième couche latérale de renforcement (60) d’au moins un bourrelet (50), a une perte viscoélastique Tan (d) max de valeur inférieure ou égale 0.100.
[Revendication 5] Pneumatique (1) selon Tune des revendications 3 ou 4 dans lequel ladite deuxième couche latérale de renforcement (60) d’au moins un bourrelet (50) a un module de rigidité élastique de cisaillement compris dans l’intervalle [1.5 ; 10] MPa, et préférentiellement dans l’intervalle [1.5 ; 7] MPa.
[Revendication 6] Pneumatique (1) selon Tune des revendications précédentes, dans lequel le rapport de la différence des longueurs des courbes de contact jante des deux sections soit 100*(LADC-LCJ)/LCJ, est supérieur ou égal à 40, préférentiellement supérieur ou égal à 50, encore préférentiellement supérieur ou égal à 70.
[Revendication 7] Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la distance radiale DRB de la première couche de bourrage (70) comprise entre la partie principale (52) de l’armature de carcasse (90) et de son retournement (53) est inférieure ou égale à 50% de la hauteur radiale H du pneumatique (1).
[Revendication 8] Pneumatique (1) selon l’une des revendications 3 à 7, la distance radiale DRI étant la hauteur radiale d’une extrémité radialement la plus intérieure de la couche latérale (60) positionnée entre la couche de flanc (30) et le retournement (53) de l’armature de carcasse (90), dans lequel la distance radiale DRI est comprise dans l’intervalle [5% ; 20%] de la hauteur radiale H du pneumatique (1).
[Revendication 9] Pneumatique (1) selon l’une des revendications 3 à 8, la distance DRL étant la distance de l’extrémité radialement extérieure de la couche latérale de renforcement (60) positionnée entre la couche de flanc (30) et le retournement (53) de l’armature de carcasse (90), dans lequel ladite distance DRL est supérieure ou égale à 25% de la hauteur radiale H du pneumatique (1).
[Revendication 10] Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le retournement (53) de l’armature de carcasse (90) est en contact avec la partie principale (52) de l’armature de carcasse (90) radialement extérieurement le long dudit retournement (53).
[Revendication 11] Pneumatique (1) selon la revendication 10 dans lequel une armature de renforcement du bourrelet (50) est introduite axialement extérieurement entre le retournement (53) de l’armature de carasse (90), et la couche latérale (60), axialement intérieure au flanc (30).
[Revendication 12] Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le mélange élastomérique constitutif d’au moins une couche des première et deuxième couche (60, 70) d’au moins un bourrelet (50) a une composition à base de 100% de polyisoprène de caoutchouc naturel, ou bien d’un coupage de caoutchouc naturel et de polybutadiène, d’un système de réticulation, d’une charge renforçante, type Noir de Carbone N550, à un taux global compris entre 50 et 75 pce.
[Revendication 13] Pneumatique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, le mélange élastomérique constitutif de la couche de bourrage (70) d’au moins un bourrelet (50) a la même composition que le mélange élastomérique constituant la couche latérale de renforcement (60) dudit bourrelet (50).
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