- 1 - [0001] La présente invention concerne un pneumatique radial, destiné à équiper un véhicule lourd de type génie civil et, plus particulièrement, le sommet d'un tel pneumatique. [0002] Bien que non limitée à ce type d'application, l'invention est décrite en référence à un pneumatique radial de grande dimension, destiné à être monté sur un dumper, véhicule de transport de matériaux extraits de carrières ou de mines de surface. Typiquement un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil, au sens de la norme European Tyre and Rim Technical Organisation ou ETRTO, est destiné à être monté sur une jante au moins égal à 25 pouces. [0003] Un pneumatique comprend deux bourrelets, assurant la liaison mécanique entre le pneumatique et la jante sur laquelle il est monté, les bourrelets étant réunis respectivement par l'intermédiaire de deux flancs à une bande de roulement, destinée à venir en contact avec le sol par l'intermédiaire d'une surface de roulement. [0004] Un pneumatique ayant une géométrie de révolution par rapport à un axe de rotation, la géométrie du pneumatique est généralement décrite dans un plan méridien contenant l'axe de rotation du pneumatique. Pour un plan méridien donné, les directions radiale, axiale et circonférentielle désignent respectivement les directions perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique, parallèle à l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire au plan méridien. [0005] Dans ce qui suit, les expressions «radialement intérieur, respectivement radialement extérieur» signifient «plus proche, respectivement plus éloigné de l'axe de rotation du pneumatique». 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 surface de roulement du pneumatique et perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique. [0006] Un pneumatique radial comprend une armature de renforcement, constituée d'une armature de sommet, radialement intérieure à la bande de - 2 - roulement, et d'une armature de carcasse, radialement intérieure à l'armature de sommet. [0007] L'armature de carcasse d'un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil comprend habituellement au moins une couche de carcasse constituée de renforts généralement métalliques, enrobés par un matériau polymérique de type élastomère appelé mélange d'enrobage. Une couche de carcasse comprend une partie principale, reliant les deux bourrelets entre eux et s'enroulant généralement, dans chaque bourrelet, de l'intérieur vers l'extérieur du pneumatique autour d'un élément de renforcement circonférentiel le plus souvent métallique appelé tringle, pour former un retournement. Les renforts métalliques d'une couche de carcasse sont sensiblement parallèles entre eux et forment, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 85° et 95°. [0008] L'armature de sommet d'un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil comprend une superposition de couches de sommet disposées circonférentiellement, radialement à l'extérieur de l'armature de carcasse. Chaque couche de sommet est constituée de renforts généralement métalliques, parallèles entre eux et enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou mélange d' enrobage. [0009] Parmi les couches de sommet, on distingue usuellement les couches de protection, constitutives de l'armature de protection et radialement les plus à l'extérieur, et les couches de travail, constitutives de l'armature de travail et radialement comprises entre l'armature de protection et l'armature de carcasse. [0010] L'armature de protection, constituée d'au moins une couche de protection, protège essentiellement les couches de travail des agressions mécaniques ou physico-chimiques, susceptibles de se propager à travers la bande de roulement radialement vers l'intérieur du pneumatique. [0011] L'armature de protection comprend souvent deux couches de protection, radialement superposées, formées de renforts métalliques élastiques, parallèles entre eux dans chaque couche et croisés d'une couche à la suivante, en formant, avec la - 3 - direction circonférentielle, des angles au moins égaux à 10° et au plus égaux à 35°, et, de préférence, au moins égaux à 15° et au plus égaux à 30°. [0012] L'armature de travail, constituée d'au moins deux couches de travail, a pour fonction de ceinturer le pneumatique et de donner de la rigidité et de la tenue de route au pneumatique. Elle reprend à la fois des sollicitations mécaniques de gonflage, générés par la pression de gonflage du pneumatique et transmis par l'armature de carcasse, et des sollicitations mécaniques de roulage, générés par le roulage du pneumatique sur un sol et transmis par la bande roulement. Elle doit en outre résister à l'oxydation et aux chocs et perforations, grâce à sa conception intrinsèque et à celle de l'armature de protection. [0013] L'armature de travail comprend usuellement deux couches de travail, radialement superposées, formées de renforts métalliques non élastiques, parallèles entre eux dans chaque couche et croisés d'une couche à la suivante, en formant, avec la direction circonférentielle, des angles au plus égaux à 60°, et, de préférence, au moins égaux à 15° et au plus égaux à 45°. [0014] Un renfort métallique est caractérisé mécaniquement par une courbe représentant la force de traction (en N), appliquée au renfort métallique, en fonction de l'allongement relatif (en %) du renfort métallique, dite courbe force-allongement. De cette courbe force-allongement sont déduites des caractéristiques mécaniques en traction du renfort métallique, telles que l'allongement structural As (en %), l'allongement total à la rupture At (en %), la force à la rupture Fp, (charge maximale en N) et la résistance à la rupture R', (en MPa), ces caractéristiques étant mesurées selon la norme ISO 6892 de 1984. [0015] L'allongement total à la rupture At du renfort métallique est, par définition, la somme de ses allongements structural, élastique et plastique (At = As + Ae + Ap). L'allongement structural As résulte du positionnement relatif des fils métalliques constitutifs du renfort métallique sous un faible effort de traction. L'allongement élastique Ae résulte de l'élasticité même du métal des fils métalliques, constituant le renfort métallique, pris individuellement (loi de Hooke).
L'allongement plastique Ap résulte de la plasticité (déformation irréversible au-delà - 4 - de la limite d'élasticité) du métal de ces fils métalliques pris individuellement. Ces différents allongements ainsi que leurs significations respectives, bien connus de l'homme du métier, sont décrits, par exemple, dans les documents US5843583, W02005/014925 et W02007/090603. [0016] On définit également, en tout point de la courbe force-allongement, un module en extension (en GPa) qui représente la pente de la droite tangente à la courbe force-allongement en ce point. En particulier, on appelle module élastique en extension ou module d'Young, le module en extension de la partie linéaire élastique de la courbe force-allongement. [0017] Parmi les renforts métalliques, on distingue usuellement les renforts métalliques élastiques, tels que ceux utilisés dans les couches de protection, et les renforts métalliques non élastiques, tels que ceux utilisés dans les couches de travail. [0018] Un renfort métallique élastique est caractérisé par un allongement structural As au moins égal à 1% et un allongement total à rupture At au moins égal à 4%. En outre, un renfort métallique élastique a un module élastique en extension au plus égal à 150 GPa, et compris usuellement entre 40 GPa et 150 GPa. [0019] Un renfort métallique non élastique est caractérisé par un allongement relatif, sous une force de traction égale 10% de la force à rupture F., au plus égal à 0.2%. Par ailleurs, un renfort métallique non élastique a un module élastique en extension compris usuellement entre 150 GPa et 200 GPa. [0020] Pour diminuer les sollicitations mécaniques de gonflage transmises à l'armature de travail, il est connu des documents FR 2 419 181 et FR 2 419 182 de disposer radialement entre l'armature de travail et l'armature de carcasse, une armature additionnelle, appelée bloc limiteur, dont la fonction est de reprendre au moins en partie les sollicitations mécaniques de gonflage. [0021] Le document FR 2 419 181 décrit et revendique une armature de sommet comprenant une armature de travail, constituée d'au moins deux couches de travail dont les renforts métalliques forment, avec la direction circonférentielle, des angles - 5 - opposés d'une couche à l'autre et au moins égaux à 30°, et une armature additionnelle ou bloc limiteur, comprenant au moins deux couches additionnelles dont les renforts métalliques sont très peu extensibles, c'est-à-dire non élastiques, et forment, avec la direction circonférentielle des angles opposés d'une couche à l'autre et au plus égaux au quart de l'angle le plus faible des couches de travail. Ce bloc limiteur est centré sur le plan équatorial et a une largeur au plus égale à la largeur d'armature de sommet sur laquelle l'armature de sommet et l'armature de carcasse sont parallèles entre elles. [0022] Le document FR 2 419 182 décrit et revendique une armature de sommet comprenant une armature de travail, constituée d'au moins deux couches de travail dont les renforts métalliques forment, avec la direction circonférentielle, des angles opposés d'une couche à l'autre et au moins égaux à 30°, et une armature additionnelle ou bloc limiteur, comprenant au moins deux couches additionnelles dont les renforts métalliques sont très peu extensibles, c'est-à-dire non élastiques, et forment, avec la direction circonférentielle, des angles opposés d'une couche à l'autre et au plus égaux à la moitié de l'angle le plus faible des couches de travail et, de préférence compris entre 5° et 10°. Ce bloc limiteur est centré sur le plan équatorial et a une largeur au plus égale à la largeur d'armature de sommet sur laquelle l'armature de sommet et l'armature de carcasse sont parallèles entre elles. [0023] Toutefois, une armature additionnelle, constituée de deux couches dont les renforts métalliques sont non élastiques et forment, avec la direction circonférentielle, des angles croisés d'une couche à la suivante et préférentiellement compris entre 5° et 10°, entraîne une rigidification excessive de l'armature de sommet. Cette rigidification de l'armature de sommet induit une augmentation de la sensibilité du pneumatique aux chocs survenant au centre la bande de roulement. En effet, une grande partie de l'énergie de déformation générée par les chocs est alors transmise à l'armature de carcasse dont la durée de vie est alors diminuée. [0024] Les inventeurs se sont donnés pour objectif de désensibiliser le sommet d'un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil aux chocs survenant essentiellement au centre de la bande de roulement. - 6 - [0025] Cet objectif a été atteint, selon l'invention, par un pneumatique pour véhicule lourd de type génie civil comprenant : -une armature de sommet radialement intérieure à une bande de roulement et radialement extérieure à une armature de carcasse, -l'armature de sommet comprenant, radialement de l'extérieur vers l'intérieur, une armature de protection, une armature de travail et une armature additionnelle, -l'armature de protection comprenant au moins une couche de protection comprenant des renforts métalliques élastiques formant, avec la direction circonférentielle, un angle au moins égal à 10°, -l'armature de travail comprenant au moins deux couches de travail ayant respectivement une largeur axiale et comprenant des renforts métalliques non élastiques, croisés d'une couche de travail à la suivante et formant, avec la direction circonférentielle, un angle au plus égal à 60°, -l'armature additionnelle, centrée axialement sur un plan équatorial du pneumatique, comprenant au moins une couche additionnelle ayant une largeur axiale au plus égale à 0.9 fois la plus petite des largeurs axiales des au moins deux couches de travail et comprenant des renforts métalliques formant, avec la direction circonférentielle, un angle au plus égal à 25°, -au moins une couche additionnelle comprenant une discontinuité axiale, centrée axialement sur le plan équatorial du pneumatique, -la largeur de la discontinuité axiale étant au moins égale à 0.1 fois la largeur axiale de la au moins une couche additionnelle. [0026] Par rapport à une armature de sommet d'un pneumatique de référence de l'état de la technique, comprenant une armature additionnelle comprenant au moins une couche additionnelle sans discontinuité axiale, c'est-à-dire une couche additionnelle continue, une armature de sommet d'un pneumatique selon l'invention, comprenant une armature additionnelle comprenant au moins une couche additionnelle avec une discontinuité axiale, c'est-à-dire une couche additionnelle discontinue ou interrompue, a une rigidité d'extension circonférentielle réduite dans sa portion médiane, centrée sur le plan équatorial. - 7 - [0027] Par rigidité d'extension circonférentielle de l'armature de sommet, on entend la force d'extension à exercer sur une largeur unitaire de l'armature de sommet pour obtenir un allongement de 1 mm de ladite armature de sommet. Elle dépend en particulier du module en extension des renforts métalliques et des angles formés, avec la direction circonférentielle, par lesdits renforts métalliques des différentes couches de sommet. La rigidité d'extension circonférentielle peut être définie au niveau global de l'armature de sommet ou au niveau des armatures constitutives de l'armature de sommet, telles que l'armature additionnelle ou l'armature de travail. [0028] Par rigidité d'extension circonférentielle réduite de l'armature de sommet dans sa portion médiane, on entend une rigidité d'extension circonférentielle au plus égale à 0.5 fois, voire au plus égale à 0.3 fois la rigidité d'extension circonférentielle de l'armature de sommet du pneumatique de référence, qui est maximale au niveau du plan équatorial. [0029] En effet, la présence d'une discontinuité axiale d'une couche additionnelle, centrée axialement sur le plan équatorial du pneumatique, c'est-à-dire positionnée dans la partie médiane, implique que, au niveau de cette discontinuité axiale, la couche additionnelle n'apporte aucune contribution à la rigidité d'extension circonférentielle de l'armature de sommet, d'où une diminution de ladite rigidité d'extension circonférentielle. Par conséquent, un assouplissement de la partie médiane de l'armature de sommet permet une plus grande déformabilité du sommet du pneumatique dans cette zone et donc confère une capacité d'absorption plus importante de l'énergie de déformation, résultant des chocs susceptibles de se produire au centre de la bande de roulement du pneumatique. [0030] En outre la discontinuité axiale entraîne, non seulement, une réduction de la rigidité d'extension circonférentielle maximale de l'armature de sommet, mais aussi un déplacement de ce maximum axialement à l'extérieur de la partie médiane. Par ailleurs, la répartition de la rigidité d'extension circonférentielle selon la largeur axiale de l'armature de sommet est plus homogène, ce qui implique que la résistance aux chocs est relativement homogène sur toute la largeur de la bande de roulement. - 8 - Une répartition relativement homogène de la rigidité d'extension circonférentielle de l'armature de sommet favorise une usure plus régulière de la bande de roulement lorsque le pneumatique est fortement sollicité en couple moteur ou freineur, comme dans un usage dans des mines. [0031] L'angle formé, avec la direction circonférentielle, par les renforts métalliques de la au moins une couche additionnelle est avantageusement au moins égal à 10°. Cet angle minimal limite la rigidité d'extension circonférentielle maximale de l'armature de sommet, atteinte en dehors de la partie médiane. Elle contribue par ailleurs à une désensibilisation des extrémités axiales des couches de io travail à la fissuration, ce qui améliore l'endurance de l'armature de sommet. L'angle minimal étant au moins égal à 10°, la couche additionnelle n'est par conséquent pas circonférentielle, cette qualification étant souvent réservée aux couches avec des angles au plus égal à 10°. [0032] La largeur axiale de la au moins une couche additionnelle est égale 15 également avantageusement au moins égale à 0.4 fois la plus petite des largeurs axiales des au moins deux couches de travail. Cette borne largeur axiale minimale limite la rigidité d'extension circonférentielle maximale de l'armature de sommet, atteinte en dehors de la partie médiane. Elle garantit par ailleurs une répartition relativement homogène de la rigidité d'extension circonférentielle de l'armature de 20 sommet sur une partie de l'armature de sommet de largeur axiale significative. [0033] La largeur de la discontinuité axiale de la au moins une couche additionnelle est encore avantageusement au plus égale à 0.35 fois la largeur axiale de la au moins une couche additionnelle. Cette largeur maximale de la discontinuité axiale garantit une un frettage significatif de l'armature de carcasse par l'armature 25 additionnelle. Au-delà de cette valeur, la rigidité d'extension circonférentielle de l'armature de sommet devient trop faible. [0034] Selon un mode de de réalisation préféré, l'armature additionnelle comprend au moins deux couches additionnelles. - 9 - [0035] Selon une première variante du mode de réalisation préféré dans lequel l'armature additionnelle comprend au moins deux couches additionnelles, la couche additionnelle la plus radialement intérieure comprend une discontinuité axiale. [0036] Selon une deuxième variante du mode de réalisation préféré dans lequel l'armature additionnelle comprend au moins deux couches additionnelles, la couche additionnelle la plus radialement extérieure comprend une discontinuité axiale. [0037] Selon une troisième variante du mode de réalisation préféré dans lequel l'armature additionnelle comprend au moins deux couches additionnelles, les au moins deux couches additionnelles comprennent respectivement une discontinuité axiale. [0038] L'armature additionnelle comprenant au moins deux couches additionnelles, les discontinuités axiales respectives des au moins deux couches additionnelles ont avantageusement des largeurs respectives deux à deux distinctes. En d'autres termes, les limites axiales des discontinuités respectives des deux couches additionnelles ne sont pas coïncidentes, ce qui permet de répartir les contraintes mécaniques dans cette zone. [0039] L'armature additionnelle comprenant au moins deux couches additionnelles, les largeurs axiales respectives des au moins deux couches additionnelles sont également avantageusement deux à deux distinctes. En d'autres termes, les extrémités axiales des deux couches additionnelles ne sont pas coïncidentes, ce qui permet de répartir les contraintes mécaniques dans cette zone. [0040] Selon une première variante relative aux renforts de couche additionnelle, les renforts métalliques de la au moins une couche additionnelle sont non élastiques. [0041] Selon une deuxième variante relative aux renforts de couche additionnelle, les renforts métalliques de la au moins une couche additionnelle sont élastiques. - 10 - [0042] Les renforts métalliques élastiques de chaque couche de protection forment préférentiellement, avec la direction circonférentielle, un angle au moins égal à 15° et au plus égal à 30°. [0043] Préférentiellement, les renforts métalliques non élastiques de chaque couche de travail forment, avec la direction circonférentielle, un angle au moins égal à 15° et au plus égal à 45°. [0044] Les caractéristiques de l'invention sont illustrées par les figures 1 et 2 schématiques et non représentées à l'échelle. [0045] Sur la figure 1, est représentée une demi-coupe méridienne du sommet d'un pneumatique 1 pour véhicule lourd de type génie civil comprenant : -une armature de sommet 3 radialement intérieure à une bande de roulement 2 et radialement extérieure à une armature de carcasse 4, -l'armature de sommet 3 comprenant, radialement de l'extérieur vers l'intérieur, une armature de protection 5, une armature de travail 6 et une armature additionnelle 7, -l'armature de protection 5 comprenant deux couches de protection comprenant des renforts métalliques élastiques formant, avec la direction circonférentielle, un angle au moins égal à 10°, -l'armature de travail 6 comprenant deux couches de travail (61, 62) ayant respectivement une largeur axiale (L61, L62) et comprenant des renforts métalliques non élastiques, croisés d'une couche de travail à la suivante et formant, avec la direction circonférentielle, un angle au plus égal à 60°, -l'armature additionnelle 7, centrée axialement sur un plan équatorial du pneumatique, comprenant deux couches additionnelles (71, 72) ayant respectivement une largeur axiale (L71, L72) au plus égale à 0.9 fois la plus petite des largeurs axiales (L61, L62) des au moins deux couches de travail (61, 62) et comprenant des renforts métalliques formant, avec la direction circonférentielle, un angle au plus égal à 25°. Pour le mode de réalisation représenté par la figure 1, les couches additionnelles (71, 72) ont des largeurs axiales (L71, L72) distinctes et comprennent des discontinuités axiales (81, 82) ayant des largeurs respectives (Di, D2) distinctes [0046] La figure 2 représente les distributions respectives de la rigidité d'extension circonférentielle Rxx de l'armature de sommet pour un pneumatique de référence de l'état de la technique, en traits pleins, et pour un pneumatique selon l'invention, en traits pointillés. La rigidité d'extension circonférentielle Rxx, exprimée en daN/mm, est représentée en fonction de l'abscisse curviligne S, exprimée en mm, de la ligne moyenne de l'armature de sommet, comprise entre le plan équatorial et une extrémité axiale de l'armature de sommet, c'est-à-dire sur une demi-coupe méridienne du pneumatique. Le pneumatique de référence comprend une armature additionnelle comprenant deux couches additionnelles sans discontinuité axiale, c'est-à-dire deux couches additionnelles continues. Le pneumatique selon l'invention comprend une armature additionnelle comprenant deux couches additionnelles avec une discontinuité axiale, c'est-à-dire deux couches additionnelles discontinues ou interrompues. [0047] L'invention a été plus particulièrement étudiée dans le cas d'un pneumatique de dimension 40.00R57. [0048] Dans l'exemple étudié, l'armature de sommet 3 du pneumatique 1 de référence comprend, radialement de l'extérieur vers l'intérieur : -une armature de protection 5 comprenant deux couches de protection (51, 52), formées de renforts métalliques élastiques, croisés d'une couche de protection à la suivante et formant, avec la direction circonférentielle, un angle égal à 24°, la couche de protection radialement extérieure 52 ayant une largeur axiale égale à 315 mm et la couche de protection radialement intérieure 51 ayant une largeur axiale égale à 444 mm, -une armature de travail 6 comprenant deux couches de travail (61, 62), formées de renforts métalliques non élastiques, croisés d'une couche de travail à la suivante, la couche de travail radialement extérieure (62) ayant une largeur axiale L62 égale à 335 mm et ayant des renforts croisés par rapport aux renforts de la couche de protection radialement intérieure 51 et formant, avec la direction circonférentielle, un angle égal à 19°, et la couche de travail radialement intérieure 61 ayant une largeur axiale L61 égale à 377 mm et ayant des renforts formant, avec la direction circonférentielle, un angle égal à 33°, - 12 - -une armature additionnelle 7 comprenant deux couches additionnelles (71, 72) continues, formées de renforts métalliques non élastiques, croisés d'une couche additionnelle à la suivante, la couche additionnelle radialement extérieure 72 ayant une largeur axiale L72 égale à 180 mm et ayant des renforts croisés par rapport aux renforts de la couche de travail radialement intérieure 61 et formant, avec la direction circonférentielle, un angle égal à 19°, et la couche additionnelle radialement intérieure 71 ayant une largeur axiale égale à 377 mm et ayant des renforts formant, avec la direction circonférentielle, un angle égal à 33°. Les couches additionnelles (71, 72) étant continues, il n'y a pas de discontinuité axiale (Di, D2). [0049] Dans l'exemple étudié, l'armature de sommet 3 du pneumatique 1 selon l'invention comprend, radialement de l'extérieur vers l'intérieur : -une armature de protection 5 comprenant deux couches de protection (51, 52), formées de renforts métalliques élastiques, croisés d'une couche de protection à la suivante et formant, avec la direction circonférentielle, un angle égal à 24°, la couche de protection radialement extérieure 52 ayant une largeur axiale égale à 232 mm et la couche de protection radialement intérieure 51 ayant une largeur axiale égale à 445 mm, -une armature de travail 6 comprenant deux couches de travail (61, 62), formées de renforts métalliques non élastiques, croisés d'une couche de travail à la suivante, la couche de travail radialement extérieure (62) ayant une largeur axiale L62 égale à 377 mm et ayant des renforts parallèles aux renforts de la couche de protection radialement intérieure 51 et formant, avec la direction circonférentielle, un angle égal à 19°, et la couche de travail radialement intérieure 61 ayant une largeur axiale L61 égale à 335 mm et ayant des renforts formant, avec la direction circonférentielle, un angle égal à 33°, -une armature additionnelle 7 comprenant deux couches additionnelles (71, 72) continues, formées de renforts métalliques non élastiques, croisés d'une couche additionnelle à la suivante, la couche additionnelle radialement extérieure 72 ayant une largeur axiale L72 égale à 282 mm et ayant des renforts croisés par rapport aux renforts de la couche de travail radialement intérieure 61 et formant, avec la direction circonférentielle, un angle égal à 16°, et la couche additionnelle radialement intérieure 71 ayant une largeur axiale égale à 292 mm et ayant des renforts formant, - 13 - avec la direction circonférentielle, un angle égal à 11°. Les couches additionnelles (71, 72) comprennent des discontinuités axiales (Di, D2) identiques égales à 32 mm. [0050] Des tests de chocs sur véhicule ou des simulations numériques ont montré un gain significatif de la résistance aux chocs du sommet d'un pneumatique selon l'invention par rapport au pneumatique de référence. [0051] L'invention n'est pas limitée aux caractéristiques précédemment décrites et, par exemple, peut être étendue à d'autres types de renforts métalliques garantissant la rigidité d'extension de l'armature additionnelle visée, tels que, par exemple et de façon non exhaustive, des câbles ondulés ou des câbles fractionnés.10