FR3064213A1 - Armature de sommet de pneumatique constituee d'une couche de sommet de travail et d'une couche d'elements circonferentiels - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un pneumatique, dont les éléments de renforcement de l'armature de carcasse sont orientés selon une direction radiale dans les flancs du pneumatique, comprenant une armature de sommet constituée d'une couches de sommet de travail d'éléments de renforcement faisant avec la direction circonférentielle un angle (α2) compris entre 25° et 55° et d'une couche d'éléments de renforcement circonférentiels. Selon l'invention, dans la zone du sommet, les éléments de renforcement de ladite couche de l'armature de carcasse font avec la direction circonférentielle un angle (al) tel que l'angle moyen α défini par la relation Arctan((tan(|α1|)*tan(|α2|))1/2) est compris entre 30 et 67° et le ratio d'utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail est inférieur à 1/10.
Description
Titulaire(s) : COMPAGNIE GENERALE DES ETABLISSEMENTS MICHELIN Société en commandite par actions.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : MANUF FSE PNEUMATIQUES MICHELIN Société en commandite par actions.
ARMATURE DE SOMMET DE PNEUMATIQUE CONSTITUEE D'UNE COUCHE DE SOMMET DE TRAVAIL ET D'UNE COUCHE D'ELEMENTS CIRCONFERENTIELS.
FR 3 064 213 - A1 (5y) L'invention concerne un pneumatique, dont les éléments de renforcement de l'armature de carcasse sont orientés selon une direction radiale dans les flancs du pneumatique, comprenant une armature de sommet constituée d'une couches de sommet de travail d'éléments de renforcement faisant avec la direction circonférentielle un angle («2) compris entre 25° et 55° et d'une couche d'éléments de renforcement circonférentiels.
Selon l'invention, dans la zone du sommet, les éléments de renforcement de ladite couche de l'armature de carcasse font avec la direction circonférentielle un angle (al) tel que l'angle moyen a défini par la relation Arctan((tan(|oc1 |)*tan(|a2|))1/2) est compris entre 30 et 67° et le ratio d'utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail est inférieur à 1/10.
-1 ARMATURE DE SOMMET DE PNEUMATIQUE CONSTITUEE
D’UNE COUCHE DE SOMMET DE TRAVAIL ET D’UNE
COUCHE D’ELEMENTS CIRCONFERENTIELS [0001] La présente invention concerne un pneumatique, à armature de carcasse radiale et plus particulièrement un pneumatique destiné à équiper des véhicules portant de lourdes charges, tels que, par exemple les camions, tracteurs, remorques ou bus routiers.
[0002] D'une manière générale dans les pneumatiques de type poids-lourds, l'armature de carcasse est ancrée de part et d'autre dans la zone du bourrelet et est surmontée radialement par une armature de sommet constituée d'au moins deux couches, superposées et formées de fils ou câbles parallèles dans chaque couche et croisés d’une couche à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°. Lesdites couches de travail, formant l'armature de travail, peuvent encore être recouvertes d'au moins une couche dite de protection et formée d'éléments de renforcement avantageusement métalliques et extensibles, dits élastiques. Elle peut également comprendre une couche de fils ou câbles métalliques faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 45° et 90°, cette nappe, dite de triangulation, étant radialement située entre l'armature de carcasse et la première nappe de sommet dite de travail, formée de fils ou câbles parallèles présentant des angles au plus égaux à 45° en valeur absolue. La nappe de triangulation forme avec au moins ladite nappe de travail une armature triangulée, qui présente, sous les différentes contraintes qu'elle subit, peu de déformations, la nappe de triangulation ayant pour rôle essentiel de reprendre les efforts de compression transversale dont est l'objet l'ensemble des éléments de renforcement dans la zone du sommet du pneumatique.
[0003] Des câbles sont dits inextensibles lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à 10% de la force de rupture un allongement relatif au plus égal à
0,2%.
[0004] Des câbles sont dits élastiques lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à la charge de rupture un allongement relatif au moins égal à 3% avec un module tangent maximum inférieur à 150 GPa.
-2[0005] Des éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement qui font avec la direction circonférentielle des angles compris dans l'intervalle + 2,5°, - 2,5° autour de 0°.
[0006] La direction circonférentielle du pneumatique, ou direction longitudinale, est la direction correspondant à la périphérie du pneumatique et définie par la direction de roulement du pneumatique.
[0007] La direction transversale ou axiale du pneumatique est parallèle à l’axe de rotation du pneumatique.
[0008] La direction radiale est une direction coupant l’axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci.
[0009] L’axe de rotation du pneumatique est l’axe autour duquel il tourne en utilisation normale.
[0010] Un plan radial ou méridien est un plan qui contient l’axe de rotation du pneumatique.
[0011] Le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, est un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du pneu et qui divise le pneumatique en deux moitiés.
[0012] En ce qui concerne les fils ou câbles métalliques, les mesures de force à la rupture (charge maximale en N), de résistance à la rupture (en MPa), d'allongement à la rupture (allongement total en %) et de module (en GPa) sont effectuées en traction selon la norme ISO 6892 de 1984.
[0013] Certains pneumatiques actuels, dits routiers, sont destinés à rouler à des vitesses moyennes élevées et sur des trajets de plus en plus longs, du fait de l'amélioration du réseau routier et de la croissance du réseau autoroutier dans le monde. L'ensemble des conditions, sous lesquelles un tel pneumatique est appelé à rouler, permet sans aucun doute un accroissement du nombre de kilomètres parcourus, l'usure du pneumatique étant moindre. Cette augmentation de la durée de vie en termes kilométriques, conjuguée au fait que de telles conditions d’usage sont susceptibles de se traduire, sous forte charge, par des
-3températures sommet relativement élevées, nécessite une augmentation au moins proportionnelle du potentiel d’endurance de l’armature sommet des pneumatiques.
[0014] Il existe en effet des contraintes au niveau de l'armature de sommet et plus particulièrement des contraintes de cisaillement entre les couches de sommet qui, dans le cas d’une trop forte élévation de la température de fonctionnement au niveau des extrémités de la couche de sommet axialement la plus courte, ont pour conséquence l'apparition et la propagation de fissures dans la gomme au niveau desdites extrémités. Le même problème existe dans le cas de bords de deux couches d’éléments de renforcement, ladite autre couche n'étant pas obligatoirement radialement adjacente à la première.
[0015] Dans le but d’améliorer l’endurance de l’armature sommet des pneumatiques, la demande française FR 2 728 510 propose de disposer, d'une part entre l'armature de carcasse et la nappe de travail d'armature de sommet, radialement la plus proche de l'axe de rotation, une nappe axialement continue, formée de câbles métalliques inextensibles faisant avec la direction circonférentielle un angle au moins égal à 60°, et dont la largeur axiale est au moins égale à la largeur axiale de la nappe de sommet de travail la plus courte, et d'autre part entre les deux nappes de sommet de travail une nappe additionnelle formée d'éléments métalliques, orientés sensiblement parallèlement à la direction circonférentielle.
[0016] En complément, la demande française WO 99/24269 propose notamment, de part et d'autre du plan équatorial et dans le prolongement axial immédiat de la nappe additionnelle d'éléments de renforcement sensiblement parallèles à la direction circonférentielle, de coupler, sur une certaine distance axiale, les deux nappes de sommet de travail formées d'éléments de renforcement croisés d'une nappe à la suivante pour ensuite les découpler par des profilés de mélange de caoutchouc au moins sur le restant de la largeur commune aux dites deux nappes de travail.
[0017] Par ailleurs, l’usage de pneumatiques sur des véhicules pour poids-lourds de type « approche chantier » conduit les pneumatiques à subir des chocs lors de roulages sur des sols caillouteux. Ces chocs sont bien entendu néfastes quant aux performances en termes d’endurance.
-4[0018] Il est encore connu de l’homme du métier d’augmenter le nombre de nappes constituant l’armature sommet pour améliorer l’endurance du pneumatique à l’égard de tels chocs.
[0019] Quelles que soient l’une de ces solutions telles que présentées précédemment, la présence d’une ou plusieurs couches d’éléments de renforcement supplémentaire conduit à une masse plus importante du pneumatique et à des coûts de fabrication des pneumatiques plus importants.
[0020] Un but de l’invention est de fournir des pneumatiques pour véhicules PoidsLourds, par exemple de type « approche chantier », dont les performances d’endurance sont conservées voire améliorées notamment au regard des chocs subis sur la bande de roulement et dont la masse globale est diminuée.
[0021] Ce but est atteint selon l’invention par un pneumatique pour véhicule de type poids lourd, à armature de carcasse constituée d’une couche d’éléments de renforcement métalliques orientés selon une direction radiale dans les flancs du pneumatique, comprenant une armature de sommet comprenant une couche de sommet de travail d'éléments de renforcement métalliques faisant avec la direction circonférentielle un angle (a2) compris entre 25° et 55°, ladite couche de sommet de travail étant centrée sur le plan médian circonférentiel, l’armature de sommet étant coiffée radialement d’une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l’intermédiaire des deux flancs, l’armature de sommet étant complétée par au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels métalliques, et sur une partie centrée sur le plan médian circonférentiel de largeur axiale inférieure à la largeur de ladite couche de sommet de travail, les éléments de renforcement de ladite couche de l’armature de carcasse faisant avec la direction circonférentielle un angle (al) tel que l’angle moyen (a) défini par la relation Arctan((tan(|ocl|)*tan(|oc2|))1/2) est compris entre 30 et 67°, lesdits angles al et a2 étant orientés de part et d’autre de la direction circonférentielle, le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail étant inférieur à 1/10, dans lequel :
FR2 est la force rupture en extension uniaxiale des éléments de renforcement de la couche de travail, exprimée en N,
F2 = 0.1 * P *Qs*p2/ [(sin(|oc2|)+tan(|ocl|)*cos(|a2|))* sin(|oc2|)], avec
-5P : pression de gonflage, exprimée en bar,
Qs = (Rs2-RL2)/(2*Rs), p2 : le pas de pose des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail, mesuré perpendiculairement aux éléments de renforcement au niveau du plan médian circonférentiel,
Rs = Re - Es,
Re : rayon extérieur du pneumatique mesuré au point radialement le plus extérieur sur la surface de la bande de roulement du pneumatique, ladite surface étant extrapolée pour combler les éventuels creux,
Es : distance radiale entre le point radialement le plus à l’extérieur du pneumatique et sa projection orthogonale sur la face radialement extérieure d’un élément de renforcement de la couche de sommet de travail,
RL : moyenne des rayons des points axialement les plus à l’extérieur de chaque côté du pneumatique, [0022] L’épaisseur Es et le pas p2 sont mesurés sur une coupe du pneumatique et sont exprimés en millimètres.
[0023] Les angles al et a2, exprimés en degré, sont également mesurés sur une coupe du pneumatique. Les mesures d’angles sont selon l’invention réalisées au niveau du plan médian circonférentiel.
[0024] Les mesures des rayons Re, RL et Rt sont réalisées sur un pneumatique monté sur sa jante nominale et gonflé à la pression nominale.
[0025] Avantageusement selon l’invention, la couche de sommet de travail est radialement extérieure à ladite au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels.
[0026] Les résultats obtenus avec des pneumatiques conformes à l’invention ont effectivement mis en évidence que les performances en termes d’endurance peuvent être améliorées notamment lors de roulage sur sol caillouteux, l’armature sommet du pneumatique étant allégée. L’allègement de l’armature sommet du pneumatique
-6s’accompagne d’une simplification de fabrication et d’une diminution des coûts de fabrication.
[0027] Contre toute attente, les résultats ont effectivement mis en évidence que les pneumatiques selon l’invention peuvent être allégés en diminuant le nombre de couches constitutives de l’armature sommet tout en conservant voire améliorant les propriétés d’endurance du sommet du pneumatique notamment à l’égard de chocs apparaissant sur la bande de roulement par exemple lors de roulage sur sol caillouteux. Il est en effet connu de l’homme du métier que pour améliorer les performances d’endurance de l’armature sommet d’un pneumatique à l’égard de ce type de chocs, il est usuel d’augmenter le nombre de couches d’éléments de renforcement.
[0028] Les inventeurs pensent interpréter ces résultats du fait de l’angle formé avec la direction circonférentielle par les éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse dans la zone du sommet du pneumatique, ceux-ci se substituant fonctionnellement à des éléments d’une couche de sommet de travail. Il semble selon les inventeurs qu’il est ainsi possible que la couche d’armature de carcasse joue le rôle d’une couche de travail dont les éléments de renforcement seraient croisés avec les éléments de la couche de sommet de travail dans la zone du sommet du pneumatique telle que la prévoit le pneumatique selon l’invention.
[0029] Les inventeurs font encore le constat qu’il est possible de se passer d’une couche de protection. Une telle couche est habituellement présente pour être sacrifiée en cas d’agressions du pneumatique de type coupures pouvant venir altérer l’intégrité d’éléments de renforcement métalliques par des phénomènes de corrosion associés à la fatigue desdits éléments de renforcement. Les inventeurs font effectivement le constat que les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail, qui est dans une position radialement la plus extérieure d’un pneumatique selon l’invention, sont moins sollicités lors du gonflage du pneumatique ou bien lors de son utilisation en roulage normal que les éléments de renforcement d’une couche de sommet de travail radialement la plus extérieure d’un pneumatique plus usuel d’une part du fait de la présence de la couche d’éléments de renforcement circonférentiels et d’autre part du fait du ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 relativement faible en comparaison d’un pneumatique usuel. Les éléments
-7de renforcement de la couche de sommet de travail d’un pneumatique selon l’invention présentent ainsi des propriétés d’endurance bien supérieures à ceux d’un pneumatique plus usuel ; les inventeurs font ainsi le constat que la suppression de la couche de protection est rendue possible et permet de contribuer à l’allègement du pneumatique.
[0030] Afin d’obtenir une couche d’armature de carcasse dont les éléments de renforcement forment un angle avec la direction circonférentielle compris entre 80 et 90° dans les flancs et dont les éléments de renforcement forment un angle al avec la direction circonférentielle sur une partie centrée sur le plan médian circonférentiel, tel que l’angle moyen a soit compris entre 30 et 67°, les inventeurs proposent, par exemple, l’utilisation d’un tambour de finition comportant une membrane renforcée par des éléments de renforcement. Afin d’obtenir le pneumatique selon l’invention, les éléments de renforcements sont seulement présents sur une partie de la membrane centrée sur un plan venant se confondre avec la position du plan équatorial du pneumatique en cours de confection.
[0031] La présence de ces éléments de renforcement autorise ainsi la réorientation des éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse dans la zone du sommet du pneumatique. En effet, les inventeurs ont mis en évidence que lors de la fabrication du pneumatique, les éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse qui sont initialement orientés pour former angle compris entre 80° et 90° avec la direction circonférentielle vont voir leur orientation évoluée du fait de la présence des éléments de renforcement renforçant la membrane du tambour de finition. Après la pose de la couche d’armature de carcasse et avant la mise en place de l’armature sommet, l’ébauche de pneumatique ainsi constituée est conformée pour passer d’une structure cylindrique à une structure torique. Les inventeurs ont montré que la présence des éléments de renforcement autorise la réorientation locale des éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse durant cette phase de conformation.
[0032] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, les éléments de renforcement de la couche d’éléments de renforcement sont répartis avec pas compris entre
1.4 et 3.0 mm.
-8[0033] Avantageusement selon l’invention, le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail radialement la plus extérieure est inférieur à 1/15. Un tel ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 contribue encore à améliorer les performances d’endurance des éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus extérieure lors de l’utilisation du pneumatique.
[0034] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’angle moyen ocl formé par les éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse est supérieur à 75° de part et d’autre du plan médian circonférentiel sur deux parties axialement à l’intérieur des extrémités de la couche de travail et chacune desdites deux parties présentant une largeur axiale comprise entre 10 mm et 35 mm. De préférence encore, l’angle moyen al est supérieur à 82° sur ces deux parties. Les pressions usuelles de gonflage des pneumatiques poids lourds imposent une orientation selon la direction radiale aux éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse au niveau des épaules du pneumatique et notamment dès lors que la couche de travail n’est plus radialement superposée à la couche d’armature de carcasse. Il est donc préférable de prévoir ces deux parties, qui s’assimilent à des zones de transition entre la partie de la couche d’armature de carcasse centrée sur le plan équatorial et les parties de la couche d’armature de carcasse présentent dans les flancs du pneumatique.
[0035] Après conformation, lorsque la couche de travail est mise en place, les éléments de renforcement sont ainsi avantageusement présents sur la membrane du tambour de finition sur une largeur axiale plus étroite que la largeur axiale de la couche de travail, d’une largeur axiale comprise entre 14 et 80 mm. Avantageusement encore, les éléments de renforcement sont présents sur une largeur plus étroite que la couche d’éléments de renforcement circonférentiels.
[0036] Selon une variante avantageuse de réalisation de l’invention, ladite au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels présente une largeur axiale supérieure à 0.5xL.
[0037] L est la largeur maximale axiale du pneumatique, lorsque ce dernier est monté sur sa jante de service et gonflé à sa pression recommandée.
-9[0038] Les largeurs axiales des couches d’éléments de renforcement sont mesurées sur une coupe transversale d’un pneumatique, le pneumatique étant donc dans un état non gonflé.
[0039] Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les éléments de 5 renforcement de ladite au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d’allongement compris entre 10 et 120 GPa et un module tangent maximum inférieur à 150
GPa.
[0040] Selon une réalisation préférée, le module sécant des éléments de renforcement à 10 0,7 % d’allongement est inférieur à 100 GPa et supérieur à 20 GPa, de préférence compris entre 30 et 90 GPa et de préférence encore inférieur à 80 GPa.
[0041] De préférence également, le module tangent maximum des éléments de renforcement est inférieur à 130 GPa et de préférence encore inférieur à 120 GPa.
[0042] Les modules exprimés ci-dessus sont mesurés sur une courbe contrainte de 15 traction en fonction de l’allongement déterminée avec une précontrainte de 20 MPa ramenée à la section de métal de l’élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section de métal de l’élément de renforcement.
[0043] Les modules des mêmes éléments de renforcement peuvent être mesurés sur une 20 courbe contrainte de traction en fonction de l’allongement déterminée avec une précontrainte de 10 MPa ramenée à la section globale de l’élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section globale de l’élément de renforcement. La section globale de l’élément de renforcement est la section d’un élément composite constitué de métal et de caoutchouc, ce dernier ayant notamment pénétré l’élément de renforcement pendant la phase de cuisson du pneumatique.
[0044] Selon cette formulation relative à la section globale de l’élément de renforcement, les éléments de renforcement des parties axialement extérieures et de la partie centrale d’au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont des
-10éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d’allongement compris entre 5 et 60 GPa et un module tangent maximum inférieur à 75 GPa.
[0045] Selon une réalisation préférée, le module sécant des éléments de renforcement à 0,7 % d’allongement est inférieur à 50 Gpa et supérieur à 10 GPa, de préférence compris entre 15 et 45 GPa et de préférence encore inférieure à 40 GPa.
[0046] De préférence également, le module tangent maximum des éléments de renforcement est inférieur à 65 GPa et de préférence encore inférieur à 60 GPa.
[0047] Selon un mode de réalisation préféré, les éléments de renforcements de ladite au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant une courbe contrainte de traction en fonction de l’allongement relatif ayant des faibles pentes pour les faibles allongements et une pente sensiblement constante et forte pour les allongements supérieurs. De tels éléments de renforcement de la nappe additionnelle sont habituellement dénommés éléments bimodule.
[0048] Selon une réalisation préférée de l’invention, la pente sensiblement constante et forte apparaît à partir d’un allongement relatif compris entre 0,1% et 0,5%.
[0049] Les différentes caractéristiques des éléments de renforcement énoncées cidessus sont mesurées sur des éléments de renforcement prélevés sur des pneumatiques.
[0050] Des éléments de renforcement plus particulièrement adaptés à la réalisation d’au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels selon l’invention sont par exemple des assemblages de formule 21.23, dont la construction est 3x(0.26+6x0.23) 4.4/6.6 SS ; ce câble à torons est constitué de 21 fils élémentaires de formule 3 x (1+6), avec 3 torons tordus ensembles chacun constitué de 7 fils, un fil formant une âme centrale de diamètre égal à 26/100 mm et 6 fils enroulés de diamètre égal à 23/100 mm. Un tel câble présente un module sécant à 0,7% égal à 45 GPa et un module tangent maximum égal à 98 GP a, mesurés sur une courbe contrainte de traction en fonction de l’allongement déterminée avec une précontrainte de 20 MPa ramenée à la section de métal de l’élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section de métal de l’élément de renforcement. Sur une courbe contrainte de traction en
- n fonction de l’allongement déterminée avec une précontrainte de 10 MPa ramenée à la section globale de l’élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section globale de l’élément de renforcement, ce câble de formule 21.23 présente un module sécant à 0,7% égal à 23 GPa et un module tangent maximum égal à 49 GPa.
[0051] De la même façon, un autre exemple d’éléments de renforcement est un assemblage de formule 21.28, dont la construction est 3x(0.32+6x0.28) 6.2/9.3 SS. Ce câble présente un module sécant à 0,7% égal à 56 GPa et un module tangent maximum égal à 102 GPa, mesurés sur une courbe contrainte de traction en fonction de l’allongement déterminée avec une précontrainte de 20 MPa ramenée à la section de métal de l’élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section de métal de l’élément de renforcement. Sur une courbe contrainte de traction en fonction de l’allongement déterminée avec une précontrainte de 10 MPa ramenée à la section globale de l’élément de renforcement, la contrainte de traction correspondant à une tension mesurée ramenée à la section globale de l’élément de renforcement, ce câble de formule 21.28 présente un module sécant à 0,7% égal à 27 GPa et un module tangent maximum égal à 49 GPa.
[0052] L’utilisation de tels éléments de renforcement dans au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels permet notamment de conserver des rigidités de la couche satisfaisante y compris après les étapes de conformation et de cuisson dans des procédés de fabrication usuels.
[0053] Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, les éléments de renforcement circonférentiels peuvent être formées d'éléments métalliques inextensibles et coupés de manière à former des tronçons de longueur très inférieure à la circonférence de la couche la moins longue, mais préférentiellement supérieure à 0,1 fois ladite circonférence, les coupures entre tronçons étant axialement décalées les unes par rapport aux autres. De préférence encore, le module d'élasticité à la traction par unité de largeur de la couche additionnelle est inférieur au module d'élasticité à la traction, mesuré dans les mêmes conditions, de la couche de sommet de travail la plus extensible. Un tel mode de réalisation permet de conférer, de manière simple, à la couche d’éléments de renforcement
- 12circonférentiels un module pouvant facilement être ajusté (par le choix des intervalles entre tronçons d'une même rangée), mais dans tous les cas plus faible que le module de la couche constituée des mêmes éléments métalliques mais continus, le module de la couche additionnelle étant mesuré sur une couche vulcanisée d'éléments coupés, prélevée sur le pneumatique.
[0054] Selon un troisième mode de réalisation de l’invention, les éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments métalliques ondulés, le rapport a/λ de l'amplitude d'ondulation sur la longueur d'onde étant au plus égale à 0,09. De préférence, le module d'élasticité à la traction par unité de largeur de la couche additionnelle est inférieur au module d'élasticité à la traction, mesuré dans les mêmes conditions, de la couche de sommet de travail la plus extensible.
[0055] Selon un mode de réalisation de l’invention, les éléments de renforcement des couches de sommet de travail sont des câbles métalliques inextensibles.
[0056] Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la couche de sommet de travail et ladite couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont les seules couches présentes pour constituer l’armature de sommet sur au moins 80% de la largeur axiale de l’armature sommet. Ce mode de réalisation avantageux de l’invention va dans le sens d’un allègement encore plus important du pneumatique.
[0057] Selon d’autres variantes de réalisation de l’invention décalant le compromis de performance du pneumatique de façon moins favorable pour ce qui concerne l’allègement, l’armature de sommet comporte une couche supplémentaire, dite de protection, radialement extérieure aux couches de sommet de travail, de préférence centrée sur le plan médian circonférentiel. Les éléments de renforcements d’un telle couche de protection sont de préférence des éléments de renforcement dits élastiques, orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle compris entre 25° et 55° et de même sens que l'angle formé par les éléments de renforcement de la couche de travail. De préférence encore, les éléments de renforcements d’une telle couche de protection sont parallèles aux éléments de renforcement de la couche de travail.
- 13[0058] D’autres variantes peuvent encore prévoir que l’armature de sommet peut être complétée entre l'armature de carcasse et la couche de travail radialement intérieure la plus proche de ladite armature de carcasse, par une couche de triangulation d'éléments de renforcement inextensibles métalliques en acier faisant, avec la direction circonférentielle, un angle supérieur à 45° et de même sens que celui de l'angle formé par les éléments de l'armature de carcasse au niveau du plan équatorial. Selon un mode de réalisation préféré selon ces variantes de réalisation, au niveau du plan équatorial, l’angle formé par les éléments de renforcement de la couche de triangulation avec la direction circonférentielle l’angle est supérieur à celui formé par les éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse avec la direction circonférentielle. Avantageusement, ladite couche de triangulation est constituée de deux demi-couches positionnées axialement de part et d’autre du plan médian circonférentiel.
[0059] Le pneumatique selon l’invention peut encore comporter une ou plusieurs couches d’éléments de renforcement circonférentiels supplémentaires, avantageusement constituée de deux demi-couches positionnées axialement de part et d’autre du plan médian circonférentiel.
[0060] D’autres détails et caractéristiques avantageux de l’invention ressortiront ciaprès de la description d’un exemple de réalisation de l’invention en référence à la figure qui représente une vue méridienne d’un schéma d’un pneumatique selon un mode de réalisation de l’invention.
[0061] La figure n’est pas représentée à l’échelle pour en simplifier la compréhension. La figure ne représentent qu’une demi-vue d’un pneumatique qui se prolonge de manière symétrique par rapport à l’axe XX’ qui représente le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, d’un pneumatique.
[0062] Sur la figure, le pneumatique 1, de dimension 12 R 22.5, a un rapport de forme H/L égal à 0,90, H étant la hauteur du pneumatique 1 sur sa jante de montage et L sa largeur axiale maximale. Ledit pneumatique 1 comprend une armature de carcasse radiale 2 ancrée dans deux bourrelets, non représentés sur la figure. L’armature de carcasse 2 est formée d'une seule couche de câbles métalliques. Ils comportent encore une bande de roulement 5.
- 14[0063] Sur la figure, l’armature de carcasse 2 est frettée conformément à l’invention par une armature de sommet 4, formée radialement de l'intérieur à l'extérieur :
d’une couche d’éléments de renforcement circonférentiels 41 formée de câbles métalliques en acier 21x28, de type bi-module,
- d'une couche de travail 42 formée de câbles métalliques orientés d'un angle égal à
45°.
[0064] Les câbles métalliques constituant les éléments de renforcement de la couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont distants les uns des autres de 2 mm, selon la normale à la direction de la ligne moyenne des câbles.
[0065] Les câbles métalliques constituant les éléments de renforcement de la couche de travail sont des câbles de formule 9.35. Ils sont répartis dans la couche de travail avec une distance entre les éléments de renforcement, mesurée selon la normale à la direction de la ligne moyenne du câble égale à 2 mm et forment un angle a2 avec la direction circonférentielle égal à 45°.
[0066] Le pneumatique est gonflé à une pression de 9 bars.
[0067] La largeur axiale L de la couche d’éléments de renforcement circonférentiels 41 est égale à 158 mm.
[0068] La largeur axiale L42 de la couche de travail 42 est égale à 202 mm.
[0069] La largeur axiale de la bande de roulement L5 est égale à 215 mm.
[0070] La largeur axiale L est égale à 302 mm.
[0071] La masse cumulée de la couche de travail 42 et de la couche d’éléments de renforcement circonférentiels 41, comprenant la masse des câbles et des mélanges de calandrage, se monte ainsi à 6.5 Kg.
[0072] L’angle al formé par les éléments de renforcement de la couche d’armature de 25 carcasse avec la direction circonférentielle au niveau du plan équatorial est égal à 70°. Les éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse 2 forment cet angle al sur
- 15une largeur D, sensiblement égale à 138 mm, définie par la largeur axiale sur laquelle sont présents les éléments de renforcement sur le tambour de finition, après conformation.
[0073] L’angle moyen a est égal à 58.9° et est bien compris entre 30° et 67°.
[0074] Sur une largeur 1, mesurée selon l’abscisse curviligne de la couche d’armature de carcasse égale à 29 mm, avantageusement comprise entre 10 et 35 mm, correspondant sensiblement à la distance entre l’extrémité de la couche de travail 42 et l’extrémité des éléments de renforcement sur le tambour de finition, l’angle moyen ocl formé par les éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse 2 avec la direction circonférentielle présente une valeur égale à 83°.
[0075] Au-delà de l’extrémité de la couche de travail 42, l’angle moyen ocl formé par les éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse 2 avec la direction circonférentielle présente une valeur supérieure à 88°.
[0076] La valeur mesurée de Re est égale à 541.7 mm.
[0077] La valeur mesurée de Es est égale à 22.3 mm.
[0078] La valeur moyenne RL des rayons mesurés est égale à 410 mm.
[0079] La valeur calculée de Qs est égale à 97.9 mm.
[0080] La valeur de F2 est égale à 94 N.
[0081] La force rupture des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail FR2 est égale à 2600 N.
[0082] Le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 est égal à 3.6 %.
[0083] Le pneumatique selon l’invention est comparé à un pneumatique de référence de même dimension qui diffère du pneumatique selon l’invention par son armature de sommet formée radialement de l'intérieur à l'extérieur :
d’une couche de triangulation, constituée de deux demi nappes, formée de câbles 25 métalliques inextensibles 9.28 non frettés, orientés d'un angle égal à 65°,
- 16d'une première couche de travail formée de câbles métalliques orientés d'un angle égal à 26°, d’une seconde couche de travail formée de câbles métalliques orientés d'un angle égal à 18° et croisés aux câbles métalliques de la première couche de travail, les câbles de chacune des couches de travail étant orientés de part et d’autre de la direction circonférentielle, d’une couche de protection formées de câbles métalliques élastiques 6.35.
[0084] Les câbles métalliques des deux couches de travail sont des câbles de formule 9.35. Ils sont répartis dans chacune des couches de travail avec une distance entre les éléments de renforcement, mesurée selon la normale à la direction de la ligne moyenne du câble égale à 2.5 mm.
[0085] Le pneumatique de référence est gonflé à une pression de 9 bars.
[0086] La largeur axiale globale de la couche triangulation est égale à 180 mm, chacune des demi-nappes présentant une largeur égale à 60 mm.
[0087] La largeur axiale de la première couche de travail est égale à 220 mm.
[0088] La largeur axiale de la deuxième couche de travail est égale à 200 mm.
[0089] La largeur axiale de la couche de protection est égale à 136 mm.
[0090] La masse cumulée des couches de travail du pneumatique de référence, de la couche de protection et de la couche de triangulation, comprenant la masse des câbles métalliques et des mélanges de calandrage, se monte à 10.0 Kg.
[0091] Des essais ont été réalisés avec des pneumatiques réalisés selon l’invention conformément à la figure 1 et avec le pneumatique de référence.
[0092] Des premiers essais d’endurance ont été réalisés sur une machine de test imposant à chacun des pneumatiques un roulage ligne droite à une vitesse égale à l’indice de vitesse maximum prescrit pour ledit pneumatique (speed index) sous une charge initiale de 3550 Kg progressivement augmentée pour réduire la durée du test.
- 17[0093] D’autres essais d’endurance ont été réalisés sur une machine de tests imposant de façon cyclique un effort transversal et une surcharge dynamique aux pneumatiques. Les essais ont été réalisés pour les pneumatiques selon l’invention avec des conditions identiques à celles appliquées aux pneumatiques de référence.
[0094] Les essais ainsi réalisés ont montré que les distances parcourues lors de chacun de ces tests sont sensiblement identiques pour les pneumatiques selon l’invention et les pneumatiques de référence. Il apparaît donc que les pneumatiques selon l’invention présentent des performances sensiblement équivalentes en termes d’endurance à celles des pneumatiques de référence lors de roulage sur des sols bitumineux.
[0095] Des tests visant à caractériser la résistance à la rupture d’une armature de sommet de pneumatique soumise à des chocs ont également été réalisés. Ces tests consistent à faire rouler un pneumatique, gonflé à une pression recommandée et soumis à une charge recommandée, sur un obstacle ou indenteur cylindrique de diamètre égal à 1.5 pouce, soit 38.1 mm, et d’une hauteur déterminée. La résistance à la rupture est caractérisée par la hauteur critique de l’indenteur, c’est-à-dire la hauteur maximale de l’indenteur entraînant une rupture totale de l’armature de sommet, c’est-à-dire de la rupture de toutes les couches de sommet. Les valeurs expriment l’énergie nécessaire pour obtenir la rupture du bloc sommet. Les valeurs sont exprimées à partir d’une base 100 correspondant à la valeur mesurée pour le pneumatique de référence.
| Référence | 100 |
| Invention | 115 |
Ces résultats montrent que malgré un allégement du pneumatique par une diminution de la masse de son armature sommet, l’énergie à rupture lors d’un choc sur la surface de la bande de roulement est significativement supérieure.
Claims (7)
- REVENDICATIONS1 - Pneumatique pour véhicule de type poids lourd, à armature de carcasse constituée d’une couche d’éléments de renforcement métalliques orientés selon une direction radiale dans les flancs du pneumatique, comprenant une armature de sommet comprenant une couche de5 sommet de travail d'éléments de renforcement métalliques faisant avec la direction circonférentielle un angle (a2) compris entre 25° et 55°, ladite couche de sommet de travail étant centrée sur le plan médian circonférentiel, l’armature de sommet étant coiffée radialement d’une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l’intermédiaire de deux flancs, caractérisé en ce que l’armature de sommet est complétée par10 une couche d’éléments de renforcement circonférentiels métalliques, en ce que, sur une partie centrée sur le plan médian circonférentiel de largeur axiale inférieure à la largeur de ladite couche de sommet de travail, les éléments de renforcement de ladite couche de l’armature de carcasse font avec la direction circonférentielle un angle (al) tel que l’angle moyen a défini par la relation Arctan((tan(|ocl|)*tan(|oc2|))1/2) est compris entre 30 et 67°, en ce que lesdits angles15 al et a2 sont orientés de part et d’autre de la direction circonférentielle, en ce que le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail est inférieur à 1/10, dans lequel :FR2 est la force rupture en extension uniaxiale des éléments de renforcement de la couche de travail, exprimée en N,20 F2 = 0.1*P*Qs*p2/ [(sin(|oc2|)+tan(|ocl|)*cos(|oc2))* sin(|oc2|)], avecP : pression de gonflage, exprimée en bar,Qs = (Rs2-RL2)/(2*Rs), p2 : le pas de pose des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail, mesuré perpendiculairement aux éléments de renforcement au niveau du plan médian circonférentiel,25 Rs = Re - Es,Re : rayon extérieur du pneumatique mesuré au point radialement le plus extérieur sur la surface de la bande de roulement du pneumatique, ladite surface étant extrapolée pour combler les éventuels creux,Es : distance radiale entre le point radialement le plus à l’extérieur du pneumatique et sa30 projection orthogonale sur la face radialement extérieure d’un élément de renforcement de la couche de sommet de travail,- 19RL : moyenne des rayons des points axialement les plus à l’extérieur de chaque côté du pneumatique.
- 2 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de sommet de5 travail est radialement extérieure à la couche d’éléments de renforcement circonférentiels.
- 3 - Pneumatique selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de sommet de travail et ladite couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont les seules couches présentes pour constituer l’armature de sommet sur au moins 80% de la largeur axiale de l’armature sommet.10
- 4 - Pneumatique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail est inférieur à 1/15.
- 5 - Pneumatique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’angle ocl formé par les éléments de renforcement de la couche d’armature de carcasse est supérieur à15 75° de part et d’autre du plan médian circonférentiel sur deux parties axialement à l’intérieur des extrémités de la couche de travail et en ce que chacune desdites deux parties présente une largeur axiale comprise entre 10 mm et 35 mm.
- 6 - Pneumatique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail sont des câbles métalliques20 inextensibles.
- 7 - Pneumatique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de renforcement de ladite au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d’allongement compris entre 10 et 120 GPa et un module tangent maximum inférieur à25 150 GPa.1/1
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