FR3130200A1

FR3130200A1 - architecture optimisée de pneumatique de génie civil

Info

Publication number: FR3130200A1
Application number: FR2113434A
Authority: FR
Inventors: Emmanuel Clement; Thierry Royer; Natalia BELLIDO-VERA Prénoms
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2023-06-16
Anticipated expiration: 2041-12-14
Also published as: FR3130200B1; CN118382541A; CA3239146A1; AU2022413160A1; WO2023110499A1

Abstract

Pneumatique (1) pour véhicule de génie civil comprenant une armature de carcasse (4), une armature de sommet (3), comprenant au moins cinq couches de sommet (311, 312, 321, 322, 331, 332) comprenant des renforts métalliques. La couche de protection (312) a des renforts élastiques, ayant un module en extension au plus égal à 110 GPa. Les gommes dites de découplage sommet (6) situées autour des extrémités axiales des couches de sommet (311, 312, 321, 322, 331, 332)) ont un allongement à rupture au moins égal à 500%, et une perte dynamique tanδ au plus égale à 0,06. Une gomme de bourrage sommet (5) comprise entre l’extrémité axiale de la couche de travail de plus grande largeur axiale (321) et l’armature de carcasse(4), a possiblement un allongement à rupture au moins égal à 650% et une perte dynamique tanδ, à 100°C à 10 Hz, au plus égale à 0,07. Figure d’abrégé : Figure 1

Description

architecture optimisée de pneumatique de génie civil

La présente invention a pour objet un pneumatique radial, destiné à équiper un véhicule lourd de type génie civil, et concerne plus particulièrement le sommet d’un tel pneumatique.

Les pneumatiques radiaux destinés à équiper un véhicule lourd de type génie civil, sont désignés comme tels au sens de la norme de la European Tyre and Rim Technical Organisation (Organisation technique européenne du pneumatique et de la jante) ou ETRTO.

Par exemple un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil, au sens de la norme ETRTO 2020, est destiné à être monté sur une jante dont le diamètre est au moins égal à 25 pouces. L’invention est plus particulièrement destinée à des pneumatiques pour les gros tombereaux de génie civil et donc pour des pneumatiques dont le diamètre est au moins égal à 57 pouces.

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. La direction circonférentielle est tangente à la circonférence.

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 et perpendiculaire à l’axe de rotation.

De façon générale un pneumatique comprend une bande de roulement, destinée à venir en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface 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.

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.

L’armature de carcasse d’un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil, comprend habituellement au moins une couche de carcasse comprenant des renforts généralement métalliques, enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou élastomérique, obtenu par mélangeage et appelé mélange de calandrage ou encore gomme de calandrage. Une couche de carcasse comprend une partie principale, reliant les deux bourrelets entre eux et s’enroulant généralement, dans chaque bourrelet, de l’intérieur vers l’extérieur du pneumatique autour d’un élément de renforcement circonférentiel le plus souvent métallique appelé tringle, pour former un retournement. Les renforts métalliques d’une couche de carcasse sont sensiblement parallèles entre eux et forment, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 80° et 90°.

L’armature de sommet d’un pneumatique radial pour véhicule de type génie civil, comprend une superposition de couches de sommet s’étendant circonférentiellement, radialement à l’extérieur de l’armature de carcasse. Chaque couche de sommet est constituée de renforts généralement métalliques, parallèles entre eux et enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou mélange (ou gomme) d’enrobage.

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.

L’armature de protection, comprenant 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.

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 direction circonférentielle, des angles au moins égaux à 10°.

L’armature de travail, comprenant souvent au moins deux couches de travail, a pour fonction de ceinturer le pneumatique et de lui conférer de la rigidité et de la tenue de route. Elle reprend à la fois des sollicitations mécaniques de gonflage, générées par la pression de gonflage du pneumatique et transmises par l’armature de carcasse, et des sollicitations mécaniques de roulage, générées par le roulage du pneumatique sur un sol et transmises par la bande roulement. Un problème récurrent dans les sommets de pneumatiques est la fissuration due aux cisaillements, liés au roulage, des mélanges caoutchouteux, mélanges d’enrobage des couches de sommet ou autres mélanges, à l’extrémité des couches de sommet. Ces fissures impactent l’endurance du pneumatique et diminuent sa durée de vie. Une solution classique pour éviter cette fissuration est de découpler les couches de sommet, notamment les couches de travail à leurs extrémités axiales comme le montrent les figures 1 à 3 du document EP3297851. L’armature de sommet doit en outre résister aux chocs et perforations, grâce à sa conception intrinsèque, notamment à sa souplesse et, en particulier, à celle de l’armature de protection. Par ailleurs le pneumatique doit avoir une flexion sur chant, ou rigidité de dérive sous effort transverse de manière à assurer un comportement du véhicule correct en route virageuse.

L’armature de travail comprend usuellement deux couches de travail, radialement superposées, formées de renforts métalliques non extensibles, 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 50°, et, de préférence, au moins égaux à 15° et au plus égaux à 45°. Le bicouche, constitué par ces deux couches de travail, assure généralement un niveau de flexion sur chant suffisant pour un comportement acceptable du véhicule.

L’armature de sommet comprend parfois une couche de triangulation radialement intérieure aux couches de travail formées de renforts métalliques non extensibles, parallèles entre eux, formant, avec la direction circonférentielle, des angles au moins égaux à 50°. Cette couche de triangulation a pour fonction d’éviter que les renforts métalliques de la couche de carcasse passent en compression lors du roulage.

Pour diminuer les sollicitations mécaniques de gonflage transmises à l’armature de travail, il est connu de disposer, radialement à l’extérieur de l’armature de carcasse, une armature de frettage. L’armature de frettage, dont la fonction est de reprendre au moins en partie les sollicitations mécaniques de gonflage, améliore l’endurance de l’armature de sommet par une rigidification de l’armature de sommet. L’armature de frettage peut être positionnée radialement à l’intérieur de l’armature de travail, entre les deux couches de travail de l’armature de travail, ou radialement à l’extérieur de l’armature de travail.

Dans les applications de type génie Civil, l’armature de frettage peut comprendre deux couches de frettage, radialement superposées, formées de renforts métalliques, 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 10°. Un autre mode de réalisation de l’armature de frettage consiste en un enroulement circonférentiel d’un fil de frettage ou d’une bande de frettage continue en formant, avec la direction circonférentielle, des angles au plus égaux à 5°.

En ce qui concerne les renforts métalliques, un renfort métallique est caractérisé mécaniquement par une courbe représentant la force de traction (en N), appliquée au renfort métallique, en fonction de son allongement relatif (en %), 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 Fm (charge maximale en N) et la résistance à la rupture Rm (en MPa), ces caractéristiques étant mesurées selon la norme ASTM D 2969-04 de 2014.

L'allongement total At du renfort métallique est, par définition, la somme de ses allongements structural, élastique et plastique (At = As + Ae + Ap) et particulièrement à la rupture où chacun des allongements est non nul. 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 entre autre de l’élasticité même du métal des fils métalliques, constituant le renfort métallique, pris individuellement, le comportement du métal suivant une loi de Hooke. L’allongement plastique Ap résulte de la plasticité, c’est-à-dire de la déformation irréversible, au-delà 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, WO2005/014925 et WO2007/090603.

On définit également, en tout point de la courbe force-allongement d’un renfort métallique, un module en extension, exprimé 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.

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 extensibles ou inextensibles, tels que ceux utilisés dans les couches de travail.

Un renfort métallique élastique, dans son état non gommé, est caractérisé par un allongement structural As au moins égal à 0.5% et un allongement total à rupture At au moins égal à 3%. En outre, un renfort métallique élastique gommé a un module élastique en extension au plus égal à 150 GPa, et compris usuellement entre 40 GPa et 120 GPa.

Un renfort métallique non extensible est caractérisé par un allongement total At, sous une force de traction égale à 10% de la force à rupture Fm, au plus égal à 0.2%. Par ailleurs, un renfort métallique non extensible a un module élastique en extension compris usuellement entre 150 GPa et 200 GPa.

L’innovation dans le transport minier a conduit les fabricants de tombereaux à développer des véhicules autonomes – sans chauffeur. En effet les pistes sur lesquelles roulent ces véhicules, sont privées et leur sont dédiées. Les guider par GPS est relativement simple et il n’est pas nécessaire de les doter d’appareils complexes de reconnaissance de « piétons » et de algorithmes de prise de décision. Cependant cette automatisation a un impact lourd sur les pneumatiques. Il a été constaté que l’endurance des pneumatiques en cas d’usage de véhicules automatiques se dégrade. L’apparition des cassures des gommes au sommet est majorée de manière visible, les modes de conduite ayant évolué.

Les inventeurs se sont donnés pour objectif, pour un pneumatique radial pour véhicule de type génie civil d’améliorer l’endurance du sommet notamment de la fissuration des mélanges (ou gomme) aux extrémités des couches de sommet.

Cet objectif a été atteint, selon l’invention, par un pneumatique pour véhicule de génie civil comprenant :
- une armature de sommet, radialement intérieure à une bande de roulement et radialement extérieure à une armature de carcasse comprenant des éléments de renforcement métalliques enrobés dans des matériaux élastomériques, dits mélanges de calandrage,
- l’armature de sommet, sensiblement symétrique de part et d’autre du plan circonférentiel médian, perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique passant au milieu de la bande de roulement, l’armature de sommet comprenant, au moins cinq couches de sommet comprenant des éléments de renforcement métalliques enrobés dans des matériaux élastomériques dits mélanges de calandrage,
- la couche de sommet la plus radialement extérieure étant une couche de protection dont les éléments de renforcement métalliques sont élastiques, ayant un module en extension au plus égal à 110 GPa,
- l’armature de sommet comprenant au moins une couche de travail dont les éléments de renforcement font un angle avec le plan circonférentiel médian au moins égal à 15°,
- de part et d’autre du plan équateur, une gomme de bourrage dite gomme de bourrage sommet comprise entre l’extrémité axiale de la couche de travail de plus grande largeur axiale et l’armature de carcasse composée d’au moins un matériaux élastomérique,
- de part et d’autre du plan équateur, des gommes dites de découplage sommet situées entre les extrémités axiales des couches de sommet et la couche de sommet la plus proche de ladite extrémité, les gommes de découplage étant d’une épaisseur radiale au moins égale à 0.5mm,
-l’allongement à rupture à 100°C selon la norme NF T 46-002 du au moins un matériaux élastomérique composant la gomme de bourrage sommet (5) étant au moins égal à 650% et la perte dynamique maximale tanδ, de la dite gomme, mesurée selon la norme ASTM D 5992 – 96, à une température de 100°C à 10 Hz, étantt au plus égale à 0,07 ou l’allongement à rupture à 100°C selon la norme NF T 46-002 des gommes de découplage sommet étant au moins égal à 500%, et la perte dynamique maximale tanδ des dites gommes de découplage sommet, mesurée selon la même norme ASTM D 5992 – 96, à une température de 100°C et à 10 Hz, étant au plus égale à 0,06.

Les inventeurs ont été surpris de constater notamment par des campagnes de tests que l’endurance est améliorée de manière importante en augmentant non la rigidité des gommes de sommet mais leur allongement à la rupture bien que cette zone du sommet fonctionne à énergie imposée. Il est important pour l’endurance du sommet d’avoir certaines valeurs minimales des allongements à rupture des matériaux élastomériques du sommet, ces valeurs minimales étant différentes en fonction de la position desdites gommes, selon que ces allongements touchent la gomme de bourrage sommet ou les gommes de découplage sommet positionnées entre les extrémités des couches de sommet et la couche de sommet la plus proche. Appliquer ces différentes exigences aux allongements à rupture sur l’une ou l’autre de ces gommes permet un gain dans l’endurance sommet, la défaillance du sommet venant souvent pour les cas qui intéressent l’invention, de la jonction de fissures depuis les extrémités des couches de sommet à travers la gomme de bourrage sommet. Eviter, retarder, bloquer leur propagation dans la gomme de bourrage de sommet amène un gain intéressant en endurance. Il est également important, en augmentant les valeurs de l’allongement à rupture, de ne pas augmenter la température au sommet ; il est donc également nécessaire que la perte dynamique de l’une ou l’autre de ces gommes respectent les valeurs données par l’invention.

Appliquer toutes ces différentes exigences aux deux types de gommes du sommet, la gomme de bourrage sommet et les gommes de découplage sommet donne le meilleur résultat pour l’invention. Ainsi il est particulièrement intéressant que l’allongement à rupture à 100°C selon la norme NF T 46-002- 98 du au moins un matériaux élastomérique composant la gomme de bourrage sommet soit au moins égal à 650% et la perte dynamique maximale tanδ, de la dite gomme, mesurée selon la norme ASTM D 5992 – 96, à une température de 100°C à 10 Hz, soit au plus égale à 0,07 et l’allongement à rupture selon la norme NF T 46-002-98 des gommes de découplage sommet soit au moins égal à 500%, et la perte dynamique maximale tanδ des dites gommes de découplage sommet, mesurée selon la même norme ASTM D 5992 – 96, à une température de 100°C et à 10 Hz, soit au plus égale à 0,06.

Les mesures de l’allongement à rupture (ou cassage) sont effectuées à 100°C et conformément à la norme française NF T 46-002 de septembre 1988. Les éprouvettes de cassage sont de type H2 telles que décrites dans la norme NF ISO 37 du 1 mars 2012 à l'exception de la taille de l’éprouvette extraite du pneumatique qui est une éprouvette de 40 mm de long, 20 mm de large et 0.3 mm d'épaisseur. On détermine la force à exercer pour obtenir la rupture (contrainte à la rupture, en MPa (en N/mm)) et on mesure l'allongement à rupture (en %).

Pour améliorer la résistance à la fissuration des gommes de sommet, il est particulièrement avantageux que les gommes de découplage des couches de sommet comprennent de la silice comme charge renforçante principale sur un taux total d’au moins 40 parties de charge pour 100 parties d’élastomère. Par charge renforçante principale, on entend que la silice représente au moins 50% de la masse des charges renforçantes contenues dans le mélange ou la gomme considéré. Cette valeur minimale permet par ailleurs d’atteindre les valeurs données en termes d’allongement à rupture et de valeur d’hystérèse nécessaires à la réalisation de l’invention pour les gommes de découplage sommet.

De même, il est particulièrement avantageux que la gomme de bourrage sommet des couches de sommet comprenne de la silice comme charge renforçante principale d’au moins 30 parties de charge pour 100 parties d’élastomère. Cette valeur minimale permet par ailleurs d’atteindre les valeurs données en termes d’allongement à rupture et de valeur d’hystérèse nécessaires à la réalisation de l’invention pour la gomme de bourrage sommet.

Pour protéger l’ensemble des couches de sommet (couches de travail, couche de frettage, couche de triangulation) du phénomène de martèlement provoqué par le roulage sur des sols caillouteux, il est intéressant qu’une couche de protection ait la plus grande largeur axiale de toutes les couches de sommet. Le phénomène du martèlement semble être augmenté par les véhicules autonomes dont le pilotage n’est pas optimisé pour éviter les obstacles et préserver l’endurance des pneumatiques.

D’ailleurs usuellement pour protéger le sommet des fissurations en extrémité des couches de sommet et particulièrement des couches de travail, les concepteurs de pneumatiques augmentent l’épaisseur radiale des mélanges caoutchouteux aux extrémités des couches de travail. Lors du roulage, le sommet travaille à énergie imposée. Augmenter l’épaisseur radiale de mélange caoutchouteux à cet endroit permet d’absorber le dit cisaillement sur une plus grande épaisseur et donc d’en diminuer la valeur maximale. Cette solution a le désavantage d’augmenter l’épaisseur sommet et donc la température au sommet qu’il est important de maîtriser pour atteindre l’objectif de l’invention.

Il est particulièrement avantageux que les éléments de renforcement d’au moins une couche de protection aient un diamètre au moins égal à 2.5 mm et le mélange de calandrage de ladite couche de sommet comprenne du caoutchouc naturel. Ce diamètre permet d’avoir des câbles comme du 44.35 (44 fils de 35 centièmes de millimètre de diamètre) ou du 52.26 (52 fils de 26 centièmes de millimètre de diamètre), câbles très élastiques qui sont particulièrement adaptés pour résister et protéger du martèlement le sommet qu’ils recouvrent. En revanche, ces câbles dont l’allongement structurel est supérieur à 1% et le module élastique inférieur ou égal à 80 GPa et parfois inférieur à 60 GPa, sont très élastiques. Ces caractéristiques amènent une modification du mode de fonctionnement des mélanges de calandrage de la couche de sommet la plus radialement extérieure. Pour avoir un matériau particulièrement adapté à cet usage, il convient que le mélange de calandrage de la couche de protection comprenant ce type de câble, comprenne du caoutchouc naturel. La présence de caoutchouc naturel est parfaitement décelable par des mesures en résonnance magnétique nucléaire. Il améliore la résistance à l’abrasion des gommes de calandrage, phénomène présent aux extrémités. Ces solutions où les éléments de renforcement d’au moins une couche de protection, ont un diamètre au moins égal à 2.5 mm et le mélange de calandrage de ladite couche de protection comprend du caoutchouc naturel, sont particulièrement adaptées quand ladite couche de protection est de plus grande largeur, dite débordante. Avec des couches de protection aussi souples, il est particulièrement adapté que les gommes de découplage sommet ou les gommes de bourrage sommet aient un allongement à rupture conforme à l’invention.

De même pour un fonctionnement optimal, il est particulièrement intéressant que le module élastique G’ à 35% de déformation, à 100°C et à 10 Hz, de la gomme de bourrage sommet, mesuré selon la norme ASTM D 5992 – 96 soit au plus égal à 1.2 MPa.

Pour une optimisation plus poussée, il est également avantageux que le module élastique G’ à 35% de déformation, à 100°C et à 10 Hz, des gommes de découplage, mesuré selon la norme ASTM D 5992 – 96 soit au plus égal à 2.2 MPa.

Il est également avantageux que les gommes de découplage aient une épaisseur radiale au moins égale à 1.5mm.

L’endurance du sommet peut être améliorée si l’armature de sommet comprend au moins une couche de frettage comprenant des renforts métalliques formant, avec la direction circonférentielle, tangente à la circonférence du pneumatique, un angle ATE dont la valeur absolue est au plus égale à 10°, et dont la largeur axiale est au plus égale à 0.7 fois la largeur axiale de la couche de travail de plus petite largeur axiale. La présence d’une telle couche de frettage permet de limiter la montée au gonflage et augmente l’efficacité des autres caractéristiques de l’invention.

Les propriétés des compositions (gommes, mélanges) de caoutchoucs sont mesurées sur des éprouvettes collées extraites du pneumatique. Des éprouvettes telles que celles décrites dans la norme ASTM D 5992 - 96 (version publiée en Septembre 2006, initialement approuvée en 1996) à la figure X2.1 (mode de réalisation circulaire) sont utilisées. Le diamètre « d » de l'éprouvette est de 10 mm [0 à + 0.04mm], l'épaisseur « L » de chacune des portions de composition caoutchouteuse est de 2 mm [1.85-2.20] si possible. L’homme du métier saura choisir et adapter les dimensions de l’éprouvette en fonction de la quantité de mélange accessible et disponible en particulier dans le cas de prélèvements d’éprouvette dans un produit fini tel que le pneumatique. Ces propriétés sont mesurées sur un viscoanalyseur de type Metravib VA4000. Les termes modules complexes, élastiques et visqueux désignent des propriétés dynamiques bien connues de l'homme du métier. Le « module complexe » G* est défini par la relation suivante : G* dans laquelle G' représente le module élastique et G'' représente le module visqueux. L’angle de phase δ entre la force et le déplacement traduit en perte dynamique tanδ est égal au rapport G’’/G’. On enregistre la réponse d'un échantillon de composition de caoutchoucs vulcanisée soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10 Hz à contrainte imposée, symétriquement autour de sa position d'équilibre. Une accommodation de l’éprouvette est réalisée préalablement à la mesure de balayage en Température. L’éprouvette est pour cela sollicitée en cisaillement sinusoïdal à 10Hz, à 100% de déformation crête-crête, à 100°C.

Les caractéristiques de l’invention sont illustrées par la schématique et non représentée à l’échelle, en référence à un pneumatique de dimension 59.80R63.

Sur la , est représentée une 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 comprend, radialement de l’extérieur vers l’intérieur, une armature de protection 31, une armature de travail 32 et une armature de frettage 33. L’armature de protection a deux couches de protection 311 et 312 comprenant des renforts métalliques élastiques enrobés dans un matériau élastomérique ou mélange d’enrobage, parallèles entre eux. L’armature de travail 32 comprend deux couches de travail 321, 322 dont les renforts métalliques respectifs non extensibles, enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant, avec la direction circonférentielle XX’, des angles égaux compris entre 15° et 50°, et sont croisés d’une couche de travail à la suivante. La couche de protection 311 est axialement débordante par rapport à la couche de travail de plus grande largeur axiale, ici la couche de travail la plus radialement intérieure 322. L’armature de frettage 33 comprend deux couches de frettage 331, 332 dont les renforts métalliques respectifs, enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant, avec la direction circonférentielle XX’, un angle compris entre 5° et 10°, sont croisés d’une couche de frettage à la suivante.

Une gomme de bourrage sommet 5 est disposée entre la couche de travail de plus grande largeur et l’armature de carcasse. Des gommes de découplage 6 sont disposées entre les extrémités des couches de sommet et la couche de sommet la plus proche de l’extrémité considérée.

L’invention fonctionne également avec seulement 5 couches de sommet et une couche de protection qui ne serait pas débordante. La ne represente qu’une des nombreuses variantes possibles de l’invention.

la ne représentant qu’un exemple parmi d’autres des architectures possibles du pneumatique de génie civil. L’invention a été testée ou évaluée sur des pneumatiques de dimension 59.80R63. Les pneumatiques selon l’invention sont comparés à des pneumatiques de référence de même dimension pour chacun des tests, roulage et analyse. Les sculptures des différents pneumatiques sont les mêmes. Les pneumatiques de référence et selon l’invention comprennent 6 couches de sommet :

2 couches de frettage, les plus radialement intérieures, dont les éléments de renforcement sont constitués de 77 fils de 0.35 mm disposés selon un pas de 5.5 mm et faisant un angle de +8°/-8° avec la direction circonférentielle au niveau du plan équateur, les couches étant croisées l’une par rapport à l’autre,
2 couches de travail, la plus radialement intérieure des 2 couches de travail ayant des éléments de renforcement métalliques constitués de 189 fils de 0.23 mm disposés selon un pas de 5.9 mm et faisant un angle de +33° avec la direction circonférentielle au niveau du plan équateur, la couche de travail la plus radialement extérieure ayant des éléments de renforcement constitués de 77 fils de 0.35 mm disposés selon un pas de 5.5 mm et faisant un angle de -24° avec la direction circonférentielle au niveau du plan équateur,
2 couches de protection, les plus radialement extérieures, la plus radialement intérieure des 2 couches de protection ayant des éléments de renforcement métalliques élastiques d’un module de 50 GPa, constitués de 52 fils de 0.26 mm, d’un diamètres de 3.1 mm, disposés selon un pas de 3.7 mm et faisant un angle de +33° avec la direction circonférentielle au niveau du plan équateur et étant la couche de plus grande largeur, la couche de protection la plus radialement extérieure ayant des éléments de renforcement élastiques d’un module de 60 GPa, constitués de 24 fils de 0.26 mm disposés selon un pas de 2.5 mm et faisant un angle de -33° avec la direction circonférentielle au niveau du plan équateur.

Les pneumatiques de l’invention sont identiques aux pneumatiques de référence excepté que les pneumatiques de référence ont des gommes de bourrage sommet dont l’allongement à rupture est égal à 640% et dont la perte dynamique maximale tanδ, de ladite gomme, à une température de 100°C à 10 Hz, est légèrement supérieure à 0,07. Les pneumatiques de référence ont des gommes de découplage sommet dont l’allongement à rupture est égal à 470% et dont une perte dynamique maximale tanδ, à une température de 100°C à 10 Hz, est légèrement supérieure à 0,06.

Les mélanges de la gomme de bourrage sommet des pneumatiques selon l’invention ont un allongement à rupture égal à 680% et une perte dynamique maximale tanδ, de ladite gomme, à une température de 100°C à 10 Hz, est égale à 0,06. Les mélanges des gommes de découplage ont un l’allongement à rupture égal à 600% et une perte dynamique maximale tanδ, de ladite gomme, à une température de 100°C à 10 Hz, égale à 0,055. Ces propriétés ont été atteintes en utilisant pour chacune des gommes mentionnées de la silice comme charge renforçante principale à des taux d’au moins 30 parties de charge pour 100 parties d’élastomère pour les gommes de découplage sommet et de 40 parties de charge pour 100 parties d’élastomère pour les gommes de bourrage sommet.

L’invention et les pneumatiques de référence ont été utilisés sur des véhicules de génie civil identiques sur une même piste correspondant à l’usage minier connu en clientèle avec des cycles identiques de chargement et déchargement. En fin de vie les pneumatiques ont été coupés et analysés. Les pneumatiques selon l’invention montrent une taille de fissure à l’extrémité de la couche de travail la plus radialement extérieure en moyenne 30% plus petite que les pneumatiques de référence. Ceci démontre l’intérêt de l’invention en ce qui concerne l'endurance des pneumatiques de génie civil.

Claims

Pneumatique (1) pour véhicule de 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) comprenant des éléments de renforcement métalliques enrobés dans des matériaux élastomériques, dits mélanges de calandrage,
- l’armature de sommet (3), sensiblement symétrique de part et d’autre du plan circonférentiel médian, perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique passant au milieu de la bande de roulement (2), l’armature de sommet (3) comprenant, au moins cinq couches de sommet (311, 312, 321, 322, 331, 332) comprenant des éléments de renforcement métalliques enrobés dans des matériaux élastomériques dits mélanges de calandrage,
- la couche de sommet la plus radialement extérieure (312) étant une couche de protection dont les éléments de renforcement métalliques sont élastiques, ayant un module en extension au plus égal à 110 GPa,
- l’armature de sommet comprenant au moins une couche de travail (321, 322) dont les éléments de renforcement font un angle avec le plan circonférentiel médian au moins égal à 15°,
- de part et d’autre du plan équateur, une gomme de bourrage (5) dite gomme de bourrage sommet comprise entre l’extrémité axiale de la couche de travail de plus grande largeur axiale (321) et l’armature de carcasse(4), composée d’au moins un matériaux élastomérique,
- de part et d’autre du plan équateur, des gommes dites de découplage sommet (6) situées entre les extrémités axiales des couches de sommet (311, 312, 321, 322, 331, 332)) et la couche de sommet la plus proche de ladite extrémité, les gommes de découplage étant d’une épaisseur radiale au moins égale à 0.5mm,
caractérisé en ce quel’allongement à rupture à 100°C selon la norme NF T 46-002 du au moins un matériaux élastomérique composant la gomme de bourrage sommet (5) est au moins égal à 650% et la perte dynamique maximale tanδ, de la dite gomme, mesurée selon la norme ASTM D 5992 – 96, à une température de 100°C à 10 Hz, est au plus égale à 0,07 ouen ce quel’allongement à rupture à 100°C selon la norme NF T 46-002 des gommes de découplage sommet (6) est au moins égal à 500%, et la perte dynamique maximale tanδ des dites gommes de découplage sommet, mesurée selon la même norme ASTM D 5992 – 96, à une température de 100°C et à 10 Hz, est au plus égale à 0,06.
Pneumatique (1) selon la revendication 1, dans lequel l’allongement à rupture à 100°C selon la norme NF T 46-002 du au moins un matériaux élastomérique composant la gomme de bourrage sommet (5) est au moins égal à 650% et la perte dynamique maximale tanδ, de la dite gomme, mesurée selon la norme ASTM D 5992 – 96, à une température de 100°C à 10 Hz, est au plus égale à 0,07 et l’allongement à rupture à 100°C selon la norme NF T 46-002 des gommes de découplage sommet (6) est au moins égal à 500%, et la perte dynamique maximale tanδ des dites gommes de découplage sommet, mesurée selon la même norme ASTM D 5992 – 96, à une température de 100°C et à 10 Hz, est au plus égale à 0,06.
Pneumatique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les matériaux élastomériques des gommes de découplage (6) comprennent de la silice comme charge renforçante principale à un taux d’au moins 40 parties de charge pour 100 parties d’élastomère.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les matériaux élastomériques de la gomme de bourrage sommet (5) comprend de la silice comme charge renforçante principale à un taux d’au moins 30 parties de charge pour 100 parties d’élastomère.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une couche de protection (311, 312) a la plus grande largeur axiale de toutes les couches de sommet (321,322,331,332,311,312).
Pneumatique (1) l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de renforcement d’au moins une couche de protection (311, 312) ont un diamètre au moins égal à 2.5 mm, ayant un module en extension au plus égal à 80 GPa et le mélange de calandrage de ladite couche de sommet comprend du caoutchouc naturel.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un module élastique G’ à 35% de déformation à 100°C et à 10 Hz de la gomme de bourrage sommet (5), mesuré selon la norme ASTM D 5992 – 96 est au plus égal à 1.2 MPa.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un module élastique G’ à 35% de déformation à 100°C et à 10 Hz des gommes de découplage (6), mesuré selon la norme ASTM D 5992 – 96 est au plus égal à 2.2 MPa.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les gommes de découplage sont d’une épaisseur radiale au moins égale à 1.5mm