WO2015172998A1 - Bande de roulement de pneumatique pour vehicule a usage agricole - Google Patents

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WO2015172998A1
WO2015172998A1 PCT/EP2015/059061 EP2015059061W WO2015172998A1 WO 2015172998 A1 WO2015172998 A1 WO 2015172998A1 EP 2015059061 W EP2015059061 W EP 2015059061W WO 2015172998 A1 WO2015172998 A1 WO 2015172998A1
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WO
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tire
bar
elastomeric mixture
face
connecting portion
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/059061
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Inventor
Patrick Vervaet
Jean-Luc Mangeret
Jean-Paul Gauthier
Original Assignee
Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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Publication date
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    • B60C11/13—Tread patterns characterised by the groove cross-section, e.g. for buttressing or preventing stone-trapping
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    • B60C11/1346—Tread patterns characterised by the groove cross-section, e.g. for buttressing or preventing stone-trapping with special features of the groove walls covered by a rubber different from the tread rubber
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    • B60C2200/00—Tyres specially adapted for particular applications
    • B60C2200/08—Tyres specially adapted for particular applications for agricultural vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic vehicle for agricultural use, such as an agricultural tractor or an agro-industrial vehicle. It relates more particularly to the tread of such a tire, intended to come into contact with a soil through a rolling surface.
  • the circumferential, axial and radial directions respectively denote a direction tangent to the running surface of the tire and oriented in the direction of rotation of the tire, a direction parallel to the axis of rotation of the tire and a direction perpendicular to the axis of rotation of the tire.
  • radially inner, respectively radially outer is meant “closer or more distant from the axis of rotation of the tire”.
  • axially inner, respectively axially outer is meant “closer or more distant from the equatorial plane of the tire", the equatorial plane of the tire being the plane passing through the middle of the running surface of the tire and perpendicular to the tire. rotation axis of the tire.
  • a tire for agricultural tractor is intended to ride on various types of soil such as more or less compact ground fields, unpaved access roads to fields and asphalt surfaces of roads.
  • a tire for an agricultural tractor, and in particular its tread must have a compromise of performance between the traction in the field, the tear resistance, the resistance to road wear, rolling resistance, vibratory comfort on the road.
  • the tread of an agricultural tractor tire generally comprises a plurality of bars.
  • the bars are elements in relief with respect to a surface of revolution about the axis of rotation of the tire, called the bottom surface.
  • a strip generally has a generally elongated parallelepipedal shape, consisting of at least one rectilinear or curvilinear portion, and is separated from the strips. adjacent by furrows.
  • a strip may consist of a succession of rectilinear portions, as described in the documents US3603370, US4383567, EP795427 or have a curvilinear shape, as presented in the documents US4446902, EP903249, EP1831034.
  • a bar In the radial direction, a bar extends from the bottom surface to the running surface, the radial distance between the bottom surface and the running surface defining the height of the bar.
  • the radially outer face of the strip, belonging to the running surface, which comes into contact with the ground during the passage of the bar in the contact area of the tire, is called the contact face of the bar.
  • a bar extends inward towards the equatorial plane of the tire, from an axially outer end face to an axially inner end face.
  • a bar extends, in a preferred direction of rotation of the tire, from a leading face to a trailing face.
  • the preferred direction of rotation is meant the direction of rotation recommended by the tire manufacturer for optimum use of the tire.
  • the tire has a preferred direction of rotation according to the tip of the rafters.
  • the leading face is, by definition, the face whose radially outer edge or leading edge first comes into contact with the ground, during the passage of the bar in the contact surface of the tire with the ground, at the during the rotation of the tire.
  • the trailing face is, by definition, the face whose radially outer edge or trailing edge comes into contact with the ground last, during the passage of the bar in the contact surface of the tire with the ground, during the rotation of the tire. Depending on the direction of rotation, the leading face is said to be forward with respect to the trailing face.
  • a strip usually, but not necessarily, a mean angle of inclination relative to the circumferential direction, close to 45 °. Indeed, this average angle of inclination allows in particular a good compromise between traction in the field and vibration comfort.
  • the traction in the field is even better than the bar is axial, that is to say that its average inclination angle, with respect to the circumferential direction, is close to 90 °, while the vibratory comfort is even better than the bar is circumferential, that is to say that its average inclination angle, with respect to the circumferential direction, is close to 0 °. It is known that the traction in the field is more strongly determined by the angle of the bar at the shoulder, which has led some tire designers to propose a very curved bar shape, leading to a substantially axial bar to the shoulder and substantially circumferential in the middle of the tread.
  • the tread of an agricultural tractor tire generally comprises two rows of bars as previously described. This distribution of bars inclined relative to the circumferential direction gives the tread a V shape commonly called herringbone pattern.
  • the two rows of bars have a symmetry with respect to the equatorial plane of the tire, with most often a circumferential offset between the two rows of bars, resulting from a rotation around the axis of the tire of one half of the tire strip. rolling relative to the other half of the tread.
  • the strips can be continuous or discontinuous, and distributed circumferentially with a constant or variable pitch.
  • the wear of the tread results from the abrasion of the constituent elastomeric mixture of the bar, during abrasive sliding of the contact face of the bar with the ground.
  • the portion of the strip most sensitive to wear is that located near the trailing edge of the bar. Frequently observed wear "sawtooth" in the vicinity of this trailing edge.
  • the mechanical aggression of the tread by indenter stones, flint, foreign bodies causes a tear in the tread may, if necessary, spread in loss of blocks of material.
  • the most sensitive portion of the bar is, in this case, that located near the leading edge of the bar.
  • the inventors have set themselves the objective of improving the compromise between the wear resistance, more particularly localized in the vicinity of the trailing edges of the bars, and the resistance to mechanical stresses, more particularly located at the faces of the 'barrette attacks.
  • a tire for a vehicle for agricultural use comprising:
  • a tread comprising lugs, extending radially outwards, over a radial height H, from a bottom surface, of revolution about the axis of rotation of the tire, to a face of contact, and separated from each other by grooves, each bar extending circumferentially from a leading face to a trailing face, over a circumferential thickness E,
  • leading face having a radially outer leading edge and intended to come into contact first with the ground
  • the trailing face having a radially outer trailing edge and intended to come into contact last with the ground
  • each driving face being connected to the bottom surface, by a connecting surface
  • each bar comprising a connecting portion, extending perpendicularly to the connecting surface of the leading face with the bottom surface on a thickness Ei at least equal to 0.05 times the circumferential thickness of the bar E, the connecting portion consisting of a first elastomeric mixture
  • the invention aims to obtain a differentiation of the performance of the bars of the tread between a connecting portion at the foot of the leading face, constituted by a first elastomeric mixture and intended to withstand the aggressions in field use, and a bar portion, constituted by the bar and excluding the connecting portion, that is to say constituted by the rest of the bar, this bar portion being constituted by a second elastomeric mixture and intended to resist the wear in road use.
  • the connecting surface connecting the leading face of a bar to the bottom surface, the connecting portion extending perpendicularly to the connecting surface, that is to say at the foot of the face attack, is particularly subject to mechanical aggression.
  • the connecting portion is constituted by a first elastomeric mixture performing vis-à-vis the resistance to aggression. It has, moreover, a minimum thickness Ei, that is to say, sufficient to withstand the aggressions, estimated at 0.05 times the circumferential thickness of bar E.
  • the circumferential thickness of bar E is an average bar thickness, measured circumferentially between the leading edge and the trailing edge of the bar.
  • the thickness Ei is the substantially constant thickness of the connecting portion, measured perpendicularly from the connecting surface.
  • the connecting portion is located at the foot of the leading face, that is to say, as an indication, that the radially outer end of the connecting portion is at a radial distance from the bottom surface approximately equal at 2 or 3 times the thickness Ei and the radially inner end of the connecting portion is at a circumferential distance from the root of the leading face approximately equal to 2 or 3 times the thickness Ei.
  • the rest of the bar that is to say the bar excluding the connecting portion, comprises a second elastomeric mixture different from the first elastomeric mixture, usually performing vis-à-vis vis-à-vis wear resistance.
  • the bar portion comprises a leading portion extending perpendicular to the leading face on the thickness Ei, and radially from the connecting portion to the contact face, the leading portion being constituted by the first elastomeric mixture.
  • the mechanical attacks are not limited generally to the connecting portion, but may also relate to the leading face itself. It can then advantageously be protected by the presence of the first elastomeric mixture, which is effective with respect to the resistance to attack, on the same thickness Ei as that defined for the connecting portion.
  • the corresponding bar portion is called the attack portion.
  • a groove portion extends radially from the bottom surface over the thickness Ei and circumferentially from the connecting portion, the groove portion being constituted by the first elastomeric mixture .
  • the mechanical protection by the first elastomeric mixture can be extended, not only to the connecting portion, but also to the adjacent groove, specifically to the adjacent bottom surface. This portion of groove protected against attack by a thickness Ei of first elastomeric mixture is called groove portion.
  • the thickness Ei is at most equal to 0.30 times the circumferential thickness of the bar E. Beyond this maximum thickness, the thermal level in the peak becomes too great. This upper limit thus ensures a satisfactory endurance of the top vis-à-vis the thermal level.
  • the first elastomer mixture having a complex dynamic shear modulus Gi * at 50% deformation and at 60 ° C., the complex dynamic shear modulus Gi * of the first elastomeric mixture is at least equal to 1.3 MPa and preferably at most 1.9 MPa.
  • the first elastomeric mixture having a loss factor tan ( ⁇ ) at 60 ° C, the loss factor tan ( ⁇ ) of the first elastomeric mixture is at least equal to 0.24 and at most equal to 0.32.
  • a loss factor tan ( ⁇ ) included in such a range of values, makes it possible to limit the dissipation of energy and therefore the thermal level.
  • the complex modulus G * and the loss factor tan ( ⁇ ) of an elastomeric mixture are so-called dynamic properties. They are measured on a visco-analyzer, known as "Metravib VA4000", according to ASTM D 5992-96.
  • the response of a sample of the vulcanized elastomeric mixture is recorded in the form of a cylindrical specimen 4 mm thick and 400 mm 2 in section subjected to a sinusoidal stress in alternating simple shear at a frequency of 10 Hz. , at a given temperature, for example 60 ° C.
  • a strain amplitude sweep of 0.1% to 50% is carried out in a forward cycle and then 50% to 1% in a return cycle.
  • the first elastomeric mixture constituting at least the connecting portion, comprises diene elastomers, reinforcing fillers and a crosslinking system.
  • the diene elastomers conventionally used are preferably chosen from the group consisting of natural rubber (NR), synthetic polyisoprenes (PI) and styrene-butadiene copolymers (SBR).
  • the elastomers are used in the form of NR / SBR or SBR / SBR blends.
  • SBR used alone or in cutting have dynamic glass transition temperatures or Tg between -50 ° C and -20 ° C, measured on a visco-analyzer known under the name "Metravib VA4000", according to ASTM D 5992 -96.
  • the first elastomeric mixture comprises at least one carbon black, such as a 300 or 100 series carbon black (ASTM grades), this black having a BET specific surface area of between 60 and 100 m. 2 / g and being employed at a rate of between 50 and 70 phr.
  • the first elastomeric mixture comprising elastomers or elastomer blends and reinforcing fillers described above, thus has particularly favorable properties in terms of resistance to mechanical attack by indentors, for example of the flint type, and by thatch residues, the first elastomeric mixture being used in the leading edge area of the bar, including the connecting portion and / or the second leading portion and the groove portion.
  • the second elastomer mixture having a complex dynamic shear modulus G2 * at 50% deformation and at 60 ° C, the complex dynamic shear modulus G2 * of the second elastomeric mixture is at least equal to 1.4 MPa and, preferably at most equal to 2 MPA.
  • the second elastomeric mixture constituting the residual strip portion comprises diene elastomers, reinforcing fillers and a crosslinking system.
  • the diene elastomers conventionally used are chosen from the group consisting of polybutadienes (BR), natural rubber (NR), synthetic polyisoprenes (PI) and styrene-butadiene copolymers (SBR).
  • the elastomers are used in the form of NR / BR or SBR / BR blends, or even NR / BR / SBR blends.
  • the SBRs used have glass transition temperatures or Tg values below -45 ° C., measured on a visco-analyzer known under the name "Metravib VA4000", according to the ASTM D 5992-96 standard.
  • the second elastomeric mixture comprises at least one carbon black, such as a 200 or 100 series carbon black (ASTM grades), this black having a BET specific surface area greater than 100 m 2 / g and being used at a rate of between 50 and 75 phr.
  • carbon black such as a 200 or 100 series carbon black (ASTM grades)
  • the second elastomeric mixture comprising the elastomers or elastomer blends and the carbon blacks mentioned above, has satisfactory properties in terms of wear resistance in road use, this second elastomeric mixture being used in the zone. 'trailing edge' of the bar, the last portion of the bar coming into contact with the ground, during driving, and particularly stressed during the passage of the engine torque.
  • a tire according to the invention and more precisely the tread of such a tire, can be manufactured according to a method as described and claimed in WO 2009131578.
  • L invention described and claimed by WO 2009131578, relates to methods and apparatus for forming a multilayer tire component, the steps of the method comprising: -using a mechanical system, the system comprising a plurality of cutting elements; moving a sheet of material along a path of travel through the mechanical system;
  • FIG 1 perspective view of a tire for a vehicle for agricultural use
  • FIG. 2 view, in a radial direction (Z), of the tread of a tire for an agricultural vehicle
  • FIG. 3A sectional view, along a circumferential plane (YZ), of a tread portion of a tire according to the invention
  • FIG. 3B sectional view, along a circumferential plane (YZ), of a tread portion of a tire according to a first embodiment variant
  • FIG. 3C sectional view along a circumferential plane (YZ) of a tread portion of a tire according to a second embodiment variant.
  • FIGS. 1 and 2 respectively show a perspective view of FIG. a tire 1 for a vehicle for agricultural use, and a view, in a radial direction Z, of the tread 2 of a tire according to one embodiment of the invention, corresponding to the second embodiment variant described above.
  • the tread 2 intended to come into contact with a ground via a running surface, comprises bars 3 separated from each other by grooves 4.
  • Each strip 3 extends radially outwards from a bottom surface 5 to a contact face 6, positioned in the running surface.
  • the grooves 4 consist of the portions of the bottom surface 5 separating the bars 3.
  • each strip 3 comprises a driving portion 33 extending circumferentially from the leading face 7 and constituted by a first elastomeric mixture, as well as a leakage portion 32 from the leading face 8 and constituted by a second elastomeric mixture.
  • Figure 3A shows a sectional view, along a circumferential plane YZ, of a strip 3 of the tread 2 of a tire according to the invention.
  • the bar 3 extends radially outwards, over a radial height H, from a bottom surface 5, to a contact face 6, and is separated from neighboring bars by grooves 4.
  • the bar 3 extends circumferentially from a leading face 7 to a trailing face 8, over a circumferential thickness E.
  • the leading face 7 has a leading edge 71 radially external and intended to enter. contact first with the ground.
  • the trailing face 8 has a trailing edge 81 radially outer and intended to contact last with the ground.
  • the leading face 7 is connected to the bottom surface 5 by a connecting surface 9.
  • the bar 3 comprises a connecting portion 31, extending perpendicularly to the connecting surface 9 of the face 7 with the bottom surface 5 on a thickness Ei at least equal to 0.05 times the circumferential thickness of the bar E, the connecting portion 31 being constituted by a first elastomeric mixture.
  • the bar portion 32 constituted by the bar 3 and excluding the connecting portion 31, comprises a second elastomeric mixture different from the first elastomeric mixture.
  • the first elastomer mixture, resistant to damage, is thus limited to the foot connection portion of the leading face, which is the zone that is generally the most attacked, while the remainder of the strip consists of the second elastomeric mixture, wear resistant.
  • Figure 3B shows a sectional view, along a circumferential plane YZ, of a bar 3 of the tread 2 of a tire according to a first embodiment of the invention.
  • the bar portion 32 constituted by the bar 3 and excluding the connecting portion 31, comprises a leading portion 33 extending perpendicularly to the leading face 7 on the thickness Ei, and radially from the connecting portion 31 to the contact face 6, the leading portion 33 being constituted by the first elastomeric mixture.
  • the first elastomer mixture resistant to damage, is extended not only to the foot connection portion of the leading face, but also to the leading face itself.
  • the rest of the bar is constituted by the second elastomer mixture, resistant to wear.
  • Figure 3C shows a sectional view, along a circumferential plane YZ, of a strip 3 of the tread 2 of a tire according to a second embodiment of the invention.
  • a groove portion 41 extends radially from the bottom surface 5 over the thickness E 1 and circumferentially from the connecting portion. 31, the groove portion 41 being constituted by the first elastomeric mixture.
  • the first elastomer mixture, resistant to attack is extended not only to the foot connection portion of the leading face and also to the leading face itself, but also to a groove portion extending from the connecting portion, while the rest of the strip is constituted by the second elastomeric, wear-resistant compound.
  • the invention has been more particularly studied for an agricultural tire, in which the first elastomer mixture has a complex dynamic shear modulus Gi * equal to 1.47 MPa and a loss factor tan ( ⁇ ) equal to 0.32 and the second elastomeric mixture has a complex dynamic shear modulus G 2 * equal to 1.72 MPa and a loss factor tan ( ⁇ 2 ) equal to 0.30.
  • the first and second elastomeric mixtures may have different chemical compositions from those previously described, depending on the desired performance for the tire.
  • the invention is, more generally, applicable to any tire whose tread comprises elements in relief and capable of rolling on soils comprising aggressive indenter, such as a tire for a civil engineering vehicle.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

La présente invention concerne un pneumatique pour véhicule à usage agricole, et plus particulièrement sa bande de roulement, et vise à améliorer le compromis entre la résistance à l'usure, plus particulièrement localisée au voisinage des arêtes de fuite des barrettes, et la résistance aux agressions mécaniques, plus particulièrement localisées au niveau des faces d'attaques des barrettes. Selon l'invention, chaque barrette (3) comprend une portion de raccordement (31), s'étendant perpendiculairement à la surface de raccordement (9) de la face d'attaque (7) avec la surface de fond (5) sur une épaisseur E1 au moins égale à 0.05 fois l'épaisseur circonférentielle de barrette E, la portion de raccordement (31) étant constituée par un premier mélange élastomérique et une portion de barrette (32), constituée par la barrette (3) et excluant la portion de raccordement (31), comprend un deuxième mélange élastomérique différent du premier mélange élastomérique.

Description

BANDE DE ROULEMENT DE PNEUMATIQUE POUR VEHICULE A USAGE AGRICOLE
[0001] La présente invention concerne un pneumatique pour véhicule à usage agricole, tel qu'un tracteur agricole ou un véhicule agro -industriel. [0002] Elle concerne plus particulièrement la bande de roulement d'un tel pneumatique, destinée à entrer à contact avec un sol par l'intermédiaire d'une surface de roulement.
[0003] Dans ce qui suit, les directions circonférentielle, axiale et radiale désignent respectivement une direction tangente à la surface de roulement du pneumatique et orientée selon le sens de rotation du pneumatique, une direction parallèle à l'axe de rotation du pneumatique et une direction perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique. Par «radialement intérieur, respectivement radialement extérieur», on entend «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.
[0004] Un pneumatique pour tracteur agricole est destiné à rouler sur divers types de sols tels que la terre plus ou moins compacte des champs, les chemins non goudronnés d'accès aux champs et les surfaces goudronnées des routes. Compte tenu de la diversité de l'usage, en champ et sur route, un pneumatique pour tracteur agricole, et en particulier sa bande de roulement, doit présenter un compromis de performances entre la traction en champ, la résistance aux arrachements, la résistance à l'usure sur route, la résistance au roulement, le confort vibratoire sur route.
[0005] La bande de roulement d'un pneumatique pour tracteur agricole comprend généralement une pluralité de barrettes. Les barrettes sont des éléments en relief par rapport à une surface de révolution autour de l'axe de rotation du pneumatique, appelée surface de fond.
[0006] Une barrette a généralement une forme globalement parallélépipédique allongée, constituée d'au moins une portion rectiligne ou curviligne, et est séparée des barrettes adjacentes par des sillons. Une barrette peut être constituée d'une succession de portions rectilignes, telle que décrite dans les documents US3603370, US4383567, EP795427 ou avoir une forme curviligne, telle que présentée dans les documents US4446902, EP903249, EP1831034. [0007] Selon la direction radiale, une barrette s'étend à partir de la surface de fond jusqu'à la surface de roulement, la distance radiale entre la surface de fond et la surface de roulement définissant la hauteur de barrette. La face radialement extérieure de la barrette, appartenant à la surface de roulement, qui entre en contact avec le sol, lors du passage de la barrette dans l'aire de contact du pneumatique, est appelée face de contact de la barrette. [0008] Selon la direction axiale, une barrette s'étend vers l'intérieur, en direction du plan équatorial du pneumatique, à partir d'une face d'extrémité axialement extérieure jusqu'à une face d'extrémité axialement intérieure.
[0009] Selon la direction circonférentielle, une barrette s'étend, selon un sens de rotation préférentiel du pneumatique, à partir d'une face d'attaque jusqu'à une face de fuite. Par sens de rotation préférentiel, on entend le sens de rotation préconisé par le fabricant du pneumatique pour une utilisation optimale du pneumatique. A titre d'exemple, dans le cas d'une bande de roulement comprenant deux rangées de barrettes en V ou en chevrons, le pneumatique a un sens de rotation préférentiel selon la pointe des chevrons. La face d'attaque est, par définition, la face dont l'arête radialement extérieure ou arête d'attaque entre en premier en contact avec le sol, lors du passage de la barrette dans la surface de contact du pneumatique avec le sol, au cours de la rotation du pneumatique. La face de fuite est, par définition, la face dont l'arête radialement extérieure ou arête de fuite entre en dernier en contact avec le sol, lors du passage de la barrette dans la surface de contact du pneumatique avec le sol, au cours de la rotation du pneumatique. Selon le sens de rotation, la face d'attaque est dite en avant par rapport à la face de fuite.
[0010] Une barrette a usuellement, mais pas obligatoirement, un angle d'inclinaison moyen, par rapport à la direction circonférentielle, proche de 45°. En effet, cet angle d'inclinaison moyen permet en particulier un bon compromis entre la traction en champ et le confort vibratoire. La traction en champ est d'autant meilleure que la barrette est axiale, c'est-à-dire que son angle d'inclinaison moyen, par rapport à la direction circonférentielle, est proche de 90°, alors que le confort vibratoire est d'autant meilleur que la barrette est circonférentielle, c'est-à-dire que son angle d'inclinaison moyen, par rapport à la direction circonférentielle, est proche de 0°. Il est notoire que la traction en champ est plus fortement déterminée par l'angle de la barrette au niveau de l'épaule, ce qui a amené certains concepteurs de pneumatiques à proposer une forme de barrette très incurvée, conduisant à une barrette sensiblement axiale à l'épaule et sensiblement circonférentielle au milieu de la bande de roulement.
[0011] La bande de roulement d'un pneumatique pour tracteur agricole comprend généralement deux rangées de barrettes telles que précédemment décrites. Cette distribution de barrettes inclinées par rapport à la direction circonférentielle confère à la bande de roulement une forme en V couramment dénommée motif en chevrons. Les deux rangées de barrettes présentent une symétrie par rapport au plan équatorial du pneumatique, avec le plus souvent un décalage circonférentiel entre les deux rangées de barrettes, résultant d'une rotation autour de l'axe du pneumatique d'une moitié de la bande de roulement par rapport à l'autre moitié de la bande de roulement. En outre, les barrettes peuvent être continues ou discontinues, et réparties circonférentiellement avec un pas constant ou variable.
[0012] Lors de l'usage d'un pneumatique agricole, trois phénomènes physiques contribuent à la dégradation de la bande de roulement : l'usure, l'agression mécanique par des indenteurs et l'agression mécanique par des résidus de chaume.
[0013] L'usure de la bande de roulement résulte de l'abrasion du mélange élastomérique constitutif de la barrette, lors du glissement abrasif de la face de contact de la barrette avec le sol. La portion de la barrette la plus sensible à l'usure est celle située à proximité de l'arête de fuite de la barrette. On observe fréquemment une usure dite « en dents de scie » au voisinage de cette arête de fuite.
[0014] L'agression mécanique de la bande de roulement par des indenteurs de type pierres, silex, corps étrangers entraîne une déchirure de la bande de roulement pouvant, le cas échéant, se propager en perte de blocs de matière. La portion de barrette la plus sensible est, dans ce cas, celle située à proximité de l'arête d'attaque de la barrette.
[0015] Enfin, l'agression mécanique par des résidus de chaume, appelé également « stubble damage » se concentre principalement en pied de la face d'attaque des barrettes, au niveau de son raccordement avec le sillon adjacent. [0016] Il est connu, par ailleurs, que les mélanges élastomériques performants en résistance à l'usure ne peuvent simultanément être performants en termes de résistance aux agressions mécaniques par indenteurs ou par résidus de chaume.
[0017] Les inventeurs se sont donnés pour objectif d'améliorer le compromis entre la résistance à l'usure, plus particulièrement localisée au voisinage des arêtes de fuite des barrettes, et la résistance aux agressions mécaniques, plus particulièrement localisées au niveau des faces d'attaques des barrettes.
[0018] Ce but a été atteint selon l'invention par un pneumatique pour véhicule à usage agricole comprenant:
-une bande de roulement comprenant des barrettes, s 'étendant radialement vers l'extérieur, sur une hauteur radiale H, à partir d'une surface de fond, de révolution autour de l'axe de rotation du pneumatique, jusqu'à une face de contact, et séparées les unes des autres par des sillons, -chaque barrette s'étendant circonférentiellement à partir d'une face d'attaque jusqu'à une face de fuite, sur une épaisseur circonférentielle E,
-la face d'attaque ayant une arête d'attaque radialement extérieure et destinée à entrer en contact en premier avec le sol,
-la face de fuite ayant une arête de fuite radialement extérieure et destinée à entrer en contact en dernier avec le sol,
-chaque face d'attaque étant raccordée à la surface de fond, par une surface de raccordement, -chaque barrette comprenant une portion de raccordement, s'étendant perpendiculairement à la surface de raccordement de la face d'attaque avec la surface de fond sur une épaisseur Ei au moins égale à 0.05 fois l'épaisseur circonférentielle de barrette E, la portion de raccordement étant constituée par un premier mélange élastomérique,
-et une portion de barrette, constituée par la barrette et excluant la portion de raccordement, comprenant un deuxième mélange élastomérique différent du premier mélange élastomérique.
[0019] L'invention vise à obtenir une différenciation des performances des barrettes de la bande de roulement entre une portion de raccordement en pied de face d'attaque, constituée par un premier mélange élastomérique et destinée à résister aux agressions en usage en champ, et une portion de barrette, constituée par la barrette et excluant la portion de raccordement, c'est-à-dire constituée par le reste de la barrette, cette portion de barrette étant constituée par un deuxième mélange élastomérique et destinée à résister à l'usure en usage routier. [0020] La surface de raccordement reliant la face d'attaque d'une barrette à la surface de fond, la portion de raccordement qui s'étend perpendiculairement à la surface de raccordement, c'est-à-dire au pied de la face d'attaque, est particulièrement soumise aux agressions mécaniques. Pour résister à ces agressions mécaniques, la portion de raccordement est constituée par un premier mélange élastomérique performant vis-à-vis de la tenue aux agressions. Elle a, par ailleurs, une épaisseur Ei minimale, c'est-à-dire suffisante pour résister aux agressions, estimée à 0.05 fois l'épaisseur circonférentielle de barrette E. L'épaisseur circonférentielle de barrette E est une épaisseur moyenne de barrette, mesurée circonférentiellement entre l'arête d'attaque et l'arête de fuite de la barrette. L'épaisseur Ei est l'épaisseur sensiblement constante de la portion de raccordement, mesurée perpendiculairement à partir de la surface de raccordement. La portion de raccordement est localisée au pied de la face d'attaque, c'est-à-dire, à titre indicatif, que l'extrémité radialement extérieure de la portion de raccordement est à une distance radiale de la surface de fond environ égale à 2 ou 3 fois l'épaisseur Ei et l'extrémité radialement intérieure de la portion de raccordement est à une distance circonférentielle du pied de la face d'attaque environ égale à 2 ou 3 fois l'épaisseur Ei.
[0021] Encore selon l'invention, le reste de la barrette, c'est-à-dire la barrette excluant la portion de raccordement, comprend un deuxième mélange élastomérique différent du premier mélange élastomérique, le plus souvent performant vis-à-vis de la résistance à l'usure.
[0022] Selon un premier mode de réalisation avantageux, la portion de barrette comprend une portion d'attaque s'étendant perpendiculairement à la face d'attaque sur l'épaisseur Ei, et radialement à partir de la portion de raccordement jusqu'à la face de contact, la portion d'attaque étant constituée par le premier mélange élastomérique.
[0023] En effet, les agressions mécaniques ne se limitent pas généralement à la portion de raccordement, mais peuvent également concerner la face d'attaque elle-même. Celle-ci peut alors avantageusement être protégée par la présence du premier mélange élastomérique, performant vis-à-vis de la résistance aux agressions, sur la même épaisseur Ei que celle définie pour la portion de raccordement. La portion de barrette correspondante est dénommée portion d'attaque. [0024] Selon un deuxième mode de réalisation avantageux, une portion de sillon s'étend radialement à partir de la surface de fond sur l'épaisseur Ei et circonférentiellement à partir de la portion de raccordement, la portion de sillon étant constituée par le premier mélange élastomérique. [0025] La protection mécanique par le premier mélange élastomérique peut être étendue, non seulement à la portion de raccordement, mais aussi au sillon adjacent, plus précisément à la surface de fond adjacente. Cette portion de sillon protégée contre les agressions par une épaisseur Ei de premier mélange élastomérique est dénommée portion de sillon.
[0026] Avantageusement l'épaisseur Ei est au plus égale à 0.30 fois l'épaisseur circonférentielle de barrette E. Au-delà de cette épaisseur maximale le niveau thermique dans le sommet devient trop important. Cette limite supérieure garantit ainsi une endurance satisfaisante du sommet vis-à-vis du niveau thermique.
[0027] Egalement avantageusement, le premier mélange élastomérique ayant un module complexe de cisaillement dynamique Gi* à 50% de déformation et à 60°C, le module complexe de cisaillement dynamique Gi* du premier mélange élastomérique est au moins égal à 1.3 MPa et, de préférence, au plus égal à 1.9 MPA. Un module complexe de cisaillement dynamique Gi* à 50% de déformation et à 60°C, compris dans un tel intervalle de valeurs, confère au premier mélange élastomérique des propriétés de cohésion favorables pour la résistance aux agressions, en usage en champ. [0028] Encore avantageusement, le premier mélange élastomérique ayant un facteur de perte tan (δι) à 60°C, le facteur de perte tan (δι) du premier mélange élastomérique est au moins égal à 0.24 et au plus égal à 0.32. Un facteur de perte tan (δι), compris dans un tel intervalle de valeurs, permet de limiter la dissipation d'énergie et donc le niveau thermique.
[0029] De façon générale, le module complexe G* et le facteur de perte tan (δ) d'un mélange élastomérique sont des propriétés dites dynamiques. Ils sont mesurés sur un visco-analyseur, connu sous le nom « Metravib VA4000 », selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d'un échantillon du mélange élastomérique vulcanisé, sous la forme d'une éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 400 mm2 de section, soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, à une température donnée, par exemple de 60°C. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1% à 50%, selon un cycle aller, puis de 50%> à 1%, selon un cycle retour. Les résultats exploités sont en particulier le module complexe de cisaillement dynamique G* et le facteur de perte tan (δ). Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tan (δ) observée, noté tan (ô)max. [0030] Du point de vue de la composition chimique, le premier mélange élastomérique, constituant au moins la portion de raccordement, comprend des élastomères diéniques, des charges renforçantes et un système de réticulation. Les élastomères diéniques classiquement utilisés sont choisis préférentiellement dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel (NR), les polyisoprènes de synthèse (PI) et les copolymères styrène-butadiène (SBR). Préférentiellement, les élastomères sont utilisés sous forme de coupages NR/SBR ou SBR/SBR. Préférentiellement les SBR utilisés seuls ou en coupage présentent des températures de transition vitreuse ou Tg dynamiques comprises entre - 50°C et -20°C, mesurées sur un visco-analyseur connu sous le nom « Metravib VA4000 », selon la norme ASTM D 5992-96. En ce qui concerne la charge renforçante, le premier mélange élastomérique comprend au moins un noir de carbone, tel qu'un noir de carbone des série 300 ou 100 (grades ASTM), ce noir ayant une surface spécifique BET comprise entre 60 et 100 m2/g et étant employé à un taux compris entre 50 et 70 pce.
[0031] Le premier mélange élastomérique, comprenant des élastomères ou des coupages d' élastomères ainsi que des charges renforçantes précédemment décrits, présente ainsi des propriétés particulièrement favorables en termes de résistance aux agressions mécaniques par des indenteurs, par exemple de type silex, et par des résidus de chaume, le premier mélange élastomérique étant utilisé dans la zone 'bord d'attaque' de la barrette, comprenant la portion de raccordement et/ou la deuxième portion d'attaque et ou la portion de sillon.
[0032] Avantageusement, le deuxième mélange élastomérique ayant un module complexe de cisaillement dynamique G2* à 50% de déformation et à 60°C, le module complexe de cisaillement dynamique G2* du deuxième mélange élastomérique est au moins égal à 1.4 MPa et, de préférence, au plus égal à 2 MPA. Un module complexe de cisaillement dynamique G2 * à 50%) de déformation et à 60°C du deuxième mélange élastomérique, compris dans un tel intervalle de valeurs, confère au deuxième mélange élastomérique des niveaux de rigidités favorables pour limiter l'usure en usage routier. [0033] Encore avantageusement, le deuxième mélange élastomérique ayant un facteur de perte tan (δ2) à 60°C, le facteur de perte tan (δ2) du deuxième mélange élastomérique est au moins égal à 0.22 et au plus égal à 0.30. Un facteur de perte tan (δ2), compris dans un tel intervalle de valeurs, permet de limiter la dissipation d'énergie et donc le niveau thermique. [0034] Du point de vue de la composition chimique, le deuxième mélange élastomérique, constituant la portion de barrette résiduelle, comprend des élastomères diéniques, des charges renforçantes et un système de réticulation. Les élastomères diéniques classiquement utilisés sont choisis dans le groupe constitué par les polybutadiènes (BR), le caoutchouc naturel (NR), les polyisoprènes de synthèse (PI) et les copolymères styrène-butadiène (SBR). Préférentiellement, les élastomères sont utilisés sous forme de coupages NR/BR ou SBR/BR, voire de coupages NR/BR/SBR. Préférentiellement les SBR utilisés présentent des températures de transition vitreuse ou Tg dynamiques inférieures à -45°C, mesurées sur un visco-analyseur connu sous le nom « Metravib VA4000 », selon la norme ASTM D 5992-96. En ce qui concerne la charge renforçante, le deuxième mélange élastomérique comprend au moins un noir de carbone, tel qu'un noir de carbone des séries 200 ou 100 (grades ASTM), ce noir ayant une surface spécifique BET supérieure à 100 m2/g et étant employé à un taux compris entre 50 et 75 pce.
[0035] Le deuxième mélange élastomérique, comprenant les élastomères ou coupages d'élastomères ainsi que les noirs de carbone cités précédemment, présente des propriétés satisfaisantes en termes de résistance à l'usure en usage routier, ce deuxième mélange élastomérique étant utilisé dans la zone 'bord de fuite' de la barrette, portion de la barrette venant en dernier en contact avec le sol, lors du roulage, et particulièrement sollicitée lors du passage du couple moteur.
[0036] En ce qui concerne la faisabilité industrielle, un pneumatique selon l'invention, et plus précisément de la bande de roulement d'un tel pneumatique, peut être fabriqué selon un procédé tel que décrit et revendiqué par le document WO 2009131578. L'invention, décrite et revendiquée par le document WO 2009131578, se rapporte à des procédés et à un appareil de formation d'un composant de pneumatique multicouche, les étapes du procédé consistant à : -utiliser un système mécanique, le système comprenant une pluralité d'éléments de coupe ; -déplacer une feuille de matériau le long d'un chemin de déplacement à travers le système mécanique;
-couper une première bande de la feuille au moyen d'un ou de plusieurs éléments de la pluralité d'éléments de coupe, cette étape se produisant au cours de l'étape de déplacement;
-appliquer mécaniquement la première bande à une surface de construction, cette étape se produisant au cours de l'étape de déplacement;
-couper une seconde bande de la feuille après l'étape de coupe de la première bande, cette étape se produisant au cours de l'étape de déplacement;
-appliquer mécaniquement la seconde bande à une surface de construction, cette étape se produisant au cours de l'étape de déplacement.
[0037] Des modes de réalisation spécifiques du procédé précédemment décrit, relatif à une fabrication multicouche de la bande de roulement, ont été également décrits par les documents WO 2013176675 et WO 2013176676.
[0038] La présente invention sera mieux comprise à l'aide des figures 1 à 3, schématiques et non représentées à l'échelle, jointes en annexe :
-figure 1 : vue en perspective d'un pneumatique pour véhicule à usage agricole,
-figure 2 : vue, selon une direction radiale (Z), de la bande de roulement d'un pneumatique pour véhicule à usage agricole,
-figure 3A: vue en coupe, selon un plan circonférentiel (YZ), d'une portion de bande de roulement d'un pneumatique selon l'invention,
-figure 3B: vue en coupe, selon un plan circonférentiel (YZ), d'une portion de bande de roulement d'un pneumatique selon une première variante de réalisation,
-figure 3C: vue en coupe, selon un plan circonférentiel (YZ), d'une portion de bande de roulement d'un pneumatique selon une deuxième variante de réalisation, [0039] Les figures 1 et 2 présentent respectivement une vue en perspective d'un pneumatique 1 pour véhicule à usage agricole, et une vue, selon une direction radiale Z, de la bande de roulement 2 d'un pneumatique selon un mode de réalisation de l'invention, correspondant à la deuxième variante de réalisation précédemment décrite. La bande de roulement 2, destinée à entrer en contact avec un sol par l'intermédiaire d'une surface de roulement, comprend des barrettes 3 séparées les unes des autres par des sillons 4. Chaque barrette 3 s'étend radialement vers l'extérieur, à partir d'une surface de fond 5 jusqu'à une face de contact 6, positionnée dans la surface de roulement. Les sillons 4 sont constitués par les portions de la surface de fond 5 séparant les barrettes 3.
[0040] Sur la figure 2, chaque barrette 3 comprend une portion d'attaque 33 s'étendant circonférentiellement à partir de la face d'attaque 7 et constituée par un premier mélange élastomérique, ainsi qu'une portion de fuite 32 à partir de la face d'attaque 8 et constituée par un deuxième mélange élastomérique.
[0041] La figure 3A présente une vue en coupe, selon un plan circonférentiel YZ, d'une barrette 3 de la bande de roulement 2 d'un pneumatique selon l'invention. La barrette 3 s'étend radialement vers l'extérieur, sur une hauteur radiale H, à partir d'une surface de fond 5, jusqu'à une face de contact 6, et est séparée des barrettes voisines par des sillons 4. La barrette 3 s'étend circonférentiellement à partir d'une face d'attaque 7 jusqu'à une face de fuite 8, sur une épaisseur circonférentielle E. La face d'attaque 7 a une arête d'attaque 71 radialement extérieure et destinée à entrer en contact en premier avec le sol. La face de fuite 8 a une arête de fuite 81 radialement extérieure et destinée à entrer en contact en dernier avec le sol. La face d'attaque 7 est raccordée à la surface de fond 5, par une surface de raccordement 9. Selon l'invention, la barrette 3 comprend une portion de raccordement 31, s'étendant perpendiculairement à la surface de raccordement 9 de la face d'attaque 7 avec la surface de fond 5 sur une épaisseur Ei au moins égale à 0.05 fois l'épaisseur circonférentielle de barrette E, la portion de raccordement 31 étant constituée par un premier mélange élastomérique. La portion de barrette 32, constituée par la barrette 3 et excluant la portion de raccordement 31, comprend un deuxième mélange élastomérique différent du premier mélange élastomérique. Le premier mélange élastomérique, résistant aux agressions, est ainsi limité à la portion de raccordement au pied de la face d'attaque, qui est la zone généralement la plus agressée, alors que le reste de la barrette est constitué par le deuxième mélange élastomérique, résistant à l'usure.
[0042] La figure 3B présente une vue en coupe, selon un plan circonférentiel YZ, d'une barrette 3 de la bande de roulement 2 d'un pneumatique selon une première variante de réalisation de l'invention. La portion de barrette 32, constituée par la barrette 3 et excluant la portion de raccordement 31, comprend une portion d'attaque 33 s'étendant perpendiculairement à la face d'attaque 7 sur l'épaisseur Ei, et radialement à partir de la portion de raccordement 31 jusqu'à la face de contact 6, la portion d'attaque 33 étant constituée par le premier mélange élastomérique. Selon cette première variante de réalisation de l'invention, le premier mélange élastomérique, résistant aux agressions, est étendu, non seulement à la portion de raccordement au pied de la face d'attaque, mais aussi à la face d'attaque elle-même, alors que le reste de la barrette est constitué par le deuxième mélange élastomérique, résistant à l'usure.
[0043] La figure 3C présente une vue en coupe, selon un plan circonférentiel YZ, d'une barrette 3 de la bande de roulement 2 d'un pneumatique selon une deuxième variante de réalisation de l'invention. En plus d'une portion d'attaque 33, telle que définie sur la figure 3B, une portion de sillon 41 s'étend radialement à partir de la surface de fond 5 sur l'épaisseur Ei et circonférentiellement à partir de la portion de raccordement 31, la portion de sillon 41 étant constituée par le premier mélange élastomérique. Selon cette deuxième variante de réalisation de l'invention, le premier mélange élastomérique, résistant aux agressions, est étendu, non seulement à la portion de raccordement au pied de la face d'attaque et aussi à la face d'attaque elle-même, mais aussi à une portion de sillon s 'étendant à partir de la portion de raccordement, alors que le reste de la barrette est constitué par le deuxième mélange élastomérique, résistant à l'usure.
[0044] L'invention a été plus particulièrement étudiée pour un pneumatique agricole, dans lequel le premier mélange élastomérique a un module complexe de cisaillement dynamique Gi* égal à 1.47 MPa et un facteur de perte tan (δι) égal à 0.32 et le deuxième mélange élastomérique a un module complexe de cisaillement dynamique G2* égal à 1.72 MPa et un facteur de perte tan (δ2) égal à 0.30.
[0045] Les premier et deuxième mélanges élastomériques peuvent avoir des compositions chimiques différentes de celles précédemment décrites, selon les performances recherchées pour le pneumatique.
[0046] L'invention est, plus généralement, applicable à tout pneumatique dont la bande de roulement comprend des éléments en relief et susceptible de rouler sur des sols comprenant des indenteurs agressifs, tel qu'un pneumatique pour véhicule de génie civil.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Pneumatique (1) pour véhicule à usage agricole comprenant:
-une bande de roulement (2) comprenant des barrettes (3), s'étendant radialement vers l'extérieur, sur une hauteur radiale H, à partir d'une surface de fond (5), de révolution autour de l'axe de rotation (ΥΥ') du pneumatique, jusqu'à une face de contact (6), et séparées les unes des autres par des sillons (4),
-chaque barrette (3) s'étendant circonférentiellement à partir d'une face d'attaque (7) jusqu'à une face de fuite (8), sur une épaisseur circonférentielle E,
-la face d'attaque (7) ayant une arête d'attaque (71) radialement extérieure et destinée à entrer en contact en premier avec le sol,
-la face de fuite (8) ayant une arête de fuite (81) radialement extérieure et destinée à entrer en contact en dernier avec le sol,
-chaque face d'attaque (7) étant raccordée à la surface de fond (5), par une surface de raccordement (9),
caractérisé en ce que chaque barrette (3) comprend une portion de raccordement (31), s'étendant perpendiculairement à la surface de raccordement (9) de la face d'attaque (7) avec la surface de fond (5) sur une épaisseur Ei au moins égale à 0.05 fois l'épaisseur circonférentielle de barrette E, la portion de raccordement (31) étant constituée par un premier mélange élastomérique et en ce qu'une portion de barrette (32), constituée par la barrette (3) et excluant la portion de raccordement (31), comprend un deuxième mélange élastomérique différent du premier mélange élastomérique.
2 - Pneumatique (1) selon la revendication 1, dans lequel la portion de barrette (32), constituée par la barrette (3) et excluant la portion de raccordement (31), comprend une portion d'attaque (33) s'étendant perpendiculairement à la face d'attaque (7) sur l'épaisseur Ei, et radialement à partir de la portion de raccordement (31) jusqu'à la face de contact (6), la portion d'attaque (33) étant constituée par le premier mélange élastomérique.
3 - Pneumatique (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel une portion de sillon (41) s'étend radialement à partir de la surface de fond (5) sur l'épaisseur Ei et circonférentiellement à partir de la portion de raccordement (31), la portion de sillon (41) étant constituée par le premier mélange élastomérique. 4 - Pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'épaisseur Ei est au plus égale à 0.30 fois l'épaisseur circonférentielle de barrette E.
5 - Pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, le premier mélange élastomérique ayant un module complexe de cisaillement dynamique Gi* à 50% de déformation et à 60°C, dans lequel le module complexe de cisaillement dynamique Gi* du premier mélange élastomérique est au moins égal à 1.3 MPa et, de préférence, au plus égal à 1.9 MPA.
6 - Pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, le premier mélange élastomérique ayant un facteur de perte tan (δι) à 60°C, dans lequel le facteur de perte tan (δι) du premier mélange élastomérique est au moins égal à 0.24 et au plus égal à 0.32.
7 - Pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, le deuxième mélange élastomérique ayant un module complexe de cisaillement dynamique G2* à 50% de déformation et à 60°C, dans lequel le module complexe de cisaillement dynamique G2* du deuxième mélange élastomérique est au moins égal à 1.4 MPa et, de préférence, au plus égal à 2 MPA.
8 - Pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, le deuxième mélange élastomérique ayant un facteur de perte tan (δ2) à 60°C, dans lequel le facteur de perte tan (δ2) du deuxième mélange élastomérique est au moins égal à 0.22 et au plus égal à 0.30.
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