WO2017013576A1 - Pneumatique comprenant des éléments de renfort sous forme de bandelettes partiellement superposées - Google Patents

Pneumatique comprenant des éléments de renfort sous forme de bandelettes partiellement superposées Download PDF

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WO2017013576A1
WO2017013576A1 PCT/IB2016/054278 IB2016054278W WO2017013576A1 WO 2017013576 A1 WO2017013576 A1 WO 2017013576A1 IB 2016054278 W IB2016054278 W IB 2016054278W WO 2017013576 A1 WO2017013576 A1 WO 2017013576A1
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WO
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strips
tire
thermoplastic film
tire according
matrix
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Application number
PCT/IB2016/054278
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Inventor
Augustin BOSQUET
Jacky Pineau
Thomas Guy
Christophe Le Clerc
Anne-Lise THUILLIEZ
Original Assignee
Compagnie Générale Des Établissements Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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Publication date
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    • B60C2009/2252—Physical properties or dimension of the zero degree ply cords
    • B60C2009/2261—Modulus of the cords

Definitions

  • the present invention relates to tire reinforcing elements. It relates more particularly to architectural elements of tire crown.
  • Radial-carcass tires commonly referred to as “radial tires” have progressively become established in most markets and in particular in the tire market for passenger vehicles. This success is due in particular to the endurance, comfort, lightness and low rolling resistance qualities of radial technology.
  • the radial tire consists essentially of flexible flanks and a more rigid top, the flanks extending radially from the beads to the shoulders, the shoulders delimiting the top, the crown supporting the tread of the tire.
  • Each of these parts of the tire having eigenfunctions, their armature is also specific.
  • a feature of the radial technology is that it allows to precisely adapt the armature of each of these parts relatively independently.
  • the crown reinforcement of a radial passenger tire (commonly known as "passenger tire”) comprises in known manner the following elements:
  • a radial carcass reinforcement formed of reinforcements (generally textile) connecting the two beads of the tire;
  • vertex triangulation consisting essentially of reinforcements (generally metallic) each forming an angle of approximately 30 degrees with the circumferential direction of the tire; a crown belt consisting essentially of reinforcements substantially parallel to the circumferential direction of the tire, often called reinforcements at 0 degrees, even if they generally form a non-zero angle with the circumferential direction, for example an angle between 0 and 10; degrees.
  • the carcass has the primary function of containing the internal pressure of the tire
  • the crossed webs have the primary function of giving the tire drift rigidity
  • the top belt has the primary function of resisting the centrifugation of the tire. high speed summit.
  • the cooperation of all these elements of reinforcement creates what is called the "triangulation of the summit”. It is this triangulation that gives the tire its ability to maintain a relatively cylindrical shape in the face of the various stresses.
  • Each of these elements of the crown reinforcement is generally associated by calendering with elastomer mixtures. The stack of these elements is then secured during the vulcanization of the tire.
  • WO20101 15860 discloses a tire for a passenger vehicle in which the crown reinforcement consists of three distinct and separate elements: a radial carcass reinforcement composed of reinforcements connecting the two beads of the tire, a vertex belt constituted essentially reinforcing elements parallel to the circumferential direction of the pneumatic, and a triangulation crown layer consisting essentially of reinforcing elements forming an angle with respect to the circumference of the tire.
  • a radial carcass reinforcement composed of reinforcements connecting the two beads of the tire
  • a vertex belt constituted essentially reinforcing elements parallel to the circumferential direction of the pneumatic
  • a triangulation crown layer consisting essentially of reinforcing elements forming an angle with respect to the circumference of the tire.
  • the document US5837077 describes a tire comprising a belt.
  • the tire belt is formed by winding a spiral continuous strip several times, with the lateral portion of the flattened tubular section, outside the carcass layer, in the circumferential direction of the tire and over a width corresponding to the width. of the belt layer.
  • This continuous strip consists of a plurality of reinforcement threads arranged in a tubular configuration and covered with rubber to form a superimposed two-layer structure, namely an upper layer and a lower layer, and also comprises a core inserted between these two layers, the reinforcing threads of the two layers crossing each other.
  • This continuous strip may be formed by arranging a plurality of reinforcing threads (for example steel threads or cables), preferably from 5 to 100 threads, in a tubular shape, then twisting all the threads in a manner predetermined angle with respect to the longitudinal direction, then covering the tubular rubber assembly, then inserting the core into the tubular member, and finally flattening the tubular member in its longitudinal direction.
  • reinforcing threads for example steel threads or cables
  • the document describes a circumferential strip comprising reinforcement son coated with elastomeric materials.
  • the strip initially has an oval profile, requiring a mechanical treatment step to smooth the profile.
  • This implementation is particularly complex and expensive to achieve.
  • EP0101400 discloses a radial tire having a plurality of semi-rigid annular bands disposed in a crown portion of the tire.
  • the strips extend substantially through the tread portion of the tire.
  • the band of rolling comprises a central band reinforcing structure and two side strips.
  • the strips each comprise fibrous reinforcements embedded in an epoxy resin matrix, forming a semi-rigid arch structure.
  • the strips are relatively wide, independent of each other, and made from fibers embedded in an epoxy resin matrix.
  • the invention provides different technical means.
  • a first object of the invention is to reduce the weight of the top and therefore tires for passenger vehicles, without reducing their performance.
  • Another object of the invention is to provide an arrangement of vertex reinforcements may be shaped according to a wide range of variants, thus to adapt the characteristics of the top depending on the type of tire.
  • Another object of the invention is to simplify the tire manufacturing process, particularly at the level of the crown area.
  • the invention provides a tire comprising a carcass ply connecting two beads by means of two flanks, said carcass ply being surmounted radially on the outside by a crown reinforcement zone and itself radially.
  • said reinforcing zone comprising a plurality of strips arranged on a single layer, oriented in a substantially circumferential direction and with an angle ⁇ with respect to the axial direction greater than or equal to 5 °, said strips being arranged with an average overlap between them greater than 20% and preferably greater than 40% and are coated with an elastomer composition, the reinforcing strips being made of a thermoplastic film having a modulus greater than 0.9 GPa and preferably greater than 2 GPa in the main direction and in the transverse direction.
  • Such an architecture simplifies the crown area of the tire, to obtain a more compact reinforcement zone while providing significant weight reductions.
  • the manufacturing process of the tire is simplified by the removal of traditional triangulation crown plies which require relatively tedious cutting and positioning steps.
  • this architecture makes it possible to reduce the rolling resistance due to the simplified, optimized and thinned arrangement.
  • the strips are integrated in a matrix consisting of an elastomeric mixture, preferably diene.
  • the strips comprise circumferential wire reinforcements embedded in the thermoplastic film constituting the strips.
  • the strips are of the composite type, and comprise a thermoplastic film and an alignment of reinforcing threads arranged in the vicinity of the thermoplastic film, the assembly being integrated in an elastomer mixing matrix, preferably diene.
  • thermoplastic film is composed of bi-stretched polyester or mono-stretched heat-stabilized polyester or polyamide.
  • the aspect ratio length / width and width / thickness of the thermoplastic film is greater than or equal to 5.
  • the elastomer mixture of the matrix preferably has a modulus with a 10% elongation of between 3 and 20 MPa.
  • the elastomer mixture of the matrix has a modulus at 10% elongation greater than 20 MPa.
  • the profile of the strip is substantially rectangular. Alternatively, this profile is substantially shaped "S" or "Z", inverted or not.
  • the interface between the thermoplastic film and the diene elastomer mixture preferably provides an adhesive element.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a tire according to the prior art
  • FIG. 2 is a sectional view of a tire according to the invention.
  • FIG. 3A is a schematic representation of an exemplary tire crown reinforcement according to the invention comprising alignments of strips;
  • FIG. 3B is a schematic representation of another example of tire crown reinforcement according to the invention comprising strip alignments
  • FIG. 4A is a diagrammatic representation of an example of a composite strip according to the invention consisting of textile reinforcing cords, thermoplastic strips and a diene matrix;
  • FIG. 4B is a schematic representation of a composite strip variant in which the arrangement of the textile cables and the thermoplastic strips is reversed;
  • FIG. 5 is a schematic representation of a two-component composite strip in which the reinforcing textile cables are embedded in a thermoplastic strip.
  • mean plane of a strip means a plane in the transverse direction of a strip representing the orientation. average of the strip in this direction.
  • the average plane is represented by the axis PP in the figures.
  • Longitudinal direction or “circumferential direction” means a direction corresponding to the periphery of the tire and which is defined by the direction of travel of the tire.
  • axial direction means a direction parallel to the rolling axis of the tire.
  • “Shore A hardness” means the hardness of the compositions after firing, as judged according to ASTM D 2240-86.
  • read of a tire is meant an amount of elastomeric mixture delimited by side surfaces and by two main surfaces, one of which is intended to come into contact with a roadway when the tire is rolling.
  • sidewall of a tire is meant a side surface of the tire disposed between the tread of the tire and a bead of the tire.
  • bearing of a tire means a portion of the tire intended to sit on a wheel rim.
  • the term "carcass” or “carcass ply” means a reinforcement structure for a tire in the form of a layer consisting of a matrix of elastomeric material in which generally textile filaments or yarns are arranged. in a substantially parallel and longitudinal alignment.
  • the carcass ply is advantageously manufactured flat, in great length, then cut to the appropriate dimensions for the manufacture of a tire for which the carcass ply is adapted.
  • Figure 1 illustrates a perspective view of a tire partially cut layer by layer, for passenger vehicle according to the state of the art.
  • a carcass reinforcement 2 connected to the beads 5 around the rods 7 extends along the flanks 3 and the crown 4.
  • the carcass reinforcement 2 is formed of radially oriented reinforcements. Reinforcements are textile cables (eg nylon, rayon, polyester).
  • the carcass is surmounted by two crossed triangulation layers 20, 21 and a belt 22.
  • the two cross-triangulation crossed layers 20, 21 comprise reinforcements oriented at an angle of substantially between 20 and 40 degrees on either side of the circumferential direction of the tire.
  • the reinforcements of the crossed layers generally constitute metal cables.
  • a layer 8 of elastomeric sealing mixture covers the internal cavity of the tire.
  • a tread 6 overcomes the assembly. This architecture involves several layers of semi-finished, requiring a manufacturing process with many intermediate steps. The many layers make the tire relatively heavy.
  • FIG. 2 shows a tire 1 according to the invention, comprising flanks 3 surmounted by a crown 4 and a carcass 2 extending from one bead 5 to the other, passing through the flanks 3 and the vertex 4.
  • the tire provides a crown reinforcing zone 10 provided with circumferential strips 12, that is to say oriented substantially at 0 ° by relative to the circumferential direction.
  • Various embodiments of the strips are described below, in connection with FIGS. 3 to 5.
  • FIGS. 3A and 3B illustrate a first embodiment of a top zone 10 according to the invention.
  • strips 12 made of a thermoplastic film are arranged side by side at an angle substantially close to 0 degrees, and more broadly at an angle less than substantially 12 degrees of the circumferential direction.
  • the assembly is encompassed in a matrix 13 consisting of an elastomer mixture, preferably diene.
  • the crown reinforcement zone 10 comprises a reinforcement strip wound circumferentially so as to form, for a given angular position of the tire, an alignment of a plurality of strips arranged side by side at an angle substantially close to 0 degrees, and more broadly at an angle less than substantially 12 degrees of the circumferential direction.
  • the average plane P-P of the strips is inclined at an angle greater than 5 ° with respect to the axial direction represented by the axis A-A.
  • the illustrated arrangement is achieved by wrapping said strip circumferentially with a slight shift from one turn to another so as to prevent the strip wraps around itself in a single axial position.
  • the arrangement is thus provided so that each winding from the second covers the previous winding on at least 20% of its surface, and preferably more than 40% of its surface.
  • the covering is preferably greater than 50% of the area of the preceding winding.
  • the angle a is advantageously between 25 ° and 55 °.
  • the second winding partially covers the first winding 30, without covering the radially outer end 32 of the first winding 30.
  • a similar provision is provided until the last winding 31. The latter is not covered by a subsequent winding. It is therefore free over its entire upper surface, including the radially lower end 33.
  • the profile of the strips is substantially rectangular.
  • Other types of strip profiles may be used, such as "S" or "Z" shaped profiles that are inverted or not.
  • FIG. 3B illustrates an exemplary embodiment in which the profile of the strips is in the shape of a flared "Z".
  • said strips are integrated in a matrix consisting of an elastomeric mixture, preferably diene.
  • FIG. 4A illustrates an exemplary embodiment in which a thermoplastic film 12 as previously described is surmounted by a row
  • FIG. 4B shows a variant of a composite strip 14 with an inverted geometry, the row of wires being arranged radially inwardly relative to each other. to the thermoplastic film 12.
  • FIG. 5 illustrates a third example of a composite strip in which a row of reinforcing threads 1 1 is integrated directly into a thermoplastic film 12. This variant has the additional advantages of greater lightness and a greater degree of flexibility. compactness.
  • the composite strips make it possible to simplify the manufacturing steps of the tire crown zone. By changing only the type of strip, without changing the other architectural elements of the tire, the composite strips can vary the characteristics of the top area as needed, giving great flexibility in the design of tires.
  • various parameters may be modified such as the relative width of the constituent elements, the thicknesses of components, in particular for specific tires such as for heavy goods vehicles, all terrain or airplanes.
  • thermoplastic film reinforcing strips 12 is advantageously made using materials from the following: bi-stretched polyester or mono-stretched heat-stabilized polyamide (for example nylon 6.6). Alternatively, these materials may be loaded with isotropic or anisotropic inclusions or fibrillar form.
  • the thermoplastic film 12 has a ratio between the length / width and width / thickness dimensions greater than or equal to 5. The thermoplastic film
  • the matrix 13 or 15 in which the strips 12 or 14 are integrated is composed of a preferably diene elastomer mixture having a conventional 10% elongation modulus (typically between 3 and 20 MPa), or preferably rigid (c). that is, greater than 20 MPa).
  • An adhesive system adapted to the nature of the reinforcements and mixtures can be used to obtain the necessary cohesion. This adhesive system is for example obtained by a preparation or activation of the surfaces physically or chemically and then by the use of an adhesive.
  • the reinforcing cables 1 1 are made of the following materials: aramid, polyester (PET, PEN, PTT), nylon, rayon, polyketone, wire or wire rope, or composite (glass or carbon with resin), or still a hybrid reinforcement consisting of a combination of the above materials.
  • Table 1 illustrates an example of results obtained using an architecture according to the features of the invention.
  • 175 / 65R14 a reference with a vertex comprising two crown plies and a layer of nylon threads oriented at 0 ° is compared to a variant within the scope of the invention composed of PET strips 15mm wide and 0.5mm wide. thickness laid in overlay at a level of 43%.
  • a diene mixture 0.3 mm thick separates the layers of PET strip, this implementation is also completed by a wire 0 ° PET 440x3.
  • Table 1 Comparison of masses, drift rigidity and rolling resistance for tires according to the invention, with reference to a control tire of conventional architecture.
  • Matrix (elastomer mixture, preferably diene)
  • Matrix (elastomer mixture, preferably diene)

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

Pneumatique (1) comprenant une nappe carcasse (2) reliant deux bourrelets (5) par l'intermédiaire de deux flancs (3), ladite nappe carcasse (2) étant surmontée radialement à l'extérieur par une zone de renfort de sommet (10) comprenant une pluralité de bandelettes (14) disposées sur une couche unique, orientées selon une direction sensiblement circonférentielle et avec un angle a par rapport à la direction axiale supérieur ou égale à 5°, lesdites bandelettes (14) étant disposées avec un chevauchement moyen entre elles supérieur à 20% et de préférence supérieur à 40% et étant enrobées d'une composition élastomère (13), les bandelettes de renfort étant constituées d'un film thermoplastique présentant un module supérieur à 0,9 GPa et de préférence supérieur à 2 GPa dans la direction principale et dans la direction transverse.

Description

PNEUMATIQUE COMPRENANT DES ELEMENTS DE RENFORT SOUS FORME DE BANDELETTES PARTIELLEMENT SUPERPOSEES
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention concerne des éléments de renfort de pneumatique. Elle concerne plus particulièrement des éléments architecturaux de sommet de pneumatique.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0002] Les pneumatiques à carcasse radiale, couramment appelés « pneumatiques radiaux », se sont progressivement imposés sur la plupart des marchés et en particulier sur le marché des pneumatiques pour véhicules de tourisme. Ce succès est dû en particulier aux qualités d'endurance, de confort, de légèreté et de faible résistance au roulement de la technologie radiale.
[0003] Le pneumatique radial est essentiellement constitué de flancs souples et d'un sommet plus rigide, les flancs s'étendant radialement des bourrelets jusqu'aux épaules, les épaules délimitant le sommet, le sommet supportant la bande de roulement du pneumatique. Chacune de ces parties du pneumatique ayant des fonctions propres, leur armature est également spécifique. Une caractéristique de la technologie radiale est qu'elle permet d'adapter précisément l'armature de chacune de ces parties de manière relativement indépendante.
[0004] L'armature de sommet d'un pneumatique radial de tourisme (couramment appelé « pneumatique tourisme ») comprend de manière connue les éléments suivants :
-une armature de carcasse radiale formée de renforts (généralement textiles) reliant les deux bourrelets du pneumatique ;
-deux couches (ou nappes) croisées de triangulation de sommet consistant essentiellement en des renforts (généralement métalliques) formant chacune un angle d'environ 30 degrés avec la direction circonférentielle du pneumatique ; -une ceinture de sommet consistant essentiellement en des renforts pratiquement parallèles à la direction circonférentielle du pneumatique, appelés souvent renforts à 0 degré même s'ils forment en général un angle non nul avec la direction circonférentielle, par exemple un angle compris entre 0 et 10 degrés.
[0005] En schématisant, la carcasse a pour fonction première de contenir la pression interne du pneumatique, les nappes croisées ont pour fonction première de donner au pneumatique sa rigidité de dérive et la ceinture de sommet a pour fonction première de résister à la centrifugation de sommet à haute vitesse. En outre, la coopération de tous ces éléments d'armature crée ce que l'on appelle la « triangulation du sommet ». C'est cette triangulation qui procure au pneumatique sa capacité à maintenir une forme relativement cylindrique face aux diverses sollicitations.
[0006]Chacun de ces éléments de l'armature sommet est généralement associé par calandrage à des mélanges élastomères. L'empilement de ces éléments est alors rendu solidaire au cours de la vulcanisation du pneumatique.
[0007] Après plusieurs décennies de recherche, de progrès et d'optimisation de l'architecture des pneumatiques radiaux, c'est la combinaison de tous ces éléments d'armature (carcasse, couches croisées, ceintures) qui permet au pneumatique radial d'atteindre les indéniables performances de confort, de longévité et de coût de revient qui font son succès. Tout au long de ce développement, on a cherché à améliorer les performances des pneumatiques, par exemple du point de vue de leur masse et de leur résistance au roulement. C'est ainsi que le sommet du pneumatique radial a vu progressivement son épaisseur diminuer par l'adoption de renforts de plus en plus performants et de calandrages de plus en plus minces de manière à fabriquer les pneumatiques les plus légers possibles.
[0008] Le document WO20101 15860 décrit un pneumatique pour véhicule de tourisme dans lequel l'armature de sommet est constituée de trois éléments distincts et séparés : une armature de carcasse radiale composée de renforts reliant les deux talons du pneumatique, une ceinture de sommet constituée essentiellement d'éléments de renfort parallèles à la direction circonférentielle du pneumatique, et une couche de sommet de triangulation constituée essentiellement d'éléments de renfort formant un angle par rapport à la circonférence du pneumatique. Une telle architecture présente de nombreux avantages du point de vue des performances du pneumatique, mais implique un procédé de fabrication complexe, avec de nombreuses étapes. Enfin, le nombre de sous-couches présentes limite les gains potentiels en terme de masse.
[0009] D'autres types d'agencements des renforts de sommet sont également connus. Par exemple, le document US5837077 décrit un pneumatique comportant une ceinture. La ceinture de pneumatique est formée en enroulant plusieurs fois une bande continue en spirale, avec la partie latérale de la section tubulaire aplatie, à l'extérieur de la couche de carcasse, dans la direction circonférentielle du pneumatique et sur une largeur correspondante à la largeur de la couche de la ceinture. Cette bande continue est constituée d'une pluralité de fils de renforts arrangés selon une configuration tubulaire et recouverte de caoutchouc afin de former une structure à deux couches superposées, soit une couche supérieure et une couche inférieure, et comporte également un noyau inséré entre ces deux couches, les fils de renforts des deux couches se croisant mutuellement. Cette bande continue peut être formée en disposant une pluralité de fils de renfort (par exemple des fils ou des câbles d'acier), de préférence de 5 à 100 fils, dans une forme tubulaire, puis en tordant l'ensemble des fils selon un angle prédéterminé par rapport à la direction longitudinale, puis en recouvrant l'ensemble tubulaire de caoutchouc, puis en insérant le noyau dans l'élément tubulaire, et enfin en aplatissant l'élément tubulaire dans sa direction longitudinale.
[0010] Le document décrit une bandelette circonférentielle comprenant des fils de renfort enrobés de matériaux élastomères. La bandelette présente initialement un profil ovalisé, requérant une étape de traitement mécanique afin d'aplanir le profil. Cette mise en œuvre est particulièrement complexe et coûteuse à réaliser.
[0011] Le document EP0101400 décrit un pneumatique radial ayant une pluralité de bandes annulaires semi-rigides disposées dans une portion de couronne du pneumatique. Les bandes s'étendent sensiblement à travers la partie de la bande de roulement du pneumatique. Selon un mode de réalisation particulier, la bande de roulement comprend une structure de renforcement de bande centrale et deux bandes de côtés. Les bandes comportent chacune des renforts fibreux incorporés dans une matrice de résine époxy, formant une structure en arceaux semi-rigides. Les bandes sont relativement larges, indépendantes les unes des autres, et réalisées à partir de fibres englobées dans une matrice de résine époxy.
[0012] Pour pallier ces différents inconvénients, notamment la complexité de réalisation, l'invention prévoit différents moyens techniques.
EXPOSE DE L'INVENTION
[0013] Tout d'abord, un premier objet de l'invention est de permettre de réduire la masse du sommet et donc des pneumatiques pour véhicules de tourisme, sans réduire leurs performances.
[0014]Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un agencement de renforts sommet susceptible d'être mis en forme selon une vaste panoplie de variantes, permettant ainsi d'adapter les caractéristiques du sommet en fonction du type de pneumatique.
[0015] Un autre objectif de l'invention consiste à simplifier le processus de fabrication des pneumatiques, en particulier au niveau de la zone du sommet.
[0016] Pour se faire, l'invention prévoit une pneumatique comprenant une nappe carcasse reliant deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, ladite nappe carcasse étant surmontée radialement à l'extérieur par une zone de renfort de sommet et elle-même radialement à l'intérieur d'une bande de roulement, ladite zone de renfort comprenant une pluralité de bandelettes disposées sur une couche unique, orientées selon une direction sensiblement circonférentielle et avec un angle a par rapport à la direction axiale supérieur ou égale à 5°, lesdites bandelettes étant disposées avec un chevauchement moyen entre elles supérieur à 20% et de préférence supérieur à 40% et sont enrobées d'une composition élastomère, les bandelettes de renfort étant constituées d'un film thermoplastique présentant un module supérieur à 0,9 GPa et de préférence supérieur à 2 GPa dans la direction principale et dans la direction transverse.
[0017] Une telle architecture permet de simplifier la zone sommet du pneumatique, d'obtenir une zone de renfort plus compacte tout en procurant d'importantes réductions de poids. Le procédé de fabrication du pneumatique est simplifié par la suppression des traditionnelles nappes sommet de triangulation qui requièrent des étapes de découpe et de positionnement relativement fastidieuses. Enfin, cette architecture permet de réduire la résistance au roulement du fait de l'agencement simplifié, optimisé et aminci.
[0018] Egalement de manière avantageuse, les bandelettes sont intégrées dans une matrice constituée d'un mélange élastomère, de préférence diénique.
[0019]Selon une variante de réalisation, les bandelettes comprennent des renforts filaires circonférentiels intégrés dans le film thermoplastique constitutif des bandelettes.
[0020] Selon un second mode de réalisation, les bandelettes sont de type composite, et comprennent un film thermoplastique et un alignement de fils de renfort agencé au voisinage du film thermoplastique, l'ensemble étant intégré dans une matrice de mélange élastomère, de préférence diénique.
[0021] De manière avantageuse, le film thermoplastique est composé de polyester bi-étiré ou mono-étiré stabilisé thermiquement ou de polyamide.
[0022] Egalement de manière avantageuse, le rapport de forme longueur/largeur et largeur/épaisseur du film thermoplastique est supérieur ou égal à 5.
[0023] Selon une variante préférentielle, le mélange élastomère de la matrice présente de préférence un module à 10% d'allongement compris entre 3 et 20 MPa.
[0024] Selon une autre variante de réalisation, le mélange élastomère de la matrice présente un module à 10% d'allongement supérieur à 20 MPa. [0025] Selon un mode de réalisation avantageux, le profil de la bandelette est sensiblement rectangulaire. En variante, ce profil est sensiblement en forme de « S » ou de « Z », inversé ou non.
[0026] L'interface entre le film thermoplastique et le mélange élastomère diénique prévoit de préférence un élément adhésif.
DESCRIPTION DES FIGURES
[0027]Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 5 présentées uniquement à des fins d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles:
- la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un pneumatique selon l'art antérieur ;
- la figure 2 est une vue en coupe d'un pneumatique selon l'invention ;
- la figure 3A est une représentation schématique d'un exemple de renfort sommet de pneumatique selon l'invention comportant des alignements de bandelettes;
- la figure 3B est une représentation schématique d'un autre exemple de renfort sommet de pneumatique selon l'invention comportant des alignements de bandelettes;
- la figure 4A est une représentation schématique d'un exemple de bandelette composite selon l'invention constituée de câbles textiles de renfort, de bandelettes thermoplastiques et d'une matrice diénique ;
- la figure 4B est une représentation schématique d'une variante de bandelette composite dans laquelle l'agencement des câbles textiles et des bandelettes thermoplastiques est inversé ;
- la figure 5 est une représentation schématique d'une bandelette composite à deux éléments dans laquelle les câbles textiles de renfort sont intégrés dans une bandelette thermoplastique.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
DEFINITIONS
[0028] Dans le présent document, par « plan moyen » d'une bandelette, on entend un plan selon la direction transversale d'une bandelette représentant l'orientation moyenne de la bandelette dans cette direction. Le plan moyen est représenté par l'axe P-P dans les figures.
Par « direction longitudinale » ou « direction circonférentielle », on entend une direction qui correspond à la périphérie du pneumatique et qui est définie par la direction de roulement du pneumatique.
Par « direction axiale », on entend une direction parallèle à l'axe de roulement du pneumatique.
Par « dureté Shore A », on entend la dureté des compositions après cuisson, appréciée conformément à la norme ASTM D 2240-86.
Par « pneumatique », on entend tous les types de bandages élastiques soumis à une pression interne ou non.
Par « bande de roulement » d'un pneumatique, on entend une quantité de mélange élastomère délimitée par des surfaces latérales et par deux surfaces principales dont l'une est destinée à entrer en contact avec une chaussée lorsque le pneumatique roule.
Par « flanc » d'un pneumatique, on entend une surface latérale du pneumatique disposée entre la bande de roulement du pneumatique et un bourrelet de ce pneumatique.
Par « bourrelet » d'un pneumatique, on entend une partie du pneumatique destinée à prendre assise sur une jante de roue.
Dans le présent document, par « carcasse », ou « nappe carcasse », on entend une structure de renfort pour pneumatique sous forme d'une couche constituée d'une matrice en matériau élastomère dans laquelle des filaments ou fils, généralement textiles, sont agencés selon un alignement sensiblement parallèle et longitudinal. La nappe carcasse est avantageusement fabriquée à plat, en grande longueur, puis découpée aux dimensions adéquates pour la fabrication d'un pneumatique pour lequel la nappe carcasse est adaptée.
[0029]On mesure en seconde élongation (i.e., après un cycle d'accommodation au taux d'extension prévu pour la mesure elle-même) les modules sécants nominaux (ou contrainte apparente, en MPa) à 10% d'allongement (notés MA 10) et à 100% d'allongement (notés MA 100) à 23°C ± 2°C, et dans les conditions normales d'hygrométrie. [0030] La figure 1 illustre une vue en perspective d'un pneumatique partiellement découpé couche par couche, pour véhicule de tourisme selon l'état de la technique. Une armature de carcasse 2 reliée aux bourrelets 5 autour de tringles 7 s'étend le long des flancs 3 et du sommet 4. L'armature de carcasse 2 est formée de renforts orientés radialement. Les renforts sont des câbles textiles (par exemple en nylon, rayonne, polyester). Au niveau du sommet du pneumatique, la carcasse est surmontée de deux couches croisées 20, 21 de triangulation, et d'une ceinture 22. Les deux couches croisées 20, 21 de triangulation de sommet comportent des renforts orientés selon un angle compris sensiblement entre 20 et 40 degrés de part et d'autre de la direction circonférentielle du pneumatique. Les renforts des couches croisés constituent de manière générale des câbles métalliques. Une couche 8 de mélange élastomère d'étanchéité recouvre la cavité interne du pneumatique. Une bande de roulement 6 surmonte l'ensemble. Cette architecture implique plusieurs couches de semi-finis, requérant un procédé de fabrication avec de nombreuses étapes intermédiaires. Les nombreuses couches rendent le pneumatique relativement lourd.
[0031] La figure 2 représente un pneumatique 1 selon l'invention, comprenant des flancs 3 surmontés d'un sommet 4 et une carcasse 2 s'étendant d'un bourrelet 5 à l'autre, en passant par les flancs 3 et le sommet 4. Au niveau du sommet 4, plus spécifiquement entre la carcasse 2 et la bande de roulement 6, le pneumatique prévoit une zone de renfort sommet 10 pourvue de bandelettes 12 circonférentielles, c'est-à-dire orientées sensiblement à 0° par rapport à la direction circonférentielle. Divers modes de réalisation des bandelettes sont décrits ci-après, en relation avec les figures 3 à 5.
MODES DE REALISATIONS DES BANDELETTES
[0032] Les figure 3A et 3B illustrent un premier mode de réalisation d'une zone sommet 10 selon l'invention. Selon ce mode de réalisation, des bandelettes 12 constituées d'un film thermoplastique sont disposées côte à côte à angle sensiblement proche de 0 degré, et plus largement selon un angle inférieur à sensiblement 12 degrés de la direction circonférentielle. L'ensemble est englobé dans une matrice 13 constituée d'un mélange élastomère de préférence diénique. Selon ce mode de réalisation, la zone de renfort sommet 10 comprend une bandelette de renfort enroulée circonférentiellement de façon à former, pour une position angulaire donnée du pneumatique, un alignement d'une pluralité de bandelettes disposées côte à côte à angle sensiblement proche de 0 degré, et plus largement selon un angle inférieur à sensiblement 12 degrés de la direction circonférentielle.
[0033] Le plan moyen P-P des bandelettes est incliné d'un angle a supérieur à 5° par rapport à la direction axiale représentée par l'axe A-A. L'agencement illustré est réalisé en enroulant ladite bandelette circonférentiellement avec un léger décalage d'un tour à l'autre de façon à éviter que la bandelette s'enroule autour d'elle-même sur une seule position axiale. L'agencement est ainsi prévu de façon à ce que chaque enroulement à partir du second recouvre l'enroulement précédent sur au moins 20 % de sa surface, et de préférence plus de 40% de sa surface. En variante, le recouvrement est de préférence supérieur à 50% de la surface de l'enroulement précédent. L'angle a est avantageusement compris entre 25° et 55°.
[0034]Tel qu'illustré dans les exemples de réalisation des figures 3A et 3B, le second enroulement recouvre partiellement le premier enroulement 30, sans recouvrir l'extrémité radialement extérieure 32 du premier enroulement 30. Une disposition similaire est prévue jusqu'au dernier enroulement 31 . Ce dernier n'est pas recouvert par un enroulement subséquent. Il est donc libre sur toute sa surface supérieure, incluant l'extrémité radialement inférieure 33. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3A, le profil des bandelettes est sensiblement rectangulaire. D'autres types de profils de bandelettes peuvent être utilisés, comme par exemple des profils en forme de « S » ou de « Z » inversés ou non. La figure 3B illustre un exemple de réalisation dans lequel le profil des bandelettes est en forme de « Z » évasé.
[0035]Tel que décrit plus en détail ultérieurement, lesdites bandelettes sont intégrées dans une matrice constituée d'un mélange élastomère, de préférence diénique.
BANDELETTES COMPOSITES
[0036] Un second mode de réalisation des bandelettes est présenté en relation avec les figures 4A, 4B et 5. La figure 4A illustre un exemple de réalisation dans lequel un film thermoplastique 12 tel que préalablement décrit est surmonté d'une rangée
1 1 de fils de renfort, préférentiellement textiles. L'ensemble est englobé dans une matrice 15 constituée d'un mélange élastomère de préférence diénique et forme une bandelette composite 14. La figure 4B présente une variante de bandelette composite 14 avec une géométrie inversée, la rangée de fils étant agencée radialement intérieurement par rapport au film thermoplastique 12.
[0037] La figure 5 illustre un troisième exemple de bandelette composite dans lequel une rangée de fils 1 1 de renfort est intégrée directement dans un film thermoplastique 12. Cette variante présente les avantages supplémentaires d'une plus grande légèreté et d'une très grande compacité.
[0038] Les bandelettes composites permettent de simplifier les étapes de fabrication de la zone sommet du pneumatique. En modifiant uniquement le type de bandelette, sans changer les autres éléments architecturaux du pneumatique, les bandelettes composites permettent de faire varier les caractéristiques de la zone sommet en fonction des besoins, conférant une grande souplesse dans la conception des pneumatiques.
[0039] Pour chacun des modes de réalisation préalablement évoqués, différents paramètres peuvent être modifiés tels que la largeur relative des éléments constituants, les épaisseurs de composants, en particulier pour des pneumatiques spécifiques tels que pour véhicules poids lourds, tout terrain ou les avions.
ELEMENTS CONSTITUTIFS ET MATERIAUX
[0040] Le film thermoplastique des bandelettes de renfort 12 est avantageusement réalisée à l'aide de matériaux parmi les suivants: polyester bi-étiré ou mono-étiré stabilisé thermiquement, polyamide (par exemple nylon 6.6). En variante, ces matériaux peuvent être chargés d'inclusions isotropes ou anisotropes ou de forme fibrillaire. Le film thermoplastique 12 présente un rapport entre les dimensions longueur/largeur et largeur/épaisseur supérieur ou égal à 5. Le film thermoplastique
12 présente un module dans la direction principale (correspondant à la direction circonférentielle du pneumatique) et dans la direction transverse supérieur à 0,9 GPa et de préférence supérieur à 2GPa. [0041] La matrice 13 ou 15 dans laquelle sont intégrées les bandelettes 12 ou 14 est constituée d'un mélange élastomère de préférence diénique présentant un module à 10% d'allongement classique (typiquement entre 3 et 20MPa), ou préférentiellement rigide (c'est-à-dire supérieur à 20 MPa). Un système adhésif adapté selon la nature des renforts et des mélanges peut être utilisé afin d'obtenir la cohésion nécessaire. Ce système adhésif est par exemple obtenu par une préparation ou activation des surfaces physiquement ou chimiquement puis par l'utilisation d'un adhésif.
[0042] Les câbles de renfort 1 1 sont constitués des matériaux parmi les suivants : aramide, polyester (PET, PEN, PTT), nylon, rayonne, polycétone, fil ou câble métallique, ou composite (verre ou carbone avec résine), ou encore un renfort hybride constitué d'une combinaison des matériaux précédents.
[0043]Le tableau 1 , ci-dessous, illustre un exemple de résultats obtenus en utilisant une architecture selon les caractéristiques de l'invention. En 175/65R14, une référence avec sommet comportant deux nappes sommet et une couche de fils de nylon orientés à 0° est comparée à une variante dans le cadre de l'invention composée de bandelettes en PET de 15mm de large et 0.5mm d'épaisseur posée en superposition à un niveau de 43%. Un mélange diénique de 0.3mm d'épaisseur sépare les couches de bandelette PET, cette mise en œuvre étant également complétée par un fil à 0° PET 440x3.
Figure imgf000013_0001
Tableau 1 : comparaison de masses, rigidité de dérive et résistance au roulement pour des pneumatiques selon l'invention, en référence à un pneumatique témoin d'architecture classique.
[0044] On observe les gains de masse et de résistance au roulement significatifs obtenus avec les réalisations conformes à l'invention. Numéros de référence employés sur les figures
Pneumatique
Carcasse
Flanc
Sommet
Bourrelets
Bande de roulement
Tringles
Couche d'étanchéité
Renfort sommet
Fil ou câble de renfort
Bandelette de renfort constituée de film thermoplastique
Matrice (mélange élastomère de préférence diénique)
Bandelette de renfort composite
Matrice (mélange élastomère de préférence diénique)
Couche croisée de triangulation
Couche croisée de triangulation
Ceinture
Premier enroulement de bandelette
Dernier enroulement de bandelette
Bord radialement extérieur de bandelette
Bord radialement intérieur de bandelette

Claims

REVENDICATIONS
1 . Pneumatique (1 ) comprenant une nappe carcasse (2) reliant deux bourrelets (5) par l'intermédiaire de deux flancs (3), ladite nappe carcasse (2) étant surmontée radialement à l'extérieur par une zone de renfort de sommet (10) et elle-même radialement à l'intérieur d'une bande de roulement (6), ladite zone de renfort (10) comprenant une pluralité de bandelettes (14) disposées sur une couche unique, orientées selon une direction sensiblement circonférentielle et avec un angle a par rapport à la direction axiale supérieur ou égale à 5°, caractérisé en ce que lesdites bandelettes (14) sont disposées avec un chevauchement moyen entre elles supérieur à 20% et de préférence supérieur à 40% et sont enrobées d'une composition élastomère (13), et en ce que les bandelettes de renfort sont constituées d'un film thermoplastique présentant un module supérieur à 0,9 GPa et de préférence supérieur à 2 GPa dans la direction principale et dans la direction transverse.
2. Pneumatique selon la revendication 1 , dans lequel le rapport de forme longueur/largeur et largeur/épaisseur du film thermoplastique (12, 14) est supérieur ou égal à 5.
3. Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le film thermoplastique (12, 14) est composé de polyester bi-étiré ou mono-étiré stabilisé thermiquement ou de polyamide.
4. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les bandelettes (12, 14) sont intégrées dans une matrice (13, 15) constituée d'un mélange élastomère, de préférence diénique.
5. Pneumatique selon la revendication 4, dans lequel le mélange élastomère de la matrice (13, 15) présente un module à 10% d'allongement compris entre 3 et 20 MPa.
6. Pneumatique selon la revendication 4, dans lequel le mélange élastomère de la matrice (13, 15) présente un module à 10% d'allongement supérieur à 20 MPa.
7. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les bandelettes (12) comprennent des renforts filaires circonférentiels intégrés dans le film thermoplastique constitutif des bandelettes.
8. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les bandelettes (14) sont de type composite, et comprennent un film thermoplastique et un alignement de fils de renfort (1 1 ) agencé au voisinage du film thermoplastique, l'ensemble étant intégré dans une matrice (15) de mélange élastomère, de préférence diénique.
9. Pneumatique selon l'une des revendications 4 à 8, dans lequel l'interface entre les bandelettes (12, 14) et le mélange élastomère de matrice (13, 15) prévoit un élément adhésif.
10. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le profil des bandelettes est sensiblement rectangulaire.
1 1. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le profil des bandelettes est sensiblement en forme de « S » ou de « Z », inversé ou non.
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