WO2019058053A1 - Armature de sommet de pneumatique pour vehicule lourd de type genie civil - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a radial tire, intended to equip a heavy vehicle type civil engineering, and more particularly the crown reinforcement of such a tire.
  • a radial tire for heavy vehicle type civil engineering within the meaning of the standard of the European Tire and Rim Technical Organization or ETRTO, is intended to be mounted on a rim whose diameter is at least equal to 25 inches.
  • the invention is described for a radial tire of large size, intended to be mounted on a dumper, vehicle for transporting materials extracted from quarries or surface mines, via a rim with a diameter of at least 49 inches and up to 57 inches or 63 inches.
  • a tire having a geometry of revolution with respect to an axis of rotation the geometry of the tire is generally described in a meridian plane containing the axis of rotation of the tire.
  • the radial, axial and circumferential directions respectively designate the directions perpendicular to the axis of rotation of the tire, parallel to the axis of rotation of the tire and perpendicular to the meridian plane.
  • the circumferential direction is tangent to the circumference of the tire.
  • radially inner means “closer”, respectively “further from the axis of rotation of the tire”.
  • axially inner means “closer” or “furthest from the equatorial plane of the tire” respectively, the equatorial plane of the tire being the plane passing through the middle of the running surface and perpendicular to the axis of rotation.
  • a tire comprises a tread intended to come into contact with a ground via a rolling surface, the two axial ends of which are connected by means of two sidewalls with two beads. providing the mechanical connection between the tire and the rim on which it is intended to be mounted.
  • a radial tire further comprises a reinforcing reinforcement, consisting of a crown reinforcement, radially inner to the tread, and a carcass reinforcement, radially inner to the crown reinforcement.
  • the carcass reinforcement of a radial tire for a heavy vehicle of the civil engineering type usually comprises at least one carcass layer comprising reinforcements generally made of metal, coated with an elastomeric or elastomeric type polymeric material called a coating mixture.
  • a carcass layer comprises a main portion, connecting the two beads together and generally wound in each bead, from the inside to the outside of the tire around a circumferential reinforcing element, most often a metal called a bead wire, to form a reversal.
  • the metal reinforcements of a carcass layer are substantially parallel to each other and form, with the circumferential direction, an angle of between 85 ° and 95 °.
  • the crown reinforcement of a radial tire for a heavy vehicle of the civil engineering type comprises a superposition of crown layers extending circumferentially, radially outwardly of the carcass reinforcement.
  • Each crown layer consists of generally metallic reinforcements parallel to each other and coated with an elastomeric-type polymeric material or coating mixture.
  • the protective armor comprising at least one protective layer, essentially protects the working layers of mechanical or physicochemical attacks, likely to propagate through the tread radially inwardly of the tire.
  • the protective armor often comprises two radially superimposed protective layers, formed of elastic metal reinforcements, parallel to each other in each layer and crossed from one layer to the next, forming, with the circumferential direction, angles at least equal to 10 ° and at most equal to 35 °, and preferably at least 15 ° and at least more equal to 30 °.
  • the reinforcement comprising at least two working layers, has the function of belt the tire and give it rigidity and handling. It takes both mechanical loading of the tire, generated by the inflation pressure of the tire and transmitted by the carcass reinforcement, and mechanical stresses of rolling, generated by the rolling of the tire on a floor and transmitted by the tread . It must also withstand oxidation and shocks and perforations, thanks to its intrinsic design and that of the protective frame.
  • the reinforcement usually comprises two radially superposed working layers, formed of non-extensible metal reinforcements, parallel to one another in each layer and crossed from one layer to the next, forming, with the circumferential direction, angles not more than 60 °, and preferably not less than 15 ° and not more than 45 °.
  • the hooping reinforcement whose function is to take up at least part of the mechanical loading of the tire, improves the endurance of the crown reinforcement by stiffening the crown reinforcement.
  • the hooping frame can also be radially positioned between two working layers of the working frame, or radially outside the working frame.
  • the hooping reinforcement usually comprises two radially superimposed hooping layers, formed of metal reinforcements, parallel to each other in each layer and crossed from one layer to the next, forming, with the circumferential direction, angles at more than 10 °, and preferably at least 6 ° and not more than 8 °.
  • a metal reinforcement is mechanically characterized by a curve representing the tensile force (in N), applied to the metallic reinforcement, according to its relative elongation (in%), called the force-elongation curve.
  • the structural elongation As results from the relative positioning of the constituent metal son of the metal reinforcement under a low tensile force.
  • the elastic elongation Ae results from the elasticity of the metal of the metal wires, constituting the metal reinforcement, taken individually, the behavior of the metal according to a Hooke law.
  • the plastic elongation Ap results from the plasticity, that is to say the irreversible deformation, beyond the elastic limit, of the metal of these individual metal wires.
  • an extension module expressed in GPa, which represents the slope of the line tangent to the force-elongation curve at this point.
  • GPa the so-called elastic modulus in extension or Young's modulus
  • metal reinforcements there are usually elastic metal reinforcements, such as those used in the protective layers, and non-extensible or inextensible metal reinforcements, such as those used in the working layers.
  • An elastic metal reinforcement is characterized by a structural elongation As at least equal to 1% and a total elongation at break At at least equal to 4%.
  • an elastic metal reinforcement has an elastic modulus in extension at most equal to 150 GPa, and usually between 40 GPa and 150 GPa.
  • a non-extensible metal reinforcement is characterized by a total elongation At, under a tensile force equal to 10% of the breaking force Fm, at most equal to 0.2%.
  • a non-extensible metal reinforcement has an elastic modulus in extension usually between 150 GPa and 200 GPa.
  • the inventors When driving on more or less sharp stones present on the tracks on which the dumpers circulate, the inventors have observed that the tread of a tire is frequently subjected to cuts likely to cross radially to the inside up to the protective frame. These cuts in the tread generate localized corrosion of the metal reinforcements of the radially outer protective layer, which is able to propagate in said protective layer, to generate detachments of the tread and to cause tearing of portions of the tread rolling.
  • the inventors have set themselves the objective of increasing the resistance to attack at the top of a radial tire for a heavy vehicle of the civil engineering type, such as cuts in the tread, by a suitable choice of the design parameters. protective layers.
  • a tire for a heavy vehicle of the civil engineering type comprising a crown reinforcement, radially inner to a tread and radially external to a carcass reinforcement,
  • the crown reinforcement comprising, radially from the outside towards the inside, a protective reinforcement and a working reinforcement
  • the protective armature comprising at least one protective layer comprising metal reinforcements embedded in an elastomeric material, parallel to one another and forming an angle at least equal to 10 °, with a circumferential direction tangent to the circumference of the tire,
  • the protective layer metal reinforcements each having a section of diameter D and being two by two spaced apart by a pitch P at least equal to the diameter D,
  • the protective layer metal reinforcements being elastic and having a breaking strength Fm
  • the ratio A (PD) / D being at least equal to 0.25 and at most equal to 1
  • the ratio B (Fm / P) / 1000 being at least equal to 1.1 and at most equal to 2
  • Fm being expressed in N and P being expressed in mm
  • the protective layer elastic metal reinforcements being multi-structure cables of IxN structure comprising a single layer of N helically wound strands, each strand comprising an inner layer of M helically wound inner wires and an outer layer of K outer coiled wires. in a helix around the inner layer.
  • the diameter D of the section of a reinforcement is the diameter of the circle circumscribed in the section of the reinforcement, measured in a meridian section of the tire, that is to say a tire section by a meridian plane.
  • the pitch P between two consecutive reinforcements is the distance measured between the centers of the circles circumscribed to the respective sections of two consecutive reinforcements, measured in a meridian section of the tire.
  • the distance (P-D) is, therefore, the distance between two consecutive reinforcements, or, more precisely, the distance between the circles circumscribed to the respective sections of two consecutive reinforcements.
  • the distance (P-D) is called interrenorth distance.
  • the distance (P-D) corresponds to the portion of elastomeric material between two consecutive reinforcements, sometimes called rubber bridge.
  • This second condition aims at not having a distance. between two consecutive reinforcements too high. Beyond this value, the risk of having cracks crossing the protective reinforcement, between two consecutive reinforcements, radially inwards up to the frame of work is high. In addition, the density of reinforcements then becomes too low to guarantee the breaking force required for a protective layer.
  • the ratio Fm / P represents the breaking force of a unitary portion of protective layer, comprising metal reinforcements having a breaking force Fm and being spaced apart by a pitch P. If Fm is expressed in N and P in mm, the ratio Fm / P in N / mm is the breaking force of a unitary portion of protective layer of width equal to 1 mm.
  • the ratio B (Fm / P) / 1000, equal to the ratio Fm / P divided by 1000, is therefore a coefficient of breaking strength of a unit portion of protective layer. Such a ratio B is defined conventionally so as to have ratios A and B of the same order of magnitude.
  • a ratio B (Fm / P) / 1000, at least equal to 1.1 and at most equal to 2, means that the breaking force of a unit portion of the protective layer must be between 1100 N / mm. and 2000 N / mm.
  • the inventors have observed that the propagation of corrosion of the metal reinforcements of the radially outer protective layer, resulting from the cracking of the tread after cuts, is even more important than the inter-reinforcement distance. is close to 0, that is to say that these reinforcements are almost contiguous. To limit the propagation of corrosion, it is therefore advantageous to increase the inter-reinforcement distance.
  • Another advantage of an increased inter-reinforcement distance is to have a wider rubber bridge, thus to improve the connection between the tread and the radially outer protective layer and, consequently, to reduce the risk of cracking at this interface and the risk of tearing tread portions.
  • the inter-reinforcement distance must not be too important not to increase the risk of propagation of the through-cracks, initiated in the tread, through the protective reinforcement to the reinforcement of work, and correspondingly, so as not to increase the risk of perforation or cutting of the working layers.
  • an increased inter-reinforcement distance implies a reduction in the density of reinforcements, and therefore a decrease in the breaking force of a unitary portion. protective layer.
  • the protective layer elastic metal reinforcements are multi-structure cables of IxN structure comprising a single layer of N helically wound strands, each strand comprising an inner layer of M internal helical wires wound and a outer layer of K outer threads spirally wound around the inner layer.
  • the diameter D is at least 3 mm
  • the breaking force Fm is at least 5900 N
  • the pitch P is at least 4 mm.
  • a preferred example of a multistrand cable for a protective layer according to the invention has the structure 4 * (3 + 8) .35 or 44.35.
  • the protective layer of metal reinforcements form, with the circumferential direction, an angle at least equal to 15 ° and at most equal to 35 °.
  • the protective reinforcement comprises two protective layers whose respective metal reinforcements are crossed from one protective layer to the next.
  • the working reinforcement comprises two working layers, the respective non-extensible metallic reinforcements, embedded in an elastomeric material, parallel to each other and forming, with the circumferential direction, an angle at least equal to 15 ° and more equal to 45 °, are crossed from one working layer to the next.
  • the crown reinforcement advantageously comprises, radially inside the working frame, a hooping reinforcement comprising two hooping layers whose respective metal reinforcements, embedded in an elastomeric material, parallel to each other and forming, with the circumferential direction, an angle at most equal to 10 °, are crossed from one hooping layer to the next.
  • FIG. 1 meridian section of a tire-type heavy vehicle tire top according to the invention
  • FIG. 2 meridian section of a protective layer portion according to the invention
  • FIG. 1 there is shown a meridian section of a tire 1 for a heavy vehicle civil engineering type 40.00R57 comprising a crown reinforcement 3, radially inner to a tread 2 and radially external to a frame 4.
  • the crown reinforcement 3 comprises, radially from the outside towards the inside, a protective reinforcement 5, a working reinforcement 6 and a hooping reinforcement 7.
  • the protective reinforcement 5 comprises two layers of protection device (51, 52) comprising metal reinforcements embedded in an elastomeric material, parallel to one another and forming an angle equal to 24 °, with a circumferential direction XX 'tangent to the circumference of the tire, the respective metal reinforcements of each protective layer being crossed from one layer of protection to the next.
  • the working reinforcement 6 comprises two working layers (61, 62), the respective non-extensible metal reinforcements, embedded in an elastomeric material, parallel to each other and forming, with the circumferential direction XX ', angles respectively equal to 33 °. and 19 °, are crossed from one working layer to the next.
  • the hooping frame 7 comprises two hooping layers (71, 72) whose respective metal reinforcements, coated in an elastomeric material, parallel to each other and forming, with the circumferential direction XX ', an angle of between 6 ° and 8 °, are crossed from one hooping layer to the next.
  • FIG. 2 represents a meridian section of a protective layer portion (51, 52).
  • the protective layer metal reinforcements (51, 52) each have a diameter section D and are two by two spaced apart by a pitch P at least equal to the diameter D.
  • the inter-reinforcement distance between two consecutive reinforcements is P-D.
  • the protective layer metal reinforcements (51, 52) are elastic and have a breaking strength Fm.
  • Two types of protective layer metal reinforcements (51, 52) have been more precisely studied: a structure 52.26 multitoron cable and a structure 44.35 multi-structure cable.
  • pitch values P between 4.8 mm and 6.5 mm ensure compliance with the essential features of the invention. .
  • the inventors have made comparative analyzes of the state of the interface between the protective reinforcement and the tread, for tires according to the invention and for tires of the state of the art having rolled into customers. They were able to observe that the extent of the corrosion zones, in particular perpendicularly to the elastic metal layers of the protective layer, was significantly lower for the tires according to the invention compared to the tires of the state of the art. where a significant gain in terms of resistance to attacks from the summit.

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Abstract

La présente invention a pour objet un pneumatique radial, pour véhicule lourd de type génie civil, et vise à augmenter la résistance aux agressions de son sommet, telles que des coupures de la bande de roulement.Cet objectif a été atteint par un pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil comprenant une armature de sommet (3), radialement intérieure à une bande de roulement (2) et radialement extérieure à une armature de carcasse (4), l'armature de sommet (3) comprenant, radialement de l'extérieur vers l'intérieur, une armature de protection (5) et une armature de travail (6), l'armature de protection (5) comprenant au moins une couche de protection (51, 52) comprenant des renforts métalliques élastiques ayant une résistance à rupture Fm et une section de diamètre D et étant deux à deux espacés d'un pas P au moins égal au diamètre D. Selon l'invention, le rapport A= (P-D)/D est au moins égal à 0.25 et au plus égal à 1, le rapport B= (Fm/P)/1000 est au moins égal à 1.1 et au plus égal à 2, Fm étant exprimée en N et P étant exprimé en mm et les renforts métalliques élastiques de couche de protection (51, 52) sont des câbles multitorons de structure 1xN comprenant une unique couche de N torons enroulés en hélice.

Description

ARMATURE DE SOMMET DE PNEUMATIQUE POUR VEHICULE LOURD DE TYPE GENIE CIVIL
[0001] La présente invention a pour objet un pneumatique radial, destiné à équiper un véhicule lourd de type génie civil, et concerne plus particulièrement l'armature de sommet d'un tel pneumatique.
[0002] Typiquement un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil, au sens de la norme de la European Tyre and Rim Technical Organisation ou ETRTO, est destiné à être monté sur une jante dont le diamètre est au moins égal à 25 pouces. Bien que non limitée à ce type d'application, l'invention est décrite pour un pneumatique radial de grande dimension, destiné à être monté sur un dumper, véhicule de transport de matériaux extraits de carrières ou de mines de surface, par l'intermédiaire d'une jante dont le diamètre est au moins égal à 49 pouces et peut atteindre 57 pouces, voire 63 pouces. [0003] Un pneumatique ayant une géométrie de révolution par rapport à un axe de rotation, la géométrie du pneumatique est généralement décrite dans un plan méridien contenant l'axe de rotation du pneumatique. Pour un plan méridien donné, les directions radiale, axiale et circonférentielle désignent respectivement les directions perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique, parallèle à l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire au plan méridien. La direction circonférentielle est tangente à la circonférence du pneumatique.
[0004] Dans ce qui suit, les expressions «radialement intérieur», respectivement «radialement extérieur» signifient «plus proche », respectivement «plus éloigné de l'axe de rotation du pneumatique». Par «axialement intérieur», respectivement «axialement extérieur», on entend «plus proche», respectivement «plus éloigné du plan équatorial du pneumatique», le plan équatorial du pneumatique étant le plan passant par le milieu de la surface de roulement et perpendiculaire à l'axe de rotation.
[0005] De façon générale un pneumatique comprend une bande de roulement, destinée à venir en contact avec un sol par l'intermédiaire d'une surface de roulement, dont les deux extrémités axiales sont reliées par l'intermédiaire de deux flancs à deux bourrelets assurant la liaison mécanique entre le pneumatique et la jante sur laquelle il est destiné à être monté.
[0006] Un pneumatique radial comprend en outre une armature de renforcement, constituée d'une armature de sommet, radialement intérieure à la bande de roulement, et d'une armature de carcasse, radialement intérieure à l'armature de sommet.
[0007] L'armature de carcasse d'un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil comprend habituellement au moins une couche de carcasse comprenant des renforts généralement métalliques, enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou élastomérique appelé mélange d'enrobage. Une couche de carcasse comprend une partie principale, reliant les deux bourrelets entre eux et s 'enroulant généralement, dans chaque bourrelet, de l'intérieur vers l'extérieur du pneumatique autour d'un élément de renforcement circonférentiel le plus souvent métallique appelé tringle, pour former un retournement. Les renforts métalliques d'une couche de carcasse sont sensiblement parallèles entre eux et forment, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 85° et 95°.
[0008] L'armature de sommet d'un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil comprend une superposition de couches de sommet s 'étendant circonférentiellement, radialement à l'extérieur de l'armature de carcasse. Chaque couche de sommet est constituée de renforts généralement métalliques, parallèles entre eux et enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou mélange d'enrobage.
[0009] Parmi les couches de sommet, on distingue usuellement les couches de protection, constitutives de l'armature de protection et radialement les plus à l'extérieur, et les couches de travail, constitutives de l'armature de travail et radialement comprises entre l'armature de protection et l'armature de carcasse. [0010] L'armature de protection, comprenant au moins une couche de protection, protège essentiellement les couches de travail des agressions mécaniques ou physicochimiques, susceptibles de se propager à travers la bande de roulement radialement vers l'intérieur du pneumatique.
[0011] L'armature de protection comprend souvent deux couches de protection, radialement superposées, formées de renforts métalliques élastiques, parallèles entre eux dans chaque couche et croisés d'une couche à la suivante, en formant, avec la direction circonférentielle, des angles au moins égaux à 10° et au plus égaux à 35°, et, de préférence, au moins égaux à 15° et au plus égaux à 30°.
[0012] L'armature de travail, comprenant au moins deux couches de travail, a pour fonction de ceinturer le pneumatique et de lui conférer de la rigidité et de la tenue de route. Elle reprend à la fois des sollicitations mécaniques de gonflage, générées par la pression de gonflage du pneumatique et transmises par l'armature de carcasse, et des sollicitations mécaniques de roulage, générées par le roulage du pneumatique sur un sol et transmises par la bande roulement. Elle doit en outre résister à l'oxydation et aux chocs et perforations, grâce à sa conception intrinsèque et à celle de l'armature de protection.
[0013] L'armature de travail comprend usuellement deux couches de travail, radialement superposées, formées de renforts métalliques non extensibles, parallèles entre eux dans chaque couche et croisés d'une couche à la suivante, en formant, avec la direction circonférentielle, des angles au plus égaux à 60°, et, de préférence, au moins égaux à 15° et au plus égaux à 45°.
[0014] Pour diminuer les sollicitations mécaniques de gonflage transmises à l'armature de travail, il est connu de disposer, radialement à l'intérieur de l'armature de travail et radialement à l'extérieur de l'armature de carcasse, une armature de frettage. L'armature de frettage, dont la fonction est de reprendre au moins en partie les sollicitations mécaniques de gonflage, améliore l'endurance de l'armature de sommet par une rigidifïcation de l'armature de sommet. L'armature de frettage peut également être radialement positionnée entre deux couches de travail de l'armature de travail, ou radialement à l'extérieur de l'armature de travail. [0015] L'armature de frettage comprend usuellement deux couches de frettage, radialement superposées, formées de renforts métalliques, parallèles entre eux dans chaque couche et croisés d'une couche à la suivante, en formant, avec la direction circonférentielle, des angles au plus égaux à 10°, et, de préférence, au moins égaux à 6° et au plus égaux à 8°. [0016] En ce qui concerne les renforts métalliques, un renfort métallique est caractérisé mécaniquement par une courbe représentant la force de traction (en N), appliquée au renfort métallique, en fonction de son allongement relatif (en %), dite courbe force- allongement. De cette courbe force-allongement sont déduites des caractéristiques mécaniques en traction du renfort métallique, telles que l'allongement structural As (en %), l'allongement total à la rupture At (en %), la force à la rupture Fm (charge maximale en N) et la résistance à la rupture Rm (en MPa), ces caractéristiques étant mesurées selon la norme ISO 6892 de 1984.
[0017] L'allongement total à la rupture At du renfort métallique est, par définition, la somme de ses allongements structural, élastique et plastique (At = As + Ae + Ap). L'allongement structural As résulte du positionnement relatif des fils métalliques constitutifs du renfort métallique sous un faible effort de traction. L'allongement élastique Ae résulte de l'élasticité même du métal des fils métalliques, constituant le renfort métallique, pris individuellement, le comportement du métal suivant une loi de Hooke. L'allongement plastique Ap résulte de la plasticité, c'est-à-dire de la déformation irréversible, au-delà de la limite d'élasticité, du métal de ces fils métalliques pris individuellement. Ces différents allongements ainsi que leurs significations respectives, bien connus de l'homme du métier, sont décrits, par exemple, dans les documents US5843583, WO2005/014925 et WO2007/090603.
[0018] On définit également, en tout point de la courbe force-allongement d'un renfort métallique, un module en extension, exprimé en GPa, qui représente la pente de la droite tangente à la courbe force-allongement en ce point. En particulier, on appelle module élastique en extension ou module d'Young, le module en extension de la partie linéaire élastique de la courbe force-allongement.
[0019] Parmi les renforts métalliques, on distingue usuellement les renforts métalliques élastiques, tels que ceux utilisés dans les couches de protection, et les renforts métalliques non extensibles ou inextensibles, tels que ceux utilisés dans les couches de travail.
[0020] Un renfort métallique élastique est caractérisé par un allongement structural As au moins égal à 1% et un allongement total à rupture At au moins égal à 4%. En outre, un renfort métallique élastique a un module élastique en extension au plus égal à 150 GPa, et compris usuellement entre 40 GPa et 150 GPa. [0021] Un renfort métallique non extensible est caractérisé par un allongement total At, sous une force de traction égale 10% de la force à rupture Fm, au plus égal à 0.2%. Par ailleurs, un renfort métallique non extensible a un module élastique en extension compris usuellement entre 150 GPa et 200 GPa. [0022] Lors du roulage sur des pierres plus ou moins tranchantes présentes sur les pistes sur lesquelles circulent les dumpers, les inventeurs ont observé que la bande de roulement d'un pneumatique est fréquemment soumise à des coupures susceptibles de la traverser radialement vers l'intérieur jusqu'à l'armature de protection. Ces coupures de la bande de roulement génèrent une corrosion localisée des renforts métalliques de la couche de protection radialement extérieure, susceptible de se propager dans ladite couche de protection, de générer des décollements de la bande de roulement et de provoquer des arrachements de portions de bande de roulement.
[0023] Les inventeurs se sont donnés pour objectif d'augmenter la résistance aux agressions du sommet d'un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil, telles que des coupures de la bande de roulement, par un choix adapté des paramètres de conception des couches de protection.
[0024] Cet objectif a été atteint, selon l'invention, par un pneumatique pour véhicule lourd de type génie civil comprenant une armature de sommet, radialement intérieure à une bande de roulement et radialement extérieure à une armature de carcasse,
-l'armature de sommet comprenant, radialement de l'extérieur vers l'intérieur, une armature de protection et une armature de travail,
-l'armature de protection comprenant au moins une couche de protection comprenant des renforts métalliques enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant un angle au moins égal à 10°, avec une direction circonférentielle tangente à la circonférence du pneumatique,
-les renforts métalliques de couche de protection ayant chacun une section de diamètre D et étant deux à deux espacés d'un pas P au moins égal au diamètre D,
-les renforts métalliques de couche de protection étant élastiques et ayant une résistance à rupture Fm,
-le rapport A= (P-D)/D étant au moins égal à 0.25 et au plus égal à 1, -le rapport B= (Fm/P)/1000 étant au moins égal à 1.1 et au plus égal à 2, Fm étant exprimée en N et P étant exprimé en mm,
-et les renforts métalliques élastiques de couche de protection étant des câbles multitorons de structure IxN comprenant une unique couche de N torons enroulés en hélice, chaque toron comprenant une couche interne de M fils internes enroulés en hélice et une couche externe de K fils externes enroulés en hélice autour de la couche interne.
[0025] Le diamètre D de la section d'un renfort est le diamètre du cercle circonscrit à la section du renfort, mesuré dans une coupe méridienne du pneumatique, c'est-à-dire une section de pneumatique par un plan méridien. Le pas P entre deux renforts consécutifs est la distance mesurée entre les centres des cercles circonscrits aux sections respectives de deux renforts consécutifs, mesurée dans une coupe méridienne du pneumatique. La distance (P-D) est, par conséquent, la distance entre deux renforts consécutifs, ou, plus précisément, la distance entre les cercles circonscrits aux sections respectives de deux renforts consécutifs. Dans ce qui suit, la distance (P-D) est appelée distance interrenforts. Par ailleurs, la distance (P-D) correspond à la portion de matériau élastomérique entre deux renforts consécutifs, appelée parfois pont de gomme. Le rapport A= (P-D)/D est donc la distance relative entre deux renforts consécutifs ramenée au diamètre D d'un renfort. [0026] Un rapport A= (P-D)/D au moins égal 0.25 signifie que la distance entre deux renforts consécutifs doit être au moins égale une valeur minimale égale à 25% du diamètre D. Cette première condition signifie que deux renforts consécutifs ne peuvent pas être en contact l'un avec l'autre. En-deçà de cette valeur, deux renforts consécutifs sont très proches l'un de l'autre, voir susceptibles d'être en contact l'un avec l'autre : d'où un risque élevé de propagation de la corrosion d'un renfort à l'autre.
[0027] Un rapport A= (P-D)/D au plus égal 1 signifie que la distance entre deux renforts consécutifs doit être au plus égale une valeur maximale égale à 100% du diamètre D. Cette deuxième condition vise à ne pas avoir une distance entre deux renforts consécutifs trop élevée. Au-delà de cette valeur, le risque d'avoir des fissures traversant l'armature de protection, entre deux renforts consécutifs, radialement vers l'intérieur jusqu'à l'armature de travail est élevé. De plus la densité de renforts devient alors trop faible pour garantir la force à rupture requise pour une couche de protection.
[0028] Le rapport Fm/P représente la force à rupture d'une portion unitaire de couche de protection, comprenant des renforts métalliques ayant une force à rupture Fm et étant espacés d'un pas P. Si Fm est exprimée en N et P en mm, le rapport Fm/P en N/mm est la force à rupture d'une portion unitaire de couche de protection de largeur égale à 1 mm. Le rapport B= (Fm/P)/1000, égal au rapport Fm/P divisé par 1000, est donc un coefficient de force à rupture d'une portion unitaire de couche de protection. Un tel rapport B est défini conventionnellement de façon à avoir des rapports A et B de même ordre de grandeur.
[0029] Un rapport B= (Fm/P)/1000, au moins égal à 1.1 et au plus égal à 2, signifie que la force à rupture d'une portion unitaire de couche de protection doit être comprise entre 1100 N/mm et 2000 N/mm.
[0030] Les inventeurs ont observé que la propagation de la corrosion des renforts métalliques de la couche de protection radialement extérieure, résultant de la fissuration de la bande de roulement suite à des coupures, est d'autant plus importante que la distance inter-renforts est proche de 0, c'est-à-dire que ces renforts sont quasi jointifs. Pour limiter la propagation de la corrosion, il est donc avantageux d'augmenter la distance inter-renforts. Un autre avantage d'une distance inter-renforts augmentée est d'avoir un pont de gomme plus large, donc d'améliorer la liaison entre la bande de roulement et la couche de protection radialement extérieure et, par conséquent, de diminuer le risque de fissuration à cette interface et le risque d'arrachement de portions de bande de roulement. En revanche, la distance inter-renforts ne doit pas être trop importante pour ne pas augmenter le risque de propagation des fissures traversantes, initiées dans la bande de roulement, à travers l'armature de protection jusqu'à l'armature de travail, et, corrélativement, pour ne pas augmenter le risque de perforation ou de coupure des couches de travail. Les inventeurs ont montré qu'un rapport A= (P- D)/D étant au moins égal à 0.25 et au plus égal à 1 était un bon compromis pour une distance inter-renforts optimale pour un renfort de diamètre D donné. [0031] Par ailleurs une distance inter-renforts augmentée implique une diminution de la densité de renforts, et donc une diminution de la force à rupture d'une portion unitaire de couche de protection. Par conséquent, il est avantageux d'augmenter le diamètre D des renforts et d'avoir une résistance à rupture Fm de renfort augmentée. Les inventeurs ont montré qu'un rapport B= (Fm/P)/1000 au moins égal à 1.1 et au plus égal à 2 était particulièrement avantageux. [0032] Toujours selon l'invention, les renforts métalliques élastiques de couche de protection sont des câbles multitorons de structure IxN comprenant une unique couche de N torons enroulés en hélice, chaque toron comprenant une couche interne de M fils internes enroulés en hélice et une couche externe de K fils externes enroulés en hélice autour de la couche interne. [0033] Avantageusement, le rapport A = (P-D)/D est au moins égal à 0.3.
[0034] Selon un mode de réalisation préféré des couches de protection, le diamètre D est au moins égal à 3 mm, la force à rupture Fm est au moins égale 5900 N et le pas P est au moins égal à 4 mm.
[0035] Selon une première variante du mode de réalisation préféré des câbles multitorons, N=3 ou N=4, de préférence N=4.
[0036] Selon une deuxième variante du mode de réalisation préféré des câbles multitorons, M=3, 4 ou 5, de préférence M=3.
[0037] Selon une troisième variante du mode de réalisation préféré des câbles multitorons, K=7, 8, 9, 10 ou 11, de préférence K=8. [0038] Un exemple préféré de câble multitorons pour une couche de protection selon l'invention a pour structure 4*(3+8).35 ou 44.35. Il s'agit d'un câble multitorons à N=4 torons, chaque toron comprenant une couche interne de M=3 fils internes enroulés en hélice et une couche externe de K=8 fils externes enroulés en hélice autour de la couche interne, les fils ayant une section de diamètre d=0.35 mm. [0039] Avantageusement les renforts métalliques de couche de protection forment, avec la direction circonférentielle, un angle au moins égal à 15° et au plus égal à 35°.
[0040] Préférentiellement l'armature de protection comprend deux couches de protection dont les renforts métalliques respectifs sont croisés d'une couche de protection à la suivante. [0041] Encore préférentiellement l'armature de travail comprend deux couches de travail dont les renforts métalliques respectifs non extensibles, enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant, avec la direction circonférentielle, un angle au moins égal à 15° et au plus égal à 45°, sont croisés d'une couche de travail à la suivante.
[0042] L'armature de sommet comprend avantageusement , radialement à l'intérieur de l'armature de travail, une armature de frettage comprenant deux couches de frettage dont les renforts métalliques respectifs, enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant, avec la direction circonférentielle, un angle au plus égal à 10°, sont croisés d'une couche de frettage à la suivante.
[0043] Les caractéristiques de l'invention sont illustrées par les figures 1 et 2 schématiques et non représentées à l'échelle, en référence à un pneumatique de dimension 40.00R57 :
-figure 1 : coupe méridienne d'un sommet de pneumatique pour véhicule lourd de type dumper selon l'invention
-figure 2 : coupe méridienne d'une portion de couche de protection selon l'invention
[0044] Sur la figure 1, est représentée une coupe méridienne d'un pneumatique 1 pour véhicule lourd de type génie civil de dimension 40.00R57 comprenant une armature de sommet 3, radialement intérieure à une bande de roulement 2 et radialement extérieure à une armature de carcasse 4. L'armature de sommet 3 comprend, radialement de l'extérieur vers l'intérieur, une armature de protection 5, une armature de travail 6 et une armature de frettage 7. L'armature de protection 5 comprend deux couches de protection (51, 52) comprenant des renforts métalliques enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant un angle égal à 24°, avec une direction circonférentielle XX' tangente à la circonférence du pneumatique, les renforts métalliques respectifs de chaque couche de protection étant croisés d'une couche de protection à la suivante. L'armature de travail 6 comprend deux couches de travail (61, 62) dont les renforts métalliques respectifs non extensibles, enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant, avec la direction circonférentielle XX', des angles respectivement égaux à 33° et 19°, sont croisés d'une couche de travail à la suivante. L'armature de frettage 7 comprend deux couches de frettage (71, 72) dont les renforts métalliques respectifs, enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant, avec la direction circonférentielle XX', un angle compris entre 6° et 8°, sont croisés d'une couche de frettage à la suivante.
[0045] La figure 2 représente une coupe méridienne d'une portion de couche de protection (51 , 52). Les renforts métalliques de couche de protection (51 , 52) ont chacun une section de diamètre D et sont deux à deux espacés d'un pas P au moins égal au diamètre D. La distance inter-renforts entre deux renforts consécutifs est P-D. En outre, les renforts métalliques de couche de protection (51, 52) sont élastiques et ont une résistance à rupture Fm. [0046] Deux types de renforts métalliques de couche de protection (51, 52) ont été plus précisément étudiés : un câble multitorons de structure 52.26 et un câble multitorons de structure 44.35. Le câble 52.26 est un câble multitorons à N=4 torons, chaque toron comprenant une couche interne de M=4 fils internes enroulés en hélice et une couche externe de K=9 fils externes enroulés en hélice autour de la couche interne, les fils ayant une section de diamètre d=0.26 mm. Le câble 44.35 est un câble multitorons à N=4 torons, chaque toron comprenant une couche interne de M=3 fils internes enroulés en hélice et une couche externe de K=8 fils externes enroulés en hélice autour de la couche interne, les fils ayant une section de diamètre d=0.35 mm.
[0047] Le tableau 1 présente les évolutions respectives du rapport A = (P-D)/D et du rapport B = (Fm/P)/1000 en fonction du pas P, pour un câble multitorons métallique élastique de structure 52.26 de diamètre D=3.1 mm et de force à rupture Fm=5950 N.
Figure imgf000012_0001
Tableau 1
[0048] Pour un câble multitorons métallique élastique de structure 52.26 de diamètre D=3.1 mm et de force à rupture Fm=5950 N, des valeurs de pas P comprises entre 4.1 mm et 5.5 mm garantissent le respect des caractéristiques essentielles de l'invention. [0049] Le tableau 2 présente les évolutions respectives du rapport A = (P-D)/D et du rapport B = (Fm/P)/1000 en fonction du pas P, pour un câble multitorons métallique élastique de structure 44.35 de diamètre D=3.8 mm et de force à rupture Fm=9500 N.
Figure imgf000013_0001
Tableau 2
[0050] Pour un câble multitorons métallique élastique de structure 44.35 de diamètre D=3.8 mm et de force à rupture Fm=9500 N, des valeurs de pas P comprises entre 4.8 mm et 6.5 mm garantissent le respect des caractéristiques essentielles de l'invention.
[0051] Les inventeurs ont fait des analyses comparatives de l'état de l'interface entre l'armature de protection et la bande de roulement, pour des pneumatiques conformes à l'invention et pour des pneumatiques de l'état de la technique ayant roulé en clientèle. Ils ont pu observer que l'étendue des zones de corrosion, en particulier perpendiculairement aux renforts métalliques élastiques de couche de protection, était signifïcativement plus faible pour les pneumatiques selon l'invention par rapport aux pneumatiques de l'état de la technique, d'où un gain significatif en terme de résistance aux agressions du sommet.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil comprenant une armature de sommet (3), radialement intérieure à une bande de roulement (2) et radialement extérieure à une armature de carcasse (4),
-l'armature de sommet (3) comprenant, radialement de l'extérieur vers l'intérieur, une armature de protection (5) et une armature de travail (6),
-l'armature de protection (5) comprenant au moins une couche de protection (51, 52) comprenant des renforts métalliques enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant un angle au moins égal à 10°, avec une direction circonférentielle (XX ') tangente à la circonférence du pneumatique,
-les renforts métalliques de couche de protection (51, 52) ayant chacun une section de diamètre D et étant deux à deux espacés d'un pas P au moins égal au diamètre D,
-les renforts métalliques de couche de protection (51, 52) étant élastiques et ayant une résistance à rupture Fm,
caractérisé en ce que le rapport A = (P-D)/D est au moins égal à 0.25 et au plus égal à 1, en ce que le rapport B = (Fm/P)/1000 est au moins égal à 1.1 et au plus égal à 2, Fm étant exprimée en N et P étant exprimé en mm et en ce que les renforts métalliques élastiques de couche de protection (51, 52) sont des câbles multitorons de structure IxN comprenant une unique couche de N torons enroulés en hélice, chaque toron comprenant une couche interne de M fils internes enroulés en hélice et une couche externe de K fils externes enroulés en hélice autour de la couche interne..
2 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon la revendication 1, dans lequel le rapport A = (P-D)/D est au moins égal à 0.3. 3 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le diamètre D est au moins égal à 3 mm, la force à rupture Fm est au moins égale 5900 N et le pas P est au moins égal à 4 mm.
4 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel N=3 ou N=4, de préférence N=4. 5 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel M=3, 4 ou 5, de préférence M=3.
6 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel K=7, 8, 9, 10 ou 11, de préférence K=8. 7 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les renforts métalliques de couche de protection (51, 52) forment, avec la direction circonférentielle (XX'), un angle au moins égal à 15° et au plus égal à 35°.
8 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'armature de protection (5) comprend deux couches de protection (51, 52) dont les renforts métalliques respectifs sont croisés d'une couche de protection à la suivante.
9 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'armature de travail (6) comprend deux couches de travail (61 , 62) dont les renforts métalliques respectifs non extensibles, enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant, avec la direction circonférentielle (XX'), un angle au moins égal à 15° et au plus égal à 45°, sont croisés d'une couche de travail à la suivante.
10 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'armature de sommet (3) comprend, radialement à l'intérieur de l'armature de travail (4), une armature de frettage (7) comprenant deux couches de frettage (71, 72) dont les renforts métalliques respectifs, enrobés dans un matériau élastomérique, parallèles entre eux et formant, avec la direction circonférentielle (XX'), un angle au plus égal à 10°, sont croisés d'une couche de frettage à la suivante.
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