Titre : Architecture optimisée de pneumatique de génie civil

[0001] La présente invention a pour objet un pneumatique radial, destiné à équiper un véhicule lourd de type génie civil et plus particulièrement pour des mines souterraines, et concerne plus particulièrement la bande de roulement d’un tel pneumatique.

[0002] Les pneumatiques radiaux destinés à équiper un véhicule lourd de type génie civil pour des mines souterraines, sont désignés comme tels au sens de la norme de la European Tyre and Rim Technical Organisation (Organisation technique européenne du pneu et de la jante) ou ETRTO.

[0003] Par exemple un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil, au sens de la norme de la European Tyre and Rim Technical Organisation (Organisation technique européenne du pneu et de la jante) ou ETRTO, est destiné à être monté sur une jante dont le diamètre est au moins égal à 25 pouces et pour une charge nominale au moins égale à 8000 Kg.

[0004] 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 Taxe 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.

[0005] Dans ce qui suit, les expressions «radialement intérieur», respectivement «radialement extérieur» signifient «plus proche », respectivement «plus éloigné de Taxe 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 Taxe de rotation. [0006] 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.

[0007] 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.

[0008] L’armature de carcasse d’un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil, comprend habituellement au moins une couche de carcasse comprenant des renforts généralement métalliques, enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou élastomérique, obtenu par mélangeage et appelé mélange 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 80° et 90°.

[0009] L’armature de sommet d’un pneumatique radial pour véhicule de type génie civil, comprend une superposition de couches de sommet s’étendant circonférentiellement, radialement à l’extérieur de l’armature de carcasse. Chaque couche de sommet est constituée de renforts généralement métalliques, parallèles entre eux et enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou mélange d’enrobage.

[0010] La bande de roulement des pneumatiques pour mines souterraines ont des conditions d’usage très spécifiques. Descendre les pneumatiques au fond de la mine et les changer sont des opérations coûteuses et complexes qu’il convient de limiter. Pour la bande de roulement, il est donc nécessaire d’offrir à l’utilisateur le maximum de volume de gomme configuré pour être en contact avec le sol ou volume de gomme à user, maximal pour limiter ces opérations. D’autant que les pneumatiques utilisés en mine souterraine sont soumis à des agressions sévères et répétées. Par ailleurs, pour des raisons de sécurité, la vitesse dans les mines souterraines est limitée, et la présence d’une sculpture de la bande de roulement pour évacuer de l’eau ou augmenter l’adhérence n’a pas d’intérêt. Pour cet usage extrême, les manufacturiers de pneumatiques ont donc recours à des bandes de roulement lisses et très épaisses par rapport au diamètre de l’enveloppe.

[0011] Avoir un volume de gomme à user maximisé n’est pas suffisant pour optimiser la durée d’usage du pneumatique du point de vue de l’usure. Certains mélanges caoutchouteux ont démontré leurs performances en résistance à l’agression dans cet usage. Ainsi l’utilisation de mélanges synthétiques dans la bande de roulement permet d’accroître significativement la résistance aux agressions. Toutes ces solutions techniques ont pour conséquences d’augmenter la température et de favoriser la formation de poches à l’intérieur de la bande de roulement. Ces poches peuvent selon leur taille amener à la perte de partie de la bande de roulement amenant la défaillance du pneumatique. L’expression « mélange caoutchouteux » ou « composition de caoutchouc » désigne une composition de caoutchouc comportant au moins un élastomère et une charge.

[0012] Une solution est de ralentir la vitesse d’exploitation du véhicule mais cela pénalise la capacité d’extraction de la mine. Pour améliorer cette productivité, les manufacturiers ont proposé d’associer deux mélanges caoutchouteux, un de faible hystérèse, radial ement intérieur à un mélange caoutchouteux à user et une bande de roulement lamellisée permettant de refroidir cette bande de roulement épaisse (W02019/058084). Cette solution a effectivement permis d’améliorer les performances mais pas suffisamment de sorte que ces pneumatiques souffrent de problèmes d’arrachage de partie de la bande de roulement à des vitesses admissibles pour la sécurité dans la mine.

[0013] Les inventeurs se sont donnés pour objectif, pour un pneumatique radial pour véhicule de type génie civil minier d’augmenter la résistance à l’arrachement de partie de bande de roulement.

[0014] Cet objectif a été atteint par un pneumatique radial pour un véhicule minier, destiné à être monté sur une jante ayant un diamètre de jante au moins égal à 24 pouces et à porter une charge nominale au moins égale à 8 000 Kg, comprenant : • une bande de roulement destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement et reliée par l’intermédiaire de deux flancs à deux bourrelets destinés à entrer en contact avec la jante,

• une armature de sommet, radialement intérieure à la bande de roulement, comprenant des couches de sommet, comprenant des renforts métalliques,

• un plan médian perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique, passant par le milieu de la bande de roulement, et dont les points d’intersection avec la surface de roulement ont une distance moyenne à l’axe de rotation du pneumatique égale à Rm,

• la bande de roulement ayant une largeur axiale et ayant, dans le plan médian, une épaisseur radiale, définie comme la distance radiale du point le plus radialement extérieur de la couche de sommet la plus radialement extérieure à la surface de roulement, l’épaisseur radiale E de la bande de roulement étant au moins égale à 0.04*Rm,

• la bande de roulement comprenant au moins une première composition de caoutchouc et une deuxième composition de caoutchouc, constituant au moins 90% de l’épaisseur de la bande de roulement,

• la première composition de caoutchouc, étant radialement intérieure à la deuxième composition de caoutchouc,

• la deuxième composition de caoutchouc ayant un module d’extension sécant E10 2, mesuré à 10 % de déformation et à une température de 23° C, au moins égal à 5.2 MP a,

• la première composition de caoutchouc constitue au moins 40 % et au plus 66% de l’épaisseur de la bande de roulement, et de préférence au moins 45% et au plus 60% de l’épaisseur de la bande de roulement,

• l’allongement à rupture à 100°C de la première composition de caoutchouc est au moins égal à 500%, et la perte dynamique maximale tanô de ladite première composition de caoutchouc, mesurée à une température de 100°C et à une fréquence de 10 Hz, est au plus égale à 0,13,

• la première composition de caoutchouc comprend un taux en masse de charge renforçante au moins égal à 30 pce (parties de charge pour 100 parties d’élastomère) et au plus égal à 80 pce, • la deuxième composition de caoutchouc comprend du noir de carbone ayant un taux en masse au moins égal à 30 pce et au plus égal à 75 pce,

• le taux en masse de charges renforçantes total de la deuxième composition de caoutchouc est supérieur au taux en masse de charges renforçantes total de la première composition de caoutchouc.

[0015] Les pneumatiques miniers considérés ont la particularité d’avoir une bande de roulement épaisse à l’état neuf avec un taux d’entaillement très faible à l’état neuf ou à l’état usé. La bande de roulement ayant une largeur axiale W et ayant, dans le plan médian, une épaisseur radiale E égale à la distance radiale du point le plus radialement extérieur de la couche de sommet la plus radialement extérieure à la surface de roulement, l’épaisseur radiale E de la bande de roulement est au moins égale à 0.04*Rm, ce qui correspond pour les dimensions visées à des épaisseurs radiales de la bande de roulement à l’état neuf, supérieures à 55 mm et jusqu’à 120 mm pour certaines dimensions. Le taux d’entaillement surfacique se calcule en estimant la surface des entailles, rainures, incisions présentes dans la surface de roulement à l’état neuf rapportée à la surface totale de la bande de roulement qui correspond à la largeur axiale de la bande de roulement multipliée par le périmètre du pneumatique. Pour des pneumatiques dont la largeur axiale de la bande de roulement varie circonférentiellement, on peut prendre la largeur axiale moyenne et pour des pneumatiques dont le périmètre varie axialement, on prendra le périmètre moyen pour faire le calcul de la surface de roulement. Le taux d’entaillement de tels pneumatiques est souvent nul. Un tel taux d’entaillement surfacique permet de diminuer la température au sein de la bande de roulement sans impacter le volume de gomme à user.

[0016] La bande de roulement comprend essentiellement deux mélanges caoutchouteux ou compositions de caoutchouc composant au moins 90% de l’épaisseur de la bande de roulement. Par « composant au moins 90% de l’épaisseur de la bande de roulement », on entend que sur une coupe méridienne, l’épaisseur radiale moyenne dans la direction axiale de la deuxième composition plus l’épaisseur radiale moyenne dans la direction axiale de la première composition de caoutchouc est supérieure à 90% de l’épaisseur radiale moyenne dans la direction axiale de la bande de roulement. A une distance axiale donnée du plan médian, comprise entre les extrémités axiales de la couche de renforts la plus radialement extérieure de l’armature de sommet, sur une coupe méridienne, l’épaisseur radiale de la bande de roulement se mesure depuis le point le plus radialement extérieur de la couche de renfort la plus radialement extérieure de l’armature sommet jusqu’au point de la surface de roulement. L’épaisseur de la gomme d’enrobage du renfort le plus radialement extérieur est négligeable par rapport à l’épaisseur de la bande de roulement. Pour les points dont la distance axiale au point médian est supérieure à la demi-largeur axiale de la couche de renforts la plus radialement extérieure, l’épaisseur de la bande de roulement est calculée comme le rayon de la surface de roulement à cette distance axiale du plan médian moins le rayon du point le plus axialement extérieur des points les plus radialement extérieurs de la couche de renfort la plus radialement extérieure de l’armature de sommet.

[0017] Il y a possiblement d’autres compositions de caoutchouc dans la bande de roulement, par exemple une composition de caoutchouc fine permettant l’adhésion de la première composition de caoutchouc au mélange d’enrobage de la couche la plus radialement extérieure de l’armature de sommet, ou une couche de composition de caoutchouc permettant un meilleur collant entre les deux compositions de caoutchouc principales de la bande de roulement qui à elles deux représentent au moins 90% et de préférence 99% de l’épaisseur de la bande de roulement.

[0018] Pour une bonne résistance à l’abrasion il est nécessaire que la deuxième composition de caoutchouc, étant radialement extérieure à la première composition de caoutchouc, ait un module d’extension sécant E10 2 à 10 % de déformation, mesuré à 23° C au moins égal à 5.2 MPa, sur un échantillon prélevé sur le pneumatique cuit. Les compositions de caoutchouc ont des modules d’extension usuellement mesurés selon la norme ASTM D 412 sur des éprouvettes fabriquées pour le test. L’homme du métier saura choisir et adapter les dimensions de l’éprouvette en fonction de la quantité de mélange accessible et disponible dans le cas de prélèvements d’éprouvette dans le pneumatique pour cette mesure ainsi que pour l’ensemble des mesures sur les matériaux.

[0019] Pour améliorer le fonctionnement du pneumatique, il est également nécessaire d’avoir un équilibre particulier entre la deuxième composition de caoutchouc et la première composition de caoutchouc, l’expérience ayant démontrée qu’en dehors de ces plages, la solution n’était pas optimale en ce qui concerne la performance en fissuration des compositions de caoutchouc de la bande de roulement ou la performance en usure. Pour un équilibre optimal des performances, la première composition constitue au moins 40 % et au plus 66% de l’épaisseur de la bande de roulement, de préférence au moins 45 % et au plus 60% de l’épaisseur de la bande de roulement.

[0020] Pour atteindre un équilibre optimal, il est également nécessaire que la première composition de caoutchouc génère peu d’élévation de température lors du roulage et donc que sa perte dynamique maximale tanô, à une température de 100°C et à une fréquence de 10 Hz, soit au plus égale à 0,13. Les compositions de caoutchouc ont des pertes dynamiques usuellement mesurées selon la norme ASTM D 5992-96 sur des éprouvettes fabriquées pour le test. L’homme du métier saura choisir et adapter les dimensions de l’éprouvette en fonction de la quantité de mélange accessible et disponible dans le cas de prélèvements d’éprouvette dans le pneumatique pour cette mesure ainsi que pour l’ensemble des mesures sur les matériaux. Il est également nécessaire que sa résistance à la fissuration soit élevée et plus précisément que l’allongement à rupture à 100°C de la première composition de caoutchouc de la bande de roulement soit au moins égal à 500% de préférence au moins égal à 575%. Les compositions de caoutchouc ont des allongements à rupture usuellement mesurées selon la norme NF T 46 0002 sur des éprouvettes fabriquées pour le test. L’homme du métier saura choisir et adapter les dimensions de l’éprouvette en fonction de la quantité de mélange accessible et disponible dans le cas de prélèvements d’éprouvette dans le pneumatique pour cette mesure ainsi que pour l’ensemble des mesures sur les matériaux.

[0021] Pour atteindre les objectifs de l’invention, il convient de trouver un équilibre entre la deuxième composition de caoutchouc qui étant en contact avec l’air extérieur par l’intermédiaire de la surface de roulement, peut échanger davantage de calories avec l’extérieur notamment, et avoir une meilleure performance en usure étant radial ement extérieure à la première composition de caoutchouc. En effet la deuxième composition de caoutchouc échange des calories plus facilement avec l’extérieur étant en contact avec l’extérieur par le biais de la surface de roulement et non pas uniquement comme la première composition de caoutchouc par les bords axiaux de la bande de roulement. Par ailleurs étant radialement extérieure à la première composition de caoutchouc, pour les mêmes efforts exercés sur le pneumatique via la surface de roulement, la deuxième composition de caoutchouc se déplace davantage, et donc en extrémité d’aire de contact elle glisse sur une plus grande longueur et donc tend à user davantage sauf si sa composition est prévue pour éviter ce problème. Pour cette raison le taux en masse exprimé en pce de charge renforçante totale de la deuxième composition est supérieur au taux en masse exprimé en pce (parties de charge pour 100 parties d’élastomère) de charge de la première composition. Par charge renforçante, on entend soit du noir de carbone soit de la silice.

[0022] Etant donné le pourcentage en épaisseur radiale de la bande de roulement de la première composition, il est clair que cette composition de caoutchouc doit être configurée pour, une fois la deuxième composition de caoutchouc usée, avoir une bonne performance en roulage. Pour ce faire, il est important que son taux de charge soit cohérent avec le taux de charge de la deuxième composition de caoutchouc. Ainsi il est essentiel que la première composition comprenne un taux de charge renforçante au moins égal à 30 pce (parties de charge pour 100 parties d’élastomère) et au plus égal à 80 pce. Et pour que les taux de charge des deux compositions de caoutchouc soient cohérents entre eux, il est essentiel que la deuxième composition comprenne comme charges renforçantes au moins du noir de carbone, le noir de carbone ayant un taux au moins égal à 30 pce (parties de charge pour 100 parties d’élastomère) et au plus égal à 75 pce, de préférence au moins égal à 40 pce. Ainsi il est avantageux que la deuxième composition de caoutchouc (222) comprenne un taux en masse total de charge renforçante au moins égal à 40 pce.

[0023] Pour éviter la génération de thermique, non seulement il convient que la première composition de caoutchouc ait une perte dynamique faible mais il est également préférable qu’elle comprenne comme charges renforçantes de la silice et du noir de carbone. En effet la silice pour un même taux de charge est moins génératrice de thermique. Cette caractéristique la rend plus isolante mais étant donnée la position géométrique de la première composition de caoutchouc, déjà isolée par la deuxième composition de caoutchouc de la plus grande zone d’échange avec l’extérieur à savoir la surface de roulement, cela a peu d’influence.

[0024] Pour obtenir les équilibres visés une solution préférée est que la première composition de caoutchouc soit une composition de caoutchouc à base d’élastomères diéniques comprenant au moins une charge renforçante comprenant majoritairement du noir de carbone de surface spécifique STSA (Statistical Thickness Surface Area ou détermination de la surface par épaisseur statistique) supérieure à 100 m2/g. Un noir de carbone de surface spécifique STSA supérieure à 100 m2/g est un noir « fin » amenant une résistance supérieure à la propagation de fissures.

[0025] Pour obtenir les équilibres visés une solution préférée est que la deuxième composition de caoutchouc est une composition de caoutchouc à base d’élastomères diéniques comprenant au moins une charge renforçante, comprenant majoritairement du noir de carbone de surface spécifique STSA entre 70 et 140 m2/g et un indice COAN (Compressed Oil Absorption Number ou Indice d’absorption d’huile sur des échantillons comprimés) entre 85 et 105 ml/100 g, la composition comprend une huile avec un taux au plus égal à 20 pce, et une résine tackifiante (ou résine hydrocarbonée spécifique) avec un taux au plus égal à 10 pce. Un tel mélange est plus résistant aux agressions et le noir plutôt fin se dispersant de manière plus homogène permet une amélioration de la conduction thermique pour améliorer l’évacuation des calories et baisser ainsi la température de la bande de roulement pendant l’utilisation du pneumatique.

[0026] La mesure de la surface spécifique STSA ou finesse du noir est bien connue de l’homme de l’art du pneumatique. Elle est faite sur le mélange prélevé dans le pneumatique, l’éprouvette étant adaptée de la mesure présentée dans la norme ASTM D- 6556. L'indice d'absorption d'huile par des échantillons comprimés de noir de carbone (CO AN) est une mesure de la capacité du noir de carbone à absorber des liquides. Cette propriété est elle-même fonction de la structure du noir de carbone. L'indice COAN est déterminé en adaptant la norme ISO 4656/2012 à l'aide d'un absorptiomètre, avec des échantillons comprimés de noir de carbone issu d’échantillons prélevés dans le pneumatique.

[0027] La résine tackifiante utile aux besoins de l'invention peut être choisie parmi les résines naturelles ou synthétiques. Parmi les résines synthétiques elle peut être préférentiellement choisie parmi les résines hydrocarbonées thermoplastiques aliphatiques ou aromatiques ou encore du type aliphatique/ aromatique c'est-à-dire que les résines hydrocarbonées selon l'invention comprennent des unités aliphatiques, ou des unités aromatiques, ou encore des unités aliphatiques et des unités aromatiques. A titre de monomères aromatiques conviennent par exemple le styrène, l'alpha- méthyl styrène, l'ortho-, méta, para-méthyl styrène, le vinyle-toluène, le para-tertiobutylstyrène, les méthoxystyrènes, les chlorostyrènes, le vinylmésitylène, le divinylbenzène, le vinylnaphtalène, tout monomère vinylaromatique issu d'une coupe C9 (ou plus généralement d'une coupe Cs à Cio). De préférence, le monomère vinylaromatique est du styrène ou un monomère vinylaromatique issu d'une coupe C9 (ou plus généralement d'une coupe Cs à Cio). De préférence, le monomère vinylaromatique est le monomère minoritaire, exprimé en fraction molaire, dans le copolymère considéré.

[0028] Une deuxième composition de caoutchouc améliorée en conductivité sera d’autant plus efficace si le taux d’entaillement de la bande de roulement n’est pas nul. Il est important qu’il reste faible, à savoir que la surface de roulement ait un taux surfacique d’entaillement inférieur à 1%, pour ne pas diminuer de manière significative le volume de gomme à user. Une répartition optimale de l’entaillement est d’avoir deux rainures étroites pour ne pas diminuer le volume de gomme à user, faisant le tour du pneumatique, de part et d’autre du plan médian allant en zigzagant de l’extérieur axial de la bande de roulement vers le plan médian afin d’évacuer les calories de toutes les zones de la bande de roulement, à savoir le centre et les extrémités axiales. Plus précisément une solution préférée est que la bande de roulement comprenne au moins deux rainures étroites faisant le tour du pneu, chaque rainure étroite ayant une forme générale zigzagante de longueur d'onde L et d'amplitude A, la longueur d'onde L étant comprise entre 10% et 120% de la largeur axiale W de la bande de roulement, et l'amplitude A étant comprise entre 10% et 40% de cette même largeur axiale W, la surface de roulement ayant un taux surfacique d’entaillement inférieur à 1%. Par rainure étroite, on entend des rainures dont la largeur moyenne est inférieure à 10 mm.

[0029] En fonction des performances à atteindre et de la géométrie choisie pour les épaisseurs radiales des deuxième et première compositions de caoutchouc, une solution préférée est que chaque rainure étroite zigzagante ait une profondeur maximale, au moins égale à 20% et au plus égale à 90% de l'épaisseur E de la bande de roulement et de préférence comprise entre 40% à 70% de l'épaisseur E.

[0030] Les rainures ont le désavantage d’augmenter la souplesse de certaines parties de la bande de roulement ce qui peut générer de l’usure irrégulière de la bande de roulement. Une solution pour limiter ce phénomène est de mettre des pontages dans ces rainures notamment dans les parties longitudinales ou transversales. Ainsi une solution préférée est qu’une pluralité de pontages soient formés dans les rainures étroites zigzagantes, chaque pontage étant formé à partir du fond des rainures étroites et diminue localement la profondeur de ces rainures étroites d'au moins 20% de la profondeur maximale de ces rainures étroites.

[0031] Les caractéristiques de l’invention sont illustrées par la figure 1 schématique et non représentée à l’échelle, en référence à un pneumatique de dimension 29.5R29 employé dans les mines souterraines.

[0032] La figure 1 montre une vue volumique d'une variante de l'invention d'un pneu selon l’invention. Dans cette variante, le pneu 1 comprend une partie de sommet 2 prolongée de part et d'autre par des flancs 3, ces flancs 3 se terminant par des bourrelets non montrés sur cette figure 1, et une armature de carcasse 31 s 'étendant dans la partie de sommet 2, dans les flancs 3 et dans les bourrelets. Le plan médian M est perpendiculaire à l’axe YY’ de rotation du pneumatique et passe par le milieu de la bande de roulement 22 sur la figure 1.

[0033] La partie de sommet 2 est surmontée radial ement à l'extérieur par une bande de roulement 22 ayant une surface de roulement 10, une de largeur W égale à 680 mm et une épaisseur E, dans le plan médian M, égale à la distance radiale du point le plus radialement extérieur de la couche de sommet la plus radialement extérieure (211) à la surface de roulement (10). La partie de sommet 2 comprend une armature de sommet 21 formée de plusieurs couches de travail 210 et une armature de protection 211 positionnée radialement à l'extérieur des couches de travail 210.

[0034] La bande de roulement 22 est formée par superposition de deux matériaux, une première composition de caoutchouc 221 et une deuxième composition de caoutchouc 222, cette deuxième composition de caoutchouc 222 étant localisée radialement à l'extérieur de la première composition de caoutchouc 221 pour venir en contact avec le sol quand le pneu est neuf, cette deuxième composition de caoutchouc 222 ayant une épaisseur radiale moyenne égale à 62.5 mm. L'épaisseur moyenne de la première composition de caoutchouc 221 est égale à 62.5 mm et est destinée à être usée en roulage dès lors que la deuxième couche 222 est usée en totalité. [0035] La première composition de caoutchouc 221, située radial ement à l'intérieur de la deuxième composition de caoutchouc 222, est choisie pour avoir une valeur d'hystérèse faible caractérisée par une valeur tanô, cette valeur de tanô étant obtenue dans les conditions précisées dans le présent document. Dans l’invention cette hystérèse faible doit être associée à une valeur de l’allongement à rupture élevée.

[0036] Une couche intermédiaire 20 peut être intercalée entre l'armature de sommet 21 et la bande de roulement 22 cette couche intermédiaire a notamment pour rôle de lier la bande de roulement au reste du pneumatique. L’épaisseur radiale de cette couche intermédiaire représente moins de 10% de l’épaisseur E de la bande de roulement 22.

[0037] Dans cette bande de roulement 22, il est formé par moulage deux rainures étroites zigzagantes 4, 5 ayant une même géométrie, ces rainures étroites zigzagantes sont continues et font le tour complet du pneu autour de son axe de rotation (indiqué par la direction YY' sur cette figure 1). Ces rainures étroites zigzagantes 4, 5 ont une même profondeur maximale P égale à 70 mm et une largeur moyenne égale à 6 mm, cette largeur moyenne étant appropriée pour que les parois délimitant ces rainures étroites zigzagantes 4, 5 viennent au moins partiellement en contact l'une contre l'autre lors du roulage du pneu. Les rainures étroites zigzagantes sont présentes à neuf pour assurer une ventilation efficace et disparaissent dès lors que la bande de roulement a une épaisseur réduite donc présentant un échauffement moindre en roulage.

[0038] Chaque rainure étroite zigzagante 4, 5 a une forme crénelée pour laquelle on définit une longueur d'onde L égale ici à 240 mm et une amplitude A égale à 300 mm.

[0039] Grâce à la présence de ces deux rainures étroites 4, 5 crénelées, une surface d'échange thermique avec l'air environnant est créée dans le matériau, cette surface d'échange thermique correspondant à la surface de chacune des parois délimitant une rainure étroite. Chaque paroi de rainure étroite a une surface à neuf qui est égale approximativement à cinq fois la surface transversale équivalente vue en coupe de la bande de roulement, cette dernière surface transversale étant évaluée en multipliant la largeur W de la bande de roulement par l'épaisseur E de matière à user.

[0040] Dans la première partie de l'usage du pneu selon cette variante, la partie la plus radialement extérieure de la bande de roulement se trouve être ventilée par la présence de ces deux rainures étroites zigzagantes 4, 5, lesquelles ont la faculté de se fermer lors du passage dans le contact pour maintenir un niveau de rigidité approprié à neuf. Après une usure partielle suffisante pour voir disparaître les rainures étroites zigzagantes, les bonnes qualités intrinsèques de la première composition de caoutchouc 221 assurent une bonne tenue du pneumatique.

[0041] L’invention a été testée ou évaluée sur des pneumatiques de dimension 29.5R29. Les pneumatiques selon l’invention sont comparés à des pneumatiques de référence de même dimension pour chaque évaluation numérique. Le pneumatique est modélisé par la méthode des éléments finis et des calculs sont faits à une charge de 14000kg, à une pression de gonflage de 4,5 bars. Les résultats de calcul ci-dessous illustrent l’invention. Ces résultats sont exprimés en distance dans l’heure pour atteindre en un endroit quelconque de la bande de roulement une température maximale de 120°C, température à laquelle le risque de développement de fissures augmente significativement. Seule la bande de roulement change entre les différents pneumatiques, les armatures de sommet, de carcasse, les flancs, les bourrelets sont rigoureusement identiques entre les pneumatiques de référence et les différentes variantes des pneumatiques selon l’invention.

[0042] Les pneumatiques de référence comprennent :

• une première composition de caoutchouc comprenant pour 70 pce de caoutchouc naturel et 30 pce de styrène-butadiène (SBR) comprenant 43 pce de noir de carbone de surface spécifique STSA égale à 85 m ² /g pour un allongement à rupture de 460% à 100°C, une hystérèse égale à 0.08 à 100°C pour un module d’extension sécant E10 1 à 10 % de déformation, mesuré à 23° C à 5.1 MPa.

• une deuxième composition de caoutchouc comprenant 20 pce de caoutchouc naturel et 80 pce de styrène-butadiène (SBR) comprenant 65 pce de noir de carbone de surface spécifique STSA égale à 125 m ² /g et un indice CO AN égale à 95 ml/100g et 16 pce d’huile tackifiante, pour un allongement à rupture de 551% à 100°C, une hystérèse égale à 0.25 à 100°C et un module d’extension sécant E10_2 à 10 % de déformation, mesuré à 23° C à 5.0 MPa.

[0043] Les pneumatiques selon l’invention comprennent :

• une première composition de caoutchouc comprenant pour 100 pce de caoutchouc naturel, comprenant 40 pce de noir de carbone de surface spécifique STSA égale à 125 m ² /g et 15 pce de silice pour un allongement à rupture de 625% à 100°C et une hystérèse égale à 0.11 à 100°C, un module d’extension sécant E10 1 à 10 % de déformation, mesuré à 23° C à 5.2 MPa

• une deuxième composition de caoutchouc comprenant 100 pce de styrène- butadiène (SBR) comprenant 60 pce de noir de carbone de surface spécifique STSA égale à 125 m ² /g et un indice COAN égale à 95 ml/100g, et 11 pce d’huile tackifiante, pour un allongement à rupture de 362% à 100°C, une hystérèse égale à 0.22 à 100°C, pour un module d’extension sécant E10_2 à 10 % de déformation, mesuré à 23° C à 5.7 MPa.

[0044] Les pneumatiques de référence utilisent une technologie à deux compositions de caoutchouc, une première composition de caoutchouc très basse perte (0.08) avec des performances mécaniques équilibrées entre la résistance à rupture et le module d’extension sécant pour une telle hystérèse et une deuxième composition de caoutchouc avec un fort allongement rupture associé à un module d’extension sécant médian pour résister aux agressions. La répartition optimale pour ce type d’empilement est de l’ordre de 20% de première composition de caoutchouc dans l’épaisseur de la bande de roulement.

[0045] Pour des pneumatiques aussi particuliers en termes d’usage et d’épaisseur de bande de roulement, l’idée est de trouver un équilibre différent par l’introduction de silice dans les charges de la première composition de caoutchouc en dégradant l’hystérèse mais en améliorant l’allongement à rupture et en augmentant le module sécant de la deuxième composition de caoutchouc en dégradant son allongement à rupture. Etonnamment l’optimum de conception, pour la température sommet en faisant varier l’épaisseur de la première composition de caoutchouc dans la bande de roulement, est considérablement modifié et une synergie entre matériaux et équilibre des épaisseurs des compositions de caoutchouc permet de gagner en performance. Pour un pneumatique lisse sans rainures étroites zigzagantes, l’optimum pour la température, fortement lié à la propagation de fissure, devrait être logiquement lorsque le modèle ne comporte que la composition de caoutchouc de plus basse hystérèse. En réalité l’optimum dans cette configuration et ce de manière étonnante est lorsqu’il y a 66% de la première composition de caoutchouc dans la bande de roulement. Au-delà de cet optimum, le paramètre thermique décroit très légèrement. Néanmoins au-delà de cet optimum la résistance aux agressions du pneumatique décroit fortement notamment en raison du module de la première composition de caoutchouc, qui la rend moins résistante aux agressions. Au-delà de 40% de la première composition de caoutchouc dans la bande de roulement, le gain sur la performance thermique est de l’ordre de 40% comparativement à un pneumatique comprenant 100% de la deuxième composition de caoutchouc dans la bande de roulement. Entre ces deux bornes, en fonction de l’équilibre de performance souhaité, le pneumatique selon l’invention est toujours meilleur en résistance aux agressions et en propagation de fissure que les pneumatiques selon l’état de l’art.

[0046] Pour des pneumatiques munis de rainures étroites telles que décrites, l’optimum en température n’est plus à 66% de première composition de caoutchouc dans la bande de roulement mais à 50% de première composition de caoutchouc dans la bande de roulement et la performance décroit de plus de 10% par rapport à cet optimum pour un pneumatique ne comportant que la première composition de caoutchouc. De façon étonnante, l’interaction entre la sculpture et la constitution de la bande de roulement permet de trouver un optimum décalé en fonction de la proportion de la première composition de caoutchouc par rapport à un pneumatique sans rainures étroites. L’effet d’échange thermique est optimisé grâce aux rainures étroites pour la deuxième composition de caoutchouc comprenant comme charge du noir de carbone qui prenne le pas sur la génération de calories mais aussi grâce à la diminution d’échange thermique pour un matériau de plus faible hystérèse comprenant de la silice qui a également un effet de diminution des échanges thermiques. Les caractéristiques spécifiques de la bande de roulement, de très grande épaisseur et de très faible taux d’entaillement, rendent cet optimum tout à fait spécifique. L’optimum pour un pneumatique selon l’invention avec une sculpture à rainures étroites avec 50% de première composition de caoutchouc, permet une amélioration de la performance thermique de près de :

• 80% par rapport à un pneumatique sans rainures étroites dont la bande de roulement est composée de 100% de deuxième composition de caoutchouc

• 20% par rapport à un pneumatique sans rainures étroites dont la bande de roulement est composée de 100% de la première composition de caoutchouc • 22% par rapport à un pneumatique sans rainures étroites dont la bande de roulement est composée de 66% de la première composition de caoutchouc, optimum de la performance pour un pneumatique sans rainures étroites.

[0047] Autour de cet optimum à 50%, pour une proportion de première composition de caoutchouc comprise entre 40% et 66% de l’épaisseur de la bande de roulement, le gain en performance thermique est supérieur à 70% par rapport à un pneumatique sans rainures étroites dont la bande de roulement est composée de 100% de deuxième composition de caoutchouc. Préférentiellement pour une proportion de première composition de caoutchouc comprise entre 45% et 60% de l’épaisseur de la bande de roulement, le gain en performance thermique est supérieur à 75% par rapport à un pneumatique sans rainures étroites dont la bande de roulement est composée de 100% de deuxième composition de caoutchouc.

[0048] Par connaissance experte et des essais sur des sites miniers, les pneumatiques selon l’invention, en raison du module d’extension élevé de leur deuxième composition de caoutchouc auront une résistance améliorée aux agressions de 10 à 20% par rapport aux pneumatiques de référence. De même grâce à l’amélioration de l’allongement à rupture en comparaison à la composition des pneumatiques de référence, de la première composition de caoutchouc malgré la dégradation en hystérèse, les pneumatiques selon l’invention auront une amélioration de leur performance en résistance à la fissuration de l’ordre de 20%.

[0049] L’invention permet donc de trouver un équilibre largement amélioré entre les performances thermiques, de fissuration et d’arrachement de parties de bande de roulement comparativement aux pneumatiques selon l’état de l’art.