DE MELANGES CAOUTCHOUTEUX VARIABLES

[0001] La présente invention concerne un pneumatique, à armature de carcasse radiale et plus particulièrement un pneumatique destiné à équiper des véhicules portant de lourdes charges et roulant à vitesse soutenue, tels que, par exemple les camions, tracteurs, remorques ou bus routiers.

[0002] D'une manière générale dans les pneumatiques de type poids-lourds, l'armature de carcasse est ancrée de part et d'autre dans la zone du bourrelet et est surmontée radialement par une armature de sommet constituée d'au moins deux couches, superposées et formées de fils ou câbles parallèles dans chaque couche et croisés d'une couche à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°. Lesdites couches de travail, formant l'armature de travail, peuvent encore être recouvertes d'au moins une couche dite de protection et formée d'éléments de renforcement avantageusement métalliques et extensibles, dits élastiques. Elle peut également comprendre une couche de fils ou câbles métalliques à faible extensibilité faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 45° et 90°, cette nappe, dite de triangulation, étant radialement située entre l'armature de carcasse et la première nappe de sommet dite de travail, formées de fils ou câbles parallèles présentant des angles au plus égaux à 45° en valeur absolue. La nappe de triangulation forme avec au moins ladite nappe de travail une armature triangulée, qui présente, sous les différentes contraintes qu'elle subit, peu de déformations, la nappe de triangulation ayant pour rôle essentiel de reprendre les efforts de compression transversale dont est l'objet l'ensemble des éléments de renforcement dans la zone du sommet du pneumatique. [0003] Dans le cas des pneumatiques pour véhicules "Poids-Lourds", une seule couche de protection est habituellement présente et ses éléments de protection sont, dans la plupart des cas, orientés dans la même direction et avec le même angle en valeur absolue que ceux des éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus à l'extérieur et donc radialement adjacente. [0004] La direction circonférentielle du pneumatique, ou direction longitudinale, est la direction correspondant à la périphérie du pneumatique et définie par la direction de roulement du pneumatique.

[0005] La direction transversale ou axiale du pneumatique est parallèle à l'axe de rotation du pneumatique.

[0006] La direction radiale est une direction coupant l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci.

[0007] L'axe de rotation du pneumatique est l'axe autour duquel il tourne en utilisation normale.

[0008] Un plan radial ou méridien est un plan qui contient l'axe de rotation du pneumatique.

[0009] Le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, est un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu et qui divise le pneumatique en deux moitiés.

[0010] Certains pneumatiques actuels, dits "routiers", sont destinés à rouler à grande vitesse et sur des trajets de plus en plus longs, du fait de l'amélioration du réseau routier et de la croissance du réseau autoroutier dans le monde. L'ensemble des conditions, sous lesquelles un tel pneumatique est appelé à rouler, permet sans aucun doute un accroissement du nombre de kilomètres parcourus, l'usure du pneumatique étant moindre ; par contre l'endurance de ce dernier est pénalisée. Pour autoriser un voire deux rechapages de tels pneumatiques afin d'allonger leur durée de vie, il est nécessaire de conserver une structure et notamment une armature de carcasse dont les propriétés d'endurance sont suffisantes pour supporter lesdits rechapages.

[0011] Les roulages prolongés dans des conditions particulièrement sévères des pneumatiques ainsi construits font effectivement apparaître des limites en termes d'endurance de ces pneumatiques.

[0012] Les éléments de l'armature de carcasse sont notamment soumis à des contraintes de flexion et compression lors des roulages qui vont à Γ encontre de leur endurance. Les câbles qui constituent les éléments de renforcement des couches de carcasse sont en effet soumis à des contraintes importantes lors du roulage des pneumatiques, notamment à des flexions ou variations de courbure répétées induisant au niveau des fils des frottements, et donc de l'usure, ainsi que de la fatigue ; Ce phénomène est qualifié de "fatigue-fretting" . [0013] Pour remplir leur fonction de renforcement de l'armature de carcasse du pneumatique, lesdits câbles doivent tout d'abord présenter une bonne flexibilité et une endurance élevée en flexion, ce qui implique notamment que leurs fils présentent un diamètre relativement faible, de préférence inférieur à 0,28 mm, plus préférentiellement inférieur à 0,25 mm, plus petit généralement que celui des fils utilisés dans les câbles conventionnels pour les armatures de sommet des pneumatiques.

[0014] Les câbles de l'armature de carcasse sont également sujets à des phénomènes dits de "fatigue-corrosion" dus à la nature même des câbles qui favorisent le passage voire drainent des agents corrosifs tels que l'oxygène et l'humidité. En effet, l'air ou l'eau qui pénètrent dans le pneumatique par exemple lors d'une dégradation lors d'une coupure ou plus simplement du fait de la perméabilité, même faible de la surface intérieur du pneumatique, peuvent être conduits par les canaux formés au sein des câbles du fait même de leur structure.

[0015] Tous ces phénomènes de fatigue que l'on regroupe généralement sous le terme générique de "fatigue-fretting-corrosion" sont à l'origine d'une dégénérescence progressive des propriétés mécaniques des câbles et peuvent affecter, pour les conditions de roulage les plus sévères, la durée de vie de ces derniers.

[0016] Pour améliorer l'endurance de ces câbles de l'armature de carcasse, il est notamment connu d'augmenter l'épaisseur de la couche de caoutchouc qui forme la paroi interne de la cavité du pneumatique pour limiter au mieux la perméabilité de ladite couche. Cette couche est habituellement pour partie composée de butyle de façon à augmenter l'étanchéité du pneumatique. Ce type de matériau présente l'inconvénient d'augmenter le coût du pneumatique. [0017] Il est encore connu de modifier la construction desdits câbles afin notamment d'augmenter leur pénétrabilité par le caoutchouc, et ainsi limiter le passage des agents oxydants.

[0018] Par ailleurs, il est apparu dans ce dernier cas lors de roulage dans des conditions particulièrement sévères, notamment en termes de gonflage, de charges portées, que l'endurance de l'armature sommet pouvait être impactée.

[0019] Les inventeurs se sont ainsi donnés pour mission de fournir des pneumatiques pour véhicules lourds de type "Poids-Lourds", dont les performances d'usure sont conservées pour des usages routiers et dont les performances d'endurance sont améliorées notamment au regard des phénomènes de "fatigue-corrosion" ou de "fatigue-fretting- corrosion", quelles que soient les conditions de roulage notamment en termes de gonflage, de charge portée et dont le coût de fabrication reste acceptable.

[0020] Ce but a été atteint selon l'invention par un pneumatique à armature de carcasse radiale, constituée d'au moins une couche d'éléments de renforcement métalliques, ledit pneumatique comprenant une armature de sommet formée d'au moins deux couches de sommet de travail d'éléments de renforcement, croisés d'une couche à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°, elle-même coiffée radialement d'une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, les éléments de renforcement métalliques d'au moins une couche de l'armature de carcasse étant des câbles non frettés présentant au test dit de perméabilité un débit inférieur à 20 cmVmn, dans un plan radial, au moins sur une partie du profil méridien du pneumatique, l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité étant inférieure ou égale à 3.8 mm et, dans un plan radial, le rapport entre l'épaisseur de mélange caoutchouteux au niveau du plan médian circonférentiel entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité et l'épaisseur de mélange caoutchouteux mesurée dans une autre zone du pneumatique entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité étant supérieur à 1.05.

[0021] Le test dit de perméabilité permet de déterminer la perméabilité longitudinale à l'air des câbles testés, par mesure du volume d'air traversant une éprouvette sous pression constante pendant un temps donné. Le principe d'un tel test, bien connu de l'homme du métier, est de démontrer l'efficacité du traitement d'un câble pour le rendre imperméable à l'air ; il a été décrit par exemple dans la norme ASTM D2692-98.

[0022] Le test est réalisé sur des câbles extraits directement, par décorticage, des nappes de caoutchouc vulcanisées qu'ils renforcent, donc pénétrés par le caoutchouc cuit. [0023] Le test est réalisé sur 2 cm de longueur de câble, enrobé donc par sa composition de caoutchouc (ou gomme d'enrobage) environnante à l'état cuit, de la manière suivante : on envoie de l'air à l'entrée du câble, sous une pression de 1 bar, et on mesure le volume d'air à la sortie, à l'aide d'un débitmètre (calibré par exemple de 0 à 500 cm ³ /min). Pendant la mesure, l'échantillon de câble est bloqué dans un joint étanche comprimé (par exemple un joint en mousse dense ou en caoutchouc) de telle manière que seule la quantité d'air traversant le câble d'une extrémité à l'autre, selon son axe longitudinal, est prise en compte par la mesure ; l'étanchéité du joint étanche lui-même est contrôlée préalablement à l'aide d'une éprouvette de caoutchouc pleine, c'est-à-dire sans câble.

[0024] Le débit d'air moyen mesuré (moyenne sur 10 éprouvettes) est d'autant plus faible que l'imperméabilité longitudinale du câble est élevée. La mesure étant faite avec une précision de ± 0,2 cm ³ /min, les valeurs mesurées inférieures ou égales à 0,2 cm ³ /min sont considérées comme nulles ; elles correspondent à un câble qui peut être qualifié d'étanche (totalement étanche) à l'air selon son axe (i.e., dans sa direction longitudinale).

[0025] Ce test de perméabilité constitue en outre un moyen simple de mesure indirecte du taux de pénétration du câble par une composition de caoutchouc. Le débit mesuré est d'autant plus faible que le taux de pénétration du câble par le caoutchouc est élevé.

[0026] Des câbles présentant au test dit de perméabilité un débit inférieur à 20 cm3/mn présentent un taux de pénétration supérieure à 66%. [0027] Le taux de pénétration d'un câble peut encore être estimé selon la méthode décrite ci-après. Dans le cas d'un câble à couches, la méthode consiste dans un premier temps à éliminer la couche extérieure sur un échantillon d'une longueur comprise entre 2 et 4 cm pour ensuite mesurer selon une direction longitudinale et selon un axe donné la somme des longueurs de mélange caoutchouteux rapporté sur la longueur de l'échantillon. Ces mesures de longueurs de mélange caoutchouteux excluent les espaces non pénétrés sur cet axe longitudinal. Ces mesures sont répétées sur trois axes longitudinaux répartis sur la périphérie de l'échantillon et répétées sur cinq échantillons de câbles.

[0028] Lorsque le câble comporte plusieurs couches, la première étape d'élimination est répétée avec la couche nouvellement extérieure et les mesures de longueurs de mélange caoutchouteux selon des axes longitudinaux.

[0029] Une moyenne de tous les rapports de longueurs de mélange caoutchouteux sur les longueurs des échantillons ainsi déterminés est ensuite effectuée pour définir le taux de pénétration du câble. [0030] L'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement le plus proche de la dite surface est égale à la longueur de la projection orthogonale de l'extrémité du point d'un élément de renforcement le plus proche de la dite surface sur la surface intérieure de la cavité du pneumatique. [0031] Les mesures d'épaisseur de mélange caoutchouteux sont effectuées sur une coupe transversale d'un pneumatique, le pneumatique étant donc dans un état non gonflé.

[0032] Selon une réalisation avantageuse de l'invention, l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité est inférieure ou égale à 3.8 mm sur au moins deux tiers du profil méridien du pneumatique.

[0033] De préférence selon l'invention, dans un plan radial, au moins sur une partie du profil méridien du pneumatique, l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité est inférieure ou égale à 3.6 mm et de préférence encore inférieure ou égal à 3.4 mm.

[0034] Les inventeurs ont su mettre en évidence qu'un pneumatique ainsi réalisé selon l'invention conduit à des améliorations en termes de compromis endurance coûts de fabrication très intéressants. En effet, les propriétés d'endurance avec un tel pneumatique sont au moins aussi bonnes qu'avec les meilleures solutions évoquées ci-dessus que ce soit dans des conditions de roulage normales ou bien dans des conditions de roulage en mode plus sévère en termes de charges et/ou de gonflage. Par ailleurs, l'épaisseur de la couche de mélange caoutchouteux entre l'armature de carcasse et la cavité du pneumatique étant au moins localement réduite par rapport à des pneumatiques usuels et celle-ci constituant un des composants les plus onéreux du pneumatique, le coût de fabrication du pneumatique est inférieur à celui d'un pneumatique usuel. Les câbles de l'armature de carcasse présentant au test dit de perméabilité un débit inférieur à 20 cmVmn permettent de limiter les risques liés à la corrosion permettant ainsi de réduire au mieux l'épaisseur des mélanges caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et l'armature de carcasse.

[0035] Enfin, les inventeurs ont mis en évidence que dans des conditions de roulage particulièrement sévères, notamment en termes de gonflage, la réduction des épaisseurs de mélanges caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et l'armature de carcasse pouvait conduire à un endommagement de l'armature sommet et notamment des éléments de renforcement des couches de travail au niveau du plan équatorial.

[0036] Les inventeurs pensent interpréter ce phénomène du fait de la nature des mélanges caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et l'armature de carcasse. Les conceptions usuelles de pneumatiques associent deux mélanges, un premier mélange formant la paroi proprement dite de la cavité du pneumatique destiné à former une couche d'étanchéité. Ce type de mélange est habituellement réalisé à base de butyl et constitue un des éléments les plus onéreux du pneumatique. Le second mélange au contact de l'armature de carcasse est un mélange du type piège à oxygène permettant de freiner la migration des éléments oxydants. Les inventeurs, constatant que ce second mélange est d'autant plus efficace que sa température est élevée, ont su mettre en évidence qu'au-delà d'une certaine diminution d'épaisseur, son efficacité devient insuffisante, notamment dans la zone du plan équatorial, qui est une des zones du pneumatique où la température est la moins élevée. La combinaison d'une réduction d'épaisseur des deux types de couches de mélanges associée à des conditions particulièrement sévères d'utilisation a conduit les inventeurs au constat d'une limite d'épaisseur à avantageusement ne pas dépasser au risque de pénaliser non pas l'armature de carcasse qui semble bien protéger du fait des câbles présentant au test dit de perméabilité un débit inférieur à 20 cmVmn mais l'armature de sommet.

[0037] Le rapport entre l'épaisseur de mélange caoutchouteux au niveau du plan médian circonférentiel entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité et l'épaisseur de mélange caoutchouteux mesurée dans une autre zone du pneumatique entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité supérieur à 1.05, correspondant à une surépaisseur desdits mélanges entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et l'armature de carcasse au niveau du plan équatorial par rapport à l'épaisseur dans d'autres zones du pneumatique permet la réalisation de pneumatiques dont les performances d'endurance de l'armature de sommet sont satisfaisantes.

[0038] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, dans un plan radial, sur ladite partie du profil méridien du pneumatique dont l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité est inférieure ou égale à 3.8 mm, ladite épaisseur est supérieure à 2.4 mm, et de préférence supérieure à 3 mm. [0039] Avantageusement selon l'invention, au niveau du plan médian circonférentiel, la surépaisseur des mélanges entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et l'armature de carcasse par rapport aux autres zones du pneumatique est obtenue par une augmentation d'épaisseur de la couche de mélange assurant l'étanchéité et formant la surface de la paroi de la cavité du pneumatique. Les inventeurs ont en effet su mettre en évidence qu'il était plus intéressant d'augmenter l'épaisseur de ce mélange bien qu'il soit le plus onéreux car il est plus efficace que le second mélange pour les raisons énoncées ci- dessus.

[0040] Cette surépaisseur peut être obtenue de différentes façons lors de la fabrication du pneumatique. Une première méthode consiste à réaliser la couche de mélange caoutchouteux formant la paroi de la cavité du pneumatique avec le profil souhaité pour former ces surépaisseurs. Une autre méthode consiste à réaliser cette zone de surépaisseur par l'ajout de couches de mélanges caoutchouteux supplémentaires localement.

[0041] Avantageusement selon l'invention, dans un plan radial, la partie du profil méridien dont l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité est supérieure à au moins 1.05 fois l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité d'une dite autre zone du pneumatique est centrée sur le plan médian circonférentiel.

[0042] Avantageusement encore selon l'invention, la largeur axiale de ladite partie du profil méridien du pneumatique centrée sur le plan médian circonférentiel est supérieure à 20% de la largeur axiale de la couche de travail la plus large.

[0043] Selon une réalisation préférée de l'invention, dans un plan radial, sur au moins la partie du profil méridien du pneumatique sur laquelle l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité est inférieure ou égale à 3.8 mm, l'épaisseur du mélange caoutchouteux formant la surface intérieure de la cavité du pneumatique est inférieure à 2 mm et de préférence inférieure ou égale à 1.7 mm.

[0044] Cette réalisation préférée de l'invention, selon laquelle la réduction de l'épaisseur du mélange caoutchouteux formant la surface intérieure de la cavité du pneumatique, constitué le plus souvent de butyle, qui est un matériau dont le coût est non négligeable dans la constitution du pneumatique, à des valeurs inférieures à 2 mm sur une partie du profil méridien du pneumatique conduit avantageusement à un coût moindre du pneumatique.

[0045] De préférence encore selon l'invention, au niveau des parties du profil méridien du pneumatique présentant une épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité inférieure ou égale à 3.8 mm, la couche de mélange caoutchouteux radialement adjacente à la couche de mélange caoutchouteux radialement la plus à l'intérieur présente une épaisseur inférieure à 2.5 mm et de préférence inférieure à 2 mm. L'épaisseur de cette couche dont les constituants permettent notamment de fixer l'oxygène de l'air peut également être réduite de façon à diminuer encore le coût du pneumatique.

[0046] Les épaisseurs de chacune de ces deux couches sont égales à la longueur de la projection orthogonale d'un point d'une surface sur l'autre surface de ladite couche.

[0047] Avantageusement selon l'invention, dans un plan radial, le rapport entre l'épaisseur du mélange caoutchouteux formant la surface intérieure de la cavité du pneumatique mesurée au niveau du plan médian circonférentiel et l'épaisseur du mélange caoutchouteux formant la surface intérieure de la cavité du pneumatique mesurée dans une autre zone du pneumatique est supérieur à 1.1.

[0048] Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les éléments de renforcement métalliques d'au moins une couche de l'armature de carcasse sont des câbles à au moins deux couches, au moins une couche interne étant gainée d'une couche constituée d'une composition de caoutchouc non réticulable, réticulable ou réticulée, de préférence à base d'au moins un élastomère diénique.

[0049] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les câbles de l'armature de carcasse présentent au test dit de perméabilité un débit inférieur à 10 cmVmn et de préférence encore inférieur à 2 cmVmn.

[0050] L'invention propose encore un pneumatique à armature de carcasse radiale, constituée d'au moins une couche d'éléments de renforcement, ledit pneumatique comprenant une armature de sommet, elle-même coiffée radialement d'une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l'intermédiaire de deux flancs, les éléments de renforcement métalliques d'au moins une couche de l'armature de carcasse étant des câbles non frettés à au moins deux couches, au moins une couche interne étant gainée d'une couche constituée d'une composition de caoutchouc non réticulable, réticulable ou réticulée, de préférence à base d'au moins un élastomère diénique, dans un plan radial, au moins sur une partie du profil méridien du pneumatique, l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité étant inférieure ou égale à 3.8 mm et, dans un plan radial, le rapport entre l'épaisseur de mélange caoutchouteux mesurée au niveau du plan médian circonférentiel entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité et l'épaisseur de mélange caoutchouteux mesurée dans une autre zone du pneumatique entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité étant supérieur à 1.05.

[0051] Au sens de l'invention, des câbles, à au moins deux couches, au moins une couche interne étant gainée d'une couche constituée d'une composition polymérique présentent au test dit de perméabilité un débit inférieur à 20 cm3/mn et avantageusement inférieur à 2 cm3/mn.

[0052] Par l'expression "composition à base d'au moins un élastomère diénique", on entend de manière connue que la composition comprend à titre majoritaire (i.e. selon une fraction massique supérieure à 50%) ce ou ces élastomères diéniques.

[0053] On notera que la gaine selon l'invention s'étend d'une manière continue autour de la couche qu'elle recouvre (c'est-à-dire que cette gaine est continue dans la direction "orthoradiale" du câble qui est perpendiculaire à son rayon), de manière à former un manchon continu de section transversale qui est avantageusement pratiquement circulaire.

[0054] On notera également que la composition de caoutchouc de cette gaine peut être réticulable ou réticulée, c'est-à-dire qu'elle comprend par définition un système de réticulation adapté pour permettre la réticulation de la composition lors de sa cuisson (i.e., son durcissement et non sa fusion) ; ainsi, cette composition de caoutchouc peut être qualifiée d'infusible, du fait qu'elle ne peut pas être fondue par chauffage à quelque température que ce soit.

[0055] Par élastomère ou caoutchouc "diénique", on entend de manière connue un élastomère issu au moins en partie (i.e. un homopolymère ou un copolymère) de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non).

[0056] De préférence, le système de réticulation de la gaine de caoutchouc est un système dit de vulcanisation, c'est-à-dire à base de soufre (ou d'un agent donneur de soufre) et d'un accélérateur primaire de vulcanisation. A ce système de vulcanisation de base peuvent s'ajouter divers accélérateurs secondaires ou activateurs de vulcanisation connus.

[0057] La composition de caoutchouc de la gaine selon l'invention peut comprendre, outre ledit système de réticulation, tous les ingrédients habituels utilisables dans les compositions de caoutchouc pour pneumatiques, tels que des charges renforçantes à base de noir de carbone et/ou d'une charge inorganique renforçante telle que silice, des agents anti-vieillissement, par exemple des antioxydants, des huiles d'extension, des plastifiants ou des agents facilitant la mise en œuvre des compositions à l'état cru, des accepteurs et donneurs de méthylène, des résines, des bismaléimides, des systèmes promoteurs d'adhésion connus du type "RFS" (résorcinol-formaldéhyde-silice) ou sels métalliques, notamment des sels de cobalt.

[0058] A titre préférentiel, la composition de cette gaine est choisie identique à la composition utilisée pour la matrice de caoutchouc que les câbles selon l'invention sont destinés à renforcer. Ainsi, il n'y a aucun problème d'incompatibilité éventuelle entre les matériaux respectifs de la gaine et de la matrice de caoutchouc.

[0059] Selon une variante de l'invention, les éléments de renforcement métalliques d'au moins une couche de l'armature de carcasse sont des câbles métalliques à couches de construction [L+M] ou [L+M+N] utilisable comme élément de renforcement d'une armature de carcasse de pneumatique, comportant une première couche Cl à L fils de diamètre di avec L allant de 1 à 4, entourée d'au moins une couche intermédiaire C2 à M fils de diamètre d ₂ enroulés ensemble en hélice selon un pas p ₂ avec M allant de 3 à 12, ladite couche C2 étant éventuellement entourée d'une couche externe C3 de N fils de diamètre d ₃ enroulés ensemble en hélice selon un pas p ₃ avec N allant de 8 à 20, une gaine constituée d'une composition de caoutchouc non réticulable, réticulable ou réticulée à base d'au moins un élastomère diénique, recouvrant, dans la construction [L+M], ladite première couche Cl et, dans la construction [L+M+N], au moins ladite couche C2.

[0060] De préférence, le diamètre des fils de la première couche de la couche interne (Cl) est compris entre 0.10 et 0.50 mm et le diamètre des fils des couches externes (C2, C3) est compris entre 0.10 et 0.50 mm.

[0061] De préférence encore, le pas d'hélice d'enroulement desdits fils de la couche externe (C3) est compris entre 8 et 25 mm.

[0062] Au sens de l'invention, le pas d'hélice représente la longueur, mesurée parallèlement à l'axe du câble, au bout de laquelle un fil ayant ce pas effectue un tour complet autour de l'axe du câble ; ainsi, si l'on sectionne l'axe par deux plans perpendiculaires audit axe et séparés par une longueur égale au pas d'un fil d'une couche constitutive du câble, l'axe de ce fil a dans ces deux plans la même position sur les deux cercles correspondant à la couche du fil considéré.

[0063] Avantageusement, le câble présente l'une, et plus préférentiellement encore l'ensemble des caractéristiques suivantes qui est vérifïé(e) :

- la couche C3 est une couche saturée, c'est-à-dire qu'il n'existe pas suffisamment de place dans cette couche pour y ajouter au moins un (N+l)ème fil de diamètre d ₃ , N représentant alors le nombre maximal de fils enroulables en une couche autour de la couche C2 ;

- la gaine de caoutchouc recouvre en outre la couche interne Cl et/ou sépare les fils deux à deux adjacents de la couche intermédiaire C2 ;

- la gaine de caoutchouc recouvre pratiquement la demi-circonférence radialement intérieure de chaque fil de la couche C3, de telle sorte qu'elle sépare les fils deux à deux adjacents de cette couche C3. [0064] De préférence, la gaine de caoutchouc présente une épaisseur moyenne allant de 0,010 mm à 0,040 mm.

[0065] D'une manière générale, l'invention peut être mise en œuvre, pour former les câbles de l'armature de carcasse ci-dessus décrits, avec tout type de fils métalliques, notamment en acier, par exemple des fils en acier au carbone et/ou des fils en acier inoxydable. On utilise de préférence un acier au carbone, mais il est bien entendu possible d'utiliser d'autres aciers ou d'autres alliages.

[0066] Lorsqu'un acier au carbone est utilisé, sa teneur en carbone (% en poids d'acier) est de préférence comprise entre 0,1% et 1,2%, plus préférentiellement de 0,4%> à 1,0% ; ces teneurs représentent un bon compromis entre les propriétés mécaniques requises pour le pneumatique et la faisabilité du fil. Il est à noter qu'une teneur en carbone comprise entre 0,5%) et 0,6%) rend de tels aciers finalement moins coûteux car plus faciles à tréfiler. Un autre mode avantageux de réalisation de l'invention peut consister aussi, selon les applications visées, à utiliser des aciers à faible teneur en carbone, comprise par exemple entre 0,2%> et 0,5%>, en raison notamment d'un coût plus bas et d'une plus grande facilité de tréfilage.

[0067] Le câble selon l'invention pourra être obtenu selon différentes techniques connues de l'homme du métier, par exemple en deux étapes, tout d'abord par gainage via une tête d'extrusion de l'âme ou structure intermédiaire L+M (couches C1+C2), étape suivie dans un deuxième temps d'une opération finale de câblage ou retordage des N fils restants (couche C3) autour de la couche C2 ainsi gainée. Le problème de collant à l'état cru posé par la gaine de caoutchouc, lors des opérations intermédiaires éventuelles de bobinage et débobinage pourra être résolu de manière connue par l'homme du métier, par exemple par l'emploi d'un film intercalaire en matière plastique. [0068] Une variante de l'invention, pour pallier à d'éventuels utilisation en mode sous gonflé, prévoit d'autres zones du pneumatique au niveau desquelles dans un plan méridien, le rapport entre l'épaisseur de mélange caoutchouteux mesurée au niveau de ces dites autres zones entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité et l'épaisseur de mélange caoutchouteux mesurée dans une autre zone du pneumatique, également distincte de la zone du plan équatorial, entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité est supérieur à 1.1.

[0069] L'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité est avantageusement supérieure à 3.8 mm dans ces dites autres zones.

[0070] Selon cette variante de l'invention, l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité est avantageusement supérieure à 3.8 mm dans les parties du pneumatique les plus sollicitées par déformation et notamment les zones du pneumatique correspondant aux épaules de celui-ci.

[0071] Selon cette variante de l'invention, au moins deux parties du profil du pneumatique dont l'épaisseur de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement métallique de l'armature de carcasse le plus proche de la dite surface intérieure de la cavité est supérieure à 3.8 mm sont centrées à plus ou moins 20 mm, mesurés sur l'abscisse curviligne de la surface intérieure de la cavité du pneumatique du pneumatique, sur la projection orthogonale des extrémités d'épaulement du pneumatique sur la surface intérieure du pneumatique.

[0072] Au sens de l'invention, une extrémité d'épaulement est définie, dans la zone de l'épaule du pneumatique, par la projection orthogonale sur la surface extérieure du pneumatique de l'intersection des tangentes aux surfaces d'une extrémité axialement extérieure de la bande de roulement (sommet des sculptures) d'une part et de l'extrémité radialement extérieure d'un flanc d'autre part.

[0073] Avantageusement encore selon cette variante de l'invention, la surépaisseur de ces dites autres zones, correspondant par exemple aux épaules du pneumatique, sont obtenu par l'ajout de mélanges qui ne sont pas à base de butyl, pour limiter au mieux les coûts de fabrication du pneumatique. Les inventeurs ont en effet su mettre en évidence que l'effet de la surépaisseur est dans ce cas un effet essentiellement mécanique du fait d'une augmentation locale de la rigidité qui vient lutter contre des déformations imposées au pneumatique. [0074] Selon d'autres variantes de réalisation de l'invention, l'armature de sommet comporte encore au moins une couche d'éléments de renforcement circonférentiels.

[0075] Une réalisation préférée de l'invention prévoit encore que l'armature de sommet est complétée radialement à l'extérieur par au moins une couche supplémentaire, dite de protection, d'éléments de renforcement dits élastiques, orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle compris entre 10° et 45° et de même sens que l'angle formé par les éléments inextensibles de la couche de travail qui lui est radialement adjacente.

[0076] La couche de protection peut avoir une largeur axiale inférieure à la largeur axiale de la couche de travail la moins large. Ladite couche de protection peut aussi avoir une largeur axiale supérieure à la largeur axiale de la couche de travail la moins large, telle qu'elle recouvre les bords de la couche de travail la moins large et, dans le cas de la couche radialement supérieure comme étant le moins large, telle qu'elle soit couplée, dans le prolongement axial de l'armature additionnelle, avec la couche de sommet de travail la plus large sur une largeur axiale, pour être ensuite, axialement à l'extérieur, découplée de ladite couche de travail la plus large par des profilés d'épaisseur au moins égale à 2 mm. La couche de protection formée d'éléments de renforcement élastiques peut, dans le cas cité ci- dessus, être d'une part éventuellement découplée des bords de ladite couche de travail la moins large par des profilés d'épaisseur sensiblement moindre que l'épaisseur des profilés séparant les bords des deux couches de travail, et avoir d'autre part une largeur axiale inférieure ou supérieure à la largeur axiale de la couche de sommet la plus large.

[0077] Selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention évoqué précédemment, l'armature de sommet peut encore être complétée, radialement à l'intérieur entre l'armature de carcasse et la couche de travail radialement intérieure la plus proche de ladite armature de carcasse, par une couche de triangulation d'éléments de renforcement inextensibles métalliques en acier faisant, avec la direction circonférentielle, un angle supérieur à 60° et de même sens que celui de l'angle formé par les éléments de renforcement de la couche radialement la plus proche de l'armature de carcasse. Une telle couche de triangulation peut encore être réalisée avec deux demi-couches axialement distantes l'une de l'autre et avantageusement positionnées de manière symétrique par rapport au plan médian circonférentiel.

[0078] D'autres détails et caractéristiques avantageux de l'invention ressortiront ci- après de la description des exemples de réalisation de l'invention en référence aux figures 1 à 3 qui représentent : figure la, une vue méridienne d'un schéma d'un pneumatique selon un mode de réalisation de l'invention, figure lb, une vue partielle agrandie d'une partie du schéma de la figure la, figure le, une vue partielle agrandie d'une autre partie du schéma de la figure la, figure 2, une représentation schématique d'une vue en coupe d'un câble d'armature de carcasse du pneumatique de la figure 1 , - figure 3, une représentation schématique d'une vue en coupe d'un premier autre exemple de câble d'armature de carcasse selon l'invention, figure 4, une représentation schématique d'une vue en coupe d'un deuxième autre exemple de câble d'armature de carcasse selon l'invention.

[0079] Les figures ne sont pas représentées à l'échelle pour en simplifier la compréhension.

[0080] Sur la figure la, le pneumatique 1, de dimension 315/70 R 22.5, comprend une armature de carcasse radiale 2 ancrée dans deux bourrelets 3, autour de tringles 4. L'armature de carcasse 2 est formée d'une seule couche de câbles métalliques 11 et de deux couches de calandrage 13. L'armature de carcasse 2 est frettée par une armature de sommet 5, elle-même coiffée d'une bande de roulement 6. L'armature de sommet 5 est formée radialement de l'intérieur à l'extérieur : d'une première couche de travail formée de câbles métalliques inextensibles 11.35 non frettés, continus sur toute la largeur de la nappe, orientés d'un angle égal à 18°, d'une seconde couche de travail formée de câbles métalliques inextensibles 11.35 non frettés, continus sur toute la largeur de la nappe, orientés d'un angle égal à 18° et croisés aux câbles métalliques de la première couche de travail, d'une couche de protection formées de câbles métalliques élastiques 6x35. [0081] L'ensemble de ces couches constituant l'armature de sommet 5 n'est pas représenté en détail sur les figures.

[0082] La surface intérieure 10 délimitant la cavité du pneumatique présente une irrégularité telle qu'une forme en bosse correspondant conformément à l'invention à une partie 9 présentant une épaisseur entre la surface intérieure 10 et l'armature de carcasse 2 plus importante que sur le reste du profil méridien du pneumatique.

[0083] La figure lb illustre un agrandissement de la zone 7a de la figure la, celle-ci étant légèrement modifiée pour simplifier la compréhension de l'invention ; en effet, la bosse 9 a été réduite selon sa direction axiale pour qu'elle soit clairement identifiable sur cette figure lb. Cette figure lb indique notamment l'épaisseur D de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure 10 de la cavité 8 du pneumatique et le point 17 d'un élément de renforcement 11 le plus proche de ladite surface 10 au niveau de la partie 9. Cette épaisseur D est égale à la longueur de la projection orthogonale du point 17 d'un élément de renforcement 11 le plus proche de ladite surface 10 sur la surface 10 au lieu de la plus grande épaisseur au niveau de la partie 9. Cette épaisseur D est la somme des épaisseurs des différents mélanges caoutchouteux mis en place entre ledit élément de renforcement 11 de l'armature de carcasse 2 ; il s'agit d'une part de l'épaisseur de la couche de calandrage 13 radialement intérieure de l'armature de carcasse et d'autre part, des épaisseurs respectives des différentes couches 14, 15, 16 de mélange caoutchouteux formant la paroi interne du pneumatique 1. [0084] La couche 15 est comme décrite précédemment pour partie composée de butyle de façon à augmenter l'étanchéité du pneumatique. La couche 14 comporte avantageusement des constituants permettant notamment de fixer l'oxygène de l'air. La diminution des épaisseurs de ces deux couches est favorable à une diminution du coût du pneumatique, les matériaux constituants ces couches présentant des coûts non négligeables. La couche 16 prévue localement sur le profil méridien du pneumatique dans la partie 9 est comme expliqué précédemment avantageusement semblable à la couche 15 en termes de composition.

[0085] L'épaisseur D au niveau de la partie 9 est égale à 3.9 mm.

[0086] La figure le illustre un agrandissement de la zone 7b de la figure la et indique notamment l'épaisseur E de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure 10 de la cavité 8 du pneumatique et le point 12 d'un élément de renforcement 11 le plus proche de ladite surface 10. Cette épaisseur E est égale à la longueur de la projection orthogonale du point 12 d'un élément de renforcement 11 le plus proche de ladite surface 10 sur la surface 10. Cette épaisseur E est la somme des épaisseurs des différents mélanges caoutchouteux mis en place entre ledit élément de renforcement 11 de l'armature de carcasse 2 ; il s'agit d'une part de l'épaisseur de la couche de calandrage 13 radialement intérieure de l'armature de carcasse et d'autre part, des épaisseurs ei, e ₂ des différentes couches 14, 15 de mélange caoutchouteux formant la paroi interne du pneumatique 1. Ces épaisseurs ei, e ₂ sont par ailleurs égales à la longueur de la projection orthogonale d'un point d'une surface sur l'autre surface de la couche concernée respectivement 14 ou 15.

[0087] Ces mesures d'épaisseur sont effectuées sur une coupe transversale du pneumatique, celui-ci étant par conséquent non monté et non gonflé.

[0088] La valeur de E mesurée est égale à 3.6 mm.

[0089] Les valeurs de ei et e ₂ sont respectivement égales à 1.7 mm et 1.7 mm.

[0090] Le rapport des épaisseurs D sur E est égal à 1.08 et donc supérieur à 1.05.

[0091] Par ailleurs le rapport de la somme des épaisseurs des mélanges 15 et 16 sur l'épaisseur du mélange 15 est égal à 1.18 et donc supérieur à 1.1.

[0092] Avantageusement selon l'invention, l'épaisseur maximum de la couche 16 est compris entre 0.2 et 1 mm et est avantageusement encore inférieure à 0.5 mm.

[0093] L'augmentation locale de l'épaisseur entre la surface intérieure 10 et l'armature de carcasse 2 va à Γ encontre de la diminution du coût du pneumatique mais conduise à un compromis endurance/coût satisfaisant. [0094] La figure 2 illustre une représentation schématique de la section d'un câble 21 d'armature de carcasse du pneumatique 1 de la figure 1. Ce câble 21 est un câble à couche de structure 1+6+12, non fretté, constitué d'un noyau central formée d'un fil 22, d'une couche intermédiaire formée de six fils 23 et d'une couche externe formée de douze fils 25. [0095] Il présente les caractéristiques suivantes (d et p en mm) : structure 1+6+12 ;

d ₂ = 0.18 (mm);

p ₂ = 10 (mm)

- d ₃ = 0.18 (mm);

p ₂ = 10 (mm),

(d ₂ / d ₃ ) = l ;

avec d ₂ , p ₂ , respectivement le diamètre et le pas d'hélice de la couche intermédiaire et d ₃ et p ₃ , respectivement le diamètre et le pas de d'hélice des fils de la couche externe. [0096] L'âme du câble constitué du noyau central formé du fil 22 et de la couche intermédiaire formée des six fils 23 est gainé par une composition de caoutchouc 24 à base d'élastomère diénique non vulcanisé (à l'état cru). Le gainage est obtenu via une tête d'extrusion de l'âme constituée du fil 22 entouré des six fils 23, suivi d'une opération finale de retordage ou câblage des 12 fils 25 autour de l'âme ainsi gainé. [0097] L'aptitude à la pénétration du câble 31, mesurée selon la méthode décrite précédemment, est égale à 95 %.

[0098] La composition élastomérique constituant la gaine de caoutchouc 24 est réalisée à partir d'une composition telle que décrite précédemment et présente dans le cas présent la même formulation, à base de caoutchouc naturel et de noir de carbone, que celle des couches de calandrage 13 de l'armature de carcasse que les câbles sont destinés à renforcer.

[0099] La figure 3 illustre une représentation schématique de la section d'un autre câble 31 d'armature de carcasse pouvant être utilisé dans un pneumatique selon l'invention. Ce câble 31 est un câble à couche de structure 3+9, non fretté, constitué d'une âme centrale formée d'un câble constitué de trois fils 32 retordus entre eux et d'une couche externe formée de neuf fils 33. [00100] Il présente les caractéristiques suivantes (d et p en mm) : structure 3+9 ;

d ₂ = 0.18 (mm);

p ₂ = 10 (mm),

avec di, pl, respectivement le diamètre et le pas d'hélice des fils de l'âme centrale et d ₂ et p ₂ , respectivement le diamètre et le pas de d'hélice des fils de la couche externe. [00101] L'âme centrale constituée d'un câble formé des trois fils 32 a été gainée par une composition de caoutchouc 34 à base d'élastomère diénique non vulcanisé (à l'état cru). Le gainage est obtenu via une tête d'extrusion du câble 32, suivi d'une opération finale de câblage des 9 fils 33 autour de l'âme ainsi gainée.

[00102] L'aptitude à la pénétration du câble 31, mesurée selon la méthode décrite précédemment, est égale à 95 %.

[00103] La figure 4 illustre une représentation schématique de la section d'un autre câble 41 d'armature de carcasse pouvant être utilisé dans un pneumatique selon l'invention. Ce câble 41 est un câble à couche de structure 1+6, non fretté, constitué d'un noyau central formé d'un fil 42 et d'une couche externe formée de six fils 43. [00104] Il présente les caractéristiques suivantes (d et p en mm) : structure 1+6 ;

d ₂ = 0,175 (mm);

- p ₂ = 10 (mm),

avec di, le diamètre du noyau et d ₂ et p ₂ , respectivement le diamètre et le pas d'hélice des fils de la couche externe.

[00105] Le noyau central constitué du fil 42 a été gainée par une composition de caoutchouc 44 à base d'élastomère diénique non vulcanisé (à l'état cru). Le gainage est obtenu via une tête d'extrusion du fil 42, suivi d'une opération finale de câblage des 6 fils 43 autour du noyau ainsi gainé. [00106] L'aptitude à la pénétration du câble 41, mesurée selon la méthode décrite précédemment, est égale à 95 %.

[00107] Des essais ont été réalisés avec des pneumatiques réalisés selon l'invention conformément à la représentation des figures 1 et 2, et d'autres avec des pneumatiques dits de référence.

[00108] Des premiers pneumatiques de référence diffèrent des pneumatiques selon l'invention par des câbles de l'armature de carcasse ne comportant pas la couche de gainage 24 et l'épaisseur E de mélange caoutchouteux entre la surface intérieure de la cavité du pneumatique et le point d'un élément de renforcement le plus proche de ladite surface étant égale à 5 mm, chacune des épaisseurs ei et e ₂ étant égales à 2.5 mm sur tout le profil méridien du pneumatique.

[00109] Des deuxièmes pneumatiques de référence diffèrent des pneumatiques selon l'invention par l'absence de la bosse 9 et donc de la couche 16.

[00110] Des essais d'endurance en roulage sur volant ont été réalisés sur une machine de tests imposant aux pneumatiques une charge de 4415 daN et une vitesse de 40 km/h, avec un gonflage des pneumatiques dopé en oxygène. Les essais ont été réalisés pour les pneumatiques selon l'invention avec des conditions identiques à celles appliquées aux pneumatiques de référence. Les roulages sont arrêtés dès que les pneumatiques présentent des dégradations. [00111] Les essais ainsi réalisés ont montré que les distances parcourues lors de chacun de ces tests sont favorables pour les pneumatiques selon l'invention qui ont parcouru une distance supérieure d'environ 50 % à celle parcourue par les premiers pneumatiques de référence. Les deuxièmes pneumatiques de référence ont parcouru quant à eux une distance supérieure d'environ 20 % à celle parcourue par les premiers pneumatiques de référence. [00112] En outre, les coûts de fabrication des pneumatiques selon l'invention sont moins élevés, le coût des matériaux étant 3 % moins élevé dans le cas des pneumatiques selon l'invention en comparaison des premiers pneumatiques de référence. [00113] Par ailleurs, les pneumatiques selon l'invention présentent l'avantage d'être moins lourd avec un allégement de 3 % par rapport aux premiers pneumatiques de référence.