Domaine de l'invention

[0001] La présente invention est relative aux pneumatiques, et plus particulièrement à un pneumatique dont les performances d'adhérence sont améliorées.

[0002] De façon générale, un pneumatique est un objet ayant une géométrie de révolution par rapport à un axe de rotation. Un pneumatique comprend deux bourrelets destinés à être montés sur une jante ; il comprend également deux flancs reliés aux bourrelets, un sommet comportant une bande de roulement destinée à entrer en contact avec le sol, le sommet ayant un premier côté relié à l'extrémité radialement extérieure de l'un des deux flancs et ayant un deuxième côté relié à l'extrémité radialement extérieure de l'autre des deux flancs.

[0003] La constitution du pneumatique est usuellement décrite par une représentation de ses constituants dans un plan méridien, c'est-à-dire un plan contenant l'axe de rotation du pneumatique. 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 à tout plan méridien. Dans ce qui suit, les expressions « radialement », « axialement » et « circonférentiellement » signifient respectivement « selon une direction radiale », « selon la direction axiale » et « selon une direction circonférentielle » du pneumatique. Les expressions « radialement intérieur, respectivement radialement extérieur » signifient « plus proche, respectivement plus éloigné, de l'axe de rotation du pneumatique, selon une direction radiale ». Le plan équatorial est un plan perpendiculaire à l'axe de révolution du pneumatique, positionné axialement de façon à couper la surface de la bande de roulement sensiblement à mi-distance des bourrelets. Les expressions « axialement intérieur, respectivement axialement extérieur » signifient « plus proche, respectivement plus éloigné, du plan équatorial du pneumatique, selon la direction axiale ».

État de la technique

[0004] De manière connue, la bande de roulement d'un pneumatique est pourvue d'une sculpture comprenant notamment des blocs de sculpture délimités par diverses rainures principales, longitudinales ou circonférentielles, axiales ou encore obliques, les blocs élémentaires pouvant en outre comporter diverses incisions ou lamelles plus fines. Les rainures constituent des canaux destinés à évacuer l'eau lors d'un roulage sur sol mouillé ; les parois de ces rainures définissent également les bords des blocs de sculptures.

[0005] Pour améliorer l'adhérence d'un pneumatique, il est intéressant d'utiliser des mélanges caoutchouteux de bande de roulement de basse rigidité, de manière à améliorer le taux de contact entre le mélange caoutchouteux et la chaussée. Ce type de conception s'applique très classiquement aux pneumatiques de compétition, lesquels ont de faibles hauteurs de sculpture et un volume de mélange caoutchouteux à user très réduit. Mais pour des pneumatiques pour véhicules tourisme, la hauteur de sculpture doit être suffisante pour garantir un kilométrage satisfaisant d'une part et la sculpture doit comporter des rainures en suffisance pour évacuer l'eau en cas de roulage sur sol mouillé. Il s'est toujours avéré difficile d'utiliser des mélanges caoutchouteux de basse rigidité pour des pneumatiques pour véhicules tourisme. En effet, la présence d'une sculpture, c'est-à-dire de rainures de conception adéquate pour permettre un roulage sur sol mouillé dans de bonnes conditions de sécurité, rend la bande de roulement très souple, ce qui dégrade la tenue de route du véhicule en virage car le pneumatique ne développe pas une poussée suffisante dans la direction axiale lors de braquages.

[0006] Pour apporter une amélioration de performances globales en cas d'utilisation de mélanges caoutchouteux de bande de roulement de basse rigidité, le document WO2016/174100 propose d'utiliser un mélange caoutchouteux de bande de roulement de faible dureté et de renforcer la bande de roulement en y incluant un ou plusieurs renforcement circonférentiels ayant une forme triangulaire, vue en coupe méridienne, ledit triangle ayant sa pointe orientée radialement vers l'extérieur.

[0007] Dans un autre contexte, le document EP2708382 propose également une autre forme de renforcement en mélange caoutchouteux différent du mélange de la partie principale de la bande de roulement ; cette fois, le renforcement est disposé dans le fond des rainures de la sculpture de la bande de roulement et de part et d'autre desdits rainures ; les parties disposées de part et d'autre des rainures ont également une allure de triangle dont la pointe est orientée radialement vers l'extérieur.

[0008] Malheureusement, l'augmentation de la rigidité ainsi obtenue dégrade la résistance au roulement, ce qui est une performance de première importance. Description brève de l'invention

[0009] L'invention a pour objet un pneumatique comprenant une armature de sommet et une bande de roulement radialement à l'extérieur de l'armature de sommet, la bande de roulement ayant une face de contact destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage du pneumatique, ladite bande de roulement comprenant au moins un élément de renforcement circonférentiel dont une partie au moins de la section méridienne a une forme de triangle dont la pointe est orientée radialement vers l'extérieur, caractérisé l'élément de renforcement circonférentiel comporte une peau et un cœur, la peau étant au moins deux fois plus rigide que le cœur.

[0010] Ainsi, puisque seule la peau de l'élément de renfort est très rigide, on limite nettement l'effet d'augmentation de la résistance au roulement due à l'ajout d'un élément de renforcement dans la bande de roulement. Le cœur de l'élément de renforcement pourrait même être vide de tout matériau, ce qui manifestement respecte l'exigence que la peau soit au moins deux fois plus rigide que le coeur. Mais, ne fut-ce que pour des raisons de réalisation industrielle simple, on utilisera aussi la plupart du temps un matériau pour le cœur. Des matériaux bien adaptés à la réalisation de pneumatiques sont des mélanges caoutchouteux. Grâce à l'utilisation d'un mélange caoutchouteux de peau rigide, selon l'enseignement du document WO2016/174100 précité, on conserve à suffisance l'effet de renforcement recherché.

[0011] L'homme du métier dispose ainsi d'une plus grande latitude d'ajuster les rigidités, pour obtenir un meilleur compromis entre l'adhérence du pneumatique et la poussée axiale qu'il est capable de développer. Avantageusement, la peau et le cœur étant réalisés en mélange caoutchouteux, si l'on prend comme descripteur de la rigidité du mélange caoutchouteux le module dynamique de cisaillement G* mesuré à 60°C à 10 Hz et sous une contrainte de cisaillement alterné de 0,7 MPa, le module dynamique de cisaillement G* du mélange caoutchouteux de peau est de préférence au moins deux fois supérieur au module dynamique de cisaillement G* du mélange caoutchouteux de cœur. La plupart du temps, la bande de roulement est réalisée en mélange caoutchouteux ; de préférence, le module dynamique de cisaillement G* du mélange caoutchouteux de peau est au moins deux fois supérieur au module dynamique de cisaillement G* du ou des mélanges caoutchouteux du mélange caoutchouteux du reste de la bande de roulement. La partie cœur n'étant pas fonctionnelle pour la rigidité, on peut ajuster sa composition pour qu'elle soit peu rigide et peu hystérétique au bénéfice d'une faible résistance au roulement. La rigidité et l'hystérèse étant liés, cela permet de sélectionner un matériau cœur moins hystérétique. La partie peau est la partie fonctionnelle pour la rigidité. On peut ajuster sa composition pour qu'elle soit très fortement rigide ; mais son volume global étant faible, sa contribution, défavorable, à la résistance au roulement reste faible ; son orientation étant inclinée de par la forme en triangle, sa contribution, favorable, au développement de poussée axiale, dite poussée de dérive, est extrêmement élevée car le matériau travaille idéalement.

[0012] Si l'allure générale de l'élément de renforcement a une forme de triangle, vu en section méridienne, il faut comprendre qu'une pluralité de géométries (vues en section méridienne) répond aux exigences de la présente invention. L'essentiel est que la largeur de l'élément de renforcement, mesurée axialement, se réduise progressivement en parcourant l'élément de renforcement radialement depuis l'intérieur vers l'extérieur, sans variation trop abrupte. La suite de la description donnera à l'homme du métier quelques exemples de forme convenables pour l'élément de renforcement. La forme de l'élément de renforcement circonférentiel est de section effilée radialement vers l'extérieur. Cela renforce son efficacité. Les parois de cet élément de renforcement circonférentiel peuvent être concaves, convexes ou en escalier. De préférence, l'angle que forment les deux parois latérales du ou des éléments de renforcement circonférentiels est supérieur à 35 degrés. En dessous de 35 degrés, les observations du déposant montrent que l'efficacité est réduite.

[0013] De préférence, le mélange caoutchouteux constitutif du mélange caoutchouteux de peau a un module dynamique de cisaillement G* (mesuré à 60°C à 10 Hz et sous une contrainte de cisaillement alterné de 0,7 MPa) supérieur à 5 MPa et préférentiellement supérieur à 10 MPa. Très avantageusement, le mélange caoutchouteux de bande de roulement a un module dynamique de cisaillement G* inférieur ou égal à 1,3 MPa et de préférence inférieur à 1,1 MPa. La présence du renforcement circonférentiel permet d'utiliser pleinement les capacités d'adhérence d'un tel mélange de bande de roulement de très faible rigidité. Cela est particulièrement utile dans le cas d'un pneumatique pour véhicule de tourisme.

[0014] Un autre avantage de l'invention réside dans l'observation qu'elle permet la réalisation de pneumatiques tels que l'équilibre du véhicule est beaucoup moins sensible à un écart d'usure entre les pneumatiques montés à l'avant du véhicule et les pneumatiques montés à l'arrière du véhicule. En effet, le mélange caoutchouteux de cœur est un matériau à faible rigidité. Il est bien connu par l'homme du métier que la rigidité de la bande de roulement croit avec l'usure du pneumatique. Lorsqu'est utilisé un matériau bande de roulement de faible rigidité, l'ajout d'élément de renforcement est nécessaire à l'obtention d'une rigidité suffisante quand le pneumatique est neuf ; cependant, une fois le penumatique en partie usé, cet élément de renforcement n'est plus nécessaire. Lorsque le pneumatique est partiellement usé, la peau de l'élément de renforcement n'assure plus une continuité au niveau de la pointe en contact avec le sol. Le matériau de cœur entre alors en contact avec la route. Dans ce cas de figure, il n'y a quasi plus d'effet d'augmentation de rigidité globale avec l'usure, ou pas plus que dans le cas d'une bande de roulement non renforcée par des éléments de renforcement en forme de triangle.

[0015] L'élément de renforcement circonférentiel peut être directement posé sur l'armature du sommet du pneumatique ou posé sur une sous-couche ou sur une épaisseur de 1mm à 2 mm du matériau constituant principalement la bande de roulement.

[0016] Selon un autre mode de réalisation avantageux, la bande de roulement comporte deux mélanges distincts disposés axialement l'un au-dessus de l'autre. Le mélange disposé radialement intérieurement est usuellement appelé « sous-couche ». Cette sous-couche peut avoir des propriétés hystérétiques plus favorables que le mélange en contact avec la chaussée ce qui améliore le bilan global de résistance au roulement du pneumatique. Alternativement, la sous-couche peut aussi être plus rigide que le mélange caoutchouteux de la bande de roulement pour rigidifier celle-ci. L'élément de renforcement peut alors s'appuyer sur la surface externe de cette sous-couche, tout en gardant l'avantage, en termes de fonctionnement du pneumatique, de s'appuyer directement ou quasi directement sur l'armature du sommet du pneumatique

[0017] L'invention concerne plus particulièrement les pneumatiques destinés à équiper des véhicules à quatre roues ou plus (véhicule de tourisme, notament de type sportif), de type tourisme, de type SUV (abréviation de « Sport Utility Vehicle »), ou aussi pour équiper des véhicules de type deux roues (notamment motos), ou encore des avions, des véhicules industriels (camionnettes, les poids-lourd -c'est-à-dire métro, bus, engins de transport routier comme des camions, des tracteurs et leurs remorques-, des véhicules « hors-la-route » tels qu'engins agricoles ou de génie civil, ou encore des engins de manutention). L'invention trouve à s'appliquer aussi bien aux ensembles gonflés dits « pneumatiques » qu'aux ensembles roulants non pneumatiques.

Description des Figures

[0018] Les objets de l'invention sont maintenant décrits à l'aide du dessin annexé dans lequel

- la figure 1 représente de manière très schématique (sans respect d'une échelle spécifique), coupe méridienne d'un pneumatique conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure lb représente de manière très schématique (sans respect d'une échelle spécifique), une coupe méridienne d'un pneumatique comportant une sous-couche conforme à un mode de réalisation de l'invention ;

- les figures 2a à 2e, 3a à 3d, 4a et 4b représentent, en coupe méridienne, des variations de forme d'un élément de l'invention ;

- la figure 5 représente de manière très schématique une variante de réalisation de l'invention.

- les dessins de la figure 6 représente de manière très schématique des variantes de réalisation de l'invention lorsque 2 éléments de renforcement sont disposés de part et d'autre d'un sillon longitudinal.

Description détaillée de l'invention

[0019] On voit à la figure 1 un pneumatique 1 comprenant un sommet 2, deux flancs 3 reliés chacun à un bourrelet 4. Le sommet 2 est relié de chaque côté à l'extrémité radialement extérieure de chacun des deux flancs. Le sommet 2 comporte une bande de roulement 5. La figure 1 montre un plan équatorial EP, plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique, situé à mi-distance des deux bourrelets 4 (montés sur jante) et passant par le milieu de l'armature de ceinture ; la figure 1 indique aussi, par des flèches disposées juste au-dessus de la bande de roulement 5, sur le plan équatorial EP, les directions axiale X, circonférentielle C et radiale Z.

[0020] Chaque bourrelet comporte une tringle 40. Une nappe de carcasse 41 est enroulée autour de chaque tringle 40. La nappe de carcasse 41 est radiale et est, de manière connue en soi, constituée par des câbles ; dans ce cas de mise en œuvre, il s'agit de câbles textiles ; ces câbles sont disposés sensiblement parallèlement les uns aux autres et s'étendant d'un bourrelet à l'autre de façon telle qu'ils forment un angle compris entre 80° et 90° avec le plan équatorial EP.

[0021] La bande de roulement 5 comprend une pluralité de blocs de sculpture 51. Deux blocs de sculpture sont séparés axialement par une rainure 7, chacune desdites rainures 7 s'étendant au moins en partie circonférentiellement, chaque rainure circonférentielle 7 étant délimitée, axialement, par deux faces latérales 72 et, radialement vers l'intérieur, par un fond 71 de rainure. Au moins certains desdits blocs de sculpture 51 comportent au moins un élément de renforcement circonférentiel. A la figure 1 , il y a un seul élément de renforcement circonférentiel 8 dans un seul bloc de sculpture 51.

[0022] Le sommet 2 comporte une armature de sommet 6 comportant deux nappes de ceinture 61, 62 ; la nappe de carcasse 41 est également présente dans le sommet. De façon très classique, les nappes de ceinture 61, 62 sont formés par des câbles métalliques arrangés parallèlement entre eux. De façon bien connue, les éléments de renforcement que forment les câbles de la nappe de carcasse 41 et les câbles des nappes de ceinture 61, 62 sont orientés selon au moins trois directions différentes de façon à former une triangulation.

[0023] L'armature de sommet 6 pourrait aussi comporter une nappe de frettage constituée de renforts de frettage formé par des fibres organiques ou polyamide aromatique, formant, avec la direction circonférentielle un angle au plus égal à 5°. L'armature de sommet 6 pourrait aussi comporter d'autres renforts, orientés d'un angle plus proche de 90° ; la constitution de l'armature de sommet ne fait pas partie de l'invention et dans le présent mémoire, lorsque l'on fait référence à la surface radialement extérieure de l'armature de ceinture, on vise le niveau radialement le plus extérieur de la couche de fils ou câbles de renforcement radialement la plus à l'extérieur, y compris la fine couche de mélange de calandrage des fils ou câbles de renforcement s'il y a une telle couche.

[0024] L'un des blocs de sculpture 51 comporte aussi un élément de renforcement circonférentiel 8. Cet élément de renforcement circonférentiel 8 comporte une peau 81 et un cœur 82. Le lecteur se reportera au tableau 1 (paragraphe 77) de la demande de brevet WO2016/174100 précitée pour prendre connaissance d'une composition de caoutchouc citée pour l'élément de renforcement « mono-matériau », qui est un mélange de caoutchouc convenable pour la peau. Le mélange caoutchouteux constitutif du mélange caoutchouteux de peau 81 ainsi réalisé a un module dynamique de cisaillement G* (mesuré à 60°C à 10 Hz et sous une contrainte de cisaillement alterné de 0,7 MPa) valant 30,3 MPa. Le lecteur se reportera au tableau 2 (paragraphe 88) de la demande de brevet WO2016/174100 précitée pour prendre connaissance d'une composition de caoutchouc citée pour le matériau majoritaire pour la bande de roulement, qui est un mélange de caoutchouc convenable pour le cœur, et bien sûr également pour la bande de roulement. Le mélange caoutchouteux constitutif du mélange caoutchouteux ainsi réalisé a un module dynamique de cisaillement G* valant 0,9 MPa.

[0025] Avantageusement, l'ensemble des blocs 51 est pourvu élément de renforcement circonférentiel 8. La forme des éléments de renforcement circonférentiel présentés est triangulaire, mais cette forme peut varier et les parois latérales peuvent être concaves, convexes ou en escaliers notamment sans sortir du cadre de cet invention. A la figure 1 comme à la figure lb, l'élément de renforcement circonférentiel 8 a un contour extérieur en triangle et un cœur 82 également en triangle, la face latérale axialement extérieure du triangle correspondant à l'une des faces latérales d'une rainure 7. La figure lb montre une solution ou l'élément de renforcement circonférentiel 8 est posé sur une sous-couche 10 d'épaisseur de 1mm à 2 mm. [0026] L'élément de renforcement circonférentiel 8 apparaît à la face de contact de la bande de roulement destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage du pneumatique. L'élément de renforcement circonférentiel 8 forme l'une des faces latérales 72 d'une rainure circonférentielle 7 ; en variante, étant délimitée, l'élément de renforcement circonférentiel 8 peut ne pas être au bord d'un bloc de sculpture 51, la distance de l'élément de renforcement circonférentiel 8 à l'une des surfaces latérales 72 étant alors de préférence inférieur à 2 mm.

[0027] Les figures 2b à 2c montrent des variations de forme de ce schéma. Les figures 2a et 2b montrent un élément de renforcement en triangle incliné axialement alors que l'élément de renforcement de la figure 2c forme un triangle isocèle, c'est-à-dire est symétrique axialement. A la figure 2b, le cœur 82-2b est vide de tout matériau, ce qui est une forme très particulière de réalisation d'un matériau moins rigide que le matériau de peau. Aux figures 2d et 2e, le cœur 82- 2d, 82-2e est en forme de cloche, vide de tout matériau dans le cas de la figure 2e.

[0028] Aux figures 3a à 3d, le matériau de peau se prolonge pour former une semelle 810 à la base du triangle. Aux figures 3a et 3c, la section méridienne du cœur 82-3a, 82-3c a une forme ovale, le cœur 82-3c étant vide de tout matériau dans la variante de la figure 3c. Dans la figure 3b le cœur a une section méridienne de forme triangulaire et est vide de tout matériau ; bien entendu, il pourrait être rempli d'un matériau cœur comme c'est le cas sur la fig 3a. Le cœur 82-3 d est également vide de tout matériau dans le cas de la figure 3d, où le cœur est de forme approximativement circulaire et est surmonté radialement par une fente 85 aboutissant au sommet du triangle. Par sa structure fermée, la solution de la figure 3a facilite la réalisation par coextrusion de l'élément de renforcement. Toujours par leurs structures fermées, les solutions présentées aux figures 3b et 3c facilitent aussi la réalisation par extrusion, en comparaison des solutions 2b et 2e. La solution 3d, a pour avantage de pouvoir être moulée en utilisant une lamelle ayant à sa base une forme cylindrique formant une « goutte d'eau ».

[0029] A la figure 4a, l'élément de renforcement 8-4 comporte une partie principale, en forme de triangle identique à l'exemple de la figure 1, la semelle 81-4 de ladite partie étant prolongée axialement par une languette 86 de même matériau que le mélange caoutchouteux de peau. L'exemple de la figure 4b est comparable à celui de la figure 4a, la seule différence étant qu'il comporte une languette prolongeant la semelle de ladite partie principale axialement de l'autre côté. Les solutions réprésentées sur les figures 4a et 4b ont pour avantage d'améliorer l'ancrage de l'élément de renforcement sur l'armature sommet. [0030] Notons encore que l'on peut utiliser un élément de renforcement conforme à la présente invention avec d'autres types d'éléments de renforcement, comme par exemple un élément de renforcement selon l'un quelconque des enseignements des documents précités. La figure 5 illustre l'utilisation combinée d'un élément de renforcement 8 comportant une peau 81 et un cœur 82, conformément à la présente invention, et un élément de renforcement 9 constitué d'un seul matériau, comme on en voit dans le document WO2016/174100. Cette application permettant une meilleur répartition des contraintes dans le bloc 51, ce qui rend le renforcement plus efficace, particulièrement lors de fortes sollicitations transversales.

[0031] Dans le cas ou l'on prévoit des éléments de renforcement de chaque coté d'un sillon longitudinal, des formes précises réalisation sont exemplifiées à la figure 6.

[0032] Ces variations de forme de la coupe méridienne peuvent être utilisées pour toute position de l'élément de renforcement dans la bande de roulement. Les variations de forme de l'élément de renforcement illustrées sont non limitatives.