FR3044598A1 - Pneumatique avec une bande de roulement comportant un renforcement circonferentiel - Google Patents

Abstract

Pneumatique dont la bande de roulement comporte un renforcement circonférentiel comportant des éléments longilignes de renfort tel que, le pneumatique ayant un côté extérieur et un côté intérieur, le renforcement circonférentiel comporte une couche de rigidification placée dans les éléments de sculpture disposés axialement extérieurement relativement à l'une des première et deuxième rainures circonférentielles de la bande de roulement en allant de l'extérieur vers l'intérieur et axialement à proximité de la rainure circonférentielle.

Description

PNEUMATIQUE AVEC UNE BANDE DE ROULEMENT COMPORTANT UN RENFORCEMENT CIRCONFERENTIEL

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. État de la technique [0002] De manière connue, la bande de roulement d'un pneumatique, qu'il soit destiné à équiper un véhicule de tourisme ou un véhicule poids lourd, est pourvue d'une sculpture comprenant notamment des éléments de sculpture ou blocs élémentaires délimités par diverses rainures principales, longitudinales ou circonférentielles, transversales 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 et les parois de ces rainures définissent les bords d’attaque et de fuite des éléments de sculpture, en fonction du sens du virage.

[0003] Pour améliorer l’adhérence d’un pneumatique, et plus particulièrement pour l’adhérence sur sol sec et sur sol humide, il est bien connu de diminuer la rigidité ou la dureté du mélange caoutchouteux constituant de la bande de roulement. Cette diminution de rigidité de la bande de roulement permet à celle-ci de mieux épouser la surface rugueuse du sol de roulage, en conséquence la surface réelle de contact avec le sol de roulage est augmentée et la performance d’adhérence améliorée par rapport à une bande de roulement dont le mélange caoutchouteux est plus rigide.

[0004] Cependant, notamment dans le cas de l’adhérence transversale, l’utilisation d’un mélange caoutchouteux de bande de roulement moins rigide favorise le cisaillement des éléments de sculpture, leur basculement et cela génère de fortes surpressions sur les arêtes d’attaque des éléments de sculpture qui à leur tour génèrent des échauffements très importants.

[0005] Ces surpressions et ces échauffements peuvent contribuer à un endommagement très rapide de la bande de roulement du pneumatique et à une exploitation non optimale du potentiel d’adhérence du mélange de la bande de roulement.

[0006] Pour améliorer la performance d’adhérence des pneumatiques en stabilisant les éléments de sculpture, le document US 5,614,041 propose un pneumatique ayant un axe de rotation et un plan médian perpendiculaire à l’axe de rotation, comprenant deux bourrelets, deux flancs reliés aux bourrelets, un sommet relié aux extrémités des deux flancs avec une armature de sommet, et une bande de roulement radialement extérieure, la bande de roulement comprenant une pluralité d’éléments de sculpture avec des faces latérales et une face de contact destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage du pneumatique, une pluralité de rainures circonférentielles chacune délimitée par des faces latérales d’éléments de sculpture adjacents, en vis-à-vis l’une par rapport à l’autre, et délimitée par un fond, et un renforcement circonférentiel comportant des éléments longilignes de renfort. Ce renforcement circonférentiel est placé sur l’ensemble des parois latérales et des fonds des rainures circonférentielles de la bande de roulement.

[0007] Le renforcement total des rainures circonférentielles ainsi réalisé permet d’augmenter la poussée de dérive du pneumatique et de limiter le basculement des nervures sous effort transversal en virage. Cependant la présence de renforcement sur les bords d’attaques des nervures limite fortement le potentiel d’adhérence transversale apportée par le mélange de bande de roulement de faible rigidité.

Description brève de l’invention [0008] L’invention a pour objet un pneumatique similaire caractérisé en ce que, le pneumatique ayant un côté extérieur et un côté intérieur, le renforcement circonférentiel comporte une couche de rigidifïcation constituée d’éléments longilignes de renforts rigides en compression, les éléments longilignes de renfort formant, avec la direction circonférentielle C, un angle compris entre 80° et 90°, la couche de rigidifïcation étant placée dans les éléments de sculpture disposés axialement extérieurement relativement à l’une des première et deuxième rainures circonférentielles de la bande de roulement en allant de l’extérieur vers l’intérieur et axialement à proximité de la rainure circonférentielle, en ce que la couche de rigidifïcation comporte une partie haute s’étendant radialement du fond de ladite rainure jusqu’au moins la demi hauteur de la face latérale adjacente de la rainure, la partie haute étant prolongée par une base placée radialement entre la surface radialement extérieure de l’armature de sommet et le fond de

2015PAT00556FR la rainure circonférentielle et s’étendant axialement sur une distance supérieure à la demi-largeur axiale du fond de ladite rainure circonférentielle, et en ce que les éléments de sculpture disposés axialement intérieurement relativement à la première rainure circonférentielle ne comportent pas de couche de rigidification disposée à proximité des faces axialement intérieures de la rainure.

[0009] On entend par « rigides en compression » des éléments dont le module d’Young en compression selon la direction d’élancement des éléments longilignes est supérieur à 500 MPa. A titre d’exemple, les éléments longilignes de renfort sont constitués par des câbles métalliques. De nombreux câbles en acier confèrent à la couche de rigidification une rigidité convenable. Les éléments longilignes de renfort peuvent aussi être des monofilaments ou des assemblages de monofilaments de diamètres compris entre 0,1 et 2 mm. Les assemblages peuvent comporter de 2 à 6 monofilaments, peuvent être retordus et peuvent être adhérisés. La section des monofilaments peut être circulaire ou aplatie, par exemple de section elliptique ou rectangulaire. La nature des monofilaments peut être choisie dans le groupe constitué par les polyamide aliphatique, polyamide semi-aromatique, polyacrylonitrile, polyimide, polysulphone, polyethersulphone, polyvinyl alcohol, polyester et leurs mélanges.

[0010] Les éléments peuvent aussi être formés par des assemblages rigides en compression de fibres inorganiques comme des fibres de verre ou de carbone noyées dans une matrice suffisamment rigide. Les éléments de renfort peuvent aussi être du type composite verre-résine (CVR). Un exemple de tel CVR est donné par le document EP 1 167 080 (ou US 7 032 637) qui décrit un monobrin en CVR à hautes propriétés mécaniques, comportant des fibres de verre continues, unidirectionnelles, imprégnées dans une résine réticulée du type vinylester.

[0011] La couche de rigidification peut comporter des éléments longilignes de renfort disposés en une ou plusieurs couches.

[0012] L’orientation préférentielle des éléments longilignes de renforcements avec un angle de 80° à 90° par rapport à la direction circonférentielle permet une limitation du basculement des nervures sous effort transversal, sans hypothéquer la facilité de mise à plat du pneumatique et par la même, sa résistance au roulement.

[0013] Pour offrir les performances de renforcement en compression apportées par l’invention, de façon avantageuse, il convient que les éléments longilignes de renforcement soient espacés dans la couche de rigidification d’un pas au plus égal à trois fois la plus grande dimension de leur section.

[0014] Les éléments de renfort longilignes disposés sensiblement normalement relativement à la direction circonférentielle donnent à la couche de rigidification une forte raideur en compression, de préférence supérieure à 300 N/cm et très préférentiellement supérieure à 900 N/cm. Ces valeurs de raideur en compression sont suffisantes pour obtenir un effet d’amélioration sensible de la performance d’adhérence en virage d’un pneumatique.

[0015] Les couches de rigidification du renforcement circonférentiel s’étendent de préférence sur toute la longueur des rainures circonférentielles, que celles-ci soient strictement circonférentielles ou obliques. On parle ainsi de couches de rigidification circonférentielles.

[0016] Avantageusement, le renforcement circonférentiel comporte deux couches de rigidification placées respectivement dans les éléments de sculpture adjacents extérieurement à la première et à la deuxième rainure circonférentielle de la bande de roulement en allant de l’extérieur vers l’intérieur et axialement à proximité desdites première et deuxième rainures circonférentielles.

[0017] La couche de rigidification disposée ainsi sur le bord de fuite de la nervure ou des éléments de sculpture les plus sollicités du côté extérieur de la bande de roulement du pneumatique lors d’un roulage rapide en virage s’oppose par sa forte raideur en compression et en cisaillement au cisaillement et au basculement de ces éléments de sculpture et permet ainsi de conserver une surface de contact avec le sol de roulage importante, de limiter les surpressions sur le bord d’attaque de la nervure ou des éléments de sculpture et ainsi de limiter les échauffements ainsi que l’usure rapide du bord d’attaque de la nervure. La présence d’une couche de rigidification pour une seule rainure permet déjà d’obtenir une amélioration sensible des performances d’adhérence transversale des pneumatiques d’un véhicule ainsi que de limiter l’usure rapide sur une utilisation circuit, par exemple.

[0018] Il est très avantageux que les éléments de sculpture disposés axialement intérieurement relativement à la première rainure circonférentielle ne comportent pas de couches de rigidification disposées à proximité des faces axialement intérieures de cette rainure. En effet, la présence de telles couches de rigidification sur le bord d’attaque de la deuxième nervure de la bande de roulement est susceptible d’entraîner une dégradation des propriétés d’adhérence du pneumatique et du véhicule en raison de la rigidité élevée des éléments de renfort de ces couches de rigidification lorsque ces couches de rigidification entrent en contact avec le sol de roulage.

[0019] De préférence, le renforcement circonférentiel comporte deux couches de rigidification placées respectivement dans les éléments de sculpture adjacents extérieurement à la première et à la deuxième rainure circonférentielle de la bande de roulement en allant de l’extérieur vers l’intérieur et axialement à proximité desdites première et deuxième rainures circonférentielles.

[0020] Cela renforce 1 ’effet favorable en termes d’adhérence.

[0021] Avantageusement, la bande de roulement ayant au moins trois rainures circonférentielles, le renforcement circonférentiel comporte aussi une couche de rigidification placée dans les éléments de sculpture adjacents extérieurement à la troisième rainure circonférentielle de la bande de roulement en allant de l’extérieur vers l’intérieur et axialement à proximité de ladite troisième rainure circonférentielle.

[0022] Le renforcement circonférentiel peut aussi avantageusement comporter des couches de rigidification placées dans tous les éléments de sculpture adjacents extérieurement à une rainure circonférentielle.

[0023] Selon un mode de réalisation avantageux, le renforcement circonférentiel comporte une couche de rigidification placée dans les éléments de sculpture adjacents intérieurement à la rainure circonférentielle la plus proche axialement du côté intérieur du pneumatique.

[0024] Cela permet de stabiliser les nervures ou éléments de sculpture du côté intérieur du pneumatique lorsque ce côté intérieur est sollicité en tant que bord d’attaque en virage. On retrouve ainsi le même effet anti basculement et anti cisaillement lié à la forte rigidité de compression de la couche de rigidification.

[0025] Selon un exemple de réalisation avantageux, la bande de roulement comportant au moins quatre rainures circonférentielles, le renforcement circonférentiel comporte deux couches de rigidification placées respectivement dans les éléments de sculpture adjacents intérieurement à la première et à la deuxième rainure circonférentielle de la bande de roulement en allant de rintérieur vers l’extérieur et axialement à proximité desdites première et deuxième rainures circonférentielles.

[0026] Selon un autre mode de réalisation avantageux, les couches de rigidification circonférentielles sont disposées de façon symétrique relativement au plan médian du pneumatique.

[0027] Selon un exemple de réalisation particulier, la bande de roulement ayant une rainure circonférentielle traversée par le plan médian, deux couches de rigidification circonférentielles sont disposées axialement à proximité et de part et d’autre de la rainure circonférentielle traversée par le plan médian.

[0028] Selon un mode de réalisation avantageux, la base de la ou les couches de rigidification circonférentielles s’étend axialement sous le fond de la rainure circonférentielle adjacente.

[0029] Cette base peut aussi, dans un mode de réalisation alternatif, s’étendre axialement dans la direction opposée au fond de la rainure circonférentielle adjacente.

[0030] Il est aussi possible à cette base de s’étendre axialement sous le fond et dans la direction opposée au fond de la rainure circonférentielle adjacente.

[0031] Cela renforce l’effet de stabilisation des nervures et éléments de sculpture les plus sollicitées.

[0032] Selon un mode de réalisation préférentiel, la partie haute de la couche de rigidification circonférentielle peut constituer au moins une partie d’une face latérale de rainure circonférentielle.

[0033] Selon un mode de réalisation alternatif, la partie haute de la couche de rigidification circonférentielle est disposée à une distance axiale de 0,5 à 5 mm et préférentiellement de 1 à 3 mm de la face latérale de la rainure circonférentielle adjacente.

[0034] Ce mode de réalisation permet de ne pas perturber le moulage des rainures circonférentielles de la bande de roulement tout en conservant un effet sensible d’amélioration des performances d’adhérence transversale des pneumatiques d’un véhicule.

[0035] La base des couches de rigidification circonférentielles peut constituer au moins une partie du fond des rainures circonférentielles adjacentes.

[0036] Cette base peut aussi, selon un mode de réalisation alternatif, être en contact avec la surface radialement extérieure de l’armature de sommet.

[0037] Ce mode de réalisation a l’avantage de renforcer l’ancrage de la couche de rigidification circonférentielle dans la bande de roulement et ainsi l’effet anti basculement et anti-cisaillement de cette couche.

[0038] Selon la nature des éléments de renfort longilignes constituants de la couche de rigidification, l’épaisseur axiale de celle-ci peut être comprise entre 0,1 et 2,5 mm.

[0039] Il est aussi avantageux de disposer la partie haute des couches de rigidification circonférentielles avec un angle de dépouille supérieur à 5 degrés.

[0040] Ce positionnement avec un angle de dépouille sensible permet de renforcer l’effet anti-cisaillement et anti-basculement de la couche de rigidification.

[0041] Avantageusement, le mélange caoutchouteux de bande de roulement a un module dynamique G* mesuré à 60°C à 10 Hz et sous une contrainte de cisaillement alterné de 0,7 MPa inférieur ou égal à 1,3 MPa et de préférence inférieur à 1,1 MPa.

[0042] 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.

[0043] Cela est particulièrement utile dans le cas d’un pneumatique pour véhicule de tourisme.

[0044] 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.

[0045] L’invention concerne plus particulièrement les pneumatiques destinés à équiper des véhicules à moteur de type tourisme, SUV (« Sports Utility Vehicles »), deux roues (notamment motos), avions, comme des véhicules industriels choisis parmi camionnettes, « Poids-lourd » - c’est-à-dire métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route tels qu’engins agricoles ou de génie civil -, autres véhicules de transport ou de manutention.

Description des Figures [0046] 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), une coupe radiale d’un pneumatique conforme à un mode de réalisation de l’invention ; - la figure 2 représente, vue en coupe, un exemple schématique d’une couche de rigidification ; - les figures 3 à 8 présentent en coupe radiale des bandes de roulement de pneumatiques conformes à différents modes de réalisation de l’invention ; et - la figure 9présente en coupe radiale un mode de réalisation de bande de roulement testé.

Description détaillée de l’invention [0047] La figure 1 représente de manière schématique une coupe radiale d'un bandage pneumatique ou pneumatique incorporant un renforcement circonférentiel 20 selon un mode de réalisation de l'invention.

[0048] Le pneumatique 1 a un côté extérieur E destiné à être placé vers l’extérieur d’un véhicule et un côté intérieur I destiné à être placé vers l’intérieur d’un véhicule.

[0049] La figure 1 indique aussi les directions axiale X, circonférentielle C et radiale Z ainsi que le plan médian EP (plan perpendiculaire à l'axe XX’ de rotation du pneumatique qui est situé à mi-distance des deux bourrelets 4 et passe par le milieu de l'armature de sommet 6).

[0050] Ce pneumatique 1 comporte un sommet 2 renforcé par une armature de sommet ou ceinture 6, deux flancs 3 et deux bourrelets 4, chacun de ces bourrelets 4 étant renforcé avec une tringle 5. L’armature de sommet 6 est surmontée radialement extérieurement d'une bande de roulement caoutchouteuse 9. Une armature de carcasse 7 est enroulée autour des deux tringles 5 dans chaque bourrelet 4, le retournement 8 de cette armature 7 étant par exemple disposé vers l'extérieur du pneumatique 1. L'armature de carcasse 7 est de manière connue en soi constituée d'au moins une nappe renforcée par des câbles dits « radiaux », par exemple textiles ou métalliques, c'est-à-dire que ces câbles sont disposés pratiquement parallèles les uns aux autres et s'étendent d'un bourrelet à l'autre de manière à former un angle compris entre 80° et 90° avec le plan circonférentiel médian EP. Une couche étanche (« inner liner») 10 s’étend d’un bourrelet à l’autre radialement intérieurement relativement à l’armature de carcasse 7.

[0051] La bande de roulement 9 comporte quatre rainures 11, 12, 13 et 14 en allant du côté extérieur E vers le côté intérieur I. Chaque rainure comporte une face extérieure 11.1, 12.1, 13.1 et 14.1, un fond de rainure 11.2, 12.2, 13.2 et 14.2 et une face intérieure 11.3, 12.3, 13.3 et 14.3.

[0052] Cette bande de roulement 9 comporte aussi un renforcement circonférentiel 20 constitué d’une couche de rigidification 22 disposée de façon adjacente à la paroi extérieure 12.1 de la deuxième rainure 12. Cette couche de rigidification 20, dans l’exemple présenté, constitue la paroi extérieure 12.1 de la rainure 12 ainsi que le fond 12.2 de cette rainure 12.

[0053] La figure 2 présente, vue en coupe une couche de rigidification 22. Cette couche comporte des éléments de renforcement longilignes 221 placés avec un pas p. Le pas correspond à la distance moyenne entre les centres de deux éléments de renforcement adjacents. Les éléments 221 ont un diamètre d et le pas p est de préférence inférieur à 3 fois le diamètre d. On voit aussi que les éléments de renforcement 221 sont noyés dans une gomme dite de calandrage 222. A noter que cette gomme de calandrage 222 peut directement être le mélange de la bande de roulement elle-même pour tirer profit au maximum des propriétés d’adhérence de la bande de roulement. C’est en général le cas de toutes les nappes, tissus et couches de renfort, que ce soit la ou les nappes de carcasse, les nappes de ceinture, la nappe de frettage : elles sont constituées par des éléments de renforcement longilignes, monofilamentaires ou câblés, enrobés de gomme de calandrage les liant entre eux pour former un semi-fini de fabrication ; la gomme de calandrage est de composition choisie en général pour répondre à la fois aux impératifs de procédé de fabrication et aussi pour conférer au pneumatique en tant que produit fini des caractéristiques appropriées.

[0054] On entend par module homogénéisé de la couche de rigidification, le module équivalent en compression des éléments longilignes dans leur gomme de calandrage en fonction de leurs sections et de la densité d’éléments longilignes dans la couche de rigidification. La fraction surfacique des éléments longilignes dans la couche est donnée par le rapport de la surface de l’élément longiligne selon une coupe transverse sur le produit du pas des éléments par l’épaisseur de la couche :

Avec : - φ : diamètre de l’élément de renfort ; - p : pas des éléments de renfort dans la couche de rigidification ; - e : épaisseur de la couche de rigidification ; - vc : fraction surfacique des éléments de renfort dans la couche de rigidification ; et - i’e :fraction surfacique de la gomme de calandrage dans la couche de rigidification.

[0055] Le module homogénéisé est alors le module équivalent au prorata des fractions surfaciques des éléments longilignes et de la gomme de calandrage :

Avec : - E : module homogénéisé en compression ; - Ec : module de compression de l’élément de renfort ; - Eg : module de compression de la gomme de calandrage.

[0056] Enfin, ce qui compte c’est la raideur de compression, c’est-à-dire le produit du module de compression par l’épaisseur du renfort.

[0057] La raideur minimale de compression selon l’un des objets de l’invention est de 300 N/cm et est de préférence supérieure à 900 N/cm.

[0058] Le renforcement circonférentiel 20 s’oppose au basculement et au cisaillement de la nervure adjacente extérieurement à la rainure 12 lors de fortes sollicitations transversales du pneumatique orientées axialement de l’extérieur vers l’intérieur par exemple lors d’un virage du véhicule sur lequel est monté le pneumatique en direction du côté intérieur du pneumatique.

[0059] L’ un des objets de l’invention trouve une application tout particulièrement intéressante lorsque les rainures 11, 12, 13 et 14 s’étendent circonférentiellement comme indiqué pour la figure 1. Mais cet objet de l’invention s’applique aussi lorsque les rainures ne sont pas orientées exactement circonférentiellement mais peuvent être obliques par rapport au plan médian EP.

[0060] Les figures 3 à 8 présentent des coupes radiales de bandes de roulement selon différents modes de réalisation de l’invention dans le cas de sculptures à trois ou quatre rainures circonférentielles.

[0061] La bande de roulement 30 de la figure 3 comporte trois rainures 11, 12 et 13 ainsi qu’un renforcement circonférentiel 32 comprenant deux couches de rigidification circonférentiel 34 et 36. La couche de rigidification circonférentiel 34 est disposée comme à la figure 1 de façon adjacente à la paroi extérieure 12.1 de la deuxième rainure 12. La partie haute 341 de cette couche de rigidification circonférentiel 34 s’appuie contre la paroi axialement extérieure 12.1 de la rainure 12 et constitue l’ensemble de cette paroi extérieure 12.1. La partie haute 341 est prolongée par une base 342 qui s’étend axialement sous le fond 12.2 sur au moins la moitié de la largeur axiale de ce fond. La base 342 constitue ici une partie du fond 12.2 de la rainure 12.

[0062] La couche de rigidification circonférentielle 36 additionnelle est disposée de façon adjacente à la paroi extérieure 11.1 de la première rainure 11. Comme la couche de rigidification circonférentielle 34, la partie haute 361 constitue l’ensemble de la paroi extérieure 1.1. La base 362 s’étend axialement au niveau du fond 12.1 et constitue celui-ci sur plus de la moitié de sa largeur axiale.

[0063] La couche de rigidification circonférentielle 36 s’oppose par sa présence au cisaillement et au basculement des éléments de sculpture adjacents extérieurement à la première rainure 11 et coopère ainsi à l’action de la couche de rigidification circonférentielle 34 lors de sollicitations transversales fortes du pneumatique.

[0064] La bande de roulement 40 de la figure 4 comporte trois rainures 11, 12 et 13 ainsi qu’un renforcement circonférentiel 42. Ce renforcement circonférentiel 42 comprend trois couches de rigidification circonférentielles 44, 46 et 48. La couche de rigidification circonférentielle additionnelle 48 relativement au renforcement circonférentiel 32 est disposée de façon adjacente à la paroi extérieure 13.1 de la troisième rainure. Les trois couches de rigidification circonférentielles de cette bande de roulement coopèrent pour s’opposer aux basculements et au cisaillements des éléments de sculptures adjacents extérieurement aux trois rainures lors de sollicitations transversales fortes orientées de l’extérieur vers l’intérieur.

[0065] Dans l’exemple présenté à la figure 4, la base 442 de la couche de rigidification circonférentiel 44 constitue une partie du fond 12.2 de la rainure 12. En revanche, dans des modes de réalisation alternatifs, les bases 462 et 482 des couches de rigidification 46 et 48 viennent radialement en appui contre la surface radialement extérieure de l’armature de sommet 6. Cela permet de renforcer l’effet anti basculement et anti cisaillement des couches de rigidification circonférentielles. La couche de rigidification 48 illustre un autre mode de réalisation. Dans celui-ci la partie haute 481 de la couche 48 ne constitue pas la face extérieure de la rainure 13 mais est décalée axial ement vers l’extérieur, c’est-à-dire dans l’épaisseur de la nervure adjacente. Le décalage axial a est de préférence de l’ordre de 0,5 à 5 mm et de préférence de 1 à 3 mm de la face latérale 13.1 de la rainure adjacente. Ce décalage permet de ne pas perturber le moulage des nervures lors de la vulcanisation des pneumatiques sans diminuer l’efficacité des couches de rigidification circonférentielle.

[0066] La bande de roulement 50 de la figure 5 comporte trois rainures 11, 12 et 13 ainsi qu’un renforcement circonférentiel 52. Dans ce mode de réalisation d’une bande de roulement 50 selon l’un des objets de l’invention le renforcement circonférentiel 52 comporte comme à la figure 4 trois couches 54, 56 et 58 et une couche de rigidification circonférentielle additionnelle 59. Cette couche de rigidification circonférentielle 59 est disposée de façon adjacente à la paroi intérieure 13.3 de la rainure 13. Dans l’exemple représenté, les bases 582 et 592 des couches de rigidification circonférentielles 58 et 59 se rejoignent et constituent le fond 13.2 de la rainure 13. Ces deux couches forment ainsi ensemble une forme de U.

[0067] Cette couche de rigidification circonférentielle 59 s’oppose au basculement et au cisaillement des éléments de sculpture adjacents intérieurement à la troisième rainure 13 lors de sollicitations transversales orientées de l’intérieur vers l’extérieur. Dans un tel cas, compte tenu de la dynamique des véhicules en virage, les sollicitations orientées de l’intérieur vers l’extérieur sont nettement moins fortes que celles orientées dans l’autre direction et il est inutile d’ajouter d’autres couches de rigidification circonférentielles. Dans un virage pris à la limite d’adhérence, le pneumatique disposé sur le véhicule à l’intérieur du virage est fortement déchargé, compte tenu de la dynamique des véhicules en virage. Ce pneumatique intérieur virage est tout de même contributif de l’adhérence transversale par son épaule d’attaque, située vers l’intérieur du véhicule. La présence d’un renforcement sur ce pneumatique permet d’augmenter la poussée globale à l’essieu, résultant de la poussée des deux pneumatiques du même essieu.

[0068] La bande de roulement 60 de la figure 6 comporte trois rainures 11, 12 et 13 ainsi qu’un renforcement circonférentiel 62. Dans ce mode de réalisation selon l’un des objets de l’invention, le renforcement circonférentiel 62 comprend quatre couches de rigidification circonférentielles 64, 66, 68 et 69 disposées de façon symétrique relativement au plan médian EP. Les trois couches de rigidification circonférentielles 64, 66 et 68 sont disposées comme les couches de rigidification 54, 56 et 59 de la figure 5. Les couches de rigidification circonférentielles 66 et 68 ont dans cet exemple de réalisation leurs bases 662 et 682 respectivement qui s’étendent axialement sous les nervures adjacentes au lieu de s’étendre sous le fond des rainures adjacentes. De plus, la couche de rigidification 69 est disposée axialement intérieurement relativement à la rainure 12 contre la face 12.3 et le fond 12.2 de cette rainure. Les couches de rigidification 64 et 69 forment ainsi un U et constituent les faces et le fond de la rainure 12. Le renforcement circonférentiel n’apporte ainsi aucune asymétrie à la bande de roulement 60 ce qui facilite le montage d’un tel pneumatique lorsqu’il ne comporte pas d’autre asymétrie. Un tel pneumatique peut ainsi avoir son côté extérieur monté vers l’extérieur ou l’intérieur d’un véhicule, ces côtés intérieur et extérieur ne sont dans ce cas qu’une référence géométrique.

[0069] La figure 7 présente une bande de roulement 70 avec quatre rainures 11, 12, 13 et 14 et un renforcement circonférentiel 72. Ce renforcement circonférentiel 72 comporte quatre couches de rigidification circonférentielles 74, 76, 78 et 79. Comme dans le mode de réalisation de la figure 6, ces quatre couches de rigidification circonférentielles sont disposées de façon symétrique relativement au plan médian EP du pneumatique. Les couches de rigidification 74 et 76 sont disposées axialement extérieurement relativement aux rainures 12 et 11 respectivement ; les couches de rigidification 78 et 79 sont disposées axialement intérieurement relativement aux rainures 14 et 13 respectivement. Dans l’exemple présenté, les couches de rigidification circonférentielles ont une partie haute 741, 761, 781, 791 qui ne s’étend pas radialement du fond des rainures sur l’ensemble des faces extérieures 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 mais sur sensiblement les 3/4 de la hauteur de ces faces extérieures. De préférence, pour qu’elles soient efficaces, les couches de rigidification doivent s’étendre radialement sur plus de la demi hauteur des faces extérieures. Dans cet exemple, les bases 762 et 782 des couches de rigidification 76 et 78 s’étendent axialement au-delà de la largeur axiale des fonds 11.2 et 14.2 des rainures 11 et 14 respectivement. Cette extension renforce l’effet de la couche de rigidification. Les bases 742 et 792 s’étendent axialement sous les fonds 12.2 et 13.2 des rainures 12 et 13 sur une distance inférieure à la largeur axiale des fonds 12.2 et 13.2. Il est préférable que la couche de rigidifi cation circonférentielle s’étende sur une distance axiale supérieure à la demi-largeur axiale du fond de la rainure concernée. Ces exemples montrent que l’on peut choisir cette distance axiale des bases en fonction de la nature des éléments de renfort, de leur gomme ou matériau de calandrage s’il y a lieu et de l’effet souhaité.

[0070] Pour l’ensemble des exemples présentés, les parties hautes des couches de rigidification sont de préférence inclinées relativement à la direction radiale avec un angle de dépouille a supérieur à 5 degrés. Cela renforce l’effet mécanique anti basculement.

[0071] De même l’épaisseur des couches de rigidifi cation est de préférence comprise entre 0,1 et 2,5 mm selon la nature et la dimension des éléments de renfort utilisés.

[0072] La figure 8 présente une bande de roulement 90 dont le renforcement circonférentiel 92 se compose de quatre couches de rigidification circonférentielle 94, 96, 98 et 99 comme illustré à la figure 5. Cette bande de roulement 90 est constituée d’un premier mélange caoutchouteux 91 disposée radialement extérieurement et formant notamment les faces de contact des éléments de sculpture. Cette bande de roulement 90 comprend aussi un deuxième mélange caoutchouteux 93 radialement intérieurement et destiné à être en contact avec la surface radialement extérieure de rarchitecture de sommet 6. Ce deuxième mélange 93 constitue une « sous-couche ».

[0073] Selon rarchitecture du pneumatique, le mélange de cette sous-couche peut être à faible hystérèse et ainsi améliorer la résistance au roulement du pneumatique ou être plus rigide que l’autre mélange constituant de la bande de roulement, dans ce cas la sous-couche a une action de rigidification de la bande de roulement du pneumatique.

[0074] Les couches de rigidification circonférentielles doivent servir de point d’appui pour s’opposer aux cisaillement et au basculement des éléments de sculpture qui les contiennent. Pour cela la gomme de calandrage ou le matériau entourant les éléments de renfort longilignes des couches de rigidification circonférentielles peuvent être très notablement plus rigide que le mélange constituant la bande de roulement. À titre d’exemple, pour une gomme de calandrage préférentielle, le module dynamique G* mesuré à 60°C, à 10 Hz et sous une contrainte de cisaillement alterné de 0,7 MPa est supérieur à 20 MPa, et très préférentiellement supérieur à 30 MPa.

[0075] De tels mélanges sont décrits notamment dans la demande WO 2011/045342 Al des Demanderesses.

[0076] Le tableau 1 ci-dessous donne un exemple d’une telle formulation

Tableau 1

(1) Caoutchouc Naturel ; (2) Noir de carbone N326 (dénomination selon la norme ASTM D-1765) ; (3) Résine formophénolique novolac (« Peracit 4536K » de la société Perstorp) ; (4) Oxyde de zinc (grade industriel - société Umicore) ; (5) Stéarine (« Pristerene 4931 » de la société Uniqema) ; (6) N-1,3 -diméthylbutyl-N -phénylparaphénylènediamine (Santoflex 6-PPD de la société Flexsys) ; (7) Hexaméthylènetétramine (de la société Degussa-Evonik) ; (8) N-cyclohexyl-benzothiazyl sulphénamide(Santocure CBS de la société Flexsys).

[0077] Cette formulation permet d’obtenir des mélanges de rigidité élevée notamment grâce à l’action combinée d’une résine époxyde et d’un durcisseur aminé. Le module de cisaillement G* mesuré sous une contrainte de cisaillement alternée de 0,7 MPa à 10 Hz et 60 degrés Celsius est de 30,3 MPa. Ces mélanges peuvent être utilisés pour les calandrages des éléments de renfort des couches de rigidification ainsi que pour des sous-couches notamment.

[0078] Ce matériau très rigide pour les calandrages des renforcements circonférentiels est de préférence utilisé dans des bandes de roulement de faible rigidité avec des modules dynamiques G* inférieurs à 1,3 MPa et de préférence inférieurs ou égaux à 1,1 MPa.

[0079] Le tableau suivant donne un exemple de formulation adaptée d’une bande de roulement :

Tableau 2

Les formulations sont données en masse. (a) SBR avec 27% styrène, butadiène -1,2 :5%, cis-1,4 :15%, trans -1,4: 80%, Tg -48°C ; (b) Silice « Zeosilll65MP » de la société Solvay de surface BET 160m2/g ; (c) Silane TESPT « SI69 » de la société Degussa-Evonik ; (d) Huile TDAE « Flexon 630 » de la société Shell ; (e) Résine « Escorez 2173 » de la société Exxon ; (f) Antioxydant « Santoflex 6PPD » de la société Solutia ; (g) Accélérateur « Santocure CBS » de la société Solutia.

[0080] Le module dynamique après vulcanisation est de 0,9 MPa.

Tests [0081] Les mélanges caoutchouteux sont caractérisés comme indiqué ci-après.

[0082] Les propriétés dynamiques sont bien connues des hommes du métier. Ces propriétés sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000) avec des éprouvettes moulées à partir de mélanges crus ou d’éprouvettes collées ensemble à partir de mélanges vulcanisés. Les éprouvettes utilisées sont décrites dans la norme ASTM D 5992-96 (on utilise la version publiée en septembre 2006 mais initialement approuvée en 1996) à la figure X2.1 (éprouvettes circulaires). Le diamètre « d » des éprouvettes est de 10 mm (la section circulaire est ainsi de 78.5 mm2), l’épaisseur « L » de chaque portion de mélange

est de 2 mm, donnant un rapport « d/L » de 5 (par opposition au standard ISO 2856, mentionné au paragraphe X2.4 du standard ASTM, qui recommande une valeur d/L de 2).

[0083] On enregistre la réponse d’un échantillon de composition vulcanisée soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10 Hz. La contrainte de cisaillement maximale imposée est de 0.7 MPa.

[0084] Les mesures sont faites avec une variation de température de 1,5°C par minute, d’une température minimale inférieure à la température de transition vitreuse (Tg) du mélange ou caoutchouc jusqu’à une température maximale supérieure à 100°C. Avant le commencement du test, l’éprouvette est conditionnée à la température minimale pendant 20 minutes pour garantir une bonne homogénéité de température dans l’éprouvette.

[0085] Le résultat utilisé est notamment la valeur du module dynamique G* à la température de 60°C.

[0086] Les performances des pneumatiques selon les objets de l’invention ont été mesurées lors d’un test de vitesse sur circuit de Charade : le test consiste à faire quatre tours de circuit et la performance retenue est la moyenne des quatre chronos. On fait un test avec des pneumatiques témoins au début et à la fin des essais pour pouvoir corriger une éventuelle dérive par exemple liée à une évolution des conditions de température air et température sol.

Essais [0087] La figure 9 présente de façon très schématique une coupe de la bande de roulement des pneumatiques utilisés pour les tests véhicules.

[0088] La bande de roulement 100 comporte quatre rainures 11, 12, 13 et 14. Le mélange caoutchouteux constituant la bande de roulement est le mélange B1 de module dynamique G* = 0,9 MPa. La bande de roulement comporte aussi une sous-couche 115 de module dynamique supérieur égal à 7 MPa. La bande de roulement 100 comporte aussi un renforcement circonférentiel 102 comprenant quatre couches de rigidification circonférentielles 104, 106, 108 et 109. Les couches de rigidification circonférentielles 104, 106 et 109 sont disposées chacune de façon adjacente à la paroi extérieure des trois premières rainures circonférentielles 11, 12 et 13. La couche de rigidification circonférentielle 109 est-elle disposée de façon adjacente à la face intérieure 14.3 de la nervure 14. Il est à noter que les quatre bases 1042, 1062, 1082 et 1092 constituent sensiblement les quatre fonds des quatre nervures. Chaque couche de rigidification est réalisée avec comme éléments de renfort des monofilaments thermoplastiques de nylon (polyamide 6.6) de diamètre 0,4 mm et de pas 0,6 mm ; l’épaisseur est de 1 mm ; le calandrage des couches de rigidification est identique au mélange caoutchouteux de la bande de roulement. La raideur en compression des couches de rigidification est supérieure à 20 000 N/cm.

[0089] Les bandes de roulement 100 des pneumatiques d’essais ont été réalisées de façon artisanale. Un profilé de longueur correspondant à un multiple du périmètre d’un pneumatique d’essai du mélange constituant de la bande de roulement 9 a été obtenu par extrusion. Ce profilé comportait quatre nervures.

[0090] Des profilés de même longueur correspondant aux quatre couches de rigidification circonférentielles ont été réalisés par découpe d’une nappe de renforts en polyamide 6.6 correspondante aux dimensions voulues.

[0091] Le profilé de la bande de roulement a été dessiné avec un volume de gomme réduit. Les quatre renforcements sont posés sur ce profilé réduit. Les bandes de roulement ainsi assemblées ont alors été mises en place de façon bien connue d’un homme du métier au sommet d’un pneumatique pour le compléter. Les pneumatiques complets ont alors été vulcanisés comme usuellement dans une presse de cuisson.

[0092] Les pneumatiques de référence sont de dimension 225/45 RI7, pression 2.3 bars à l’avant et 2.7 bars à l’arrière et le véhicule de l’essai une Renault Clio Cup.

[0093] Ces pneumatiques de référence RI ont une bande de roulement avec un mélange dont le module dynamique de cisaillement G* à 60°C est de 0,9 MPa et une sous-couche dont le module dynamique de cisaillement est de 7 MPa. La bande de roulement de ces pneumatiques est identique à celle de la figure 9 à l’exception des quatre couches de rigidification circonférentielles Ces pneumatiques ont une sculpture constituée uniquement par les quatre nervures circonférentielles indiquées.

[0094] Les pneumatiques d’essais El ont une bande de roulement dont la valeur de G* est de 0,9 MPa, le calandrage des couches de rigidification est un mélange dont la valeur de G* est de 30 MPa et la bande de roulement comporte une sous-couche de module de l’ordre de 7 MPa. Ces pneumatiques El ont un renforcement circonférentiel correspondant à celui de la figure 9.

Tableau 3

[0095] Un gain est considéré comme significatif à partir de 0.3 s sur ce circuit.

[0096] La présence des renforcements circonférentiels dans la bande de roulement permet d’améliorer l’utilisation du potentiel d’adhérence de mélanges de bande de roulement de plus faible rigidité.

[0097] Par la combinaison du choix du mélange de la bande de roulement et des renforcements circonférentiels il est possible pour le concepteur pneu de décaler les compromis entre l’adhérence et respectivement le comportement et la résistance au roulement, ce qui n’est pas atteignable par le choix d’un seul matériau de la bande de roulement.

Claims (25)

1. REVENDICATIONS

   1. Pneumatique ayant un axe de rotation et un plan médian perpendiculaire à l’axe de rotation, et comprenant : - deux bourrelets ; - deux flancs reliés aux bourrelets ; - un sommet relié aux extrémités des deux flancs avec : • une armature de sommet ; et • une bande de roulement radialement extérieure, la bande de roulement comprenant : o une pluralité d’éléments de sculpture avec des faces latérales et une face de contact destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage du pneumatique ; o une pluralité de rainures circonférentielles chacune délimitée par des faces latérales d’éléments de sculpture adjacents, en vis-à-vis l’une par rapport à l’autre, et délimitée par un fond ; o un renforcement circonférentiel comportant des éléments longilignes de renfort ; caractérisé en ce que, le pneumatique ayant un côté extérieur et un côté intérieur, le renforcement circonférentiel comporte une couche de rigidification constituée d’éléments longilignes de renfort rigides en compression, lesdits éléments longilignes de renfort formant, avec la direction circonférentielle C, un angle compris entre 80° et 90°, ladite couche de rigidification étant placée dans les éléments de sculpture disposés axialement extérieurement relativement à l’une des première et deuxième rainures circonférentielles de la bande de roulement en allant de l’extérieur vers l’intérieur et axialement à proximité de ladite rainure circonférentielle, en ce que la couche de rigidification comporte une partie haute s’étendant radialement du fond de ladite rainure jusqu’au moins la demi hauteur de ladite face latérale adjacente de ladite rainure, ladite partie haute étant prolongée par une base placée radialement entre la surface radialement extérieure de ladite armature de sommet et ledit fond de ladite rainure circonférentielle et s’étendant axialement sur une distance supérieure à la demi-largeur axiale dudit fond de ladite rainure circonférentielle, et en ce que les éléments de sculpture disposés axialement intérieurement relativement à ladite première rainure circonférentielle ne comportent pas de couche de rigidification disposée à proximité des faces axialement intérieures de ladite rainure.
2. 2. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel le renforcement circonférentiel comporte deux couches de rigidification placées respectivement dans les éléments de sculpture adjacents extérieurement à la première et à la deuxième rainure circonférentielle de la bande de roulement en allant de l’extérieur vers l’intérieur et axialement à proximité desdites première et deuxième rainures circonférentielles.
3. 3. Pneumatique selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel, la bande de roulement ayant au moins trois rainures circonférentielles, le renforcement circonférentiel comporte aussi une couche de rigidification placée dans les éléments de sculpture adjacents extérieurement à la troisième rainure circonférentielle de la bande de roulement en allant de l’extérieur vers l’intérieur et axialement à proximité de ladite troisième rainure circonférentielle.
4. 4. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le renforcement circonférentiel comporte des couches de rigidification placées dans tous les éléments de sculpture adjacents extérieurement à une rainure circonférentielle.
5. 5. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le renforcement circonférentiel comporte aussi une couche de rigidification placée dans les éléments de sculpture adjacents intérieurement à la rainure circonférentielle la plus proche axialement du côté intérieur du pneumatique.
6. 6. Pneumatique selon la revendication 5, dans lequel, la bande de roulement comportant au moins quatre rainures circonférentielles, le renforcement circonférentiel comporte deux couches de rigidification placées respectivement dans les éléments de sculpture adjacents intérieurement à la première et à la deuxième rainure circonférentielle de la bande de roulement en allant de l’intérieur vers l’extérieur et axialement à proximité desdites première et deuxième rainures circonférentielles.
7. 7. Pneumatique selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel les couches de rigidification sont disposées de façon symétrique relativement audit plan médian.
8. 8. Pneumatique selon la revendication 7, dans lequel, la bande de roulement ayant une rainure circonférentielle traversée par le plan médian, deux couches de rigidification sont disposées axialement à proximité et de part et d’autre de ladite rainure circonférentielle traversée par ledit plan médian.
9. 9. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la base de ladite couche de rigidification s’étend axial ement sous le fond de ladite rainure circonférentielle adjacente.
10. 10. Pneumatique selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel la base de ladite couche de rigidification s’étend axial ement dans la direction opposée au fond de ladite rainure circonférentielle adjacente.
11. 11. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie haute de ladite couche de rigidification constitue au moins une partie d’une face latérale de rainure circonférentielle.
12. 12. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la partie haute de ladite couche de rigidification est disposée à une distance axiale de 0,5 à 5 mm et préférentiellement de 1 à 3 mm de la face latérale de la rainure circonférentielle adjacente.
13. 13. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la base des couches de rigidification constitue au moins une partie du fond des rainures circonférentielles adjacentes.
14. 14. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la surface radialement intérieure de la base des couches de rigidification est en contact avec la surface radialement extérieure de l’armature de sommet.
15. 15. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur axiale de la couche de rigidification est comprise entre 0,1 et 2,5 mm.
16. 16. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie haute de la ou des couches de rigidification est disposée avec un angle de dépouille supérieur à 5 degrés.
17. 17. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, les éléments de renfort longilignes sont noyés dans un mélange caoutchouteux avec un module dynamique G* mesuré à 60°C à 10 Hz et sous une contrainte de cisaillement alterné de 0,7 MPa supérieur à 20 MPa et préférentiellement supérieur à 30 MPa.
18. 18. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mélange caoutchouteux de bande de roulement a un module dynamique G* mesuré à 60°C à 10 Hz et sous une contrainte de cisaillement alterné de 0,7 MPa inférieur ou égal à 1,3 MPa.
19. 19. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de rigidification a une raideur en compression supérieure à 300 N/cm et de préférence supérieure à 900 N/cm.
20. 20. Pneumatique selon la revendication 19, dans lequel les renforts de la couche de rigidification sont des monofilaments de diamètre compris entre 0,1 et 2 mm.
21. 21. Pneumatique selon la revendication 20, dans lequel les renforts de la couche de rigidification sont des assemblages de 2 à 6 monofilaments.
22. 22. Pneumatique selon l’une des revendications 19 à 21, dans lequel les monofilaments sont choisis dans le groupe constitué par les polyamide aliphatique, polyamide semi-aromatique, polyacrylonitrile, polyimide, polysulphone, polyethersulphone, polyvinyl alcohol, polyester et leurs mélanges.
23. 23. Pneumatique selon la revendication 19, dans lequel les renforts de la couche de rigidification sont des renforts composites à base de monobrins du type composite verre-résine.
24. 24. Pneumatique selon la revendication 19, dans lequel les renforts de la couche de rigidification sont des renforts métalliques ou des assemblages de renforts métalliques.
25. 25. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bande de roulement comporte deux mélanges caoutchouteux distincts disposés axialement l’un au-dessus de l’autre.