CA3059008C - Pneumatique pour vehicule - Google Patents

Abstract

Pneumatique pour véhicule comprenant deux couches de travail (41, 42) fines et allégées, comprenant des éléments de renforcement métalliques (411, 421) constitués de monofilaments ayant une résistance à rupture linéique Rct au moins égale à 300 daN/cm et au plus égale à 400 daN/cm, et une unique couche de carcasse (6) radialement intérieure aux couches de travail (41, 42), cette couche de carcasse (6) comprend des éléments de renforcement textile et a une énergie à rupture surfacique Erc au moins égale à 2.2 J/cm2.

Description

PNEUMATIQUE POUR VEHICULE DOMAINS DE L’INVENTION

[0001] La presente invention concerne un pneumatique de vehicule de tourisme, et plus particulierement Ie sommet d’un tel pneumatique.

[0002] Un pneumatique ayant une geometrie de revolution par rapport a un axe de rotation, la geometrie du pneumatique est generalement decrite dans un plan meridien contenant l’axe de rotation du pneumatique. Pour un plan meridien donne, les directions radiale, axiale et circonferentielle designent respectivement les directions perpendiculaire a l’axe de rotation du pneumatique, parallele a l’axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire au plan meridien.

[0003] Dans ce qui suit, les expressions « radialement interieur a» et « radialement exterieur a» signifient respectivement « plus proche de l’axe de rotation du pneumatique, selon la direction radiale, que » et « plus eloigne de l’axe de rotation du pneumatique, selon la direction radiale, que ». Les expressions « axialement interieur a» et « axialement exterieur a» signifient respectivement « plus proche du plan equatorial, selon la direction axiale, que » et « plus eloigne du plan equatorial, selon la direction axiale, que ». Une « distance radiale » est une distance par rapport a l’axe de rotation du pneumatique, et une « distance axiale » est une distance par rapport au plan equatorial du pneumatique. Une « epaisseur radiale » est mesuree selon la direction radiale, et une « largeur axiale » est mesuree selon la direction axiale.

[0004] Un pneumatique comprend un sommet comprenant une bande roulement destinee a venir en contact avec Ie sol par I’intermediaIre d’une surface de roulement, deux bourrelets destines a venir en contact avec une jante et deux flancs reliant Ie sommet aux bourrelets. En outre, un pneumatique comprend une armature de carcasse comprenant au moins une couche de carcasse, radialement interieure au sommet et reliant les deux bourrelets.

[0005] La bande de roulement est en outre constituee par un ou plusieurs melanges caoutchouteux. L’expression « melange caoutchouteux » designe une composition de caoutchouc comportant au moins un elastomere et une charge.5 10 15 20 25 30 GA 03059008 2019-10-03 WO 2018/202980 - 2 - PCT/FR2018/051038

[0006] Le sommet comprend au moins one armature de sommet radialement interieure a la bande de roulement. L’armature de sommet comprend au moins une armature de travail comprenant au moins une couche de travail composee d’elements de renforcement paralleles entre eux formant, avec la direction circonferentielle, un angle compris entre 15° et 50°. L’armature de sommet peut egalement comprendre une armature de frettage comprenant au moins une couche de frettage composee d’elements de renforcement formant, avec la direction circonferentielle, un angle compris entre 0° et 10°, l’armature de frettage etant le plus souvent mais pas obligatoirement radialement exterieure aux couches de travail. ETAT DE LA TECHNIQUE

[0007] Dans le contexte actuel de developpement durable, I’economie de ressources et done de matieres premieres est un des objectifs majeurs des industriels. Pour les pneumatiques de vehicule de tourisme, une des voies de recherche pour cet objectif, consiste a diminuer la masse et done la resistance a rupture des cables metalliques habituellement utilises comme elements de renforcement de differentes couches de l’armature de sommet. Cette demarche peut conduire a remplacer ces cables metalliques par des fils unitaires ou monofilaments tels que decrits dans le document EP 0043563 dans lequel ce type d’elements de renforcement est utilise dans un double objectif de gain de masse et de resistance au roulement.

[0008] De meme, les architectures de pneumatiques dont l’armature de carcasse est composee d’une unique couche de carcasse sont plus interessantes d’un point de vue de I’economie de matiere que les architectures dont l’armature de carcasse comporte au moins deux couches de carcasse.

[0009] Ainsi les gains de matieres premieres amenent a concevoir des pneumatiques tels que les couches de travail, composees de monofilaments, aient une resistance a rupture de plus en plus faible. Cette modification des couches de sommet n’exige pas en principe de modification de la couche de carcasse pour une meme dimension et une meme pression.

[0010] Cependant I’utilisation de ce type d’elements de renforcement dans les couches de sommet presente I’inconvenient d’entraTner la baisse de la resistance a la perforation du sommet par certains objets. Ainsi II existe des reglements notamment americaine (ASTM WK20631) et chinoise (GB 9743-2007) basees sur la mesure de5 10 15 20 25 30 WO 2018/202980 GA 03059008 2019-10-03 -3- PCT/FR2018/051038 I’energie necessaire a la penetration d’un indenteur a travers Ie sommet des pneumatiques. La baisse de la resistance a la perforation qu’amene I’utilisation de ces elements de renforcement dans un pneumatique a pour consequence que ces pneumatiques ne satisfont plus ces reglements. Ces pneumatiques deviennent alors impropres a la vente dans ces pays, a I’importation soit en tant que pieces detachees, soit montes sur des vehicules. La conformite a ce reglement est des lors un enjeu commercial important pour tous les manufacturiers fabricants ou non dans ces pays.

[0011] Ces tests de penetration sont appeles couramment « tests de breaking energy ». L’energie a rupture du pneumatique dans les conditions de test imposees par Ie reglement est done nommee « performance en breaking energy ». Les tests et la performance associee seront ainsi nommes dans la suite du document. Pour des pneumatiques de meme type, e’est-a-dire de meme usine, de meme architecture, de meme bande de roulement, les resultats sont disperses de pres de 10%, de sorte que la performance minimale visee pour un pneumatique au moment de sa conception est la valeur prescrite par Ie reglement majoree de 10%.

[0012] Pour ce type de performance, la resistance a rupture des elements de renforcement des couches de travail est consideree comme preponderante comme Ie montre Ie brevet US8662128, via leur renforcement soit par I’augmentation de la densite, soit par I’augmentation du diametre des fils elementaires des elements de renforcement des couches de travail. Cependant ces solutions sont contraires a I’objectif premier des inventeurs qui est Ie gain de masse et de matieres premieres. Les elements de renforcement de la au moins une couche de carcasse sont dimensionnes usuellement en fonction de la pression d’eclatement du pneumatique. EXPOSE DE L’INVENTION

[0013] L’objectif principal de la presente invention est done d’augmenter la performance en resistance a la penetration d’un pneumatique dont les elements de renforcement des couches de travail ont une faible masse.

[0014] Get objectif est atteint par un pneumatique de largeur nominale au moins egale a 245 mm, comprenant : • une bande de roulement, • une armature de sommet radialement interieure a la bande de roulement et comprenant au moins une armature de travail,5 10 15 20 25 Date recue/Date received 2023-02-17 -4- • I’armature de travail comprenant au moins deux couches de travail, chaque couche de travail ayant une resistance a rupture lineique Ret, chaque couche de travail comprenant des elements de renforcement metalliques, • les elements de renforcement metalliques des couches de travail comprenant des fils metalliques unitaires ou monofilaments, • une unique couche de carcasse, radialement interieure a I’armature de sommet et reliant entre eux deux bourrelets destines a entrer en contact avec une jante et comprenant des elements de renforcement textiles, la couche de carcasse ayant une resistance a rupture lineique Rcc, • la couche de carcasse ayant une energie a rupture surfacique Ere definie par Erc=(Rcc*Acc)/2, Rcc etant la resistance a rupture lineique de la couche de carcasse, Acc etant I'allongement a rupture des elements de renforcement de la couche de carcasse, • la resistance a rupture lineique Ret de chaque couche de travail etant au moins egale a 300 daN/cm et au plus egale a 400 daN/cm, • I'energie a rupture surfacique Ere de la couche de carcasse etant au moins egale a 2.2 J/cm2. [0014a] L’objectif est atteint aussi par un pneumatique pour vehicule, de largeur nominale au moins egale a 245 mm, comprenant : •une bande de roulement, •une armature de sommet radialement interieure a la bande de roulement et comprenant une armature de travail, •I’armature de travail comprenant au moins deux couches de travail, chaque couche de travail ayant une resistance a rupture lineique Ret, chaque couche de travail comprenant des elements de renforcement metalliques, •les elements de renforcement metalliques des couches de travail comprenant des fils metalliques unitaires ou monofilaments, •une unique couche de carcasse, radialement interieure a I’armature de sommet et reliant entre eux deux bourrelets destines a entrer en contact avec une jante et5 10 15 20 25 30 Date recue/Date received 2023-02-17 - 4a - comprenant des elements de renforcement textiles, la couche de carcasse ayant une resistance a rupture lineique Rcc, •la couche de carcasse ayant une energie a rupture surfacique Ere definie par Erc=(Rcc*Acc)/2, Rcc etant la resistance a rupture lineique de la couche de carcasse, Acc etant un allongement a rupture des elements de renforcement textiles de la couche de carcasse, •La resistance a rupture lineique d’une couche Rc etant definie par Rc=Fr*d, ou Fr est une force a rupture en traction des elements de renforcement d’une couche consideree, et d une densite des elements de renforcement de la couche consideree, mesuree autour d’un point Ie plus radialement exterieur de la couche consideree et correspondant a un nombre moyen des elements de renforcement sur une largeur de la couche consideree de 10 cm, cette largeur etant prise perpendiculairement a la direction des elements de renforcement de la couche consideree, des mesures de resistance a rupture et d’allongement a rupture sont effectuees en traction selon la norme ISO 6892 de 1984 pour les elements de renforcement metalliques qui sont en acier, dans lequel, la resistance a rupture lineique Ret de chaque couche de travail est au moins egale a 300 daN/cm et au plus egale a 400 daN/cm, et dans lequel I’energie a rupture surfacique Ere de la couche de carcasse est au moins egale a 2.2 J/cm2.

[0015] Les pneumatiques dont les couches de travail ont des resistances a rupture lineiques au plus egales a 400 daN/cm preferentiellement au plus egales a 360 daN/cm, ne peuvent pas satisfaire les reglements de breaking energy sans une adaptation du sommet. Etant donne I'objectif de I'invention, il n'est pas envisageable d'augmenter la resistance a rupture lineique des couches de travail via la densite et Ie diametre de leurs elements de renforcement. Par ailleurs I'augmentation de la densite des elements de renforcement diminue de fait I'epaisseur de melange caoutchouteux entre deux elements de renforcement adjacents sans diminuer leurs deformations en cisaillement. Ceci augmente Ie risque de fissuration des melanges caoutchouteux des couches de travail.

[0016] La resistance a rupture lineique d'une couche Rc est definie par Rc=Fr*d, ou Fr est la force a rupture en traction des elements de renforcement de la couche-4bDate recue/Date received 2023-02-175 10 15 20 25 30 GA 03059008 2019-10-03 WO 2018/202980 - 5 - PCT/FR2018/051038

[0017] Pour respecter les autres performances du pneumatique, il est necessaire que les couches de travail aient des resistances a rupture lineiques au moins egales a 300 daN/cm.

[0018] Selon les regies de conception usuelles de I’etat de I’art pour la performance au test de breaking energy, Ie sommet du pneumatique se deforme autour de la tete de I’indenteur et subit principalement une flexion. Selon ces regies, etant donne les positions respectives des couches de travail qui sont plus proches de I’indenteur qui est applique sur la surface de roulement, et de la couche de carcasse, les contraintes de flexion sont plus elevees dans la couche de carcasse que dans la couche de travail. D’autre part les materiaux constituant leurs elements de renforcement respectifs, textile pour la couche de carcasse et metallique pour les couches de travail, les couches de travail rompent a un niveau de sollicitation bien superieur a celui de la couche de carcasse.

[0019] Par ailleurs, la couche de carcasse textile a un allongement a rupture de I’ordre de dix fois superieur a celui des couches de travail, les couches de travail etaient considerees comme rompant done les premieres.

[0020] Ainsi les couches de travail apparaissent selon I’etat de I’art comme I’element essentiel de la performance en breaking energy et la couche de carcasse est consideree comme un parametre n’influengant que peu la performance.

[0021] Une analyse plus poussee montre que la flexion n’est pas Ie parametre majeur de la performance en breaking energy. La rupture du sommet est due a la mise sous tension des differentes couches a I’aplomb de la bande de roulement sur laquelle I’indenteur vient appuyer. En raison de la geometrie du pneumatique, les couches de travail etant d’une longueur, d’une valeur proche du perimetre exterieur du pneumatique, tres superieure a leur largeur, Ie rayon de courbure du sommet est au niveau de I’indenteur est plus petit dans la direction transverse que dans la direction circonferentielle. Ceci est verifiable par test et par simulation. Ainsi la carcasse qui est orientee dans la direction transverse est plus sollicitee que les couches de travail.

[0022] Get aspect est par ailleurs accentue par les sculptures actuelles dont les sillons longitudinaux favorisent la deformation dans la direction transversale.

[0023] Pour une sollicitation donnee, Ie composite qu’est Ie pneumatique se deforme jusqu’a une position d’equilibre. Les couches de travail se cisaillent de maniere que leurs elements de renforcement puissent reprendre efficacement les efforts appliques.5 10 15 20 25 30 WO 2018/202980 GA 03059008 2019-10-03 -6- PCT/FR2018/051038 Pour Ie gonflage et la charge qui sont les sollicitations basiques d’un pneumatique, I’angle d’equilibre des elements de renforcement des couches de travail est proche de 20°. L’angle d’equilibre des elements de renforcement des couches de travail pour la deformation due au test de breaking energy, n’est pas obtenu pour un angle proche de 25° mais pour un angle au moins egal a 30° et pouvant atteindre 45°. Etant donne les rigidites respectives des differentes couches, la couche de carcasse va se deformer en tension et les couches de travail vont se deformer par Ie cisaillement des gommes et plus de la mise en tension et la rotation des elements de renforcement jusqu’a que ce que les elements de renforcement des couches de travail forment un angle avec la direction circonferentielle proche de l’angle d’equilibre.

[0024] Pour un sommet dont les couches de travail ont une resistance a rupture lineique elevee, superieure a 400 daN/cm, la couche de carcasse est un element secondaire pour satisfaire la valeur minimale du reglement de la performance en breaking energy. Que la couche de carcasse ait rompu avant ou apres les couches de travail pendant Ie test, Ie pneumatique atteint Ie niveau de performance exige par ce reglement en prenant la marge de securite de 10% mentionnee auparavant.

[0025] Dans Ie contexte de I’invention, les couches de travail ne permettent pas a elles seules d’atteindre Ie niveau exige par Ie reglement. L’idee de I’invention est de creer une collaboration entre Ie dimensionnement de la couche de carcasse et celui des couches de travail pour atteindre cet objectif. Pour cela deux conditions sont necessaires. La premiere condition est que la couche de carcasse puisse absorber I’allongement lorsque les couches de travail se cisaillent pour que leurs elements de renforcement soient a l’angle d’equilibre de la deformation imposee par Ie test. La deuxieme condition est que I’energie de rupture surfacique de la couche de carcasse soit suffisamment elevee pour permette d’atteindre Ie seuil du reglement plus 10%.

[0026] Cette collaboration est obtenue en augmentant I’energie a rupture surfacique de la couche de carcasse en regard de I’energie a rupture surfacique necessaire pour la tenue a la pression. Cela implique une augmentation de la masse de la couche de carcasse qui va a I’encontre de I’objectif global recherche mais cette augmentation est faible en regard du gain de masse obtenu via utilisation de monofilaments dans les couches de travail.

[0027] Pour les elements de renforcement des couches de travail selon I’invention, a savoir dont la resistance a rupture lineique est au plus egale a 400 daN/cm, il a ete propose puis valide par calcul et par tests que la couche de carcasse devait avoir une5 10 15 20 25 30 CA 03059008 2019-10-03 WO 2018/202980 PCT/FR2018/051038 energie a rupture surfacique Ere au moins egale a 2.2 J/cm2, preferentiellement au moins egale a 2.5 J/cm2

[0028] L’invention est valable pour des pneumatiques dont la largeur nominale est au moins egale a 245 mm. Par largeur nominale, on entend la largeur du pneumatique donnee par (’appellation dimensionnelle bien connue de I’homme de I’art. En effet, la largeur du pneumatique influence Ie rayon de courbure transversal applique notamment a la couche de carcasse lors de I’application de I’indenteur pendant Ie test et done influence la sollicitation appliquee a la couche de carcasse. Pour des pneumatiques hors de cette plage dimensionnelle, il faut dimensionner les differentes couches d’elements de renforcement de maniere differente.

[0029] Une solution preferee est que la couche de carcasse ait une resistance a rupture lineique Rcc au moins egale a 220 daN/cm, preferentiellement egale a 235 daN/cm.

[0030] Plus la resistance a rupture lineique de la couche de carcasse sera elevee, si tant est que la rupture des elements de renforcement de la couche de carcasse survienne a un niveau d’allongement suffisant pour que la couche de carcasse coIlabore avec les couches de travail pour satisfaire Ie niveau de performance exige par Ie reglement, plus I’apport d’energie par la couche de carcasse sera elevee et done plus Ie pneumatique passera aisement Ie niveau de performance exige par Ie reglement. Le choix du concepteur pourra se faire entre plusieurs natures d’elements de renforcement satisfaisants ces caracteristiques en fonction de leurs materiaux, du diametre des elements de renforcement de la couche de carcasse, de leurs couts, de la facilite d’approvisionnement entre autres criteres de choix possibles.

[0031] Avantageusement I’allongement a rupture Acc des elements de renforcement de la couche de carcasse est au moins egal a 15%, et plus avantageusement encore au moins egal a 20%, plus avantageusement encore au moins egal a 25%.

[0032] Le niveau d’allongement a rupture des elements de renforcement de la couche de carcasse necessaire pour une collaboration efficace des couches de travail et la couche de carcasse depend entre autres parametres de la resistance des elements de renforcement des couches de travail, de la resistance des elements de renforcement de la couche de carcasse, et dans une moindre mesure de la dimension du pneumatique, et de la sculpture de sa bande de roulement, et des angles que font les elements de renforcement des couches de travail avec la direction circonferentielle a I’etat neuf du5 10 15 20 25 30 CA 03059008 2019-10-03 WO 2018/202980 - 8 - PCT/FR2018/051038 pneumatique. Selon la valeur de ces parametres, Ie concepteur de pneumatique pourra choisir Ie materiau Ie plus apte pour satisfaire Ie niveau de performance exige par Ie reglement en fonction de I’allongement Acc de la couche de carcasse necessaire.

[0033] Avantageusement les elements de renforcement textiles de la couche de carcasse sont en polyterephtalate d'ethylene, en rayonne, une combinaison de polyamide aliphatique et de polyamide aromatique, ou une combinaison de polyterephtalate d'ethylene et de polyamide aromatique, chacun de ces materiaux ayant des interets differents dans ce contexte de resistance et d’allongement a rupture entre autres criteres.

[0034] II est avantageux que la resistance a rupture lineique Rcc de la couche de carcasse soit au moins egale a 0.65 fois la resistance a rupture lineique Ret des couches de travail, preferentiellement au moins egale a 0.7 fois. Cela permet une contribution significative de la couche de carcasse a la performance de breaking energy.

[0035] Pour ce qui concerne les elements de renforcement, les mesures de resistance a rupture et d’allongement a rupture sont effectuees en traction selon des procedures bien connues comme par exemple selon la norme ISO 6892 de 1984 pour les elements de renforcement en acier.

[0036] Dans I’objectif de diminuer la masse du pneumatique, un optimum, notamment de simplicity et done de cout de fabrication, est atteint quand tous les elements de renforcement des couches de travail sont des fils metalliques unitaires ou monofilaments. Les monofilaments permettent d’obtenir une couche de travail avec une epaisseur radiale plus faible qu’avec un cable. II est toujours possible d’imaginer des solutions proposant d’inclure dans les couches de travail d’autres elements de renforcement que des monofilaments. Inserer des cables metalliques genererait un surcout de matiere par la surepaisseur de la couche de travail consecutive a I’introduction de cables. L’insertion de tout autre element de renforcement que les monofilaments metalliques genere un cout de fabrication important par la complexity de fabrication amenee par cette destandardisation des elements de renforcement. Pour Ie type d’application visee, les monofilaments ont une section dont la plus petite dimension est au plus egale a 0.40 mm, preferentiellement au plus egal a 0.35 mm. Par ailleurs des monofilaments dont la plus petite dimension serait superieure a 0.40 mm poseraient des problemes de deformability et d’endurance.5 10 15 20 25 30 GA 03059008 2019-10-03 WO 2018/202980 PCT/FR2018/051038

[0037] II est avantageux que chaque couche de travail comprenne des elements de renforcement metalliques formant, avec une direction circonferentielle (XX’) du pneumatique, un angle (A1, A2) au moins egal a 20° et au plus egal a 45°, preferentiellement au moins egal a 23° et au plus egal a 35°. Ces angles permettent un fonctionnement optimal du pneumatique sur des performances en endurance sommet, en comportement, en resistance au roulement.

[0038] Les elements de renforcement des couches de travail peuvent etre rectilignes ou non. Ils peuvent etre preformes, de forme sinusoidale, zigzag, ondulee ou suivant une spirale. Les elements de renforcement metalliques des couches de travail sont en acier, de preference en acier au carbone tel que ceux utilises dans les cables de type "steel cords" ; mais il est bien entendu possible d'utiliser d'autres aciers, par exemple des aciers inoxydables, ou d’autres alliages.

[0039] Lorsqu'un acier au carbone est utilise, sa teneur en carbone (% en poids d’acier) est de preference comprise dans un domaine de 0,8% a 1,2%. L'invention s'applique en particulier a des aciers du type steel cord a tres haute resistance "SHT" (" Super High Tensile "), ultra-haute resistance "UHT" ("Ultra High Tensile ") ou "MT" ("Mega Tensile "). Les renforts en acier au carbone ont alors une resistance a rupture en traction (Rm) qui est de preference superieure a 3000 MPa, plus preferentiellement superieure a 3500 MPa. Leur allongement total a rupture (At), somme de I’allongement elastique et de I’allongement plastique, est de preference superieur a 1.6%.

[0040] L'acier utilise, qu'il s'agisse en particulier d'un acier au carbone ou d'un acier inoxydable, peut etre lui-meme revetu d'une couche metallique ameliorant par exemple les proprietes de mise en oeuvre du monofilament d’acier, ou les proprietes d'usage du renfort et/ou du pneumatique eux-memes, telles que les proprietes d'adhesion, de resistance a la corrosion ou encore de resistance au vieillissement. Selon un mode de realisation preferentiel, l'acier utilise est recouvert d'une couche de laiton (alliage ZnCu) ou de zinc ; on rappelle que, lors du procede de fabrication des fils, Ie revetement de laiton ou de zinc facilite Ie trefilage du fil, ainsi que Ie collage du fil avec Ie caoutchouc. Mais les renforts pourraient etre recouverts d'une fine couche metallique autre que du laiton ou du zinc, ayant par exemple pour fonction d'ameliorer la resistance a la corrosion de ces fils et/ou leur adhesion au caoutchouc, par exemple une fine couche de Co, Ni, Al, d'un alliage de deux ou plus des composes Cu, Zn, Al, Ni, Co, Sn.5 10 15 20 25 30 CA 03059008 2019-10-03 WO 2018/202980 - 10 - PCT/FR2018/051038

[0041] Les monofilaments peuvent avoir toute forme de section, sachant que les sections oblongues representent un avantage sur les sections circulaires de meme plus petite dimension. Une couche de travail constitue de monofilaments de sections oblongues correctement agences peut pour une meme resistance a rupture avoir une epaisseur moindre qu’une couche de travail dont les elements de renforcement ont des sections circulaire. Par ailleurs les inerties de flexion de monofilaments de sections oblongues sont superieures aux inerties de flexion de monofilaments de sections circulaires et done leur resistance au flambement sont superieures, or la resistance au flambement est un critere important pour Ie dimensionnement des monofilaments. Pour une section circulaire, la plus petite dimension correspond au diametre de la section. Pour garantir une resistance a rupture en fatigue des monofilaments et la tenue au cisaillement des melanges caoutchouteux situes entre les filaments, la densite d’elements de renforcement metalliques de chaque couche de travail est au moins egale a 100 monofilaments par dm et au plus egale a 200 monofilaments par dm, preferentiellement au moins egale a 115 monofilaments par dm et au plus egale a 170 monofilaments par dm. Par densite on entend Ie nombre moyen de monofilaments sur une largeur de couche de travail de 10 cm, cette largeur etant prise perpendiculairement a la direction des monofilaments de la couche de travail consideree. La distance entre des elements de renforcement consecutifs peut etre fixe ou variable. Pour les differents calculs de resistance a rupture lineique d’une couche ou de I’energie a rupture surfacique, la densite est ramenee a I’unite adequate, en elements de renforcement par cm par exemple, pour assurer la coherence des calculs.

[0042] La pose des elements de renforcement en fabrication peut etre effectuee par couche, par bandelette ou de fagon unitaire.

[0043] Une solution preferee est que la densite d’elements de renforcement textiles de la couche de carcasse, mesure au voisinage du point Ie plus radialement exterieur de la couche de carcasse, est au moins egale a 40 elements de renforcement par dm et preferentiellement au moins egale a 50 elements de renforcement par dm. La performance sur Ie test de breaking energy etant liee a la densite des elements de renforcement de la couche de carcasse dans la partie radialement a I’aplomb des couches de travail, la densite des elements de renforcement de la couche de carcasse est mesuree dans cette partie de la couche de carcasse et non au niveau des bourrelets comme il est possible de Ie faire pour certaines applications. L’invention est liee a la performance du sommet tant pour la masse, la resistance au roulement et Ie5 10 15 20 25 30 CA 03059008 2019-10-03 WO 2018/202980 - 11 - PCT/FR2018/051038 test de breaking energy. La mesure de la densite des elements de renforcement de la couche de carcasse s’effectue done egalement au niveau du sommet d’une maniere similaire que pour les couches de travail.

[0044] Preferentiellement les elements de renforcement textiles de la couche de carcasse sont constitues de files de filaments elementaires soumis a une torsion, la torsion des files de filaments elementaires constitutifs des elements de renforcement de la couche de carcasse est au moins egale a 185 t/m et au plus egale a 420t/m.

[0045] On rappellera simplement ici que ces retors ou cables textiles, traditionnellement a double torsion (Ti, T2), sont prepares par un procede dit de retordage (« twisting ») dans lequel : • au cours d'une premiere etape, chaque file ou fibre multifilamentaire (en anglais « yarn ») constitutive du cable final est tout d'abord individuellement tordue sur elle-meme (selon une torsion initiate Ti) dans une direction donnee DI (respectivement sens S ou Z), pour former un brin (en anglais « strand ») dans lequel les filaments elementaires se voient imposes une deformation en helice autour de I'axe de fibre (ou axe du brin) ; • puis, au cours d'une seconde etape, plusieurs brins, generalement au nombre de deux, trois ou quatre, de natures identiques ou differentes dans Ie cas de cables dits hybrides ou composites, sont ensuite retordus ensemble selon une torsion finale T2 (pouvant etre egale a ou differente de Ti) en direction opposee D2 (respectivement sens Z ou S, selon une nomenclature reconnue designant I'orientation des spires selon la barre transversale d'un S ou d'un Z), pour I'obtention du cable (en anglais « cord ») ou assemblage final a plusieurs brins.

[0046] Le role du retordage est d'adapter les proprietes du materiau afin de creer la cohesion transversale du renfort, d'accroTtre sa tenue en fatigue et aussi d'ameliorer I'adhesion avec la matrice renforcee. De tels cables textiles, leurs constructions et procedes de fabrication sont bien connus de I'homme du metier. Ils ont ete decrits en detail dans un grand nombre de documents, pour ne citer que quelques exemples dans les documents brevet EP 021 485, EP 220 642, EP225 391, EP 335 588, EP 467 585, US 3 419 060, US 3 977 172, US 4 155 394, US 5 558 144, W097/06294 ou EP 848 767, ou plus recemment W02012/104279, W02012/146612, W02014/057082.5 10 15 20 25 30 GA 03059008 2019-10-03 WO 2018/202980 - 12 - PCT/FR2018/051038

[0047] Pour pouvoir renforcer des articles en caoutchouc tels que des pneumatiques, la resistance a la fatigue (endurance en extension, flexion, compression) de ces cables textile est primordiale. On sait que de maniere generale, pour un materiau donne, elle est d'autant plus elevee que les torsions employees sont importantes, mais qu'en contrepartie, leur force a rupture en extension (appelee tenacite lorsqu'elle est ramenee a I'unite de poids) diminue inexorablement lorsqu'augmente la torsion, ce qui bien entendu est penalisant du point de vue du renforcement et de la performance en breaking energy. Aussi, les concepteurs de cables textiles, comme les fabricants de pneumatiques, sont en permanence a la recherche de cables textiles dont les proprietes mecaniques, particulierement la force rupture et la tenacite, pour un materiau et une torsion donnes, pourraient etre ameliorees. C’est cet equilibre qui est ici recherche afin de satisfaire I’ensemble des performances du pneumatique dont la performance en breaking energy.

[0048] II est avantageux que I’armature de sommet comprenne au moins une couche de frettage et que la couche de frettage soit radialement exterieure a I’armature de travail pour une bonne tenue de cette derniere en endurance. La couche de frettage comprend des elements de renforcement faisant un angle avec la direction circonferentielle au plus egal a 8°

[0049] Preferentiellement les elements de renforcement de la au moins une couche de frettage sont en textile de preference de type polyamide aliphatique, polyamide aromatique, combinaison de polyamide aliphatique et de polyamide aromatique, polyterephtalate d'ethylene ou rayonne car les materiaux textiles sont particulierement adaptes a ce type d’usage en raison de leur faible masse et de leur rigidite elevee. La distance entre des elements de renforcement consecutifs de la couche de frettage ou pas peut etre fixe ou variable. La pose des elements de renforcement en fabrication peut etre effectuee par couche, par bandelette ou de fa?on unitaire. DESCRIPTION DES DESSINS

[0050] Les caracteristiques et autres avantages de I’invention seront mieux compris a I’aide de la figure 1 representant une coupe meridienne du sommet d’un pneumatique selon I’invention.- 13 -

[0051] Le pneumatique comporte une bande de roulement 2 destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement. Le pneumatique comprend en outre une armature de sommet 3 radialement intérieure à la bande de roulement 2, et comprenant une armature de travail 4 et une armature de frettage 5. 5 L’armature de travail comprend deux couches de travail 41 et 42 comprenant chacune des éléments de renforcement parallèles entre eux 411, 421, formant respectivement avec une direction circonférentielle (XX’) du pneumatique, un angle orienté A1, A2 au moins égal à 20° et au plus égal à 50° en valeur absolue et de signe opposé d’une couche à la suivante. Le pneumatique comprend également une unique couche de carcasse 6 10 radialement intérieure à l’armature de sommet.

[0052] Les inventeurs ont réalisé des calculs sur la base de l’invention pour un pneumatique de dimension 225/55 R16, d’une largeur nominale de 225 mm, comprenant deux couches de travail et une couche de carcasse.

[0053] Le pneumatique témoin TB d’une conception classique hors invention 15 comprenant : • deux couches de travail comprenant des éléments de renforcement constitués par des câbles de quatre fils de 0,26 mm de diamètre d’une densité de 80 éléments de renforcement par décimètre pour une résistance à la rupture linéique Rct égale à 480 daN/cm, 20 • une couche de carcasse en polytéréphtalate d'éthylène comprenant 2 torons de 334 tex ayant une densité de 52 éléments de renforcement par dm pour une résistance à la rupture linéique de 212 daN/cm, les éléments de renforcement ayant un allongement à rupture de 19%.

[0054] Cette conception permet d’avoir une performance en test de breaking energy 25 suffisante de plus de 790 J contre une limite admissible par le règlement de 588 J.

[0055] Le besoin de gains de masse et de résistance au roulement a amené les inventeurs à utiliser des couches de travail comprenant des monofilaments en acier.

[0056] Ils conçoivent, suivant l’état de la technique, un pneumatique TB2 dont la couche de carcasse reste inchangée. Le gain en masse pour cette conception est alors 30 de 650 g et l’amélioration de la résistance au roulement de près de 0.15 kg/t. Ce pneumatique hors de l’invention comprend : CA 3059008 Date reçue / Received date 2024-08-21- 14 - • deux couches de travail comprenant des éléments de renforcement constitués par des monofilaments en acier HT (High Tensile) de diamètre 0.32 mm, répartis selon une densité de 143 monofilaments au décimètre résistance à la rupture linéique Rct égale à 350 daN/cm, 5 [0057] En revanche, ce pneumatique TB2 n’a pas une performance en test de breaking energy satisfaisante à 500 j soit en dessous de la valeur règlementaire, ce qui restreint considérablement la taille des marchés sur lesquels il pourrait être vendu.

[0058] L’invention consiste à modifier les éléments de renforcement de la couche de carcasse pour concevoir le pneumatique B. Le pneumatique B, selon l’invention, 10 comprend : • deux couches de travail comprenant des éléments de renforcement constitués par des monofilaments en acier HT (High Tensile) de diamètre 0.32 mm, répartis selon une densité de 143 monofilaments au décimètre résistance à la rupture linéique Rct égale à 350 daN/cm, 15 • une couche de carcasse en nylon comprenant 3 torons de 210 tex ayant une densité de 52 éléments de renforcement par dm pour une résistance à la rupture linéique de 234 daN/cm, les éléments de renforcement ayant un allongement à rupture de 27%.

[0059] Le gain en masse pour cette conception est alors de 650 g et l’amélioration de 20 la résistance au roulement de près de 0.15 kg/t par rapport au pneumatique TB initial et sa performance en breaking energy est de 937 J soit très supérieure à la valeur imposée par le règlement.

[0060] Pour l’ensemble des pneumatiques décrits, les angles A1 et A2 des éléments de renforcement des couches de travail sont respectivement égaux à +25° et -25°. 25 *** Selon certains aspects, une ou plusieurs des réalisations suivantes sont décrites : 1. Un pneumatique pour véhicule, de largeur nominale au moins égale à 245 mm, comprenant : • une bande de roulement, 30 • une armature de sommet radialement intérieure à la bande de roulement et comprenant une armature de travail, CA 3059008 Date reçue / Received date 2024-08-21- 15 - • l’armature de travail comprenant au moins deux couches de travail, chaque couche de travail ayant une résistance à rupture linéique Rct, chaque couche de travail comprenant des éléments de renforcement métalliques, • les éléments de renforcement métalliques des couches de travail comprenant 5 des fils métalliques unitaires ou monofilaments, • une unique couche de carcasse, radialement intérieure à l’armature de sommet et reliant entre eux deux bourrelets destinés à entrer en contact avec une jante et comprenant des éléments de renforcement textiles, la couche de carcasse ayant une résistance à rupture linéique Rcc, 10 • la couche de carcasse ayant une énergie à rupture surfacique Erc définie par Erc=(Rcc*Acc)/2, Rcc étant la résistance à rupture linéique de la couche de carcasse, Acc étant un allongement à rupture des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse, • La résistance à rupture linéique de chaque couche Rc étant définie par Rc=Fr*d, 15 où Fr est une force à rupture en traction des éléments de renforcement d’une couche considérée, et d’une densité des éléments de renforcement de la couche considérée, mesurée autour d’un point le plus radialement extérieur de la couche considérée et correspondant à un nombre moyen des éléments de renforcement sur une largeur de la couche considérée de 10 cm, cette largeur étant prise 20 perpendiculairement à une orientation des éléments de renforcement de la couche considérée, des mesures de résistance à rupture et d’allongement à rupture sont effectuées en traction selon la norme ISO 6892 de 1984 pour les éléments de renforcement métalliques qui sont en acier, dans lequel la résistance à rupture linéique Rct de chaque couche de travail est au 25 moins égale à 300 daN/cm et au plus égale à 400 daN/cm, et dans lequel l’énergie à rupture surfacique Erc de la couche de carcasse est au moins égale à 2.2 J/cm2. 2. Le pneumatique selon la réalisation 1, dans lequel la résistance à rupture linéique Rcc de la couche de carcasse est au moins égale à 220 daN/cm. 30 3. Le pneumatique selon la réalisation 1 ou 2, dans lequel l’allongement à rupture Acc des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse est au moins égal à 15%. CA 3059008 Date reçue / Received date 2024-08-21- 16 - 4. Le pneumatique selon la réalisation 1 ou 2, dans lequel l’allongement à rupture Acc des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse est au moins égal à 20%. 5. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 4, les éléments de 5 renforcement textiles de la couche de carcasse étant constitués de filés de filaments élémentaires soumis à une torsion, dans lequel la torsion des filés de filaments élémentaires constitutifs des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse est au moins égale à 185 t/m et au plus égale à 420t/m. 6. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 5, dans lequel les 10 éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse sont en polytéréphtalate d'éthylène, en rayonne, une combinaison de polyamide aliphatique et de polyamide aromatique, ou une combinaison de polytéréphtalate d'éthylène et de polyamide aromatique. 7. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 6, dans lequel la 15 résistance à rupture linéique Rcc de la couche de carcasse est au moins égale à 0.65 fois la résistance à rupture linéique Rct de chaque couche de travail. 8. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 7, dans lequel les éléments de renforcement métalliques d’au moins une des couches de travail sont constitués par les fils métalliques unitaires ou monofilaments ayant une section dont 20 la plus petite dimension est au plus égale à 0.40 mm. 9. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 7, dans lequel les éléments de renforcement métalliques d’au moins une couche de travail sont constitués par les fils métalliques unitaires ou monofilaments ayant une section dont la plus petite dimension est au plus égale à 0.35 mm. 25 10. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 9, dans lequel chaque couche de travail comprend les éléments de renforcement métalliques, formant, avec une direction circonférentielle du pneumatique, un angle au moins égal à 20° et au plus égal à 45°. 11. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 9, dans lequel chaque 30 couche de travail comprend les éléments de renforcement métalliques, formant, avec CA 3059008 Date reçue / Received date 2024-08-21- 17 - une direction circonférentielle du pneumatique, un angle au moins égal à 23° et au plus égal à 35°. 12. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 11, dans lequel les éléments de renforcement métalliques des couches de travail sont en acier au 5 carbone. 13. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 12, dans lequel la densité des éléments de renforcement métalliques de chaque couche de travail est au moins égale à 100 monofilaments par dm et au plus égale à 200 monofilaments par dm. 10 14. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 12, dans lequel la densité des éléments de renforcement métalliques de chaque couche de travail est au moins égale à 115 monofilaments par dm et au plus égale à 170 monofilaments par dm. 15. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 14, dans lequel la 15 densité des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse, mesurée au voisinage du point le plus radialement extérieur de la couche de carcasse, est au moins égale à 40 éléments de renforcement textiles par dm. 16. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 14, dans lequel la densité des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse, mesurée 20 au voisinage du point le plus radialement extérieur de la couche de carcasse, est au moins égale à 50 éléments de renforcement textiles par dm. 17. Le pneumatique selon l’une quelconque des réalisations 1 à 16, comprenant au moins une couche de frettage radialement extérieure à l’armature de travail et comprenant des éléments de renforcement de la au moins une couche de frettage, 25 lesdits éléments de renforcement de la au moins une couche de frettage étant en textile. 18. Le pneumatique selon la réalisation 17, dans lequel le textile est de type polytéréphtalate d'éthylène, polyamide aliphatique, combinaison de polyamide aliphatique et de polyamide aromatique, ou combinaison de polytéréphtalate 30 d'éthylène et de polyamide aromatique.

Claims (18)

1. - 18 - REVENDICATIONS 1. Un pneumatique pour véhicule, de largeur nominale au moins égale à 245 mm, comprenant : • une bande de roulement, 5 • une armature de sommet radialement intérieure à la bande de roulement et comprenant une armature de travail, • l’armature de travail comprenant au moins deux couches de travail, chaque couche de travail ayant une résistance à rupture linéique Rct, chaque couche de travail comprenant des éléments de renforcement métalliques, 10 • les éléments de renforcement métalliques des couches de travail comprenant des fils métalliques unitaires ou monofilaments, • une unique couche de carcasse, radialement intérieure à l’armature de sommet et reliant entre eux deux bourrelets destinés à entrer en contact avec une jante et comprenant des éléments de renforcement textiles, la couche de carcasse ayant 15 une résistance à rupture linéique Rcc, • la couche de carcasse ayant une énergie à rupture surfacique Erc définie par Erc=(Rcc*Acc)/2, Rcc étant la résistance à rupture linéique de la couche de carcasse, Acc étant un allongement à rupture des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse, 20 • La résistance à rupture linéique de chaque couche Rc étant définie par Rc=Fr*d, où Fr est une force à rupture en traction des éléments de renforcement d’une couche considérée, et d’une densité des éléments de renforcement de la couche considérée, mesurée autour d’un point le plus radialement extérieur de la couche considérée et correspondant à un nombre moyen des éléments de renforcement 25 sur une largeur de la couche considérée de 10 cm, cette largeur étant prise perpendiculairement à une orientation des éléments de renforcement de la couche considérée, des mesures de résistance à rupture et d’allongement à rupture sont effectuées en traction selon la norme ISO 6892 de 1984 pour les éléments de renforcement métalliques qui sont en acier, 30 dans lequel la résistance à rupture linéique Rct de chaque couche de travail est au moins égale à 300 daN/cm et au plus égale à 400 daN/cm, CA 3059008 Date reçue / Received date 2024-08-21- 19 - et dans lequel l’énergie à rupture surfacique Erc de la couche de carcasse est au moins égale à 2.2 J/cm2.
2. 2. Le pneumatique selon la revendication 1, dans lequel la résistance à rupture linéique Rcc de la couche de carcasse est au moins égale à 220 daN/cm. 5
3. 3. Le pneumatique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’allongement à rupture Acc des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse est au moins égal à 15%.
4. 4. Le pneumatique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’allongement à rupture Acc des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse est au moins 10 égal à 20%.
5. 5. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, les éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse étant constitués de filés de filaments élémentaires soumis à une torsion, dans lequel la torsion des filés de filaments élémentaires constitutifs des éléments de renforcement textiles de la couche de 15 carcasse est au moins égale à 185 t/m et au plus égale à 420t/m.
6. 6. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse sont en polytéréphtalate d'éthylène, en rayonne, une combinaison de polyamide aliphatique et de polyamide aromatique, ou une combinaison de polytéréphtalate d'éthylène et de polyamide 20 aromatique.
7. 7. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la résistance à rupture linéique Rcc de la couche de carcasse est au moins égale à 0.65 fois la résistance à rupture linéique Rct de chaque couche de travail.
8. 8. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les 25 éléments de renforcement métalliques d’au moins une des couches de travail sont constitués par les fils métalliques unitaires ou monofilaments ayant une section dont la plus petite dimension est au plus égale à 0.40 mm.
9. 9. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les éléments de renforcement métalliques d’au moins une couche de travail sont CA 3059008 Date reçue / Received date 2024-08-21- 20 - constitués par les fils métalliques unitaires ou monofilaments ayant une section dont la plus petite dimension est au plus égale à 0.35 mm.
10. 10. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel chaque couche de travail comprend les éléments de renforcement métalliques, formant, avec 5 une direction circonférentielle du pneumatique, un angle au moins égal à 20° et au plus égal à 45°.
11. 11. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel chaque couche de travail comprend les éléments de renforcement métalliques, formant, avec une direction circonférentielle du pneumatique, un angle au moins égal à 23° et au 10 plus égal à 35°.
12. 12. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel les éléments de renforcement métalliques des couches de travail sont en acier au carbone.
13. 13. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la 15 densité des éléments de renforcement métalliques de chaque couche de travail est au moins égale à 100 monofilaments par dm et au plus égale à 200 monofilaments par dm.
14. 14. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la densité des éléments de renforcement métalliques de chaque couche de travail est 20 au moins égale à 115 monofilaments par dm et au plus égale à 170 monofilaments par dm.
15. 15. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel la densité des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse, mesurée au voisinage du point le plus radialement extérieur de la couche de carcasse, est au 25 moins égale à 40 éléments de renforcement textiles par dm.
16. 16. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel la densité des éléments de renforcement textiles de la couche de carcasse, mesurée au voisinage du point le plus radialement extérieur de la couche de carcasse, est au moins égale à 50 éléments de renforcement textiles par dm. CA 3059008 Date reçue / Received date 2024-08-21- 21 -
17. 17. Le pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, comprenant au moins une couche de frettage radialement extérieure à l’armature de travail et comprenant des éléments de renforcement de la au moins une couche de frettage, lesdits éléments de renforcement de la au moins une couche de frettage étant en 5 textile.
18. 18. Le pneumatique selon la revendication 17, dans lequel le textile est de type polytéréphtalate d'éthylène, polyamide aliphatique, combinaison de polyamide aliphatique et de polyamide aromatique, ou combinaison de polytéréphtalate d'éthylène et de polyamide aromatique.