EP4701871A1 - Pneumatique dont la bande de roulement presente des propriétés d'endurance améliorées - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un pneumatique dont la bande de roulement présente au moins une découpure (8) comportant une partie radialement intérieure plus large que la partie radialement extérieure débouchant sur la surface de roulement (6). Selon l'invention, la bande de roulement est constituée d'un premier mélange élastomérique et au moins une partie de la paroi de ladite au moins une découpure (8), entourant la zone d'élargissement, est constituée d'un deuxième mélange élastomérique sur une épaisseur (E) d'au moins 1 mm, le deuxième mélange élastomérique présentant une résistance à la fatigue supérieure d'au moins 30 % à résistance à la fatigue du premier mélange élastomérique, mesurées à 23 °C jusqu'à un allongement de 108% selon la norme ISO 6943-2017.

Description

PNEUMATIQUE DONT LA BANDE DE ROULEMENT PRESENTE DES PROPRIETES D’ENDURANCE AMELIOREES

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

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

[0003] Des câbles sont dits inextensibles lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à 10% de la force de rupture un allongement relatif au plus égal à 0,2%.

[0004] Des câbles sont dits élastiques lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à la charge de rupture un allongement relatif au moins égal à 3% avec un module tangent maximum inférieur à 150 GPa.

[0005] Des éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement qui font avec la direction circonférentielle des angles compris dans l'intervalle + 2,5°, - 2,5° autour de 0°. [0006] La direction circonférentielle du pneumatique, ou direction longitudinale, est la direction correspondant à la périphérie du pneumatique et définie par la direction de roulement du pneumatique.

[0007] La direction transversale ou axiale du pneumatique est parallèle à l’axe de rotation du pneumatique.

[0008] La direction radiale est une direction coupant l’axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci.

[0009] L’axe de rotation du pneumatique est l’axe autour duquel il tourne en utilisation normale.

[0010] Un plan radial ou méridien est un plan qui contient l’axe de rotation du pneumatique.

[0011] Le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, est un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du pneu et qui divise le pneumatique en deux moitiés.

[0012] Certains pneumatiques actuels, dits "routiers", sont destinés à rouler à grande vitesse et sur des trajets de plus en plus longs, du fait de l'amélioration du réseau routier et de la croissance du réseau autoroutier dans le monde. L'ensemble des conditions, sous lesquelles un tel pneumatique est appelé à rouler, permet sans aucun doute un accroissement du nombre de kilomètres parcourus, l'usure du pneumatique étant moindre ; par contre l'endurance de ce dernier et en particulier de l'armature de sommet est pénalisée.

[0013] Il existe en effet des contraintes au niveau de l'armature de sommet et plus particulièrement des contraintes de cisaillement entre les couches de sommet, alliées à une élévation non négligeable de la température de fonctionnement au niveau des extrémités de la couche de sommet axialement la plus courte, qui ont pour conséquence l'apparition et la propagation de fissures de la gomme au niveau desdites extrémités.

[0014] Afin d'améliorer l'endurance de l'armature de sommet du type de pneumatique étudié, des solutions relatives à la structure et qualité des couches et/ou profilés de mélanges caoutchouteux qui sont disposés entre et/ou autour des extrémités de nappes et plus particulièrement des extrémités de la nappe axialement la plus courte ont déjà été apportées.

[0015] Il est notamment connu d’introduire une couche de mélange caoutchouteux entre les extrémités des couches de travail pour créer un découplage entre lesdites extrémités pour limiter les contraintes de cisaillement. De telles couches de découplage doivent toutefois présenter une très bonne cohésion. De telles couches de mélanges caoutchouteux sont par exemple décrites dans la demande de brevet WO 2004/076204.

[0016] Les pneumatiques ainsi réalisés permettent effectivement d’améliorer les performances notamment en termes d’endurance.

[0017] Par ailleurs, il est connu pour réaliser des pneumatiques à bande de roulement très large ou bien pour conférer à des pneumatiques d’une dimension donnée des capacités de charges plus importantes d’introduire une couche d’éléments de renforcement circonférentiels. La demande de brevet WO 99/24269 décrit par exemple la présence d’une telle couche d’éléments de renforcement circonférentiels.

[0018] La couche d’éléments de renforcement circonférentiels est usuellement constituée par au moins un câble métallique enroulé pour former une spire dont l’angle de pose par rapport à la direction circonférentielle est inférieur à 2.5°.

[0019] En combinaison avec cette structure interne de pneu, il est connu de pourvoir la bande de roulement, c'est-à-dire la partie du pneu destinée à venir en contact avec le sol lors du roulage et à s'user lors du roulage, d'une sculpture formée d'éléments de relief délimités par des rainures qu'elles soient d'orientation circonférentielle, transversale ou oblique. L'objectif d'une telle sculpture est de conférer à la bande de roulement de bonnes performances en roulage sur chaussée sèche et sur chaussée revêtue d'eau notamment par temps de pluie.

[0020] Pour améliorer les performances des bandes de roulement sans toutefois trop abaisser les rigidités de cisaillement desdites bandes, il est connu de former sur la surface de roulement une pluralité d'arêtes orientées transversalement ou en oblique afin de couper la pellicule d'eau sur une chaussée pour assurer un bon contact entre la bande de roulement et la chaussée. Un moyen d'obtention de telles arêtes consiste à pourvoir la bande avec une pluralité de découpures, ces découpures ayant la forme de rainures ou la forme d'incisions. On distingue, dans la présente demande, les incisions des rainures en ce que les incisions ont une largeur appropriée pour permettre pendant le roulage un contact au moins partiel entre les parois en vis-à-vis délimitant ces incisions et notamment au cours du passage dans le contact avec le sol, ce qui ne saurait être le cas pour les rainures dans les conditions normales d'usage du pneumatique.

[0021] Combiné à ce besoin d'améliorer la performance d'adhérence par la présence d'arêtes formées par les découpures transversales, il est également requis que les performances d'une bande de roulement soient pérennes, c'est-à-dire que des performances satisfaisantes soient atteintes même après une usure partielle plus ou moins avancée. Par usure partielle d'une bande de roulement, on entend un état d'usure correspondant à une épaisseur de bande de roulement au plus égale à l'épaisseur totale de bande pouvant être usée avant de devoir changer le pneu notamment pour des raisons de réglementation.

[0022] La demande de brevet WO 02/38399-A2 décrit une bande de roulement pour pneu de véhicule poids lourd, cette bande de roulement comprenant une pluralité de rainures circonférentielles et transversales. Les rainures transversales sont formées d’une alternance de zones en creux et d’incisions de façon à avoir un volume de creux s’ouvrant sur la surface de roulement à l’état neuf et un volume de creux cachés, ces creux cachés étant destinés à s’ouvrir après une usure partielle de la même bande de roulement. La présence de creux cachés - apparaissant avec l’usure, permet d’avoir une plus grande rigidité à l’état initial tout en assurant une performance d’adhérence quel que soit le niveau d’usure de la bande.

[0023] Au sens de l’invention, une découpure d’orientation circonférentielle ou longitudinale est une découpure dont le plan moyen d’au moins une partie des parois de ladite découpure forme un angle avec un plan longitudinal inférieur à 10°. Cet angle formé avec un plan longitudinal peut être orienté dans un sens ou dans l’autre par rapport audit plan longitudinal. Une découpure d’orientation longitudinale peut encore être une découpure dont les parois ondulent ou zigzaguent autour d’un plan moyen tel qu’il vient d’être décrit.

[0024] Au sens de l’invention, une découpure d’orientation transversale est une découpure dont le plan moyen d’au moins une partie des parois de ladite découpure forme un angle avec un plan radial inférieur à 35°. Cet angle formé avec un plan radial peut être orienté dans un sens ou dans l’autre par rapport audit plan radial. Une découpure d’orientation transversale peut encore être une découpure qui chemine continûment de part et d’autre d’un plan moyen tel qu’il vient d’être décrit ; il peut encore s’agir d’une découpure dont les parois ondulent ou zigzaguent autour d’un plan moyen tel qu’il vient d’être décrit.

[0025] Au sens de l’invention, une découpure d’orientation oblique est une découpure dont le plan moyen d’au moins une partie des parois de ladite découpure forme un angle avec un plan radial compris entre 35° et 80°. Cet angle formé avec un plan radial peut être orienté dans un sens ou dans l’autre par rapport audit plan radial. Une découpure d’orientation oblique peut encore être une découpure qui chemine continûment de part et d’autre d’un plan moyen tel qu’il vient d’être décrit ; il peut encore s’agir d’une découpure dont les parois ondulent ou zigzaguent autour d’un plan moyen tel qu’il vient d’être décrit. [0026] Lors de roulages de pneumatiques ainsi réalisés soumis à des contraintes particulièrement sollicitantes pour la bande de roulement, notamment lors de roulages en dérive très sévère et/ou avec de fortes pentes, il est apparu des dégradations de la bande de roulement se traduisant notamment par des arrachements de pains de gomme.

[0027] Lors d’essais, les inventeurs ont mis en évidence que la présence de certains types de découpures comportant des creux cachés pouvait conduire à une dégradation des performances en termes d’endurance, avec l’apparition plus rapide d’arrachements de pains de gomme, en comparaison de pneumatiques similaires ne comportant pas de tels creux cachés pour des usages identiques.

[0028] Un but de l’invention est de fournir des pneumatiques dont les propriétés d’endurance de la bande de roulement sont améliorées quel que soit l’usage, les propriétés notamment d’usure et d’endurance globale du pneumatique étant conservées pour des usages usuels.

[0029] Ce but est atteint selon l’invention par un pneumatique à armature de carcasse radiale comprenant une armature de sommet, elle-même coiffée radialement d’une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l’intermédiaire de deux flancs, ladite bande de roulement comportant une surface de roulement destinée à venir en contact avec une chaussée et former une surface de contact, ladite bande de roulement présentant une pluralité de découpures constituées d’au moins une découpure comportant une partie radialement intérieure plus large que la partie radialement extérieure débouchant sur la surface de roulement, la partie radialement intérieure et la partie radialement extérieure de ladite au moins une découpure étant reliées par une zone d’élargissement, le ratio de la largeur mesurée au fond de ladite au moins une découpure sur la largeur mesurée en surface de la bande de roulement sur pneumatique neuf de la ladite au moins une découpure étant supérieur à 1.2, la bande de roulement étant constituée d’au moins un premier mélange élastomérique formant au moins une partie de la surface de roulement lorsque le pneumatique est neuf, au moins une partie de la paroi de ladite au moins une découpure, entourant ladite zone d’élargissement, étant constituée d’un deuxième mélange élastomérique sur une épaisseur d’au moins 1 mm et le deuxième mélange élastomérique présentant une résistance à la fatigue supérieure d’au moins 30 % à la résistance à la fatigue du premier mélange élastomérique, mesurées à 23 °C jusqu’à un allongement de 108% selon la norme ISO 6943-2017. [0030] L’épaisseur du deuxième mélange élastomérique est mesurée localement selon une direction normale à la surface de la paroi de ladite au moins une rainure circonférentielle.

[0031] La largeur entre les parois d’une découpure est mesurée sur pneumatique neuf, dans un plan de coupe perpendiculaire au plan moyen des parois et au plan tangent à la surface de la bande de roulement. Elle est mesurée selon une direction parallèle au plan tangent à la surface de la bande de roulement.

[0032] Au sens de l’invention, la largeur entre les parois d’une découpure en surface de la bande de roulement correspond à la mesure la plus petite dans la partie radialement extérieure de la découpure et plus exactement à la mesure la plus petite réalisée dans une zone comprise radialement entre un point radialement le plus extérieur de ladite découpure et un point situé à une distance de la surface de la bande de roulement égale à 30 % de la profondeur de ladite découpure.

[0033] Au sens de l’invention, la largeur entre les parois d’une découpure au fond de ladite découpure correspond à la mesure la plus grande dans la partie radialement intérieure de la découpure et plus exactement à la mesure la plus grande réalisée dans une zone comprise radialement entre le point radialement le plus intérieur de ladite découpure et un point situé à une distance de la surface de la bande de roulement égale à 25% de la profondeur de ladite découpure.

[0034] Au sens de l’invention, la profondeur d’une découpure est la distance radiale mesurée sur un pneumatique neuf entre la surface de la bande de roulement et le point radialement le plus intérieur de ladite découpure.

[0035] La résistance à la fatigue, exprimée en nombre de cycle ou en unité relative (u r), est mesurée de manière connue sur 12 éprouvettes, de type haltère (H2), soumises à des tractions répétées de faible fréquence jusqu'à un allongement de 108 %, à 23°C, jusqu'à rupture de l'éprouvette, selon la norme ISO 6943-2017. Lors de la mesure, une compensation de la rémanence est imposée. Une valeur plus élevée indique une meilleure résistance à la fatigue.

[0036] De préférence selon l’invention, la profondeur, mesurée sur pneumatique neuf, de ladite au moins une découpure comportant une partie radialement intérieure plus large que la partie radialement extérieure débouchant sur la surface de roulement est supérieure ou égale à 40 % de l’épaisseur de la bande roulement. [0037] Au sens de l’invention, l’épaisseur de la bande roulement, mesurée dans une coupe radiale du pneumatique, est la distance mesurée sur pneumatique neuf entre un point de la surface de la bande de roulement et la projection orthogonale dudit point sur la surface radial ement extérieure de l’armature de sommet.

[0038] Selon un premier mode de réalisation de l’invention, ladite au moins une découpure est une découpure d’orientation longitudinale.

[0039] Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, ladite au moins une découpure est une découpure d’orientation transversale.

[0040] Selon un troisième mode de réalisation de l’invention, ladite au moins une découpure est une découpure d’orientation oblique.

[0041] Les pneumatiques ainsi réalisés selon l’invention autorisent effectivement des roulages dans des conditions particulièrement sollicitantes sans voir apparaître d’arrachement sur la bande de roulement en comparaison de pneumatiques de conception plus usuelle.

[0042] Les inventeurs pensent avoir mis en évidence que lors de roulages dans des conditions particulièrement sollicitantes pour la bande de roulement avec des pneumatiques de conception usuelle, les arrachements qui se produisent sur la bande de roulement semblent s’amorcer au niveau de la zone d’élargissement entre la partie apparente sur la surface de roulement et la partie cachée de la découpure. Les inventeurs pensent interpréter ce phénomène du fait des rayons de courbure extrêmement petits qui sont formés au niveau de cet élargissement de la découpure et qui sont propices à l’amorce de fissuration sous l’effet des sollicitations cycliques en roulage, notamment en présence de petits cailloux qui viennent se coincer. Lors des roulages, sous fortes sollicitations de la bande de roulement notamment en dérive et/ou sur de fortes pentes conduisant à un transfert de charge sur les pneumatiques les plus à l’avant du véhicule, les fissures se propagent et peuvent conduire à l’arrachement d’une partie de la bande de roulement.

[0043] La présence d’un mélange conforme à l’invention au moins localement dans la zone sensible aux amorces de fissures permet de limiter ou tout au moins de retarder ces apparitions de fissures et donc diminue les risques d’arrachements d’une partie de la bande de roulement quelles que soient les conditions de roulage.

[0044] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’ensemble de la paroi de ladite au moins une découpure est constituée du deuxième mélange élastomérique sur une épaisseur d’au moins 1 mm de sorte que le deuxième mélange forme la surface complète de ladite au moins une découpure.

[0045] Cette réalisation préférée de l’invention simplifie la réalisation du pneumatique selon l’invention, le deuxième mélange étant positionné avant moulage selon les connaissances de l’homme du métier pour parvenir au pneumatique selon l’invention après cuisson et moulage de la bande de roulement formant la sculpture.

[0046] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’épaisseur du deuxième mélange élastomérique est inférieure à 5 mm. Le volume du deuxième mélange reste ainsi limité en comparaison du volume du premier mélange qui contribue ainsi majoritairement aux propriétés recherchées de la bande de roulement telles qu’ adhérence et usure.

[0047] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le deuxième mélange élastomérique présente une résistance à la fatigue supérieure d’au moins 50 % et de préférence encore supérieure à 75 % à la résistance à la fatigue du premier mélange élastomérique, mesurées à 23 °C jusqu’à un allongement de 108% selon la norme ISO 6943- 2017.

[0048] Selon une variante avantageuse de l’invention, le premier mélange élastomérique présente une valeur maximale de tan(ô), noté tan(ô)max, inférieure à 0.25.

[0049] Le facteur de perte tan(ô) est une propriété dynamique de la couche de mélange caoutchouteux. Il est mesuré sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d’un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 2 mm d’épaisseur et de 78 mm² de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, à une température de 60°C. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1 à 50% (cycle aller), puis de 50% à 1% (cycle retour). Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tan(ô) observée, noté tan(ô)_max.

[0050] Dans le cas où l’épaisseur du matériau est comprise entre 1 et 2 mm, le facteur de perte tan(ô) est mesuré selon la même méthode et dans les mêmes conditions, telles que décrites précédemment, sur un échantillon de composition vulcanisée qui se présente sous la forme d’une éprouvette cylindrique de 1 mm d’épaisseur et de 78 mm2 de section.

[0051] La résistance au roulement est la résistance qui apparaît lorsque le pneumatique roule. Elle est représentée par les pertes hystérétiques liées à la déformation du pneumatique durant une révolution. Les valeurs de fréquence liées à la révolution du pneumatique correspondent à des valeurs de tan(ô) mesurée entre 30 et 100°C. La valeur de tan(ô) à 60 °C correspond ainsi à un indicateur de la résistance au roulement du pneumatique en roulage.

[0052] Par ailleurs, les essais réalisés ont mis en évidence que les propriétés de résistance au roulement sont conservées voire améliorées par le choix du deuxième mélange élastomérique, celui-ci pouvant présenter des performances de résistance au roulement encore meilleure.

[0053] Avantageusement selon l’invention, le premier mélange élastomérique est une composition de caoutchouc à base d’au moins une matrice élastomère comprenant un copolymère à base de styrène et de butadiène et au moins une charge renforçante.

[0054] Par « matrice élastomère » ou « matrice élastomérique », on entend l’ensemble du ou des élastomère(s) présent(s) dans la composition de caoutchouc.

[0055] Par élastomère (ou indistinctement caoutchouc) « diénique » qu’il soit naturel ou synthétique, doit être compris un élastomère constitué au moins en partie (c’est-à-dire un homopolymère ou un copolymère) de monomère(s) diène(s) (i.e., porteur(s) de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non).

[0056] Par copolymère à base de styrène et de butadiène, on entend ici un copolymère d'au moins un monomère styrène et d'au moins un monomère butadiène (et bien entendu également tout mélange de tels copolymères) ; en d'autres termes, ledit copolymère à base de styrène et de butadiène comporte par définition au moins des unités styrène (issues du monomère styrène) et des unités butadiène (issues du monomère butadiène).

[0057] Avantageusement selon l’invention, le deuxième mélange élastomérique est une composition de caoutchouc à base d’au moins une matrice élastomère comprenant au moins 25 % d’au moins un élastomère synthétique à base de butadiène et au moins une charge renforçante.

[0058] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le deuxième mélange élastomérique est une composition de caoutchouc à base d’au moins une matrice élastomère comprenant au moins 30 % et de préférence encore au moins 40 % d’au moins un élastomère synthétique à base de butadiène. [0059] De préférence encore selon l’invention, ledit au moins un élastomère synthétique à base de butadiène est un SBR et/ou un BR (cis ou anionique) et avantageusement encore ledit au moins un élastomère synthétique est un BR cis.

[0060] Les compositions de caoutchouc selon l’invention du premier mélange ou du deuxième mélange peuvent comprendre une ou plusieurs charges renforçantes.

[0061] On peut utiliser tout type de charge dite renforçante, connue pour ses capacités à renforcer une composition de caoutchouc utilisable notamment pour la fabrication de pneumatiques, par exemple une charge organique telle que du noir de carbone, une charge inorganique telle que de la silice ou encore un mélange de ces deux types de charges.

[0062] Comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs conventionnellement utilisés dans les pneumatiques ou leurs bandes de roulement. Parmi ces derniers, on citera plus particulièrement les noirs de carbone renforçants des séries 100, 200, 300, ou les noirs de série 500, 600 ou 700 (grades ASTM D-1765-2017), comme par exemple les noirs NI 15, N134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, N550, N683, N772).

[0063] Par « charge inorganique renforçante », doit être entendu ici toute charge inorganique ou minérale, quelles que soient sa couleur et son origine (naturelle ou de synthèse), encore appelée charge « blanche », charge « claire » ou même charge « non-noire » (« non-black filler ») par opposition au noir de carbone ; cette charge inorganique étant capable de renforcer à elle seule, sans autre moyen qu’un agent de couplage intermédiaire, une composition de caoutchouc destinée à la fabrication de bandages pneumatiques, en d’autres termes apte à remplacer, dans sa fonction de renforcement, un noir de carbone conventionnel de grade pneumatique. Une telle charge se caractérise généralement, de manière connue, par la présence de groupes hydroxyles (-OH) à sa surface, nécessitant pour être utilisée à titre de charge renforçante l’emploi d’un agent ou système de couplage destiné à assurer une liaison chimique stable entre la charge et la matrice élastomérique.

[0064] Comme charges renforçantes inorganiques conviennent notamment des charges minérales de type siliceuses, préférentiellement la silice (SiCL). La silice utilisée peut être toute silice renforçante connue de l'homme du métier, notamment toute silice précipitée ou pyrogénée présentant une surface BET ainsi qu'une surface spécifique CTAB toutes deux inférieures à 450 m²/g, de préférence de 30 à 400 m²/g, notamment entre 60 et 300 m²/g. [0065] Bien entendu, on entend également par charge renforçante inorganique des mélanges de différentes charges inorganiques renforçantes, en particulier de silices hautement dispersibles telles que décrites ci -dessus ou un mélange de charges inorganiques de type siliceuses et de charges inorganiques non siliceuses. A titre de charges inorganiques non siliceuses, on peut citer les charges minérales du type alumineuses, en particulier de l'alumine (AI2O3) ou des (oxydes)hydroxydes d'aluminium, ou encore des oxydes de titane renforçants, par exemple décrits dans US 6 610 261 et US 6 747 087. Les charges inorganiques non siliceuses, lorsque présentes, sont minoritaires dans la charge renforçante.

[0066] L'état physique sous lequel se présente la charge renforçante inorganique est indifférent, que ce soit sous forme de poudre, de microperles, de granulés, ou encore de billes.

[0067] L'homme du métier comprendra qu'à titre de charge équivalente de la charge inorganique renforçante décrite dans le présent paragraphe, pourrait être utilisée une charge renforçante d'une autre nature, notamment organique telle que du noir de carbone, dès lors que cette charge renforçante serait recouverte d'une couche inorganique telle que la silice, ou bien comporterait à sa surface des sites fonctionnels, notamment hydroxyles, nécessitant l'utilisation d'un agent de couplage pour établir la liaison entre la charge et l'élastomère. A titre d'exemple, on peut citer par exemple des noirs de carbone pour pneumatiques tels que décrits par exemple dans les documents brevet WO 96/37547, WO 99/28380.

[0068] Selon une variante de l’invention, la charge renforçante du premier mélange et/ou du deuxième mélange est majoritairement du noir de carbone, c’est-à-dire qu’elle comprend plus de 50% (>50%) en poids de noir de carbone par rapport au poids total de charge renforçante. Optionnellement selon cette variante, la charge renforçante peut comprendre, également, de la silice ou une autre charge inorganique renforçante.

[0069] Selon une autre variante de l’invention, la charge renforçante du premier mélange et/ou du deuxième mélange consiste en du noir de carbone.

[0070] Selon une autre variante de l’invention, la charge renforçante du premier mélange et/ou du deuxième mélange est majoritairement une charge renforçante inorganique (de préférence de la silice), c’est-à-dire qu’elle comprend plus de 50 % (>50%) en poids d’une charge renforçante inorganique telle que de la silice par rapport au poids total de la charge renforçante. Optionnellement selon cette variante, la charge renforçante comprend également du noir de carbone. Selon cette option, le noir de carbone est utilisé à un taux inférieur ou égal à 20 pce, plus préférentiellement inférieur ou égal à 10 pce (par exemple le taux de noir de carbone peut être compris dans un domaine allant de 0,5 à 20 pce, notamment allant de 1 à 10 pce). Dans les intervalles indiqués, on bénéficie des propriétés colorantes (agent de pigmentation noire) et anti-UV des noirs de carbone, sans pénaliser par ailleurs les performances typiques apportées par la charge inorganique renforçante.

[0071] Les compositions élastomériques de la bande de roulement du pneumatique conforme à l’invention peuvent comporter optionnellement également tout ou partie des additifs usuels, connus de l’homme de l’art et habituellement utilisés dans les bandes de roulement, comme par exemple des agents de mise en œuvre (ou « processing aids » en anglais), des charges (renforçantes ou non renforçantes, autres que celles précitées), des pigments, des agents de protection tels que des cires anti-ozone, anti-ozonants chimiques (6PPD, TMQ), anti-oxydants, des agents anti-fatique et des résines renforçantes (telles que celles décrites par exemple dans la demande WO 02/10269).

[0072] Selon une variante de réalisation de l’invention, l’armature de sommet du pneumatique est formée d'au moins deux couches de sommet de travail d'éléments de renforcement.

[0073] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, les éléments de renforcement des couches de sommet de travail sont des câbles métalliques inextensibles.

[0074] Les éléments métalliques sont préférentiellement des câbles d'acier.

[0075] Avantageusement selon l’invention, les éléments de renforcement des couches de sommet de travail de l’armature de sommet sont croisés d'une couche à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°.

[0076] Avantageusement encore selon l’invention, l’armature de sommet de travail comporte une couche d’éléments de renforcement circonférentiels, de préférence disposée radial ement entre deux couches de sommet de travail.

[0077] Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les éléments de renforcement d’au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d’allongement compris entre 10 et 120 GPa et un module tangent maximum inférieur à 150 GPa.

[0078] Une réalisation préférée de l’invention prévoit encore que l'armature de sommet est complétée radialement à l'extérieur par au moins une couche supplémentaire, dite de protection, d'éléments de renforcement dits élastiques, orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle compris entre 10° et 45° et de même sens que l'angle formé par les éléments inextensibles de la couche de travail qui lui est radial ement adjacente.

[0079] Selon l’un quelconque des modes de réalisation de l’invention évoqué précédemment, l'armature de sommet peut encore être complétée, radialement à l'intérieur entre l'armature de carcasse et la couche de travail radialement intérieure la plus proche de ladite armature de carcasse, par une couche de triangulation d'éléments de renforcement inextensibles métalliques en acier faisant, avec la direction circonférentielle, un angle supérieur à 45° et de même sens que celui de l'angle formé par les éléments de renforcement de la couche radialement la plus proche de l'armature de carcasse.

[0080] D’autres détails et caractéristiques avantageux de l’invention ressortiront ci- après de la description des exemples de réalisation de l’invention en référence aux figures 1 à 4 qui représentent : figure 1, une vue méridienne d’un schéma d’un pneumatique selon l’invention, figure 2, une vue en projection d’un schéma d’une partie de la surface d’une bande de roulement d’un pneumatique selon l’invention, figure 3, une vue en coupe selon le plan de coupe PI d’une découpure longitudinale d’un pneumatique selon l’invention figure 4, une vue en coupe selon le plan de coupe P2 d’une découpure transversale d’un pneumatique selon l’invention.

[0081] Les figures ne sont pas représentées à l’échelle pour en simplifier la compréhension.

[0082] Sur la figure 1, le pneumatique 1, de dimension 315/70 R 22.5, comprend une armature de carcasse radiale 2 ancrée dans deux bourrelets 3 par retournement autour de tringles 4. L’armature de carcasse est formée d'une seule couche de câbles métalliques. Cette armature de carcasse 2 est frettée par une armature de sommet 5, formée radialement de l'intérieur à l'extérieur : d'une première couche de travail formée de câbles métalliques inextensibles 9.35 non frettés, continus sur toute la largeur de la nappe, orientés d'un angle égal à 22°, d'une couche d’éléments de renforcement circonférentiels formée de câbles métalliques en acier 21x23, d’une seconde couche de travail formée de câbles métalliques inextensibles 9.35 non frettés, continus sur toute la largeur de la nappe, orientés d'un angle égal à 18° et croisés avec les câbles métalliques de la première couche de travail, d’une couche de protection formées de câbles métalliques élastiques 6.35.

[0083] L’ensemble de ces couches formant l’armature de sommet 5 n’est pas représentée sur les figures.

[0084] L’armature de sommet est elle-même coiffée d’une bande de roulement présentant une surface 6 destinée à venir au contact du sol. La surface 6 de la bande de roulement est formée de quatre rainures circonférentielles 7 formant des nervures ou ribs circonférentiels 8 constituant la bande de roulement.

[0085] La figure 2 illustre une vue en projection d’un schéma d’une partie de la surface 6 d’une bande de roulement d’un pneumatique 1. La surface 6 de la bande de roulement est formée de découpures longitudinales 7 et 8, et de découpures transversales 9 et 10. Les découpures longitudinales 7 et transversales 9 sont des rainures et les découpures longitudinales 8 et transversales 10 sont des incisions. L’ensemble de ces découpures 7, 8, 9 et 10 forment les éléments de sculptures 11 constituant la bande de roulement.

[0086] Sur la figure 3, est représentée schématiquement une découpure longitudinale 8 en coupe selon le plan de coupe Pi. Ce plan de coupe Pi est perpendiculaire au plan moyen des parois et au plan tangent à la surface 6 de la bande de roulement. La largeur Df de la découpure 8 en fond de découpure est égale à 6.4 mm. La largeur d_s de la découpure longitudinale 8 en surface de la bande de roulement est mesurée entre les extrémités 12 et 13 de ladite découpure longitudinale 8 en surface 6 de la bande de roulement. Elle est égale à 0.8 mm. Le ratio Df / d_s est égal à 8.

[0087] Sur la figure 4, est représentée schématiquement une découpure transversale 10 en coupe selon le plan de coupe P2. Ce plan de coupe P2 est perpendiculaire au plan moyen des parois et au plan tangent à la surface 6 de la bande de roulement. La largeur Df’ de la découpure transversale 10 en fond de découpure est égale à 4 mm. La largeur d_s’ de la découpure transversale 10 de la bande de roulement est mesurée entre les extrémités 14 et 15 de ladite découpure transversale 10 en surface 6 de la bande de roulement 5. Elle est égale à 0.6 mm. Le ratio Df7 d_s’ est égal à 6.7.

[0088] Dans le cas des figures 3 et 4, les découpures 8 et 10 forment une incision en surface de la bande de roulement qui conformément à la définition donnée précédemment présente une largeur inférieure à 2 mm. Après usure de la bande de roulement, le creux caché sous ladite incision fait apparaître une rainure. Comme expliqué précédemment, lorsque le pneumatique est neuf, l’incision permet de former des arêtes tout en conservant une rigidité de la bande de roulement importante, les parois venant au contact l’une de l’autre au moment du contact avec le sol. Après usure, lorsque le creux caché apparaît il forme une rainure et donc des arêtes, la perte de rigidité étant limitée du fait de la profondeur de la découpure moins importante dans la bande de roulement.

[0089] La bande de roulement est majoritairement constituée d’un premier mélange. Sur les figures 3 et 4, est encore représentée une épaisseur E d’un deuxième mélange formant la paroi des découpures circonférentielles 8 et transversales 10.

[0090] L’épaisseur moyenne E du deuxième mélange est égale à 2 mm. Cette épaisseur E est mesurée selon la direction normale à la surface intérieure des découpures 8, 10.

[0091] Des essais sont réalisés avec des pneumatiques selon l’invention.

[0092] Les mêmes essais sont réalisés avec des pneumatiques de référence. Les pneumatiques de référence diffèrent des pneumatiques selon l’invention par l’absence du deuxième mélange, c’est-à-dire que la bande de roulement est intégralement constituée du premier mélange.

[0093] Les différents mélanges utilisés pour les bandes de roulement sont listés ci- après :

(1) Caoutchouc naturel

(2) Polybutadiène néodyme 98% de motif 1,4-cis ; Tg=-108°C

(3) Copolymère styrène-butadiène anionique contenant 15% en poids de motif styrène et 24% de vinyl de la partie butadiénique (Tg -65°C)

(4) Noir de carbone de grade N 134 selon la norme ASTM D-1765 -2017

(5) Noir de carbone de grade N234 selon la norme ASTM D-1765 -2017

(6) SER 6266 de chez SER

(7) N-(l,3-diméthylbutyl)-N'-phényl-p-phenylènediamine « Santoflex 6PPD » de la société Flexys

(8) N-cyclohexyl-2-benzothiazol-sulfénamide « Santocure CBS » de la société Flexsys

(9) N-cyclohexylthio-phthalimide (CTP/PVI) commercialisé par la société Shandong Derek New Materials Co.

(10)Acide stéarique « Pristerene 4931 » de la société Uniqema

(11)Oxyde de Zinc de grade industriel de la société Umicore

[0094] Les valeurs des constituants sont exprimées en pce (parties en poids pour cent parties d’élastomères).

[0095] Les propriétés mesurées sont exprimées dans le tableau suivant pour chacun des mélanges :

[0096] Le résultat des mesures de résistance à la fatigue est exprimé en unité relative (u.r). Une valeur supérieure à celle du témoin, arbitrairement fixée à 100, indique un résultat amélioré c'est-à-dire une meilleure résistance à la fatigue des échantillons de caoutchouc.

[0097] Des premiers essais d’endurance ont été réalisés sur une machine de test imposant à chacun des pneumatiques un roulage ligne droite à une vitesse égale à l’indice de vitesse maximum prescrit pour ledit pneumatique (speed index) sous une charge initiale de 4000 Kg progressivement augmentée pour réduire la durée du test.

[0098] D’autres essais d’endurance ont été réalisés sur une machine de tests imposant de façon cyclique un effort transversal et une surcharge dynamique aux pneumatiques. Les essais ont été réalisés pour les pneumatiques selon l’invention avec des conditions identiques à celles appliquées aux pneumatiques de référence.

[0099] Les essais ainsi réalisés ont montré que les distances parcourues lors de chacun de ces tests sont au moins aussi importantes voire plus importantes pour les pneumatiques selon l’invention que les pneumatiques de référence.

[00100] Un dernier essai visant à reproduire une mise en dérive très sévère des pneumatiques a été réalisé. Il consiste à imposer une mise en dérive simulant la limite au- delà e laquelle, le véhicule peut se renverser.

[00101] Cet essai consiste en une étape préalable de mise en étuve du pneumatique dans une ambiance sèche à 65 °C pendant 15 semaines.

[00102] Un roulage sous machine de test est ensuite effectué pour faire parcourir plus de 25 000 km au pneumatique à une vitesse de 40 km/h, le pneumatique étant mis en dérive environ 20 % du temps de roulage. Le pneumatique est soumis à une charge proche du nominal en ligne droite et augmentée d’environ 40 % en dérive. Les phases de dérive correspondent à une accélération latérale maximale avant retournement d’un véhicule.

[00103] A la fin de ces essais, les pneumatiques sont contrôlés en shearographie et décortiquées pour analyser les éventuels endommagements. Il s’agit d’une analyse visuelle permettant de comparer les éventuelles fissures et leur propagation. Les pneumatiques sont notés et comparés entre eux. Une note supérieure à 100 correspond à un pneumatique moins endommagé. Une valeur 100 est attribué au pneumatique de référence qui est le plus endommagé.

[00104] A la fin du roulage les pneumatiques selon l’invention présentent des dommages moins étendus que les pneumatiques de référence.

[00105] Par ailleurs, des mesures de résistance au roulement ont été effectuées.

[00106] Les résultats des essais sont présentés dans le tableau suivant. Les mesures de résistance au roulement sont exprimées en Kg/t, une valeur de 100 étant attribuée au pneumatique de référence. Des valeurs supérieures à 100 montrent de meilleures performances en résistance au roulement.

[00107] Il ressort de ces essais que les pneumatiques selon l’invention permettent conserver, voire de légèrement améliorer, les performances en termes de résistance au roulement en comparaison du pneumatique de référence.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Pneumatique (1) à armature de carcasse radiale (2) comprenant une armature de sommet (5), elle-même coiffée radialement d’une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets (3) par l’intermédiaire de deux flancs, ladite bande de roulement comportant une surface de roulement (6) destinée à venir en contact avec une chaussée et former une surface de contact, ladite bande de roulement présentant une pluralité de découpures constituées d’au moins une découpure (8, 10) comportant une partie radialement intérieure plus large que la partie radialement extérieure débouchant sur la surface de roulement, la partie radialement intérieure et la partie radialement extérieure de ladite au moins une découpure étant reliées par une zone d’élargissement, le ratio de la largeur (Df, D’f) mesurée au fond de ladite au moins une découpure (8, 10) sur la largeur (ds, d’s) mesurée en surface de la bande de roulement sur pneumatique neuf de la ladite au moins une découpure étant supérieur à 1.2, caractérisé en ce que la bande de roulement est constituée d’au moins un premier mélange élastomérique formant au moins une partie de la surface de roulement (6) lorsque le pneumatique est neuf, en ce qu’au moins une partie de la paroi de ladite au moins une découpure (8, 10), entourant ladite zone d’élargissement, est constituée d’un deuxième mélange élastomérique sur une épaisseur d’au moins 1 mm et en ce que le deuxième mélange élastomérique présente une résistance à la fatigue supérieure d’au moins 30 % à la résistance à la fatigue du premier mélange élastomérique, mesurées à 23 °C jusqu’à un allongement de 108% selon la norme ISO 6943-2017.

2 - Pneumatique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une découpure (8) est une découpure d’orientation longitudinale.

3 - Pneumatique (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite au moins une découpure (10) est une découpure d’orientation transversale.

4 - Pneumatique (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite au moins une découpure est une découpure d’orientation oblique.

5 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’ensemble de la paroi de ladite au moins une découpure (8, 10) est constituée du deuxième mélange élastomérique sur une épaisseur d’au moins 1 mm. 6 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’épaisseur du deuxième mélange élastomérique est inférieure à 5 mm.

7 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième mélange élastomérique présente une résistance à la fatigue supérieure d’au moins 50 % à la résistance à la fatigue du premier mélange élastomérique, mesurées à 23 °C jusqu’à un allongement de 108% selon la norme ISO 6943-2017.

8 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier mélange élastomérique présente une valeur maximale de tan(ô), noté tan(ô)_max, inférieure à 0.25, la mesure de tan(ô) étant effectuée à 60°C selon la norme ASTM D 5992-96.

9 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier mélange élastomérique est une composition de caoutchouc à base d’au moins une matrice élastomère comprenant un copolymère à base de styrène et de butadiène et au moins une charge renforçante.

10 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième mélange élastomérique est une composition de caoutchouc à base d’au moins une matrice élastomère comprenant au moins 25 % d’au moins un élastomère synthétique à base de butadiène et au moins une charge renforçante.