FR3075694A3

FR3075694A3 - Pneumatique comprenant un cordon conducteur

Info

Publication number: FR3075694A3
Application number: FR1771425A
Authority: FR
Inventors: Claude Orlowski; Olivier Muhlhoff; Jose Merino; Pascal Prost; Matthieu Quadrini
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-06-28

Abstract

Pneumatique (1) comprenant une carcasse (6), un bloc sommet (7) sensiblement isolant et une bande de roulement (8) sensiblement isolante, un anneau conducteur (20) agencé radialement à travers la bande de roulement (8), le pneumatique (1) comprenant également au moins une cheville conductrice (21) s'étendant radialement entre ledit anneau conducteur (20) et un élément interne (5, 22) conducteur du pneumatique.

Description

PNEUMATIQUE COMPRENANT UN CORDON CONDUCTEUR

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

[0001]La présente invention concerne un pneumatique composé d’une carcasse, d’un bloc sommet sensiblement isolant et une bande de roulement sensiblement isolante. Elle concerne plus particulièrement un pneumatique dont la bande de roulement comporte également des éléments sensiblement conducteurs.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

[0002] De manière générale, la résistivité électrique d’un pneumatique sur route doit être appréhendée en fonction de l’utilisation prévue du pneumatique. Ainsi certaines normes régissent les limites maximales de résistivité qu’un pneumatique donné doit comporter.

[0003] Les charges électrostatiques stockées par un véhicule en marche doivent pouvoir être évacuées de la roue vers le sol afin de rendre les pneumatiques conformes aux normes spécifiques. Selon la norme WDK110, les pneumatiques doivent présenter un caractère conducteur électrique minimal, lorsque leur conductivité est mesurée entre le sol et la roue. Le seuil maximal de résistance électrique s’élève à 1E10 Ohm.

[0004]0r, l’utilisation de plus en plus courante de silice à la place du noir de carbone au sein des mélanges élastomères constituant les bandes de roulement et calandrages notamment, a pour conséquence de rendre ces portions de pneumatique isolantes. Tel est également le cas des mélanges faiblement constitués de noir de carbone. Par conséquent, et dans le but d’atténuer cet effet, différents agencements ont été prévus.

[0005]Par exemple, la demande de brevet DE19520996 concerne un pneumatique comportant une bande de roulement dont la première couche est sensiblement non conductrice, et dont l’une des couches inférieures est composée de matériaux conducteurs. Ladite couche sensiblement conductrice d’électricité s’étend radialement vers l’extérieur de la surface de contact avec le sol et est connectée à une seconde couche conductrice située sous la bande de roulement et reliée à la région du talon du pneumatique. Cet agencement est conducteur d’électricité.

[0006]Le document EP1533144 décrit un pneumatique dont le flanc comporte une couche de caoutchouc interne dont la conductivité électrique est élevée. Cette bande de caoutchouc interne s’étend radialement vers l’extérieur à partir de la portion de talon du pneumatique, jusqu’à l’une des couches de base de la bande de roulement. Ladite bande de caoutchouc permet ainsi de fournir une conductivité électrique accrue.

[0007]Le document EP1175992 décrit un procédé de fabrication d’une bande de roulement de pneumatique pourvue d’une couche conductrice d’électricité. Cette couche comporte un ruban en caoutchouc non vulcanisé, fortement conducteur d’électricité.

[0008]De même, la demande EP2193934 concerne un pneumatique dont la bande de roulement contient une bande en caoutchouc conductrice d’électricité. Cette couche conductrice s’étend radialement d’une couche de base de la bande de roulement vers l’extérieur de la bande de roulement. Cette couche entraîne une conductivité électrique à travers la couche non conductrice de la bande de roulement.

[0009]Selon ces diverses solutions, la conductivité électrique est assurée par l’agencement de couches conductrices. En outre, ces architectures obligent à recourir à l’ajout de couches spécifiquement conçues pour assurer la conductivité.

[0010] Une autre manière de maîtriser la conductivité électrique du pneumatique consiste par exemple, selon le document DE102011000361, en une méthode destinée à former un fil conducteur d’électricité. Ce fil conducteur est déroulé en continu à partir d’une bobine cylindrique, et est maintenu en position au moyen d’un élastique en forme de filet. Le fil est conducteur de par sa composition élastomère. Le fil conducteur est ensuite apposé sur un insert de carcasse de pneumatique afin d’améliorer la conductivité de la paroi latérale du pneumatique.

[0011] La demande EP2567833 concerne une nappe carcasse comprenant une pluralité de cordons de purge et de décharge ayant une conductivité électrique suffisante pour permettre de conduire une charge électrique à partir de la structure du pneumatique jusqu’à à une partie du talon du pneumatique, par l’intermédiaire de la nappe carcasse.

[0012] Le document FR2930192 décrit une nappe de renfort de pneumatique constituée d’un ensemble de fils enrobés d’un mélange caoutchoutique faiblement conducteur d’électricité. Une partie des fils sont enrobés d’un mélange caoutchoutique dont la couche externe est conductrice d’électricité. D’autres fils sont enrobés d’un mélange caoutchoutique dont la couche externe est très faiblement conductrice d’électricité. L’ensemble des fils est intercalé de manière à former un ou plusieurs passages conducteurs d’électricité entre la partie supérieure et la partie inférieure de la nappe.

[0013] La demande EP1621365 concerne un bandage de pneumatique en caoutchouc contenant au moins un cordon électriquement conducteur. Le cordon électriquement conducteur s’étend d’une surface externe du bourrelet du pneumatique à une couche interne de la bande de roulement. Un tel agencement permet de créer un passage électriquement conducteur entre la surface externe de la jante du pneumatique et la couche de base interne de la bande de roulement. Le cordon est constitué d’au moins un filament métallique conducteur enroulé en spirale autour d’un noyau disposé au centre d’au moins une fibre organique.

[0014] Les documents cités supra concernent le contrôle de la conductivité électrique de pneumatique par la mise en place de fils ou cordons matériellement conducteurs d’électricité. Ces fils et cordons s’étendent de manière générale à l’intérieur du pneumatique le long de différentes parois et impliquent des architectures particulières.

[0015]Un autre agencement conducteur d’électricité est par exemple, tel que décrit par le document DE102006050840, un pneumatique possédant une bande de roulement constituée d’une portion conductrice et d’une bobine constituée de couches de matériaux non conducteurs provenant d’un mélange composite. La couche la plus externe est composée de matériaux électriquement conducteurs entre sa partie extérieure et sa partie inférieure afin de produire un passage conducteur d’électricité.

[0016] La demande EP0658452 concerne également un pneumatique comportant un insert conducteur. L’insert conducteur est incorporé dans la bande de roulement du pneumatique, et s’étend selon une configuration annulaire, circonférentiellement autour de la bande de roulement. L’insert conducteur s’étend au travers de la largeur de la bande de roulement jusqu’à l’extérieur de la bande de roulement. L’insert a une conductivité électrique suffisante pour permettre aux charges électrostatiques stockées par le véhicule d’être évacuées vers le sol par le pneumatique.

[0017] Le document US6220319 décrit un pneumatique composé de caoutchouc présentant une résistance électrique élevée. La bande de roulement comporte un filament électrique conducteur qui s’étend de la surface intérieure à la surface extérieure de la bande de roulement. Un passage électriquement conducteur est créé à travers la bande de roulement.

[0018] La demande US2004069386 concerne un bandage pour pneumatique dont la bande de roulement est conductrice d’électricité. La bande de roulement est agencée avec une composition caoutchoutique électriquement résistante et un passage conducteur figurant dans la ceinture du pneumatique. En variante, un passage conducteur s’étend de la couche de ceinture jusqu’à une section de la carcasse du pneumatique.

[0019] Les documents ci-dessus décrivent divers moyens de maîtriser la conductivité électrique du pneumatique par la mise en place d’un insert moulé, conducteur d’électricité, agencé au travers de la bande de roulement.

[0020] Le document EP1659005 décrit un pneumatique dont les flancs sont constitués de matériaux très faiblement conducteurs d’électricité, et sont par ailleurs pourvus d’une bande conductrice de faible épaisseur et de faible largeur réalisée avec des matériaux conducteurs d’électricité et assurant la liaison entre la zone du sommet et la zone basse du pneumatique, afin d’assurer la transmission des charges électriques vers la roue du véhicule. En outre, la bande conductrice est agencée dans le flanc, à proximité immédiate de la couche axialement extérieure du flanc. Ce mode de réalisation permet d’assurer la fonction de conduction électrique, mais implique la mise en œuvre d’une architecture spécifique pour permettre l’intégration des bandes conductrices sans affecter la pérennité du produit.

[0021]Le document FR3040017 décrit un pneumatique comprenant une carcasse, un bloc sommet sensiblement isolant, et une couche interne de bande de roulement radialement intérieure au sommet sensiblement isolant, une languette sensiblement conductrice constituée de matériaux élastomères et agencée radialement à travers la bande de roulement, le pneumatique comprenant également au moins un fil conducteur s’étendant entre l’extrémité radialement intérieure de la languette jusqu’à la couche conductrice la plus proche. La couche conductrice restant assez éloignée de la languette, le fil conducteur parcourt une distance assez importante dans le pneumatique afin de connecter les deux parties ensemble.

[0022] L’état de la technique révèle par conséquent une multitude d’agencements permettant le transfert des charges électriques de la roue d’un véhicule vers le sol.

Pour autant, quelle que soit la manière dont la conductivité électrique est maîtrisée, la fabrication des différents pneumatiques reste complexe et coûteuse, tant pour l’agencement des différentes couches, pour la mise en place d’un cordon conducteur, que pour la fabrication d’un insert moulé au niveau de la bande de roulement.

[0023]Pour pallier ces différents inconvénients, l’invention prévoit différents moyens techniques.

EXPOSE DE L'INVENTION

[0024] Tout d’abord, un premier objet de l’invention consiste à prévoir une architecture de pneumatique conforme aux normes de sécurités.

[0025]Encore un objet de l’invention vise à préserver la conductivité électrique en présence de différents composants, notamment isolants, de pneumatique.

[0026]Encore un objet de l’invention consiste à prévoir un pneumatique disposant de bonnes caractéristiques de conductivité électrique, avec un impact minimal sur les caractéristiques mécaniques de ce pneumatique.

[0027]Enfin, un autre objet de l’invention consiste à prévoir un procédé simple permettant l’installation d’éléments conducteurs entre certaines couches du pneumatique.

[0028]Pour ce faire, l’invention prévoit un pneumatique comprenant des flancs, une carcasse, un bloc sommet sensiblement isolant électriquement et une bande de roulement sensiblement isolante, un anneau conducteur périphérique s’étendant radialement sur au moins une portion radiale de la bande de roulement, le pneumatique comprenant également au moins une cheville conductrice s’étendant radialement entre ledit anneau conducteur et un élément interne conducteur du pneumatique susceptible d’assurer une conductivité électrique entre la ou les chevilles et la zone basse du pneumatique susceptible d’être en contact avec une jante sur laquelle ledit pneumatique peut être monté.

[0029]La cheville conductrice selon l’invention permet, en reliant l’anneau à une couche conductrice au contact d’une jante du véhicule, d’assurer une continuité électrique entre le sol et la jante. La mise en œuvre n’a pas d’impact significatif sur l’architecture et la fabrication du pneumatique. Il est ainsi possible d’utiliser cette approche pour corriger à postériori des mises en œuvre dans lesquelles on constate une conductivité insuffisante. En outre, la cheville conductrice a un impact mécanique neutre sur le pneumatique. Sa masse et son épaisseur sont très faibles, de sorte que la cheville est sans effet perceptible sur le pneumatique, contrairement à la bande de matière élastomère de l’art antérieur qui crée une zone de surépaisseur et augmente la masse du pneumatique.

[0030] La ou les chevilles permettent d’assurer la conductivité entre le sol et un élément interne conducteur, coopérant électriquement avec les chevilles. Cet élément conducteur s’étend entre les chevilles conductrices et une zone basse conductrice du pneumatique, assurant la conductivité vers une jante sur laquelle le pneumatique est monté.

[0031] L’anneau conducteur est avantageusement constitué en matériau élastomère.

[0032]Selon un mode de réalisation avantageux, l’élément interne conducteur est un cordon conducteur.

[0033] Le cordon conducteur est par exemple un filament de matériau conducteur ou de peinture ou autre enduit conducteur, appliqué à l’intérieur du pneumatique.

[0034]La cheville conductrice et le cordon peuvent être mis en place sur un pneumatique déjà manufacturé et vulcanisé afin d’obtenir une conductivité électrique pour les pneumatiques disposants de composants isolants.

[0035]Selon divers modes de réalisation, le cordon conducteur se prolonge sur la face intérieure du pneumatique jusque sous le talon ou encore jusqu’au niveau de la tringle. Dans le premier cas, le cordon assure la conductivité jusqu’à la jante sur laquelle le pneumatique est monté. Dans le second cas, une couche conductrice intermédiaire, en zone basse, assure la conductivité entre le cordon et la jante sur laquelle le pneumatique est monté [0036]Selon un mode de réalisation avantageux, l’élément interne conducteur est une couche interne conductrice du pneumatique. Cette couche interne peut être une couche d’étanchéité, ou la carcasse du pneumatique.

[0037] La couche interne est une couche classiquement intégrée lors de la fabrication d’un pneumatique. Selon les cas, cette couche interne peut être conductrice, par exemple grâce à la présence de charges du type noir de carbone ou autre conducteur. La présence d’une couche interne conductrice évite d’ajouter un cordon conducteur et simplifie la mise en œuvre.

[0038] De manière avantageuse, la cheville conductrice se prolonge de chaque côté de l’anneau conducteur. On assure ainsi une excellente conductivité.

[0039]Selon un mode de réalisation avantageux, la cheville conductrice se prolonge radialement extérieurement le long de l’anneau conducteur.

[0040] De manière avantageuse, le cordon conducteur est constitué d’un matériau élastomère conducteur, de peinture conductrice ou de thermoplastique élastomère conducteur. Le thermoplastique élastomère peut être chargé en noir de carbone ou autre conducteur comme par exemple le graphite, le graphème, ou un nanotube de carbone. Le thermoplastique élastomère conducteur peut aussi être utilisé pour réaliser la cheville conductrice.

[0041]Le cordon conducteur peut également être constituée en SBS, SIS, SIBS, SEBS ou TPU. Cette caractéristique permet d’appliquer le cordon après vulcanisation si besoin, car ces matériaux n’ont pas besoin de cuisson.

[0042]L’invention prévoit également un procédé de réalisation d’un pneumatique dont la bande de roulement est non conductrice, afin de rendre ledit pneumatique conducteur, comprenant les étapes consistant à percer l’intérieur du pneumatique non vulcanisé au niveau de la bande de roulement jusqu’à l’anneau conducteur, placer, par exemple par injection, une cheville conductrice dans le perçage depuis la cavité du pneumatique et vulcaniser soit le pneumatique, soit localement la ou les chevilles.

[0043]De manière avantageuse, le procédé comprend également une étape consistant à poser un cordon conducteur à l’intérieur du pneumatique.

DESCRIPTION DES FIGURES

[0044]Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 5b, présentées uniquement à des fins d’exemples non limitatifs, et dans lesquelles : - les figures 1a et 1b sont des vues en coupe d’une portion de pneumatique conforme à l’art antérieur ; - la figure 2 est une coupe d’une section transversale d’un premier exemple de pneumatique selon l’invention ; - la figure 3 est une coupe d’une même portion de pneumatique selon un autre exemple de réalisation de l’invention ; - la figure 4 est une coupe d’une même portion de pneumatique selon encore un autre exemple de réalisation de l’invention ; - les figures 5a et 5b illustrent divers exemples de pose de la cheville conductrice en relation avec l’anneau conducteur.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION DEFINITION : [0045] Par « sensiblement isolant », on entend, une conductivité électrique ayant pour effet que le pneumatique serait susceptible de se rapprocher du seuil minimal de conductivité tel que défini par la norme WDK110 préalablement évoquée.

[0046]On entend par « cheville » un élément qui, après mise en place dans le pneumatique, s’étend circonférentiellement sur une distance très faible par rapport au périmètre de la bande de roulement du pneumatique, et, transversalement, également, s’étend transversalement sur une distance très faible par rapport à la largeur de la bande de roulement.

[0047]La figure 1 illustre un exemple de réalisation d’un pneumatique de type connu dans lequel la conductivité électrique à travers la bande de roulement isolante est assurée par un anneau conducteur 20 traversant la bande de roulement 8.

[0048]L’anneau conducteur 20 est composé de mélanges élastomères, traverse la bande de roulement 8 et assure la conductivité électrique depuis les couches internes conductrices vers le sol. Un tel agencement permet par conséquent d’obtenir un passage conducteur entre le sol et la roue du véhicule dès lors que le bloc sommet 8 et/ou le renfort d’épaule 4 du pneumatique, et/ou la carcasse 6, ainsi que le matériau élastomère en contact avec la jante, sont sensiblement conducteurs.

[0049]Toutefois, pour certaines architectures de pneumatiques, un tel agencement ne permet pas d’assurer une telle continuité électrique. Le recours de plus en plus fréquent à des mélanges élastomères comprenant de la silice pour former des couches internes du pneumatique rend les zones concernées moins conductrices. Les figures 2, 3 et 4 illustrent par exemple un pneumatique dans lequel le bloc sommet 8 est isolant. Dans ce cas, l’anneau conducteur 20 n’étant plus en contact avec un mélange élastomère conducteur, la continuité électrique n’est plus assurée.

[0050]L’introduction d’une cheville conductrice 21 sous la bande de roulement 8 du pneumatique 1, et en contact avec l’anneau conducteur 20, permet de connecter l’anneau 20 au mélange élastomère conducteur le plus proche.

[0051] La figure 2 illustre un mode de réalisation selon lequel la continuité électrique entre la cheville conductrice 21 et la jante est assurée par un cordon 22 s’étendant le long de la paroi interne du flanc 2 jusqu’au bourrelet 9 du pneumatique. Tel qu’illustré dans cet exemple, le cordon 22 comprend une portion 24 retournée sous le talon 12 du pneumatique. Cette portion 24 permet d’assurer un contact direct avec la jante, par exemple lorsque tout le flanc du pneumatique est constitué de matériaux non conducteurs. Une telle architecture favorise la conductivité du pneumatique 1 vers le sol à travers le bloc sommet 7, le long du flanc, jusqu’à la jante.

[0052] La figure 3 représente une variante de réalisation dans laquelle le cordon conducteur 22 s’étend sur la paroi interne du flanc 2 jusqu’à la zone de la tringle 11. Ce dernier mode de réalisation convient par exemple lorsque le mélange élastomère utilisé pour constituer la zone basse, en particulier le bourrelet 9, est conducteur, assurant ainsi la conductivité électrique entre la zone basse 10 et la jante sur laquelle le pneumatique est monté.

[0053] Le fait d’ajouter un cordon conducteur 22 en contact avec l’anneau 20 conducteur, agencé selon les représentations schématiques des figures 2 et 3, permet d’assurer une conductivité depuis la jante, puis jusqu’au sommet via le ou les cordons conducteurs, et à travers la bande de roulement par l’entremise de l’anneau conducteur 20, jusqu’au sol.

[0054] La figure 4 illustre une variante de réalisation selon laquelle la continuité électrique entre la cheville conductrice 21 et la jante est assurée par une couche interne 5 conductrice agencée le long de la paroi interne du pneumatique, d’un bourrelet 9 à l’autre, en passant par les flancs 2 la zone du sommet. Une telle architecture permet la conductivité entre la cheville conductrice 21 et la zone basse du pneumatique. Un matériau de la zone basse 10, également conducteur, assure ensuite la conductivité depuis la couche interne 5 jusqu’à la jante sur laquelle le pneumatique est monté.

[0055]Les figures 5a et 5b illustrent des exemples de mode de coopération électrique entre l’anneau périphérique 20 et la cheville 21. Dans l’exemple de la figure 5A, la cheville 21 est en contact avec la portion radialement intérieure de l’anneau 20. Dans l’exemple de la figure 5B, la cheville 21 est en contact avec la portion radialement intérieure de l’anneau 20 et se prolonge radialement extérieurement le long d’au moins un des côtés de l’anneau, pour ainsi assurer une meilleure conductivité électrique.

PROCEDE DE REALISATION

[0056] Pour fabriquer un pneumatique avec un ou plusieurs chevilles 21 tel que préalablement décrit, un procédé de réalisation d’un pneumatique prévoit les étapes suivantes, consistant tout d’abord à percer l’intérieur de la bande de roulement du pneumatique à l’aide d’un outil adapté. L’étape suivante consiste à injecter une cheville conductrice dans le perçage réalisé. L’injection est effectuée à partir de la cavité du pneumatique. Si besoin, un ou plusieurs cordons conducteurs sont ensuite appliqués le long d’au moins un flanc. Ensuite, selon la cas, si le pneumatique est à l’état non vulcanisé, ce dernier passe à l’étape de moulage-cuisson, ou si le pneumatique est déjà vulcanisé, on procède à une réticulation locale des chevilles et/ou des cordons. Grâce à ces différentes possibilités, il est possible de configurer tel que préalablement décrit, afin de le rendre conducteur, un pneumatique nouvellement fabriqué ou encore un pneumatique préalablement manufacturé.

Numéros de référence employés sur les figures

Claims

REVENDICATIONS

1. Pneumatique (1) comprenant des flancs (2), un bloc sommet (7) sensiblement isolant électriquement et une bande de roulement (8) sensiblement isolante, un anneau conducteur (20) périphérique s’étendant radialement sur au moins une portion radiale de la bande de roulement (8), caractérisé en ce que le pneumatique (1) comprend également au moins une cheville conductrice (21) s’étendant radialement entre ledit anneau conducteur (20) et un élément interne (5, 22) conducteur du pneumatique susceptible d’assurer une conductivité électrique entre la ou les chevilles (21) et la zone basse (10) du pneumatique susceptible d’être en contact avec une jante sur laquelle ledit pneumatique peut être monté.
2. Pneumatique (1) selon la revendication 1, dans lequel l’élément interne conducteur est un cordon conducteur (22).
3. Pneumatique (1) selon la revendication 2, dans lequel le cordon conducteur (22) se prolonge sur la face intérieure du pneumatique jusque sous le talon (12).
4. Pneumatique (1) selon la revendication 2, dans lequel le cordon conducteur (22) se prolonge sur la face intérieure du pneumatique jusqu’au niveau de la tringle (11).
5. Pneumatique (1) selon la revendication 1, dans lequel l’élément interne conducteur est une couche interne (5, 6) du pneumatique.
6. Pneumatique (1) selon la revendication 5, dans lequel la couche interne est une couche d’étanchéité (5) ou la carcasse (6) du pneumatique.
7. Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cheville conductrice (21) se prolonge de chaque côté de l’anneau conducteur (20).
8. Pneumatique (1) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel le cordon conducteur (22) et/ou la cheville conductrice (21) est constitué d’un mélange élastomère comprenant un élément conducteur.
9. Pneumatique (1) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel le cordon conducteur (22) est constitué de peinture conductrice.
10. Pneumatique (1) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel le cordon conducteur (22) et/ou la cheville conductrice est constitué de thermoplastique élastomère conducteur.
11. Procédé de réalisation d’un pneumatique (1) selon l’une des revendications 1 à 10, dont la bande de roulement est non conductrice, afin de rendre ledit pneumatique conducteur, comprenant les étapes consistant à : (i) percer l’intérieur du pneumatique au niveau de la bande de roulement jusqu’à l’anneau conducteur (1) ; (ii) placer une cheville (21) conductrice dans le perçage depuis la cavité du pneumatique ; (iii) vulcaniser le pneumatique ou vulcaniser localement la cheville (21).
12. Procédé de réalisation d’un pneumatique (1) selon la revendication 11, comprenant également une étape consistant à poser au moins un cordon conducteur (22) à l’intérieur du pneumatique.