Brevet FR2233193A1 — publié le 19750110

la présente invention se rapporte à un pneumatique qui possède une bonne adhérence dans toutes les conditions de marche et qui est particulièrement bien approprié pour la circulation sur les sols glissants. Ainsi qu'il est bien connu, pour construire des pneumatiques capables d'assurer une bonne tenue sur route dans les conditions de circulation difficiles telles que celles que l'on rencontre aux grandes vitesses et sur les sols glissants, on applique pratiquement le principe de construction suivant. La bande de roulement du pneumatique est faite d'un mélange de caoutchouc à hystérésis élastique élevée, ce qui permet d'obtenir une bonne adhérence grâce à la forte hystérésis de la matière constitutive de la bande de roulement, hystérésis qui est en mesure de transformer en chaleur l'énergie engendrée par le frottement de la bande de roulement sur le plan de roulement (c'est-à-dire sur la route). Cette énergie dissipée en chaleur détermine une augmentation globale du coefficient de frottement. Pour construire des pneumatiques possédant une bonne tenue sur route sur des sols recouverts de glace ou de neige, on adopte un principe de construction différent. Dans ce cas, on fixe à la bande de roulement du pneumatique des corps de très haute dureté qui font saillie sur la surface de la bande de roulement, par exemple des clous ou crampons, des chaînes ou équivalents. Avec les pneumatiques de ce type, on obtient une bonne adhérence sur les sols verglacés ou enneigés en raison des pressions très élevées avec lesquelles ces corps agissent sur le plan de roulement et qui, dans certains cas, permettent à ces corps de pénétrer dans la matière qui recouvre le plan de roulement proprement dit. Les pneumatiques construits en application du premier principe mentionné plus haut présentent l'inconvénient de donner lieu à un échauffement de la bande de roulement absolument inadmissible, en particulier pendant la marche sur route normale à haute vitesse. Sn effet, lorsqu'ils se déforment, les mélanges de caoutchouc possédant une forte hystéresis développent une forte quantité d'énergie thermique qui échauffe le pneumatique. La haute température à laquelle le me lange est soumis diminue la résistance à la fatigue de la matière du pneumatique, augmente la consommation de carburant pendant la marche et réduit les performances du véhicule. tes pneumatiques construits en application du deuxième principe présentent 11 inconvénient de détériorer considérablement le reveAtement routier en raison des fortes pressions mentionnées plus haut et de donner lieu à une mauvaise adhérence, en particulier aux grandes vitesses, lorsque le véhicule roule sur un sol non verglacé. En outre, l'utilisation de corps d'une dureté élevée fixés à la bande de roulement tend à être de moins en moins acceptée, pour des motifs évidents de sécurité de la circulation. te but de l'invention est de réaliser un pneumatique possédant une adhérence élevée dans toutes les conditions de marche et qui élimine ainsi les inconvénients mentionnés plus haut. te pneumatique suivant l'invention comprenant une bande de roulement munie de surfaces normalement destinées à entrer en contact avec la surface de la route, est caractérisé en ce que, dans les parties de cette bande qui se trouvent au-dessous de ces surfaces, sont formées des cavités dans chacune desquelles est logée une cheville rapportée faite d'une matière compacte et déformable, et qui possède des caractéristiques visco-élastiques différentes de celles de la matière de la bande de roulement, chacune de ces chevilles étant logee sensiblement à l'intérieur de la cavité correspondante. Avec le pneumatique suivant l'invention, on obtient une bande de roulement sensiblement anisotrope, appropriée pour donner au pneumatique de hautes caractéristiques d'adhérence et de tenue sur route, en particulier sur sol glissant. En effet, avant tout, lorsque le véhicule roule sur route normale, le pneumatique suivant l'invention ne présente aucun écart appréciable d'adhérence par rapport aux pneumatiques normaux, tandis que 1'on constate au contraire un grand écart dans les pneumatiques comportant des corps fiés dans la bande de roulement et qui font saillie sur cette bande b ils ne présentent non plus aucune augmentation d'échau-ffement sensible comme celle que l'on rencontre dans les pneumatiques dont la bande est faite de mélange de caoutchouc à forte hystérésis. En outre, lorsque le pneumatique suivant l'invention roule sur sol glissant, la tenue sur route est encore bonne grace à l'adhérence entre chacune des chevilles rapportées et le plan de roulement. Ainsi fla'on 1' expliquera plus clairement dans la suite, cette bonne adhérence des chevilles est obtenue grâce au fait que les caractéristiques visco-élastiques de ces dernières sont différentes de celles de la matière de la bande de roulement qui leur est adjacente. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif feront bien comprendre comment l'invention peut eAtre réalisée. ta figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'un pneumatique suivant l'invention, supposé coupé suivant un plan méridien. Les figures 2 à 7 sont des vues en perspective de quelques types de chevilles rapportées utilisées dans le pneumatique suivant l'invention. ta figure 8 est une coupe d'une partie de la bande de roulement du pneumatique de la figure 1, sur laquelle on a représenté une cheville logée dans cette bande de roulement. La figure 9 est une coupe d'une partie de la bande de roulement du pnetlmatique de la figure 8, avant l'insertion de la cheville dans cette bande de roulement. ta figure 10 est une coupe d'une partie de la bande de roulement d'un pneumatique dans laquelle est logée une cheville de forme différente. La figure il représente la coupe de la figure 10 mais avant l'insertion de la cheville rapportée. ta figure 12 est une vue d'une partie de la coupe de la bande de roulement du pneumatique représentée sur la figure 8, dans un état d'usure avancé. Dans la forme de réalisation-représentde sur la figure 1, le pneumatique suivant l'invention comprend essentiellement une carcasse 1 du type habituel, constituée par une ou plusieurs couches de tissu de cabalés (tissu ''cordl'), et qui est partiellement retournée autour de tringles 2, un renforcement intermédiaire 3 formant ceinture, également de type habituel, qui comprend une ou plusieurs couches de tissu de chablée, et une bande de roulement désignée dans son ensemble par la référence 5 et formée d'un mélange de caoutchouc d'un type habituellement utilisé pour la confection des pneumatiques normaux. le dessin de la bande de roulement Speut être quelconque et comprendre, par exemple, plusieurs blocs 6 séparés par une série de rainure 7, ainsi qu'il ressort clairement-de la figure 1. Le dessin de la bande de roulement peut avantageusement, mais non nécessairement, être du type approprié pour le roulement sur sols enneigés ou autres sols mous, c'est-à-dire qu'il peut présenter des rainures 7 de profondeur et de largeur particulièrement grandes. Suivant l'invention, chaque bloc 6 (figures 8 et 9) est creusé de cavités il destinées à recevoir des chevilles rapportées 12 correspondantes, dont la surface supérieure 17 est sensiblement au même niveau que la surface supérieure 14 du bloc lorsque chaque cheville est logée dans sa cavité. Ainsi qu'il ressort clairement des figures 8 et 9, chaque cavité il est entièrement entourée de la matière du bloc dans laquelle elle est creusée et elle possède une profondeur légèrement inférieure à celle des rainures 7 qui séparent le bloc considéré des blocs adjacents et qui définissentsensiblement l'épaisseur utile de la bande de roulement. Chaque cheville 12 est faite-d'une matière appropriée, compacte et déformable, qui présente des caractéristiques viscoélastiques différentes de celles de la matière de la bande roulement 5. Une première catégorie de matières appropriées pour la réalisation des chevilles 12 comprend les matières qui présentent une hystérésis élastique élevée et supérieure à celle de la matière de la bande de roulement 5 9 cette catégorie de matières comprend, par exemple, le caoutchouc butyle, qui peut être considéré comme une matière préférée pour la réalisation des chevilles rapportées 12.Une deuxième catégorie de matières appropriées comprend les matières possédant une dureté supérieure à celle de la matière de la bande de roulement 5 b on peut citer dans cette catégorie des mélanges de caoutchouc contenant un fort pourcentage de fibres de renforcement (par exemple fibres de cellulose, fibres textiles, fibres de verre, fils d'acier ou de tungstène, ou équivalents), ou encore des mélanges de caoutchouc auxquels on a ajouté des charges actives ou inertes connues (par exemple du noir de carbone, du sable ou de la silice). il convient également d'inclure les matières plastiques dans la liste des matières approp:7iées pour la réalisation des chevilles rapportées 12. Chaque cheville rapportée 12 possède une forme qui ltempeehe de se dégager spontanément de la cavité li qui la reçoit sous l'action des forces centrifuges qui agissent sur cette cheville dans les conditions d'utilisation du pneumatique et, plus généralement, sous l'action des autres sollicitations qui sont transmises à ces chevilles par la matière des blocs 6 dans lesquels elles sont logées.Chaque cheville 12 peut donc comprendre une partie inférieure (celle qul se loge iwans la partie inférieure de la cavité 11) de dimensions supérieures à celles de la partie restante de cette cheville 9 on peut donc prévoir des chevilles en forme de goutte, comme c'est le cas pour celle représentée sur la figure 2, de forme tronconique, comme celle de la figure 4, ou des chevilles munies d'une texte 15 comme la cheville de la figure 3, qui possède une tête de forme sensiblement sphérique ou la cheville de la figure 5 dont la texte présente la forme d'un disque.Plus généralement, la forme de la cheville peut être appropriée pour donner naissance à des contredépouilles qui empêchent la cheville de se dégager de la cavité qui la logeS comme c' est le cas par exemple pour la cheville de la figure 7. Suivant une variante d' exécution, chaque cheville 12 Présente la forme d'un bloc parallélépipédique (voir figure 6), muni d'une partie d'extrémité 16 qui forme une contre-dépouille sur la cheville lorsque cette dernière est logée dans la cavité correspondante. Chaque cavité il est formée à l'intérieur du bloc 6 correspondant de la bande de roulement 5 au cours de la vulcanisation du pneumatique et par les moyens habituellement utilisés pour former la sculpture de la bande de roulement. Les dimensions et la forme de chacune des cavités sont sensiblement différentes des dimensions et de la forme de la cheville qui doit être introduite dans cette cavité. Suivant une première solution, qui est représentée sur la figure 11, la cavité destinée à recevoir une cheville du type de celles représentées sur les figures 2, 3, 4 ou 7, présente une forme ensiblement cylindrique et un diamètre sensiblemant inférieur au diamètre minimal de la cheville.Dans une deuxième solution, la cavité 11 (figure 9), destinée à recevoir une cheville telle que celle représentée sur les figures 2 ou 4, possède une surface senoiblement tronconique, la petite base du tronc de cône étant dirigée vers la surface extérieure de la bande de roulement bien que cette forme de cavité donne sensiblement une contredépouille sur la partie du moule qui eSt destinée à la mouler, il est cependant évident que le démoulage de cette partie de la cavité peut se produire facilement grâce à la grande déformabilité de la matière de la bande de roulement. L'insertion de chaque cheville 12 dans la cavité 11 correspondante, par exemple la cavité qu'on vient de décrire, s'effectue en déformant radialement la cavité dans une mesure su-ffisante, à l'aide d'outils appropriés et connus, jusqu'à ce que cette cavité soit assez grande pour mulon puisse y introduire la cheville. Lorsqu une cheville se trouve dans la cavité correspondante, la matière du bloc 6 qui entoure cette cheville exerce donc sur cette cheville des pressions élevées qui tendent à la maintenir de façon stable dans sa cavité.Pour améliorer encore l'ancrage de chaque cheville à l'intérieur de la cavité qui la contient, on peut utiliser des cavités et des chevilles possédant des formes choisies pour développer des pressions plus élevées au niveau de la partie supérieure des surfaces de la cavité et de la cheville qui sont pressées l'une contre l'autre lorsque la cheville est placée à l'intérieur de la cavité, ceci afin que, même après une forte usure de la bande de roulement, la valeur de la force qui tend à empêcher la cheville de sortir de sa cavité ne soit pas sensiblement modifiée Dans ce même but, on peut utiliser des dépôts adhésifs qu'on interpose entre les surfaces pressées les unes contre les autres. Pour obtenir avec le pneumatique décrit ci-dessus une adhérence efficace et une bonne tenue sur outre, qui sont dues aux effets qui seront décrit plus bas, le nombre total des chevilles 12 utilisées dans un pneumatique et la superficie de la face supérieure 13 de chaque cheville doivent etre ohoi3ies de manière que la somme des superficies des faces supérieures 15 de toutes les chevilles représente une certaine fraction appropriée de la surface totale de la bande de roulement. Normalement, cette fraction est choisie dans l'intervalle compris entre 1/100 et 30/tord 11 effet assuré par le pneumatique suivant l'invention en utilisation se produit de la façon suivante. On supposera que la matière des chevilles 12 appartient à la première catégorie indiquée plus haut, c'est-à-dire à la catégorie des matières possédant une hystérésis élastique sensiblement supérieure à celle de la matière de la bande de roulement 5. Dans cessas, la surface de la bande de roulement qui est an contact à un instant donné avec le plan de roulement du pneumatique possède une structure anisotrope, ctest-à-dire qu'elle comprend, d'une part, des parties faites d'une matière possédant une grande hystérésis et qui sont sensiblement disposées radialement (ces parties sont représentées par les chevilles 12) et, d'autre part, des parties faites d'une matière possédant une hystérésis plus faible (c'est-à-dire les parties représentées par la bande de roulement 5). ta présence des chevilles 12 dans cette structure anisotrope -agmente considérablement le coefficient de frottement et l'adhérence entre le pneumatique et le plan de roulement comparativement au cas où les chevilles 12 sont absentes.Cettecaractéristique favorable (amérioration de la tenue sur route) est due à la forte hystérésis des chevilles 12 ou, en tout cas, à la différence entre le module d' élasticité de la bande de roulement et celui des chevilles 12 qui, en se déformant sensiblement pendant le tempos de contact entre le pneumatique et le plan de roulement, développent un effet de retenue approximativement proportionnel à l'énergie dissipée pendant la déformation et, de toute façon, déterminent une forte inégalité entre les pressions d'appui développées à l'intérieur de chaque bloc, cette inégalité de pression favorisant le drainage de l'eau. Si, au contraire, la matière constitutive des chevilles 12 fait partie de la deuxième catégorie mentionnée plus haut, c'est-à-dire que sa dureté est supérieure à celle de la matière de la bande de roulement 5, l'effet de tenue du pneumatique est assuré par un mécanisme différent de celui décrit plus haut. Sn effet, dans ce cas, la structure sn; sotrope qui entre en contact avec le plan de roulement comprend des zones (représentées par les chevilles 12) qui appliquent au plan de roulement des pressions très élevées et très supérieures à celles qui sont transmises entre ce plan et les zones de la bande de roulement qui sont adjacentes aux chevilles 12. En effet, la pression qui est transmise entre la surface de la structure anisotrope et le plan de roulement varie d'un point à l'autre et, dans chaque point, elle varie en fonction de la rigidité et par conséquent de la dureté des parties en contact.Dans ce cas, la tenue du pneumatique est améliorée par un effet analogue-à celui que l'on observe dans les pneumatiques normaux cloutés, dans lesquels chaque clou exerce sur la surface de roulement une pression très élevée. Par conséquent, il ressort de façon évidente de ce qui a été dit ci-dessus que l'adhérence et la tenue du pneumatique, en particulier sur les sols glissants, est améliorée par 11 action de la structure anisotrope, quelles que soient les caractéristiques visco-élastiques de la matière des chevilles 12, pourvu que ces caractéristiques soient différentes de celles de la matière des blocs 6 de la bande de roulement. Sn effet, dans les deux cas, on obtient une structure anisotrope qui comprend des zones faites d'une matière possédant une hystérésis plus élevée ou une plus grande dureté que celle de la matière environnante ou, au contraire, une hystérésis plus faible ou une dureté plus faible que celle de la matière environnante ; dans le premier cas, l'amélioration de l'adhérence du pneumatique est assurée par l'augmentation de la quantité d'énergie dissipée pendant la déformation de ces zones tandis que, dans le deuxième cas, l'amélioration est obtenue en raison des différences de pressions transmises desdites-zones à la surface de roulement. Dans les deux cas, la présence des chevilles 12 qui, au moment de leur introduction dans les cavités correspondantes, déforment sensiblement la matière de chaque bloc 6 qui entoure immédiatement ces cavités assure un véritable "blocage' de la matière de la bande de roulement qui est très favorable et appropriée pour améliorer les performances du pneumatique.En effet, cet étant de "blocage" est de nature à empêcher la propagation des éventuelles déchirures qui peuvent s'amorcer dans la bande de roulement ou dans les chevilles, et à augmenter la résistance mécanique du pneumatique. L'usure de la bande de roulement suivant l'invention se poursuit de façon presque uniforme sur toute la surface de cette bande grâce au fait que, même si la matière des chevilles 12 peut posséder une résistarice à 11 usure différente de celle de la matière de la bande de roulement 5, on obtient en service un certain effet égalisateur qui tend à faire progresser l'usure de la bande de roulement et des chevilles 12 sensiblement dans la même mesure.En effet, si l'on suppose que la matière des chevilles 12 s'use plus facilement que celle de la bande de roulement, la matière de chaque bloc 6 qui entoure la surface supérieure 13 de chaque cheville 12 tend à protéger cette cheville et, par conséquent à en limiter l'usure ; si, au contraire, la résistance à l'usure de chaque cheville 12 est supérieure à celle de la matière de la bande de roulement 5, on obtient évidemment, en raison des pressions plus élevées qui se manifestent entre chaque cheville et le plan de roulement et qui tendent à augmenter avec la progression de l'usure des blocs 6, un effet égalisateur-qui tend à provoquer une réduction de l'usure de la bande de roulement.Dans un état d'usure avancée de la bande de roulement, chaque cheville 12, supposée capable de s'user plus rapidement que la matière de la bande de roulement, se trouvera approximativement dans l'état représenté sur la figure 12, c'est-à-dire dans un état où la surface 13 a été simplement déformée en prenant une courbure concave. il ressort donc de façon évidente que, avec le pneumatique suivant l'invention, la structure anisotrope de la bande de roulement assure une bonne adhérence et une bonne tenue sur route dans toutes les conditions de marche. En effet, avant tout, lorsque le véhicule roule sur route normale, on n'observe aucune diminution sensible d'adhérence par rapport aux pneumatiques normaux, diminution que l'on observe au contraire dans les pneumatiques connues et qui sont munis de corps fixés à la bande de roulement et qui font saillie sur cette bande de roulement (par exemple des clous), et on n'observe aucune augmentation sensible de l'échauffement du pneumatique, augmentation que l'on rencontre au contraire dans les pneumatiques dans lesquels la bande de roulement est faite d'un mélange de caoutchouc d haute hystérésis. Lorsque, au contraire, le véhicule roule sur sol glissant, le pneumatique offre encore une bonne tenue sur route gracie à l'adhérence entre chacune des chevilles 12 et le plan de roulement, adhérence qui est assurée par le mécanisme décrit plus haut. Les chevilles 12 peuvent également être faites d'une matière de couleur différente de celle de la matière de la bande de roulement, ceci afin de pouvoir être utilisées, suivant un mode évident, pour indiquer l'état d'usure de la bande de roulement. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVEN3ICAXIONS 1. Pneumatique comprenant une bande de roulement munie de surfaces normalement destinées à entrer en contact avec la surface de la route; ce pneumatique étant caractérisé en ce que, dans les parties de cette bande qui se troúsent au-dessous de ces surfaces, sont formées des cavités dans chacune desquelles est logée une cheville rapportée faite d'une matière compacte et déformable, et qui possède des caractéristiques visco-élastiques différentes de celles de la matière de la bande de roulement, chacune de ces chevilles étant logée sensiblement à l'intérieur de la cavité correspondante. 2. Pneumatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des chevilles est délimitée à sa partie supérieure par une face pratiquement plane et eensiblement placée au niveau de la surface qui délimite extérieurement la bande de roulement. 3. Pneumatique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite matière déformable des chevilles comprend un mélange de caoutchouc vulcanise. 4. Pneumatique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qué la matière déformable des chevilles comprend une matière plastique. 5. Pneumatique suivant la revendication 3 ou 4, caractérise en ce que la matière déformable des chevillés contient des fibres de renforcement. 6 Pneumatique suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la matière déformable des chevilles contient des charges renforçantes. 7, Pneumatique suivant 1' une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que la matière de la bande deoulement qui entoure chacune des chevilles est élastiquement déformée par la cheville, cette déformation engendrant des pressions de contact entre la surface de la cheville et la surface de la cavité qui la reçoit. 8. Pneumatique suivant la revendication 7, caractérisé ce que la, empêcher chaque cheville de se dégager de la cavité qui la reçoit sous l'effet des forces appliquées à cette cheville dans les conditions d'utilisation du pneumatique. 9. Pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1-à 8, caractérisé en ce que chacune des chevilles possède une forme telle qu'elle présente de plus grandes dimensions dans sa partie la plus proche du fond de la cavité qui la reçoit. 10. Pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chacune des chevilles possède une forme donnant naissance à des contre-dépouilles qui empêchent la cheville de se dégager de la cavité qui la reçoit. 11. Pneumatique suivant l1une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un adhésif est interposé entre les surfaces de chaque cheville et de la cavité qui sont en contact. 12. Pneumatique suivant--l'une quelconque des revendications 1 à 11, et dont la bande de roulement présente des rainures, ce pneumatique étant caractérisé en ce que la profondeur de chacune des cavités est inférieure à celle des rainures qui sont adjacentes à cette cavité. 13. Pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la-couleur de la matière des chevilles est différente de celle de la bande de roulement, de sorte que les chevilles peuvent être utilisées pour indiquer l'état d'usure de la bande de roulement.