Brevet FR2470696A1 — publié le 19810612

La présente invention concerne un pneumatique de grande capacité et elle a trait plus particulièrement à un perfec- tionnement apporté à un motif de sculptures d'une bande de roulement plus particulièrement un motif de rainure de bande de roulement de pneumatiques de grande capacité appropriés pour être utilisés dans des véhicules lourds tels que des camions et des autobus. Dans des véhicules de ce type, on a principalement utilisé des pneumatiques à plis en biais. Plus récemment, on a employé de préférence des pneumatiques à carcasse radiale comportant chacun un renforcement rigide dans la bande de roulement, en particulier un renforcement de ceinture composé de câbles métalliques tels que des câbles d'acier-ou analogues, en obtenant des résultats remarquables. En général, les pneumatiques du dernier type ont une souplesse moins bonne que celle des premiers mais ils sont considérablement plus avantageux en ce qui concerne notamment la résistance à l'usure, la résistance àla perforation. En conséquence, ils ont principalement un motif de sculptures de bande de roulement dans lequel les nervures circonféren- tielles sont délimitées par des rainures s'étendant dans la direction circonférentielle du pneumatique et ayant de préfé- rence une forme de zig-zag, ou bien ce qu'on appelle un motif de bande de roulement du type à nervures,-en considération de la génération de chaleur qui entre en question lorsqu'ils sont utilisés sur une bonne route. Cependant, un tel motif de bande de roulement du type à nervures présente les inconvénients suivants, par comparaison aux autres motifs de bande de roulement tels que des motifs du type à crampons et semblables. Ainsi, on ne peut éviter qu'un véhicule équipé de pneuma- tiques appropriés pour être utilisés sur une bonne route doive passer sur un tronçon mauvais intercalé dans cette bonne route. Par exemple, il est indispensable d'amener un camion jusque sur un chantier de construction. En conséquence, il existe fréquemment le risque que des obstructions réparties sur une surface routière, telles que des morceaux de pierre ou autre viennent s'encastrer dans les rainures circonférentielles. Dans les pneumatiques à carcasse radiale pour véhicules lourds, le mouvement de la bande de roulement dans la zone de contact avec le sol est supprimé par le renforcement rigide de la bande de roulement, comme mentionné ci-dessus, de sorte que des pierres risquent d'être retenues dans les rainures circonférentielles et, si cela se produit, il est difficile de les en dégager du fait du grand effet de retenue de cette rainure. Il en résulte que les pierres viennent porter contre une couche de caoutchouc située entre le fond de la rainure circonférentielle et le renfort de la bande de roulement ou de la ceinture à chaque tour du pneumatique, ce qui provoque la rupture du caoutchouc et par conséquent un endommagement du renforcement à l'intérieur de la couche de caoutchouc. En particulier, quand la ceinture est composée avec des câbles métalliques, de la rouille se forme par pénétration d'eau depuis la partie endommagée deila couche de caoutchouc jusque dans la ceinture et il en résulte une séparation entre les câbles métalliques et le caoutchouc, ce qui se traduit fina- lement par une réduction de la durée de service du pneumatique. L'influence perturbatrice de la retenue de pierres se manifeste d'une façon plus ou moins semblable lorsque des pneumatiques à plis biais pour véhicules lourds comportent unie bande de roulement à motif nervuré. Comme contremesure pour empêcher la retenue de pierres par un pneumatique, on a essayé par le passé de former au fond de la rainure circonférentielle une saillie continue orientée dans la direction circonférentielle du pneumatique. Dans ce cas, la couche de caoutchouc située au fond de la rainure est un peu protégée mais cela ne facilite pas en pratique l'éjection satisfaisante des pierres retenues. L'invention a en conséquence pour but de permettre de résoudre le problème de la retenue des pierres dans des pneuma- tiques pour véhicules lourds comportant un motif de bande de roulement du type nervuré, indépendamment de ce que la carcasse soit à structure biaise ou à structure radiale. A la suite de différentes recherches, les inventeurs ont trouvé que la retenue et l'expulsion de pierres encastrées dans la rainure circonférentielle dépendaient dans une large mesure de la largeur de la rainure circonférentielle, le problème de la retenue des pierres se posant en pratique inévitablement quand la largeur de rainure était comprise entre 2 et 8 %, plus particulièrement entre 3 et 5 % de la largeur transversale de la bande de roulement (mesurée le long de la couronne de ladite bande de roulement). En outre, on a trouvé que l'agencement selon lequel la rainure circonférentielle présentant la largeur précitée se trouve dans la zone centrale de la bande de roulement était assez désavantageux par comparaison à la disposition o elle est sur les deux bords latéraux de la bande de roulement. Dans les pneumatiques pour véhicules lourds, on considère fréquemment comme essentiel de prévoir la rainure circonféren- tielle mentionnée ci-dessus pour permettre à ces pneumatiques de fonctionner dans les conditions imposées. En conséquence, l'invention a pour but de proposer un perfectionnement de la structure des rainures de la bande de roulement, qui puisse être avantageusement adapté à de tels pneumatiques et qui rende difficile la retenue de pierres ou bien qui facilite l'éjection des pierres retenues par la rainure. Les inventeurs ont effectué des recherches poussées en ce qui concerne le comportement à la déformation de la bande de roulement, en particulier des rainures circonférentielles, pendant la rotation du pneumatique sur une surface routière et, comme résultat, on a trouvé que, dans la rainure circonfé- rentielle débouchant dans la surface de la bande de roulement et ayant la largeur mentionnée ci-dessus, il était nécessaire que la largeur du fond de rainure soit essentiellement égale à la largeur d'ouverture de rainure et que les parois opposées de la rainure soiert renflées vers l'intérieur dans le sens de la profondeur de celle-ci et/01que la largeur du fond de rainure soit essentiellement égale à la largeur de l'ouverture de rainure et simultanément que plusieurs saillies soient prévues au fond de la rainure à une certaine distance des parois opposées de cette dernière, un certain intervalle étant ménagé entre les saillies adjacentes dans la direction circonféren- tielle de la rainure, en vue de rendre difficile la retenue de pierres par la rainure circonférentielle et de faciliter en correspondance l'éjection des pierres retenues. La contremesure permettant d'empêcher la retenue de pierres conformément à la présente invention consiste en ce que la structure est conçue essentiellement en premier lieu pour empêcher la retenue de pierres et en second lieu, s'il se produit une retenue de pierres, pour faciliter l'éjection des pierres retenues. La retenue de pierres est essentiellement empêchée par la largeur de rainure, comme mentionné précédemment. Dans des pneumatiques de dimensions classiques, la retenue de pierres commence à se produire quand la largeur de rainure est comprise entre 2 et 8 %, plus particulièrement entre 3 et 5 % de la largeur transversale de la bande de roulement, 2esorte qu'il serait souhaitable d'éviter autant qu'il est possible de donner à la largeur de rainure des valeurs rentrant dans les plages définies ci-dessus; cependant, une telle restriction est en réalité impossible à satisfaire en fonction des perfor- mances des pneumatiques. A cet égard, il est évident qu'une rainure ayant une section en forme de V dont l'angle est supérieur à la valeur de , qui est fréquemment utilisée dans les rainures des bandes de roulement classiques, ne convient pas du fait qu'une grande force latérale est exercée sur la paroi de rainure par l'action de coin quand le pneumatique passe sur des morceaux de pierres ou d'autres obstacles dispersés sur une surface routière. Conformément à la présente invention, différentes recher- ches ont porté sur des rainures circonférentielles, débouchant dans la surface de la bande de roulement et comportant une largeur de fond sensiblement égale à la largeur d'entrée. On a trouvé comme résultat qu'une telle rainure circonférentielle produit difficilement l'action de coin précitée. En particulier on a trouvé que la largeur de rainure se réduit dans la zone de contact du pneumatique avec le sol du fait de la déforma- tion par aplatissement de la bande de roulement, mais se rétablit rapidement sur le côté d'échappement, en considérant le sens de rotation du pneumatique, de sorte qu'il se produit difficilement une retenue de pierres. Cette tendance est satisfaite en particulier en limitant l'angle de flanc de rainure dans une plage comprise entre - 5 et + 140, de préfé- rence entre 4 et 80. L'expression "angle de flanc de rainure" utilise dans la présente description signifie un'angle aigu formé entre le flanc de rainure et une normale partant du bord d'embouchure de la rainure et perpendiculaire à la surface de la bande de roulement. En adoptant la plage angulaire mentionnée ci-dessus, on agence la rainure circonférentielle de manière qu'elle comporte une largeur de fond essentiellement égale à la largeur d'embouchure de rainure. L'expression 'largeur de rainure" utilisée dans la présente description signifie une distance mesurée entre les parois opposées de la rainure dans une section perpendiculaire à la paroi de rainure. La rainure en forme de U mentionné ci-dessus est avantageu- se du fait qu'il ne se produit pas d'action d'accrochage par effet de coin sur des morceaux de pierres rentrant dans la rainure. Conformément à la présente invention, des recherches ont en outre été faites en ce qui concerne la forme de la paroi de rainure et elles ont confirmé que si les parois opposées de la rainure en forme de U sont renflées vers l'intérieur de sorte que la largeur de rainure est graduellement diminuée depuis le bord d'embouchure jusqu'au sommet de la partie renflée et augmentéegraduellement depuis ce sommet de la partie renflée jusqu'au fond de la rainure, c'est-à-dire que la rainure en forme de U est déformée avec transformation en une rainure à rétrécissement central, cela réduit de façon importante la pénétration de morceaux de pierres à l'intérieur de la rainure et empêche: aussi efficacement la retenue des pierres. Les morceaux de pierres encastrés dans la partie de rétrécissement central de la rainure sont évidemment retenus par les parois opposées de la rainure au moment o cette rainure entre en contact avec le sol au cours de la rotation du pneu- matique, mais lorsque le côté d'échappement de la rainure s'écarte de la zone de contact avec le sol, les pierres sont facilement libérées quand la largeur de rainure reprend sa dimension initiale. Dans la rainure à rétrécissement central, le point de rétrécissement maximal est situé dans une position comprise entre 20 et 50 % de la profondeur de la rainure, mesurée à partir de la surface de la bande de roulement. Egalement, la largeur minimale de la rainure à rétrécissement central est comprise entre 50 et 80 % de sa largeur d'embouchure. Dans ce cas, il est souhaitable que la rainure à rétrécis- sement central ait un contour de section tel que les parois opposées de la rainure soient symétriques entre elles par rapport à une ligne passant par la partie de rétrécissement moyen ou bien par une partie de largeur minimale de rainure et orientée parallèlement à la surface de bande de roulement, et encore mieux par rapport à une ligne passant au centre de la largeur de rainure. Dans cette rainure à rétrécissement central, un angle de flanc de rainure correspondant à la plage définie ci-dessus peut être adopté pour chaque partie de la paroi de rainure. L'invention a non seulement pour but d'empêcher effica- cement la retenue de pierres comme mentionné ci-dessus mais elle fournit également un moyen efficace pour éliminer la retenue de pierres de la façon suivante: Plusieurs saillies sont disposées au fond de la rainure en U ou à rétrécissement central mentionnée ci-dessus à une certaine distance des parois opposées de la rainure et un intervalle est ménagé entre les saillies adjacentes dans la direction circonférentielle du pneumatique. Les saillies prévues conformément à la présente invention, et qui sont répartiesde façon discontinue en étant espacées les unes des autres dans la direction circonférentielle de la rainure, contribuent efficacement à éliminer la retenue de pierres de la façon suivante: Les saillies ménagées dans le fond de la rainure jouent le rôle d'une protubérance de fond dans la rainure circon- férentielle, de sorte qu'elles facilitent l'action de la paroi de la rainure à rétrécissement central, qui consiste à empêcher la pénétration de morceaux de pierres à l'intérieur de ladite rainure. En même temps, ces saillies sont comprimées dans une zone entrant en contact avec des pierres dans le sens de la hauteur et emmagasinent une force élastique dans ladite zone, indépendamment de la déformation par aplatisse- ment se produisant au contact de la bande de roulement avec le sol dans les parois des rainures de sorte que, lorsque cette zone s'écarte du sol pendant la rotation du pneumatique, la rainure reprend immédiatement sa largeur initiale et il en résulte que la force élastique précitée provoque une puissante éjection des pierres retenues, sous la forme d'une force instantanée résultant de la disposition discontinue des saillies. Une telle force instantanée est produite par le fait que la différence entre les rayons de giration de la saillie dans la zone de contact avec le sol et dans la zone d'échappement est provoquée par un rétablissement élastique de l'intervalle entre saillies adjacentes, qui a été réduit par la déformation par aplatissement de la bande de roulement dans la zone de contact avec le sol, jusqu'à sa valeur initiale dans la zone d'échappement. Pour produire efficacement une telle force amplifiée d'éjection de pierres retenues, chacune desdites saillies doit de préférence avoir une hauteur comprise entre 20 et 60 %, de préférence entre 30 et 50 % de la profondeur de rainure, mesu- rée à partir du fond de la rainure. En outre, il est préfé- rable que l'intervalle circonférentiel existant entre les saillies adjacentes soit légèrement plus-court que la longueur circonférentielle de chaque saillie; en particulier, le rapport entre l'intervalle circonférentiel et la longueur circonférentielle doit être de préférence de 1: 0,5 à 0,8. La raison pour laquelle la hauteur de la saillie est limitée à la plage définie ci-dessus est basée sur le fait que la saillie ne doit pas diminuer les performances de drainage de la rainure circonférentielle. En outre, il est recommandé d'agencer la saillie de façon qu'elle comporte un plan essentiellement parallèle à la paroi de rainure circonférentielle, et placé à une certaine distance de cette paroi en considérant une coupe faite perpen- diculairement à ladite paroi, et également une coupe en trapèze faite dans la direction longitudinale de la rainure; en outre l'intervalle circonférentiel existant entre les saillies adja- centes doit être-agrandi vers l'extérieur, dans la direction radiale du pneumatique, en vue deproduire efficacement la force instantanée. Conformément à la présente invention, il est avantageux en pratique de donner à la rainure circonférentielle une forme de zig-zag dans la direction circonférentielle du pneumatique. Il est alors souhaitable de disposer les saillies de manière que l'espacement circonférentiel entre des saillies adjacentes soit en relation avec la courbure concave ou convexe de la ligne en zig-zag et en outre que la répartition des saillies corresponde au demi-pas de zig-zag. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 est une vue développée d'un mode de réalisation de la bande de roulement d'un pneumatique conforme à la présente invention, et les fig. 2 et 3 sont des vues en coupe faites respectivement suivant les lignes II-II et III-III de la fig.1. Sur la fig. 1, on a représenté une vue en plan développée de la bande de roulement d'un pneumatique de dimensions 10.OOR2014PR agencé conformément à la présente invention. Sur les figures, on a désigné par 1 et 2 des rainures circonférentielles qui s'étendent chacune dans la direction circonférentielle du pneumatique, en ayant une forme de zig-zag et en divisant la bande de roulement en quatre parties. Dans ce mode de réalisation, la largeur transversale de la bande de roulement est de 200 mm, tandis que la rainure 1 ménagée dans la partie centrale de la bande de roulement comporte une largeur d'embouchure W1 8 mm. (correspondant à 4 % de la largeur transversale) et que chacune des rainures 2 formées dans les deux parties latérales de la bande de roulement comporte une largeur d'embouchure W2 = 18 mm (correspondant à 9 % de la largeur transversale). En outre, toutes ces rainures circonférentielles ont un pas de ligne en zig-zag P = 9,5 mm. Egalement, la bande de roulement est pourvue de fines rainures circonférentielles 3 et de fines rainures transversales 4, qui ont une largeur extrêmement faible et qui divisent la nervure définie par les rainures circonférentielles 1 et 2 en zones imbriquées. Dans le mode de réalisation représenté, chacune des rainures circonférentielles 2 a une largeur relativement grande qui ne nécessite pas la contremesure s'opposant à la retenue de pierres tandis que la rainure circonférentielle 1 placée dans la partie centrale de la bande de roulement nécessite la contremeàure destinée à empêcher la retenue de pierres, comme mentionné précédemment. Comme le montre la fig. 2 par une coupe faite suivant la ligne II-II de la fig. 1, la rainure circonférentielle 1 comporte un profil à rétrécissement central dans lequel les parois opposées de la rainure sont légèrement renflées vers l'intérieur depuis le bord de l'embouchure de rainure et en direction de son fond, pour un angle de flanc de rainure d rainure, qui est de 14 mm. 2470696 Au fond de la rainure circonférentielle 1, il est prévu plusieurs saillies 5, qui comportent chacune une paroi laté- rale parallèle à la paroi de rainure et sont espacées de celle-ci d'un certain intervalle dans la direction circonfé- rentielle de la rainure. La hauteur H2 de la saillie 5 par rapport au fond de rainure est égale à 5,5 mm et l'intervalle g existant entre la paroi de rainure et la paroi latérale de la saillie est de 1,8 mm. Comme le montre la fig. 1, les saillies 5 correspondent aux tournants de la ligne en zig-zag définissant la rainure circonférentielle, en étant espacées entre elles d'une distance correspondant à un demi-pas du zigzag. L'intervalle W5 séparant des sillies adjacentes est égal à 3,5 mm, et il correspond approximativement à 07,6 fois la longueur circonfé- rentielle W4 de chaque saillie, qui est de 6,0 mm. Comme indiqué sur la fig. 3, l'espacement S entre des saillies adjacentes augmente vers l'extérieur dans la direction radiale du pneumatique. On a mesuré le degré de retenue de pierres dans les conditions expérimentales suivantes en faisant intervenir trois pneumatiques A, B, C ayant la même largeur d'embouchure de rainure circonférentielle, le pneumatique A correspondant à ce qui est indiqué sur les figures>tandis que le pneumatique B est un pneumatique classique comportant une rainure circon- férentielle ayant un angle de 6 dans la partie centrale de la bande de roulement mais non pourvue de saillieset que le pneumatique C est un pneumatique comportant une rainure circonférentielle en forme de U, ayant un angle d'environ 0 et au fond de laquelle est ménagée une saillie circonféren- tiellement continue. Les résultats de mesures sont indiqués dans le tableau suivant. Conditions d'essais: Véhicule: camion à plateau Jante: 7,50 V x 500 mm Pression de gonflage: 7,25 kg/cm2 Charge: charge de 100 % JIS Nature de route: route en gravier dans un lit de rivière il Distance de parcours: 1, 6 km Dans ce tableau, le nombre de pierres retenues dans la rainure circonférentielle de chaque pneumatique a été défini par un indice en prenant pour base la valeur 100 pour le pneumatique A.Plus l'indice est grand, moins l'effet d'entrave à la retenue de pierres est bon. Comme indiqué ci-dessus, l'invention permet de résoudre efficacement et correctement le problème consistant à empêcher l'effet perturbateur de retenue de pierres dans la rainure de la bande de roulement d'un pneumatique de grande capacité comportant un motif de bande de roulement du type à nervures, en particulier des pneumatiques à carcasse radiale o la - bande de roulement est considérablement renforcée par une ceinture rigide de câbles d'acier, l'invention permettant d'allonger considérablement la durée de service du pneumatique, y compris son rechapage. Pneumatique Indice définissant contrôlé le degré de retenue Evaluation de pièce A 100 Bon B 123 légèrement bon C 148 mauvais REVENDICATIONS 1. Pneumatique de grande capacité comportant une bande de roulement pourvue de plusieurs rainures circonférentielles (1, 2) dans sa surface extérieure, caractérisé en ce qu'au moins une rainure circonférentielle (1) débouche dans la surface de bande de roulement avec une largeur d'embouchure (W1) correspondant à 2 à 8 % de la largeur transversale de la bande de roulement, présente au fond une largeur N)essentiel- lement égale à la largeur d'embouchure, et est pourvue sur son fond de plusieurs saillies (5) séparées (g) des flancs opposés de ladite rainure, un intervalle (S) étant ménagé entre les saillies adjacentes dans la direction circonféren- tielle de ladite rainure. 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites saillies (5) a une hauteur (H2) comprise entre 20 et 60 %, de préférence entre 30 et 50 % de la profondeur (H) de la rainure, mesurée à partir de son fond. 3. Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites saillies (5) sont réparties sur le fond de ladite rainure (1) de façon que le rapport entre la longueur circonférentielle de saillie (W4) et l'intervalle (W5) entre saillies adjacentes dans la direction circonférentielle soit de l'ordre de 1: 0,5 à 0,8. 4. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite rainure circonférentielle (1) s'étend dans la direction circonférentielle du pneumatique suivant une ligne en zig- zag et en ce que lesdites saillies sont disposées de manière qu'un espace (S) entre des saillies adjacentes dans a direction circonférentielle de ladite rainure ne concorde pas avec un point de concavité ou de convexité du profil en zig-zag de la rainure. 5. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite rainure circonférentielle (1) est orientée dans la direction circonférentielle du pneumatique et a un profil en zigzag et en ce que la répartition desdites saillies correspond à un demipas (P/2) du profil en zig-zag de la rainure. 6. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une desdites rainures circonfé- rentielles (1) présente un profil à rétrécissement central qui est tel que la largeur de rainure diminue graduellement depuis le bord de l'embouchure jusqu'à un sommet de rétrécis- sement (W3) dans le sens de la profondeur de la rainure puis augmente graduellement depuis ledit sommet de rétrécissement jusqu'au fond de rainure. 7. Pneumatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit sommet de rétrécissement du profil à rétrécis- sement central est placé dans une position (H1) comprise entre et 50 % de la profondeur (H) de la rainure (1) à partir de la surface de bande de roulement. 8. Pneumatique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la largeur minimale (W3) de ladite rainure (1) ayant le profil à rétrécissement central est comprise entre et 80 % de la largeur (W1) d'embouchure de la-rainure.