Brevet FR2496562A1 — publié le 19820625

L'invention est relative aux sculptures des bandes de roulement des pneumatiques1 principalement ceux destinés à équiper les véhicules automobiles particuliers ou de "tourisme", et elle concerne essentiellement le problème du bruit de roulement engendré par les pneus en service. Ce problème du bruit de roulement des pneus a donné lieu à de nombreuses études théoriques et expérimentales du fait que, dans certaines conditions de roulement le bruit peut titre perçu comme gênant tant par les passagers que par l'environnement, en particulier à vitesses élevées. I1 a été reconnu que ce bruit de roulement peut autre influencé d'une part par ltétat du sol, plus ou moins lisse ou granuleux, sec ou mouillé etc... d'autre part par certains paramètres propresau pneu lui-mme, tels que la souplesse radiale, ltélasticité de la gomme de la bande de roulement et aussi par la forme des sculptures de cette bande.Un progrès substanciel dans la diminution du bruit du roulement a été obtenu par l'adoption généralisée depuis longtemps, de dessins de sculptures de bande de roulement à pas variable, dans lesquels la longueur du motif du dessin qui se répète sur le pourtour de la bande varie de façon aléatoire ou périodique entre deux longueurs dont leswleurs limites sont elles-mes imposées par d'autres considérations telles que la tenue de route, l'adhérence longitudinale et transversale, la vitesse et la régularité de ltusure etc... Ces motifs à pas variables ont pour effet de réduire les phénomènes de résonnances sonores et d'atténuer ainsi globalement l'intensité du bruit du roulement. Des recherches ont lieu encore pour essayer de réduire davantage ce bruit de roulement mais la connaissance des phénomènes élémentaires à l'origine des émissions sonores s'avère d'appréhension difficile. Certains pensent que cette émission sonore peut titre due d'une part à des phénomènes de vibration du pneu lui-m & e qui se déforme au contact du sol pour se rétablir ensuite et d'autre part à des phénoumènes vibratoires de ltair plus ou moins emprisonné dans les vides de la sculpture au contact du sol et soumis par conséquent à des compressions et décompressions rapides. L'invention concerne le problème de l'émission du bruit de roulement sous l'angle de la recherche de moyens propres à accroitre, au moins pour le conducteur du véhicule, la perception auditive de ce bruit dans des conditions particulières d'utilisation du véhicule. On sait que les véhicules de tourisme sont équipés ordinairement d'une roue de secours qui n:est utilisée qu'exceptionnellement en cas de défaillance dtun des pneus porteurs. Aussi on a pensé que cette roue de secours pourrait autre avantageusement une roue plus légère que les roues normales.Un moyen de rendre cette roue de secours plus légère est de l'équiper d'un pneu allégé, notamment en ayant une bande de roulement nettement plus mince que la normale, étant préalablement accepté que ce pneu ne convienne que pour un kilométrage avant usure complète qui soit relativement faible mais suffisant comparé à la durée de vie des pneus normaux et à la rareté de l'utilisation de la roue de secours. Cela suppose que l'usage de cette roue de secours soit limité au seul temps nécessaire à la réparation et à la remise en place de la roue normale endommagée et, à cette fin, que le conducteur soit informé clairement que cette roue de secours est en service pour qu'il n'oublie pas de faire réparer et de remettre en place au plus tot la roue normale. L'invention concerne donc un pneumatique destiné à ltéquipement d'une roue de secours de véhicule touriste, du type comprenant une bande de roulement présentant une sculpture composée de motifs se succédant sur le pourtour du pneu et propre à assurer les propriétés d'adhérence et de tenue de route requises pour un service routier, pneu caractérisé en ce que sur deux zones voisines formant une portion notable de la circonférence du pneu, chacune non inférieure au 1/3 de cette circonférence, les motifs de la sculpture présentent sur l'une une forme et/ou un pas circonférenciel tels qu'ils émettent en service un bruit de fréquence sensiblement uniforme tandis que sur l'autre les motifs de la sculpture présentent une forme et/ou un pas circonférenciel tels qutils émettent en service un bruit de fréquence sensiblement uniforme mais différente de la première. De cette façon le pneu engendre en service, aux vitesses normales d'utilisation du véhicule, un phénomène sonore de battement nettement audible par le conducteur. Ce moyen général peut être réalisé de diverses façons comme on le verra plus loin mais on peut dores et déjà remarquer que le phénomène de battement de fréquence ainsi obtenu peut être établi à un niveau sonore suffisamment audible pour alerter le conducteur sans qu'il soit pour autant nécessaire de porter le bruitde roulement à une intensité gênante pour l'environnement ou supérieur aux normes en vigueur. En effet, ce qui est physiologiquement gênantCest davantage le battement plutot qu'un bruit plus intense mais continu. En conséquence et selon une forme de réalisation particulière de l'invention il y a avantage à ce que ensemble du pneu soit divisé en deux zones circonférencielles successives s1 étendant chacune sur environ la moitié de la circonférence pour avoir des signaux de durées suffisantes. De même il y a avantage à ce que chaque zone circonférencielle, dont l'émission sonore présente une fréquence uniforme comprise dans le domaine audible de 20 à 20.000 Hz, ait une fréquence différente de celle de l'autre zone d'un facteur de l'ordre de 1, i par exemple. Selon une forme de réalisation de l'invention l'effet de battement peut titre obtenu-en prévoyant sur les deux zones circonférencielles de la bande une sculpture formée de motifs ou de dessins de formes différentes d'une zone à l'autre mais pour des commodités d'exécution il est préférable d'avoir sur les deux zones des motifs de forme semblable mais en donnant à ces motifs, dans l'une des zones1 un pas circonférenciel sensiblement constant et aux motifs de l'autre zone un autre pas circonférenciel constant et de longueur assez voisine, de 10 à 20 % par exemple. Pour les dimensions usuelles de pneus de touristes ici visées, le pas circonférenciel de ces motifs est généralement compris entre 20 et 40 mm environ de façon à avoir de 40 à 80 motifs environ sur le pourtour du pneu. L'invention est plus particulièrement applicable aux pneus de type allégé comprenant une bande de roulement mince dont ltépaisseur est de l'or dry de imm à 6mm dans la partie centrales avec une profondeur de sculpture d'environ 4 mm. De tels pneus allégés sont prévus pour assurer un kilométrage relativement faibles par exemple entre lequart et la moiti celui assuré par un pneu porteur normal, mais néanmoins suffisant pour un service acceptable durant la durée de vie du véhicule si la roue de secours n'est utilisées qu1 occasionnellement et seulement le temps nécessaire à la réparationdaunpneu porteur qu'il remplace temporairement. L'invention est en autre plus particulièrement applicable avec un type de sculpture de bande de roulement où les motifs du dessin, ou certains d'entre eux, sont constitués de creux ou alvéoles ne communiquant pas les uns avec les autres. Ce genre de sculpture en creux est connu dans son principe et il a été proposé dans le but d'obtenir une meilleure adhérence par effet de ventouse des alvéoles sur le sols ce qui est d'ailleurs assez illusoire sur la plupart des revetements routiers. Par contre il stest avéré que ces sculptures en creux sont généralement relativement bruyantes probablement à cause d'un effet de pompage de l'air emprisonné dans les alvéoles dans la zone de contact au sol.Ce caractére bruyant peut ici être mis à profit en l'associant au phénomène de battement dont il a été question plus haut. Aoet effet une réalisation possible. de l'invention consiste à avoir, au moins sur l'une des zones circonférencielles de la bande une proportion importante d'alvéoles ne communiquant pas les unes avec les autres et ayant chacune une surface suffisante, comprise par exemple entre 2 et 20 cm2 pour produire un effet sonore appréciable au passage dans la zone de contact au sol. Ces éléments en creux peuvent représenter par exemple de 50 à 60 % de la surface de roulement dans la zone considérée de la bande. De préférence, pour des commodités de réalisation ces alvéoles sont prévues sur les deux zones circonférencielles successives de la bande. Deux exemples de réalisation de l'invention sont illustrés en perspectives sur les fig. i et 2 des dessins ci-joints. Les pneus illustrés sont de construction et de dimensions classiques afin dr & re- compatibles avec des pneus porteurs normaux qu'ils doivent pouvoir remplacer temporairement. Ils comprennent une carcasse interne accrochée sur les tringles des bourrelets et,si la carcasse est radiale, une ceinture de sommet située sous la bande de roulement. L'ensemble est recouvert par les bandes de côté et par ladite bande de roulement. Dans le cas de la fig.i la sculpture de la bande de roulement est constituée de rangées circonférencielles de pavés distincts 2 séparés par des rainures circonférencielles 3 et par des rainures transversales 4 décalées les unes par rapport aux autres et débouchant-soit dans les rainures circonférencielles, soit sur les côtés de la bande de roulement. A titre indicatifs les pavés 2 ont une longueur circonférencielle de 20 à 40 - environ de façon à avoir de 40 à 80 pavés environ dans chaque rangée. On a quatre rangées centrales de pavés et deux rangées latérales mais selon la largeur de la bande on pourrait avoir de 3 à 5 rangées centrales. On peut évidemment adopter d'autres formes de pavés que la forme rectangulaire illustrée et chaque pavé peut recevoir des découpures supplémentaires sous formes de lamelles ou rainures étroites. L'ensemble de la sculpture comprend deux zones circonférencielles distinctes situées de part et autre du plan diamétral D et intéressant chacune une demi-circonférence du pneu. Dans la zone inférieure située sous le plan D les pavés 2 de la sculpture ont une longueur sensiblement constante correspondant à un pas circonférenciel P tandis que dans la zone supérieure située au dessus du plan D les pavés 2 ont une longueur de valeur différente, sensiblement constante dans toute cette zone et correspondant à un autre pas circonférenciel P.1 la différence entre P et P.l étant de l'ordre de 10 à 20 %. On constate aux essais de roulement que la zone circonférencielle ayant la sculpture de pas P émet un bruit de roulement ayant une fréquence sensiblement uniforme tandis que la zone à sculpture de pas P.1 émet un bruit de roulement de fréquence uniforme et différente du premier. Il en résulte, en roulage continu, un phénomène de battement nettement perceptible par le conducteur aux vitesses normales dtutili- sation du véhicule. Dans le cas de la fig.2 la sculpture de la bande de roulement i est constitué de rangées circonférencielles d'alvéoles 5 séparées par un réseau de nervures circonférencielles et transversales 6, 7, ces dernières étant décalées les unes par rapport aux autres. Les alvéoles des rangées centrales ne comuuniquent pas les unes avec les autres. Elles sont dimensionnées de façon à présenter chacune une surface comprise entre 2 et 20cm2 environ et elles représentent ensemble une proportion importante de la surface de roulement, par exemple de 50 à 60 % environ. On a quatre rangées centrales d'alvéoles mais selon la largeur de la bande on pourrait avoir de 3 à 5 rangées centrales pour les dimensions courantes de pneumatiques. Les alvéoles pourraient aussi avoir une autre forme que la forme rectangulaire illustrée. Dans ce cas encore la sculpture comprend deux zones circonférencielles distinctes situées de part et d'autre du plan diamétral D et intéressant chacune une demi-circonférence du pneu. Dans la zone inférieure les alvéoles sont dimensionnées pour donner à la sculpture un pas P sensiblement constant et dans la zone supérieure un pas P. i sensiblement constant et différent de P de 10 à 20% environ. Les essais de roulement avec ce type de sculpture permettent de constater aussi le phénomène de battement des émissions sonores de fréquences différentes des deux zones mais avec une intensité sonore supérieure qui rend le phénomène de battement encore plus perceptible par le conducteur du véhicule. Les deux pneus illustrés sont du type allégé en ce sens que leur bande de roulement est nettement plus mince que celle d'un pneu normal de même dimension. Mesurée dans la partie centrale du pneu l'épaisseur de la bande est de l'ordre de 5mm à 6mm avec une profondeur de 4 mm environ e pour les rainures ou pour les alvéoles. Revendications. 10) Pneumatique destiné à l'équipement d'une roue de secours d'un véhicule touristes du type comprenant une bande de roulement présentant une sculpture composée de motifs se succédant sr le pourtour du pneu et propre à assurer notamment l'adhérence et la tenue de route requise pour un service routier, pneu caractérisé en ce que sur deux zones voisines formant une portion notable de la circonférence du pneu, chacune non inférieure au 1/3 de cette circonférence, les motifs de la sculpture présentent sur l'une une forme et/ou un pas circonférenciel tels qu'ils émettent en service un bruit de fréquence sensiblement uniforme tandis que sur l'autre les motifs de la sculpture présentent une forme et/ou un pas circonférenciel différents et tels qu'ils émettent en service un bruit de fréquence sensiblement uniforme mais différente de la première de sorte que se produise en service, aux vitesses normales d'utilisation du véhicule, un phénomène de battement nettement audible par le conducteur. 20) Pneu selon 10 dans lequel chaque portion de sculpture a émission sonore de fréquence différente intéresse environ la moitié de la circonférence du pneu. 30) Pneu selon 10 ou 20 dans lequel la forme et/ou le pas circonférenciel des motifs sont tels que l'émission sonore de chaque zone circonférenciel le présente une fréquence sensiblement uniforme comprise entre 20 et 200attz,avec une différence dt un facteur d'environ ls1 entre les fréquences des émissions sonores de chaque zone. 40) Pneu selon l'une des revendications de 1à 3 et dans lequel les motifs de la sculpture présentent une forme semblable dans les deux zones circonférencielles mais le pas circonférenciel des motifs d'une zone est différent de 10 à 20 % du pas circonférenciel des motifs de l'autre zone. 50) Pneu selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les motifs de la sculpture présentent dans chaque zone un pas circonférenciel compris entre 20 et 40 mm. 60) Pneu selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel au moins l'une des zones de la sculpture comprend une proportion importante d'alvéoles ne communiquant pas les unes avec les autres et ayant chacune une surface comprise entre 2 et 20 cm2 70) Pneu selon 60 dans lequel les alvéoles de la sculpture représentent de 50 à 60 % de la surface de roulement dans au moins l'une des zones circonférencielle de la sculpture. 80) Pneu selon l'une des revendications de 1 à 7 et dont la bande de roulement est mince, cette bande présentant dans sa partie centrale une épaisseur de l'ordre de 5 à 6 mm et une profondeur de sculpture d'environ 4 mm.