Brevet FR2530548A1 — publié le 19840127

i 2530548 La présente invention est relative a des pneuma- tiques pour charges lourdes, et plus particulièrement à une amélioration du dessin de la bande de roulement de tels pneu- matiques, capable de procurer une adhérence suffisante à la traction sans usure irrégulière dans les conditions de rou- lement, notamment lors du roulement sous charge sur route mouillée. Sur les roues motrices, la traction de la roue é- quipée de pneumatiques sert à transmettre la force d'entrai- nement issue du moteur jusqu'à la surface de la route afin de faire avancer le véhicule malgré la résistance au roule- ment existant entre le véhicule chargé et la surface de la route, y compris au démarrage O En outre cette traction trans- met à la route les forces de freinage appliquées à la roue, pendant le déplacement du véhicule y compris les moments de roue libre Il en ressort que les forces d'entraînement ou de freinage qui excèdent la résistance à la traction font ap- paraître du patinage ou du dérapage Par suite, on a parti- culièrement besoin d'un dessin de bande de roulement capable de produire une traction suffisante même lors de roulement sous la pluie et autres conditions de sol humide, en vue d'u- ne bonne sécurité lors du déplacement. En général les dessins de bande de roulement de ce type (désignés ciaprès sous le nom de dessins de traction) comportent des rainures s'étendant transversalement par rap- port au pneu (désignés ci-après sous le nom de rainures trans- verses), si bien que ce dessin peut causer une usure inégale montrant une forme de dents de scie au niveau des blocs situés dans la région latérale (ou épaulement) de la bande de roulement, dans la direction circonférentielle du pneu, c'est-à-dire une usure anormale connue sous le nom "pointe-talon" En particulier, une usure inégale rendant les blocs alternativement usés de façon irrégulière est à éviter L'apparition de l'usure anormale non seulement a un résultat fâcheux sur les vibrations et sur l'usure mais en plus elle réduit la traction Pour résoudre cet inconvénient, l'usure pointe-talon doit être supprimée aux stades initiaux de l'usure du pneu. 2 2530548 Comme cela est bien connu, l'usure pointe-talon parmi les usures anormales inhérentes aux dessins de traction résulte de la différence de comportement entre les côtés a- vantset les côtés arrières de chaque bloc pendant la rotation du pneu En vue d'empêcher l'usure pointe-talon on a déjà pro- posé une contre-mesure dans laquelle on dispose une plate-for- me dans la rainure transversale existant entre les blocs ad- jacents afin d'augmenter la rigidité des blocs dans la direc- tion circonférentielle de la bande de roulement, on sait bien que le mouvement du bloc lui-même est réduit, ce qui réduit la différence de comportement entre les deux côtés avant et arriè- re du bloc. Dans cette contre-mesure cependant, la performance de traction sur sol mouillé (désigné ci-après comme traction sur sol mouillé) est considérablement réduite grâce à la dimi- nution des propriétés de drainage entraîné par la plate-for- me et la réduction de l'effet de pénétration dans l'eau (effet d'angle) par l'augmentation de la rigidité du bloc Evi- demment, cette tendance devient extrêmement gênante au dernier stade de l'usure et il en ressort divers désavantages. C'est par suite un objet de l'invention de suppri- mer effectivement l'apparition de l'usure anormale dans le dessin de traction sans réduction de la performance sur sol humide. Les inventeurs ont fait différentes études et des analyses relatives à la cause-de l'apparition de l'usure pointe-talon, qui est à l'origine des usures anormales, comme on l'a dit ci-dessus, et sont arrivés à la nouvelle connaissance sui- vante: l'usure pointe-talon n'est pas causée seulement par la simple rotation du pneumatique mais elle est produite d'a- bord lorsqu'une force latérale est appliquée au pneu, et el- le est considérablement accélérée pendant la rotation du pneu sous l'influence d'une telle force latérale. Compte-tenu de ce qui précède, les inventeurs ont découverts qu'on peut à la fois résoudre le problème de l'u- sure pointe-talon et celui de la traction sur sol humide grâ- ce à de nouveaux moyens pour augmenter la rigidité du bloc. En effet les forces latérales qui sont responsables de l'apparition de l'usure pointe-talon se concentrent dans la région du bord de la bande de roulement 'Considérant ce fait, on a mis au point un arrangement des blocs qui est tel que la rigidité des blocs dans la région latérale peut être augmentée seulement en résistance aux forces latérales, mais n'est pas spé- cialement augmentée pour résister aux forces tangentielles appli- quées à la bande de roulement. L'invention fournit donc un pneumatique pour charges lourdes ayant un dessin de bande de roulement divisé en plusieurs zones par plusieurs rainures longitudinales s'étendant cireonfé rentiellement, o une première zone située dans au moins une ré- gion du bord de la bande de roulement et une seconde zone adja- cente sont divisées en blocs par des rainures transversales si- tuées à des distances sensiblement égales et montrent sensible- ment le même arrangement superficiel de blocs dans la direction circonférentielle de la bande de roulement qui présente la particularité a) chaque bloc de la première zone a une forme en zig-zag du côté qui fait face a deux blocs adjacents de la se- conde zone séparés par une desdites rainures transversales; b) les bords de la rainure longitudinale, située entre les première et seconde zones sont sensiblement parallè- les et sont séparés par une distance égale au plus à 3 % de la largeur de la bande de roulement, de façon à provoquer la ve- nue en contact de chaque bloc de la première zone avec au moins un des deux blocs adjacents de la seconde zone sous là seule ac- tion d'une force latérale lors du roulement sous charge; c) la ou les rainures longitudinales non situées en- tre les première et seconde zones sont situées au centre de la bande de roulement ou encadrent une zone centrale et ont une lar- geur de 4 à 10 % de la largeur de la bande de roulement. L'invention va maintenant être décrite en détail en se référant aux dessins ci-joints parmi lesquels Fig 1 est une vue partielle en plan illustrant un dessin de traction d'un pneu classique. Fig 2 à 4 sont des vues partielles en plan illustrant des dessins du pneumatique selon l'invention. Chacun des pneumatiques illustrés a de préférence un renfort du type dit radial comprenant une carcasse ayant au moins un pli de câbles, ces câbles s'étendant sensiblement radialement par rapport au pneu et une ceinture formée d'au moins deux plis de câbles, les câbles de celle-ci étant croisés les uns avec les autres a un angle relativement-faible par rapport à la direction circonférentielle du pneu et re- présente particulièrement une surface de bande de roulement du type dit "pour pneu de traction" fournissant d'excellentes performances à la traction et au freinage. La figure 1 est un dessin du type classique alors que la figure 2 est un dessin du type de l'invention -Le des- sin de la figure 1 est utilisé en général dans l'art anté- rieur si bien qu'il n'est pas nécessaire de le décrire en dé- tail Dans la figure 1 une bande de roulement T est divisée en plusieurs blocs B par des rainures G disposées circonfé- rentiellement et transversalement au pneu et les flèches t et S représentent des directions des forces tangen- tes et latérales appliquées au pneu Dans le pneumatique selon l'invention tel-que mon- tré à la figure 2, la bande de roulement T comprend une rai- -nure principale 1 et une paire de fines rainures 2, 2 ' pla- cées à intervalles réguliers de la rainure principale dans la direction transversale, ces rainures 2, 2 ' sont appelées en- semble rainures longitudinales et s'étendent circonférentiel- lement par rapport à la bande de roulement La rainure princi- pale 1 a une largeur correspondant à 4 à 10 % de la largeur de la bande de roulement Quand cette largeur est inférieure à 4 %, les propriétés de drainage qui contribuent à'fournir la trac- tion sur sol humide ne sont pas assez développées, alors que si la largeur de la rainure excède 10 %, il apparaît une ten- dance sérieuse à la détérioration des-propriétés de résistan- ce à l'usure du pneu notamment la résistance propre à l'usure et la résistance à l'usure 'irrégulière - Dans les rainures fines 2,2 ' la distance minimale entre les parois opposées (ou largeur de la rainure fine) n'est pas supérieure à 3 % de la largeurdeé la bande de roulement ce qui correspond à une largeur telle que les parois opposées de la rainure de la fine rainure 2,2 ' viennent en contact les unes avec les autres seulement lorsqu'une force latérale est appli- quée sur la région latérale de la bande de roulement durant la marche du véhicule, par exemple lorsque le pneumatique est monté sur un essieu moteur d'un véhicule De préférence, la largeur de la rainure fine est dans la zone des 0,5 à 2 %. Quand la largeur de la rainure fine dépasse 3 % même si une force latérale est appliquée aux pneus, les parois opposées de la rainure ne viennent pas plus en contact les unes avec les autres De plus, il est nécessaire que les parois oppo- sées des fines rainures soient substantiellement parallèles les unes aux autres le long de la direction continue de la- dite rainure afin de prévenir de facon uniforme une usure irrégulière Et en plus, la section de la rainure fine doit a- voir de préférence une forme en U dans laquelle les parois opposées de la rainure s'élèvent à un angle sensiblement per- pendiculaire à la surface de la bande de roulement. Ainsi, la bande de roulement T est divisée en une première zone 3 située sur chacun des bords de ladite bande de roulement et une seconde zone 4 dans la région adjacente à la première grâce aux rainures longitudinales c'est-à- dire la rainure principale 1 et les rainures fines 2,2 ' En outre chacune de ces zones est divisée en blocs par les rai- nures transversales 5,6 spécifiques du dessin de tractionet orientées dans la direction circonférentielle. Ces rainures transversales sont arrangées à des in- tervalles sensiblement égaux dans la direction circonférentiel- le de la bande de roulement, si bien que la première zone 3 et la seconde zone 4 sont divisées en blocs 7, 7 ' et en blocs 8, 8 ', qui ont sensiblement-la même forme superficielle dans la direction circonférentielle de la bande En outre, les blocs 7,7 'de la première zone 3 définie par les rainures trans- versales 5 et par les rainures fines 2,2 ' ont une forme en zig- zag sur le côté qui fait face à deux blocs adjacents 8 et 8 ' de la seconde zone 4, lesquels prennent en sandwich une autre rainure transversale 6. Dans le pneu ayant un dessin de bande de roulement avec l'arrangement-de bloc indiqué ci-dessus, quand la force latérale S est appliquée à la première zone 3 en contact avec le sol pendant le roulement du pneu sous charge, le bloc 7 de la première zone 3 vient en contact avec au moins un des blocs 8, 8 ' adjacents de la seconde zone 4 et par conséquent la rigidi- té de ce bloc de la première zone 3 est sensiblement augmentée dans la direction transversale du pneu, si bien que l'usure a- normale qui est spécifique du dessin de traction comme on l'a dit plus haut est efficacement prévenue. D'un autre c 6 té, lorsque il n'y a qu'une force tan- gente T appliquée à la bande de roulement T par le freinage ou l'entraînement, du fait que les blocs 7,7 ' et 8,8 ' des première et seconde zones 3,4,sont indépendants l'un de l'autre, la rigi- dité de chacun de ces blocs correspond à la force tangente T ainsi, les performances naturellement nécessaires pour un des- sin de traction sont développées sans augmenter de façon non nécessaire la rigidité substantielle des blocs et en mainte- nant des propriétés suffisantes de drainage et de pénétration dans l'eau. A l'opposé, lorsqu'on utilise un tel dessin de ban- des de roulement dans lequel le bloc 7 de la première zone 3 vient seu- lement en contact avec un seul bloc de la seconde zone 4 l'u- sure anormale du bloc 7 de la première zone 3 n'est pas suffisamment réduite. En effet les rainures transversales 5 et 6 de ce dessin forment une ligne droite continue si bien que la différence de rigidité entre la région pourvue de la rainure transversale et la ré- gion n'ayant pas de rainure transversale dans la direction cir- conférentielle de la bande de roulement devient trop grande et par suite la tendance àl'apparition de l'usure pointe-talon devient impor- tante. Dans le cas d'un dessin de bandes de roulement ayant une telle largeur que les parois opposées des rainu- res d'au moins l'une des rainures fines 2,2 ' ne sont pas mises en contact l'une avec l'autre par les forces latérales s, ou dans le cas d'un dessin de bandes de roulement ou au moins une des rainures fines 2,2 ' est encrassée de façon à réunir en un 7 2530548 seul bloc le bloc de la première zone avec un des blocs adja- cents de-la seconde zone, il se fait une interdépendance entre blocs des première et seconde zones dans la direction de rota- tion du pneumatique et l'usure anormale est localement aug-. mentée. Quoique ce qui précède soit expliqué en relation avec la base'et les faits de l'invention, les inventeurs ont ensuite continué leurs recher- ches et trouvé qu'une augmentation substantielle de la rigidité dans la direction transversale ou bien une augmentation de la performance de trac- tion sur sol mouillé peut encore être obtenueen prenant les mesures sui- vantes, lorsque le bloc de la première zone et les deux autres adjacents de la seconde zone sont en contact l'un avec l'autre sous l'effet de forces latérales s. Précisément, la rainure transversale 5 qui divise la première zo- ne 3 en blocs 7,7 ' a une largeur correspondant à 5 à 12 % de la largeur de la bande de roulement et la rainure transversale 6 qui divise la deuxième zone 4 a une largeur égale à celle de la rainure transversale 5 ou infé- rieure à cette largeur, et la longueur de la rainure transversale 6 est é- gale ou inférieure à celle de la rainure transversale 5 En outre, le bloc 7 de la première zone 3 présente sur son côté qui fait face à la rainure transversale 6 divisant la deuxième zone 4 en blocs 8,8 ', une encoche 9 si- tuée en prolongement de la rainure transversale 6, cependant que le bloc 8 de la seconde zone 4 faisant face à la rainure transversale 5 séparant la première zone 3 en blocs 7,7 ' présente une encoche 10 en prolongement de la rainure transversale 5 Les rainures fines 2,2 ' qui forment les rainures longitudinales séparant les première et seconde zones 3,4 sont formées en zig-zag avec un pas essentiellement égal à la distance entre deux rainures trans- versales adjacentes, et le bloc 8,8 ' de la seconde zone 4 vient s'imbriquer avec les deux blocs 7,7 ' de la-première zone 3 avec un degré sensiblement égal dans la direction circonférentielle, de la bande de roulement et les rainures finés en zig-zag 2,2 ' augmentent graduellement les largeurs des blocs 7 et 8 dans les première et deuxième zones 3 et 4 à partir de chacun des bords avant et arrière le-long de la rainure transversale qui définit ces blocs vers la direction circonférentielle de la bande de roulement Ces dispositions sont illustrées sur la figure 2. Ces dispositions contribuent à augmenter de façon importante la résistance à l'usure par compensation de la rigidité des blocs et le maintien et l'amélioration de la performance de traction sur sol mouillé quand une force latérale ou une for- ce d'entrainement ou de freinage est appliquée sur les blocs des première et seconde zones, comme indiqué plus haut. En outre un meilleur résultat est obtenu quand l'inven- tion est modifiée comme indiqué plus loin En effet, au moins les longueurs du bord avant et du bord arrière d'un bloc 7 de la première zone 3 sont sensiblement égales entre elles et correspondent à 17,30 % de la largeur de la bande de roule- ment En outre les rainures fines en zig-zag 2,2 ' définissant les première et seconde zones forment une ligne polygonale de deux segments -qui se croisent par rapport à une ligne cir- conférentielle du pneumatique s'étendant en une droite dans la direction circonférentielle du pneumatique et l'angle d'in- tersection de la ligne polygonale avec cette ligne circonfé- rentielle est comprise dans une fourchette de 5 à 200 En outre la longueur d'imbrication de chaque bloc 8,8 ' de la se- conde zone 4 par rapport à un bloc 7 de la première zone 3 dans la direction circonférentielle du pneumatique est dans une fourchette de 30 à 50 % de la longueur du bloc 7 mesurée le long du bord du pneu Ces dispositions sont également visibles sur le dessin de la figure 2. Dans d'autres varianteú de mise en oeuvre de l'invention, deux rainures principales ou plus sont utilisées au lieu d'une, seule comme la figure 2, de façon à adapter le pneu à des usa- ges particuliers ou à des véhicules particuliers, une troisiè- me zone peut ainsi être formée dans la région centrale de la bande, de roulement comme indiqué aux figures 3 et 4. Dans le dessin de bandes de roulement de la figure 3, deux rainures principales sont disposées de façon à lais- ser une région centrale de la bande de roulement, une troisième zone 11 est ainsi dessinée entre les deux rainures principa- les 1 et 1 ' Dans la mise en oeuvre illustrée, la troisième zone 11 est divisée en blocs 13, 13 ', etc par des rainures transversales 12 ayant une largeur sensiblement égale ou infé- 9 2530548 rieure à la largeur des rainures transversales 6 qui divi- sent la seconde zone 4 en blocs En outre l'arrangement des blocs dans la seconde zone 4 par rapport aux blocs des pre- mière et troisième zones 3 et U' est une disposition en alternance En outre les blocs 8 de la seconde zone 4 pré- sentent en face de la rainure transversale 5 une entaille 14 b pratiquée dans la paroi du bloc 8 en prolongement de la rainure transversale 5 et similairement, les blocs 7 et 13 des première et troisième zones 3 et 11 présentent des entailles 14 a, 14 c en prolongement de la rainure transversale 6, respec- tivement ce qui augmente l'uniformité de la distribution des pressions de contact de la bande de roulement avec le sol. De telles encoches peuvent être formées sur les pneuma- tiques montrés aux figures 2 et 4 Le dessin de bande de rou- lement de la figure 3 est particulièrement préférable au point de vue de la résistance à l'usure. La troisième zone peut être formée d'une nervure de préférence une nervure en zig-zag, à la place des blocs montrés à la figure 3 La figure 4 montre un cas o la troi- sième zone est formée de deux lignes de zig-zag 11, 1 h' définies par trois rainures principales 15 1 ', 1 " s'étendant circonfé- rentiellement en zig-zag étant entendu que la rainure princi- pale 1 ' est située au centre de la bande de roulement En outre deux ou plusieurs des rainures longitudinales s'étendant circonfé- rentiellemeht sur le pneu peuvent être prévues dans la troi- sième zone, ou bien la largeur de ces rainures longitudina- les peut être réduite jusqu'à une valeur telle que les parois opposées des rainures viennent en contact les unes avec les autres dans la zone de contact avec le sol pendant que le vé- hicule roule sous charge Le dessin de la bande de roulement de la figure 4 est particulièrement préférable au point de vue de la durée à vitesse élevée. Quoique les trois modes de réalisation décrits ci-dessus se réfèrent à des dessins de traction formés sur l'ensemble de la bande de roulement, l'invention peut être appliquée à un seul côté de la ban- de de roulement par rapport au centre de celle-ci En outre l'invention est efficacement adaptée à des pneumatiques pour véhicules poids lourds, particulièrement pour des pneus con- nus sous le nom de pneus radiaux ayant une carcasse à structure radiale ou semi-radiale comme renforcement. L'invention va maintenant être décrite en se ré- férant à l'exemple suivant. Pour évaluer les propriétés comme indiqué sur le tableau suivant, on a utilisé quatre pneumatiques d'essais, c'est-àdire un pneu classique A, ayant un dessin-de traction illustré à la figure 1 et les pneus B, C et D ayant des dessins de traction conformes à l'invention et illustrés aux figures 2, 3 et 4 respectivement. Pour évaluer les performances, la résistance iné- gale à l'usure est indiquée par un indice qui correspond à l'inverse de la différence de niveau produite par l'usure pointe-talon dans un bloc de la première zone après que le pneu d'essai a roulé sur une distance de 50000 Kilomètres,-la traction est donnée par un indice de traction sur route asphal- tée et mouillée, la résistance à l'usure est indiquée par un index de distance parcourue Jusqu'à ce que les rainures de la bande de roulement soient complètement effacées,et la durée à haute vites- se est indiquée par un index qui correspond à l'inverse de la longueur des fentes dues à la dégradation par génération * de chaleur dans la bande de-ceinture du pneu après roulement. Plus les indices sont importants, meilleures sont les proprié- tés Ci-dessous la tableau de la page 13 :Propriété comparée:pneumatique:pneumatique pneumatique:pneumatique classique B: C D A de l'in- selon: selon: :(f ig): vention -l'invention l'invention: (fig 2): (fig 3) (fig 4): :Résistance à l'u: :sure inégale: 100 :Performance de trac: 100 :tion : :Résistance à l'u: 100 :sure :Durée à grande vi-. :tesse: 100 ,. :170: 150 : 130: 130 : 130: 150 : 1 : 100: 100 :À : 150 :8 - : 130 * 120 11 2530548 Comme le montre le tableau ci-dessus, tous les pneus B, C et D selon l'invention sont excellents pour la résistance à l'usure inégale, la performance de traction et la résistance à l'usure, par comparaison aux pneus classi- ques A En outre, la durée à haute vitesse de ces pneus B, C et D est égale ou supérieure à celle du pneu classique A et en particulier le pneu D est considérablement supérieur compa- ré aux autres pneus pour ce qui concerne la durée à haute vi- tesse. Comme on l'a indiqué plus haut, les pneumatiques pour fortes charges selon l'invention peuvent prévenir l'appa- rition d'usure anormale et fournissent une traction suffisan- te sur route asphaltique mouillée en raison de leurs dessins particuliers de traction ainsi que de l'arrangement des rainu- res fines entre les première et seconde zones, ces rainures ayant une largeur telle que les parois opposées des rainures viennent en contact les unes avec les autres seulement lors- que une force latérale agit pendant le roulement sous charge, afin d'augmenter la rigidité du pneumatique. REVENDICATIONS 1 Pneumatique pour charges lourdes ayant un dessin de bande de roulement divisée en plusieurs zones par plusieurs rainures longitudinales s'étendant circonférentiel- lement, o une première zone située dans au moins une région de bord de la bande de roulement et une seconde zone adja- cente sont divisées en blocs par des rainures transversales situées à des distances sensiblement égales et montrent sen- siblement le même arrangement superficiel de blocs dans la direction circonférentielle, caractérisé en ce que a) chaque bloc de la première zone a une forme en zig-zag du côté qui fait face à deux blocs adjacents de la seconde zone séparée par une desdites rainures transver- sales, b) les bords de la rainure longitudinale située entre les première et secondezones sont sensiblement parallèles et sont séparés par une distance égale au plus à 3 % de la largeur de la bande de roulement, de façon à pro- voquer la venue en contact de chaque bloc de la première zo- ne avec au moins un des deux blocs adjacents de la seconde zone sous la seule action d'une force latérale lors du rou- lement sous charge, c) la ou-les rainures longitudinales non situées entre les première et seconde zones sont situées au centre de la bande de roulement ou encadrent une zone centrale et ont une largeur de 4 à 10 % de la largeur de la bande de roulement. 2 Pneumatique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite rainure longitudinale en zig-zag sé- parant les première et deuxième zones a la forme d'une ligne polygonale faisant un angle de 5 à 209 avec la direction circonférentielle 3 Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance minimal entre les bords de la rainure longitudinale séparant les première et deuxième zones est de 0,5 à 2 % de la largeur de la bande de roulement. -35, 4 Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractériséen ce que la ou les autres rainures longitudina- les définissent une troisième zone. 13 2530548 Pneumatique selon la revendication 4, carac- térisé en ce que ladite troisième zone comporte un arrange- ment de blocs séparés par des rainures transversales. 6 Pneumatique selon la revendication 4, carac- térisé en ce que la troisième zone est une nervure en zig- zag. 7 Pneumatique selon la revendication 6, carac- térisé en ce que la troisième zone est formée d'au moins deux nervures en zig-zag délimitée par au moins trois rainures longitudinales dont une au moins est au centre de la bande de roulement. 8 Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un renfort de struc- ture radiale ou semi-radiale.