Brevet FR2564385A1 — publié le 19851122

La présente invention concerne un pneumatique à bande de roulement lamellisée créant un faible bruit, c'est-à-dire permettant la réduction du bruit créé lors du roulement du pneumatique, grâce à la disposition des fentes avec un pas irrégulier sur une bande de roulement lamellisée, plusieurs raies de coupe étant disposées sur toute la largeur de la bande de roulement à l'endroit o celle-ci est au contact de la route. Etant donné les critères très sévères appliqués récemment pour la réduction du bruit créé par les automo- biles, au point de vue de l'environnement, il est néces- saire de réduire le niveau de bruit créé par toutes les parties d'une automobile et notamment le roulement des pneumatiques. D'autre part, il existe un nombre croissant de véhicules ayant des pneumatiques en caoutchouc étant donné l'amélioration considérable des conditions des routes, telle que la construction d'autoroutes très im- portantes. En conséquence, le transport automobile est en expansion dans des régions de plus en plus étendues. Un véhicule peut rencontrer divers types de conditions atmosphériques pendant les voyages, et les pneumatiques doivent rendre possible l'utilisation du véhicule dans toutes les conditions atmosphériques. Jusqu'à présent, les pneumatiques à dessins nervurés ont comporté au moins deux gorges sinueuses disposées en direction circonférentielle à la surface de la bande de roulement. Ces pneumatiques sont très utilisés pour des parcours sur route goudronnée, telle que les autoroutes, et en général, ces pneumatiques donnent une très bonne stabilité de direction sur route sèche et ils sont souhaitables au point de vue du bruit et de la consommation de carburant. Cependant, les pneumatiques ayant un tel dessin nervuré sont considérés comme moins bons au point de vue des caractéristiques de traction et de freinage et lorsque les performances de conduite sur route mouillée entrent en jeu. Ceci constitue l'un des problèmes à résoudre. Ainsi, les pneumatiques à dessins segmentés, permettant efficacement l'expulsion d'eau comprise entre la surface de la bande de roule- ment et la route, et les pneumatiques à bande de roule- ment lamellisée (dessins nervurés cQmportant des fentes) ont rencontré récemment un certain succès pour la réso- lution des problèmes posés par les pneumatiques à des- sins nervurés. Ces derniers types de pneumatiques sont souvent appelés pneumatiques "tous temps". Cependant, les pneumatiques à dessins segmentés et à bande lamellisée peuvent créer beaucoup de bruit, et les pneumatiques de type segmenté onttendance à s'user rapidement, si bien que ces pneumatiques présentent des inconvénients importants. L'invention concerne un pneumatique qui permet l'élimination efficace des inconvénients des pneumati- ques lamellisés connus, c'est-à-dire réduisant efficace- ment le bruit, par utilisation de fentes disposées avec un pas irrégulier, sans réduction de la stabilité de direction sur route mouillée et de l'accrochage sur route mouillée, de la stabilité de conduite sur route mouillée, de la résistance à l'usure, de la faible consommation de carburant et de la résistance à une usure irrégulière. Dans un mode de réalisation préféré, après fabrication d'une ceinture non vulcanisée de bande de roulement (c'est-à-dire non vulcanisée ou partiellement vulcanisée), elle est vulcanisée afin que les pneumati- ques formés comportent une bande de roulement qui ne com- porte pas de dessins ou qui comporte un dessin nervuré ou-qui comporte un dessin segmenté. Ensuite, de nombreuses fentes très rapprochées sont découpées avec une certaine inclinaison par rapport à la direction équatoriale du pneumatique, ces fentes recoupant totalement la largeur de la bande de roulement et étant disposées suivant une combinaison comprenant plus de deux longueurs de pas, c'est-à-dire que les fentes forment un arrangement de pas irrégulier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation pré- férés et en se référant aux dessins annexés sur les- quels: la figure 1 est une vue en plan d'un dessin de bande de roulement lamellisée de type connu; les figures 2, 3 et 4 sont des coupes sui- vant les lignes A-A, B-B et C-C respectivement de la figure 1; la figure 5 est une vue en plan d'un dessin de bande de roulement lamellisée destinée à donner un faible bruit selon l'invention; la figure 6 est une vue en plan du dessin de bande de roulement lamellisée de type connu; la figure 7 est une vue en plan d'un dessin de bande de roulement nervurée avant vulcanisation et avant formation des fentes; et les figures 8 et 9 sont des graphiques repré- sentant les résultats d'essais réalisés pour la compa- raison de trois dessins de sculpture, tels que repré- sentés sur les figures 5 à 7, en fonction de la fréquen- ce du niveau de bruit. Comme représenté sur la figure 1 qui est une vue développée en plan de la moitié droite du dessin 2 de la structure d'une bande de roulement d'un pneu- matique lamellisé 1, et sur la figure 2 qui est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1, le pneumatique 1 a une surface 3 de bande de roulement qui comporte une gorge longitudinale principale continue 4 ayant des nervures sinueuses dans la direction circonférentielle du pneumatique, dans la région centrale. Les deux régions des épaulements ont une partie centrale 5 et une paire de parties d'épaulements 6 séparant la bande de roulement 2 par une gorge principale 4, une nappe 7 de carcasse étant formée d'une couche de câblé à base de fibres ou de câblé d'acier en direction radiale ou semi-radiale, avec une inclinaison de 60 à 90 par rapport à l'axe équatorial C du pneumatique. La couche 8 de ceinture est formée de câblé d'acier placé dans la bande de roulement 2. Plusieurs fentes 9, espacées dans la direction circonférentielle et ayant une certaine in- clinaison par rapport à l'axe C du pneumatique, sont disposées afin qu'elles recoupent totalement la largeur de la bande de roulement 2. Les gorges de roulement principales 4 peuvent être formées pendant la vulcani- sation, par le moule, ou d'une manière telle que la bande continue de roulement est ensuite sculptée à l'ai- de d'un outil convenable, postérieurement à la vulcani- sation. Une enveloppe toro!dale non vulcanisée (c'est- à-dire non vulcanisée ou partiellement vulcanisée) com- porte deux régions axialement distantes, formant des talons destines à être au contact de la jante (non re- présentés sur les dessins), une couche 7 de carcasse renforcée par une nappe d'armature allant d'une région de talon à l'autre, une couche 8 de ceinture parallèle à la surface de contact au sol et une couche de carcasse et une région 2 de bande de roulement qui sont tous formés afin que l'ensemble constitue une carcasse toroidale. Cette caracasse est'alors vulcanisée dans un moule de manière classique, des fentes 9 sont formées dans la bande de roulement vulcanisée de la manière indiquée précédemment à l'aide d'un outil ayant un bord convena- ble, par exemple un couteau, une dent de scie ou un rodoir ayant une lame mince. Ces fentes ayant une épais- seur inférieure à 3 mm, sont réalisées transversalement sur toute la largeur de la partie en saillie comprise entre les gorges principales 4 de la bande de roulement 2 du pneumatique 1 avec une inclinaison, par rapport à l'axe équatorial C du pneumatique, sans largeur notable. De manière connue, les fentes sont formées sous pression dans un moule ayant de minces plaques métalliques internes, et les découpes ne peuvent pas être réalisées avec une faible largeur mais deviennent relativement larves. Cependant, selon l'invention, la largeur des fentes 9 formées à la surface de la bande de rou- lement du pneumatique 1 est telle que sa dimension est négligeable, si bien que les bords, de part et d'autre de chaque fente 9, sont repoussés si fermement l'un contre l'autre par les forces de compression créées dans la zone de contact avec le sol, que la bande de roulement se comporte comme si elle formait une couche continue de caoutchouc. En conséquence, la rigidité est accrue au niveau de la bande de roulement, et la propriété de résistance à l'usure de la bande de roule- ment est accrue. En outre, la contrainte de fléchisse- ment produite dans la zone de contact avec le sol et autour de celle-ci peut être répartie et compensée d'une manière suffisamment efficace pour que l'usure longitu- dinale et l'usure des épaulements dans les régions des bords de la bande de roulement puissent être empêchées suffisamment en pratique et pour que les forces de trac- tion exercées sur route mouillée puissent être accrues. Les deux bords des fentes 9 sont suffisamment ouverts lors de la rotation du pneumatique pour que la couche d'eau portée par la route soit dispersée et pour que l'eau puisse passer librement vers les gorges principales 4, le phénomène d'hydroplanage étant ainsi évité. Les fentes 9 sont découpées sur toute la lar- geur de la partie 2 de la bande de roulement, en ligne droite, et font un angle de 30 à 90 et de préférence de 50 à 80 avec l'axe équatorial C du pneumatique, afin que l'effet précité soit efficacement favorisé. Lorsque l'inclinaison des-fentes 9 est trop faible, l'augmenta- tion-des propriétés d'accrochage sur route humide et de résistance à l'usure irrégulière devient plus faible. En outre, comme représenté sur les figures 3 et 4 qui sont des coupes suivant les lignes B-B et C-C respectivement de la figure 1, la profondeur d des fentes varie dans le sens de la largeur de la bande de roulement comme représenté sur la figure 3, la profondeur d des fentes 9 augmentant progressivement du bord de la bande de roulement vers la partie centrale C ou au contraire, comme représenté sur la figure 4, la profondeur d des fentes 9 diminuant du bord de la bande de roulement vers le centre C, et les bandes régulièrement espacées en di- rection circonférentielle sont disposées avec des modi- fications des deux types de fente 9, avec augmentation de la profondeur d vers le centre de la bande de roulement et réduction de la profondeur d vers ce centre. Les par- ties de caoutchouc des fentes sont renforcées par disposi- tion des fentes comme indiqué, si bien que la détérioration du caoutchouc 2 de la bande de roulement peut être effica- cement évitée. Selon l'invention, les fentes qui ont une profondeur constante dans le sens de la largeur et changent de profondeur comme indiqué, peuvent être utilisées en combinaison, la profondeur d des fentes 9 étant comprise entre 50 et 110 Z de la profondeur d de la gorge cir- conférentielle principale 4. La réalisation des fentes a été décrite précédem- ment, à la suite de diverses recherches sur l'arrangement des pas des fentes sur la bande de roulement. Un perfec- tionnement obtenu selon l'invention est la réalisation d'un pneumatique pour fortes charges, ayant un dessin de sculpture de bande de roulement qui ne présente pas les inconvénients des pneumatiques connus et accroit les caractéristiques de traction et de freinage sur route mouillée et les propriétés de résistance à l'usure, tout en réduisant le bruit de roulement grâce aux fentes qui ont un pas irrégulier, sans que les autres propriétés soient réduites. L'arrangement des pas selon l'invention apparaît dans la description qui suit, donnée à titre purement illus- tratif, d'un mode de réalisation, en coopération avec un dessin annexé qui est une vue partielle en plan du dessin des sculptures du pneumatique. Exemple 1 Dans un pneumatique de dimension 10,00 R 20 14 PR, la circonférence de la surface de la bande de roulement est divisée en douze parties égales dont un segment (SG) est composé de trois arrangements de pas comme représenté dans la suite et sur la figure 5: SSSSMLMSMMSLMLLLLLSM Le dessin de la bande de roulement, pour une circon- férence, est constitué par répétition douze fois de l'arrangement précité. Les longueurs, pour chaque pas, sont données dans la suite: Pas Pas,_mm Raportdespas S (petit) 11,0 - M (moyen) 13,7 M/S = 1,25 L (grand) 16,4 L/M = 1,20 Le rapport des pas S, M, L, c'est-à-dire M/S et L/M, est donné dans la plage suivante: 1,05 longueur du pas. En conséquence, il est préférable que le rapport M/S ou L/M soit compris entre 1,15 et 1,25, et que la longueur L des fentes soit comprise entre 5 et 50 mm et de préférence entre 10 et 30 mm. Lorsque les fentes 9 sont trop nombreuses, la rigidité de la partie formant la bande de roulement devient si faible que la stabilité de conduite et la résistance à l'usure peuvent être trop réduites. En outre, les fentes 9 doivent être for- mées par des machines spéciales devant présenter une bonne productivité et une bonne précision de fabrica- tion, et mettant en oeuvre des machines automatiques de traitement des fentes'permettant le réglage de la position et de l'inclinaison des fentes. Par exemple, cette machine est comparable à un dispositif de montage d'un pneuma- tique sur un essieu et de formation de fentes dans toute la largeur de la bande de roulement, la position pouvant changer en direction transversale à la surface de la bande de roulement. Comme indiqué précédemment, le procédé de fabrication du pneumatique selon l'invention comprend la formation de fentes sur la bande de roulement préala- blement vulcanisée, et il devient alors possible de former ces fentes.afin que leur largeur soit pratique- ment nulle; en conséquence, les deux bords de chaque fente sont fortement repoussés afin qu'ils soient au contact sous l'action des contraintes de compression, dans la zone de contact avec le sol, et la bande de roulement se déplace comme si elle ne comportait qu'une couche continue de caoutchouc, donnant une augmentation de la stabilité de conduite et de la résistance à l'usure. En outre, les propriétés d'accrochage sur route mouillée sont augmentées car la couche d'eau formée sur la route peut être efficacement dispersée à l'aide des fentes qui s'ouvrent lors du fléchissement du caoutchouc de la bande de roulement et, simultanément, l'efficacité et l'évacuation vers les gorges principales est accrue. Le moule destiné à former le dessin des struc- tures de la bande de roulement n'a pas de minces lames métalliques qui forment la gorge transversale. D'autres traitements complexes ne sont pas nécessaires dans la cavité du moule, si bien que le coût des moules peut être réduit. En outre, les fentes peuvent avoir une dimension et une configuration de tous types, en fonc- tion des critères imposés par les utilisateurs. L'invention s'applique à tout nouveau pneu- matique ayant un dessin de structure nervure, à nervures et languettes et à segments, destiné aux véhicules pour passagers et aux véhicules de poids lourds ou analogues, mais elle est avantageusement mise en oeuvre dans les pneumatiques à carcasse radiale formée d'acier, destinés à des poids lourds, ayant un dessin de structure de bande de roulement comprenant deux à cinq gorges princi- pales circonférentielles sinueuses à la surface de la bande de roulement. Exemple 2 Des pneumatiques à carcasse radiale d'acier de dimension 10,00 R 20, ayant les caractéristiques in- diquées dans le tableau qui suit, ont été réalisés en vue d'essais et comparés à des pneumatiques connus pour l'évaluation du niveau de bruit, de la résistance à l'usu- re et de l'accrochage sur route mouillée. Les résultats des expériences figurent dans les mêmes tableaux, les valeurs des pneumatiques connus étant fixées arbitraire- ment à la valeur 100, et les valeurs des pneumatiques se- lon l'invention étant repérées par rapport à cette valeur 100. Comme l'indiquent les résultats du tableau, les pneumatiques selon l'invention ont de meilleures proprié- tés que les pneumatiques connus, dans le cas des caracté- ristiques indiquées précédemment. Sur les figures 8 et 9, les courbes en trait plein correspondent aux pneumatiques selon l'invention, les courbes en traits interrompus aux pneumatiques n'ayant pas de fentes et les courbes en traits mixtes aux pneumati- ques ayant des fentes mais de type connu. Les essais cor- respondant à la figure 8 ont été effectués à une vitesse de 60 km/h, à une pression de 7,25 bars, sous une charge de 2425 kg, la position de mesure se trouvant à 7,5 m de l'essieu, à une hauteur de 1,2 m. Dans le cas de la figure 9, la vitesse était de 100 km/h, tous les autres paramètres étant identiques. Sur les figures, le niveau de bruit est porté en ordonnées, en décibels, et la fréquence en abscisses, en Hz. Dans le tableau qui suit, les différentes notes ont la signification suivante. Note 1: Essai sur une remorque sur route mouillée, les propriétés étant meilleures lorsque l'indice est plus important. Note 2: Indice relatif de distance parcourue par mm d'usure du caoutchouc de la bande de roulement. Note 3: Essai réalis6 par un appareil d'essai de résistance de roulement. Note 4: Mesuré par un microphone constituant un capteur acoustique placé d'un côté d'un véhicule à une distance de 7,5 m de l'axe central du véhicule utilisé, à une hauteur de 1,2 m au-dessus du sol dans une chambre sourde. Pneumatique Spôcif'ication Selon l'invention Connu - 1 Connu - 2 Dimension 10,00R20 14 PR 10,00R20 14 PR 10,00R20 14 PR Dessin de sculpture Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 Fentes oui oui non Profondeur (mm) 10_5' m -- Largeur (couteau) (mm) 2 mm (lame de 250 mm de diam.) -- Angle (par rapport à l'axe équa- torial) 15' 150 -- Pas (mm) 11,0, 13,7, 16,4 13,7 -- (3 pas) (un seul pas) Accrochage sur route -blocage 103 103 100 mouill!e (note 1) r --e 10 ête 106 106 100 Usure irrégulière bonne bonne normale Résistance à l'usure (note 2) 110 112 100 Résistance de roulement (note 3) 100 100 100 Niveau de bruit (note 4) Voir Fig. 8, Fig. 9 iu oo ol REVENDICATIONS 1. Pneumatique lamellisé pour véhicule, carac- térisé en ce qu'il comprend: deux flancs et une zone formant une bande de roulement, la bande de roulement ayant plusieurs fentes (9) rapprochées les unes des autres, à la circonférence de la bande de roulement, les fentes (9) étant découpées avec une cer- taines inclinason par rapport au plan équatorial (C) du pneumatique et recoupant totalement la bande de roule- ment sur toute sa largeur, et l'espacement circonférentiel des fentes (9) est tel que les fentes voisines ont des espacements sui- vant au moins deux pas différents. 2. Pneumatique selon la revendication 1, carac- - térisé en ce que les fentes (9) sont formées après vulca- nisation préalable de la bande de roulement. - 3. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes (9) sont espacées cir- conférentiellement de distances comprises entre 5 et mm. 4. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport des deux pas voisins est compris entre 1,05 et 1,35. 5. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que certaines des fentes au moins (9) ont une profondeur variable sur la largeur de la bande de roulement. 6. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que certaines des fentes (9) ont une profondeur plus grande aux extrémités axiales externes qu'au centre de la bande de roulement et d'autres fentes ont une profondeur plus grande au centre de la bande de roulement qu'à l'extrémité axiale externe. 7. Pneumatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les autres fentes ont une plus grande profondeur à l'extrémité axiale externe qu'au cen- tre. 8. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande de roulement est moulée avec des gorges principales circonférentiellement (4) uni- quement et les fentes (9) sont découpées ultérieurment dans une opération séparée. 9. Pneumatique selon la revendication 8, carctérisé en ce que la profondeur des fentes (9) est comprise entre 50 et 110 % de la profondeur des gorges principales. 10. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la circonférence du pneumatique est divisée en plusieurs segments (SG) et chaque segment est divisé circonférentiellement en au moins deux pas. 11. Pneumatique selon la revendication 10, caractérisé en ce que la surface de la bande de roulement est divisée en douze segments circonfêrentiels égaux (SG), et tous les segments sont divisés en un même nombre de pas. 12. Pneumatique selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque segment est divisé en au moins trois pas. 13. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque segment (SG) est divisé en au moins trois pas S (court), M (moyen) et L (long). 14. Pneumatique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les pas sont disposés dans chaque segment sous la forme SSSSMLMSMMSLMLLLLLSM. 15. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes (9) n'ont pas de largeur notable, si bien que, lorsqu'ils sont au contact du sol, les bords d'une fente sont repoussés en contact intime l'un contre l'autre, et la bande de roulement se comporte comme si elle comprenait une couche continue dans la zone de contact avec le sol, les bords des fentes se séparant en quittant la zone de contact avec le sol.