Brevet FR2566711A1 — publié le 19860103

La présente invention concerne l'industrie de l'automobile et a notamment pour objet un pneumatique pour roue de véhicule. L'invention trouve son application la plus efficace dans la fabrication des pneumatiques pour roues motrices de tracteurs agricoles pour tous usages, en particulier ceux utilisés pour les travaux champêtres et de transport. L'invention s'applique également à différents genres de tracteurs utilisés notamment en tant que remorqueurs, ainsi que dans la construction des routes et les exploitations forestières. Ces derniers temps, on constate une tendance à l'emploi de tracteurs à roues agricoles à des fins multiples. Dans les conditions d'une agriculture caractérisée par une grande diversité des champs exploités et des routes utilisées, ces tracteurs effectuent une large gamme de travaux champêtres et de transport, y compris le transport sur routesà revêtement dur. Ceci est confirmé par la pratique de l'utilisation des tracteurs agricoles aussi bien en URSS qu1à l'étranger. Ainsi, la proportion de tracteurs à roues utilisés en URSS pour les travaux de transport est de 40 à 60% (revue "Tracteurs et machines agricoles" nO 7, 1979, pp. 7 à 9), et dans les autres pays, de 30% (Etats-Unis d'Amérique) à 70% (RFA) ("Convois articulés", sous la rédaction de Guskov V.V., Moscou, Editions "Maschinostroenie", 1981). Ces particularités des conditions d'utilisation des tracteurs à roues dans l'agriculture nécessitent l'emploi, sur ces tracteurs, de pneumatiques pour tous usages présentant des caractéristiques élevées de traction et d'adhésion et une haute capacité de franchissement du tracteur travaillant dans les champs et sur des routes peu praticables, et dont la bande de roulement présente une résistance à l'usure élevée sur les routes à revêtement dur. On connaît des pneumatiques destinés aux roues motrices des tracteurs agricoles, qui comportent des sculptures tous terrains formées par une suite de barrettes droites ou courbées alternées, orientées sous un certain angle par rapport au plan équatorial du pneumatique (catalogues de firmes étrangères, brevets France n0 2132715, Etats-Unis d'Amérique nO 3547175). Ces structures de bande de roulement R-1 et R-2, se caractérisant par une faible densité des sculptures, sont déterminées avant tout par la destination et le domaine d'utilisation des pneumatiques agricoles, à savoir les travaux champêtres sur des sols tendres, meubles et humides qui nécessitent la transmission d'efforts importants de traction et l'autonettoyage de la bande de roulement. Cependant, une telle structure de la bande de roulement du pneumatique n'est pas suffisamment efficace en cas d'emploi des tracteurs agricoles à des fins multiples, y compris le transport sur routes à revêtement dur, par suite de l'usure irrégulière et accélérée des barrettes, qui limite la longévité du pneumatique tout entier. Pour réaliser les travaux de transport, y compris le transport sur routes à revêtement dur, on utilise généralement des pneumatiques à bande de roulement R-4 ayant une structure de sculptures spéciale se caractérisant par une densité élevée. Toutefois, ces pneumatiques se montrent peu efficaces lors des travaux de champs par suite de la baisse sensible des propriétés de traction et d'adhérence ainsi que du pouvoir d'autonettoyage de la bande de roulement. Le pneumatique le plus proche de celui de l'invention par son essence technique et par le résultat obtenu est un pneumatique dont la bande de roulement à sculptures tous terrains est constitué par des barrettes disloquées alternées, du type dit "en épi", orientées sous un angle variable par rapport au plan équatorial du pneumatique, et comprend une zone de roulement centrale à densité maximale des sculptures, ainsi que deux zones intermédiaires et deux zones périphériques se trouvant de part et d'autre de la zone centrale de la bande de roulement (Recueil des publications NAMI, "Pneus et capacité de franchissement de l'automobile", fascicule 142, 1ère partie, 1973, pages 11 à 20, figure 8). Ce pneumatique se distingue par un bon autonettoyage des sculptures de la bande de roulement et peut servir tant sur des terrains champêtres que sur des routes à revêtement dur. Cependant, les résultats des essais ont démontré que ce pneumatique connu est sensiblement inférieur, quant à ses qualités de traction et de patinage sur terrains mous, aux pneumatiques de tracteurs à sculptures moins denses, et que sa longévité sur les routes à revêtement dur est aussi limitée par suite de l'usure élevée des barrettes dans la zone centrale et, surtout, dans les zones intermédiaires de la bande de roulement. La présente invention vise à éliminer les inconvénients mentionnés. On s'est donc proposé de créer un pneumatique dont la structure des sculptures permettrait, tout en conservant de hautes qualités de traction et d'adhérence ainsi que d'autonettoyage de la bande de roulement dans les conditions de travaux champêtres sur sol mou, d'assurer une usure régulière de la bande de roulement du pneumatique en cas d'utilisation de celui-ci sur les routes à revêtement dur. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un pneumatique comprenant une bande de roulement tous terrains comportant des barrettes disloquées et alternant régulièrement, du type dit "en épi", orientées sous un angle variable par rapport au plan équatorial du pneumatique, et présentant une zone centrale à densité maximale des sculptures, à laquelle sont adjacentes, de part et d'autre, des zones intermédiaires et périphériques, caractérisé, suivant l'invention, en ce que, les largeurs desdites zones de la bande de roulement étant égales, les rapports entre les coefficients de densité des sculptures des zones intermédiaires et périphériques de la bande de roulement et le coefficient de densité des sculptures de ladite zone centrale se situent respectivement dans les limites de 0,85 à 1,0 et de 0,75 à 0,85. Le pneumatique caractérisé par de tels rapports entre les coefficients de densité des sculptures des zones de la bande de roulement présente une longévité élevée en raison de l'usure régulière suivant toute la largeur de sa bande de roulement. Quand lesdits rapports ont des valeurs plus petites, il se produit une usure irrégulière et accélérée de la zone centrale et, surtout, des zones intermédiaires de la bande de roulement, ce qui entraine une diminution de la longévité de tout le pneumatique. Quand lesdites valeurs sont plus grandes que les valeurs conformes l'invention, les qualités de traction et d'adhérence et le pouvoir d'autonettoyage de la bande de roulement sur les terrains mous diminuent considérablement. Suivant un mode préférentiel de réalisation de l'invention, le coefficient de densité des sculptures de la zone centrale de la bande de roulement se trouve dans les limites de 0,36 à 0,45 afin d'assurer l'emploi pour tous usages du pneumatique lors des travaux champêtres et de transport. Des coefficients inférieurs aux limites recommandées ne permet pas d'assurer la longévité requise du pneumatique lorsque le tracteur est utilisé sur les routes à revêtement dur. Par contre, des coefficients de densité des sculptures de la zone centrale de la bande de roulement supérieurs aux valeurs indiquées nuisent à l'autonettoyage de la bande de roulement et à la capacité de franchissement du tracteur travaillant dans les champs et sur les routes peu praticables ou imparfaites. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente un schéma de principe illustrant les sculptures de la bande de roulement du pneumatique conforme à l'invention; - la figure 2 représente les répartitions moyennes des pressions spécifiques relatives q suivant les zones de la bande de roulement sur les sols durs et les sols tendres;; - la figure 3 est un graphique complexe illustrant la relation entre l'intensité d'usure 6 de la bande de roulement (longévité du pneu), le coefficient d'utilisation K1 du poids adhérent et du patinage g et le coefficient de densité KA de ssculptures de la zone centrale A de la bande de roulement. Le pneumatique comporte une bande de roulement tous terrains, à sculptures constituées par des barrettes du type dit en épi", réalisées sous forme d'éléments 1, 2, 3 disloqués et alternant régulièrement (figure 1), qui sont orientés sous un angle OC variable par rapport au plan équatorial du pneumatique et allant en augmentant vers la zone périphérique de la bande de roulement ( 2 oC3) La bande de roulement du pneumatique étant divisée en cinq zones de même largeur: une zone centrale A à laquelle sont adjacentes de part et d'autres, deux zones intermédiaires B et deux zones périphériques ou extrêmes C, comportant respectivement les éléments centraux 1, intermédiaires 2 et extérieurs 3 des barrettes, les rapports entre les coefficients de densité K B et K C des sculptures des zones intermédiaires B et périphériques ou extrêmes C et le coefficient K A de densité des sculptures de la zone centrale A se situent respectivement dans les limites suivantes: Le coefficient de densité KA des sculptures de la zone centrale A de la bande de roulement est le plus grand et se situe dans les limites K A = 0,36 à 0,45. Lors de la répartition du coefficient de densité suivant la largeur de la bande de roulement (zones A, B, C), on a pris comme niveau d'origine le niveau de répartition des pressions spécifiques moyennes relatives suivant la largeur de la bande de roulement en contact avec la surface d'appui (figure 2). Etant donné que les tracteurs sont utilisés dans des conditions physiques (sols, climats) différentes, la répartition des pressions a été déterminée pour une aire dure (transport) et pour un sol tendre (opérations agricoles de toutes destinations). Comme aire dure on a utilisé une aire bétonnée (courbe 1), et comme sol tendre, celle d'un chaume (courbe 2). Le chaume est le principal état du champ imposé pour réaliser les essais de traction des tracteurs: pendant une partie suffisamment grande du temps de travail annuel, le tracteur travaille sur le chaume. Le chaume exige que le tracteur présente des qualités de traction élevées et, en même temps, provoque une usure suffisamment intense des sculptures de la bande de roulement du pneu (l'application de grandes charges de traction s'accompagne d'un important patinage, auquel il faut ajouter l'action abrasive du milieu, d'où l'usure intense de la bande de roulement). Le plus grand pourcentage de la charge annuelle du tracteur est celui auquel il est soumis lors de son utilisation sur de telles surfaces d'appui (ou des surfaces analogues). Les courbes 1 et 2 illustrent le caractère et le niveau moyen des pressions spécifiques relatives suivant la largeur de la bande de roulement en contact avec la surface d'appui, dont les valeurs déterminent directement l'intensité et le caractère de son usure. Les courbes 1 et 2 représentées sont typiques pour le groupe de pneumatiques pour tous usages (essentiellement pour les tracteurs à roues des classes 2 à 8) présentant de tels rapports (ou des rapports voisins) de géométrie du profil du pneumatique que l'on adopte pour construire les pneus à sculptures tous terrains utilisés dans l'agriculture. Etant donné que le caractère et la valeur de l'usure (toutes conditions égales par ailleurs) dépendent de la valeur des pressions spécifiques, on peut dire, en se référant à la figure 2, qu'il est rationnel que les rapports entre les coefficients de densité des sculptures des zones B, C et le coefficient de densité des sculptures de la zone A se trouvent respecitvement dans les limites de 0,85 à 1,0 et de 0,75 à 0,85. Dans la zone B, les deux courbes 1 et 2 se trouvent dans les limites de 0,85 à 1,0; dans la zone C, seule la courbe 2 (sol tendre) se situe pratiquement dans les limites de 0,75 à 0,85, c'est-à-dire que sur un sol dur la zone C n'entre pas entièrement en contact avec la surface d'appui. Ceci explique l'adoption desdits rapports entre les coefficients de densité des sculptures suivant la largeur de la bande de roulement du pneumatique. Les symboles de la figure 3 désignent: 0 - le groupe des pneumatiques agricoles à sculptures tous terrains (KA est environ égal à 0,32); ss - le pneumatique à sculptures revendiquées; - - le groupe des pneumatiques agricoles à sculptures tous terrains (KA est environ égal à 0,55) Continuellement,on a adopté comme 100% de longévité, la longévité moyenne d'un groupe de pneumatique à sculp- tures tous terrains pour lesquelles KA est égal approximativement à 0,47, c'est-à-dire la longévité des pneumatiques présentant une densité des sculptures proche de celle des pneumatiques automobiles à bande de roulement "tous terrains" ou "routière". Il ressort du graphique de la figure 3 que la longévité des pneumatiques (courbe g ) décroit sensiblement avec la diminution du coefficient de densité des sculptures KA, et qu'en même temps la courbe du coefficient d'utilisation K1 du poids adhérant varie progressivement et la valeur de K1 diminue légèrement avec l'accroissement du coefficient KA Donc, une faible diminution du coefficient d'utilisation du poids adhérent par suite de l'accroissement du coefficient KA n'a qu'un faible effet sur lesqualités de traction générales et peut aboutir à une augmentation notable de la longévité du pneumatique. Le point "D" d'intersection des courbes K et constitue la limite inférieure de l'accroissement du coefficient KA de densité des sculptures de la zone centrale A de la bande de roulement. Un plus grand accroissement du coefficient K A entraîne une augmentation notable de la longévité du pneumatique et une légère diminution du coefficient d'utilisation du poids adhérent. Mais il se produit également une augmentation du patinage du pneumatique monté (courbe d), qui doit être limité, suivant les exigences de l'agrotechnique,- à la valeur de 14% (point "F" de la courbe ). La valeur du coefficient de densité K A des sculptures correspondant à ce point constitue la limite supérieure de sa variation. Ainsi, le coefficient K A de la zone centrale compris dans les limites de 0,36 à 0,45 est le plus rationnel pour construire un pneu agricole à sculptures tous terrains. Les pneus à sculptures revendiquées de la bande de roulement possèdent des propriétés de traction et d'adhérence suffisamment élevées, ont un point de patinage inférieur à la limite tolérable (ce qui est important vu la tendance à réduire le patinage) et ont une longévité plus grande que celle des pneus agricoles modernes (de fabrication soviétique et étrangère) à sculptures tous terrains, qui sont destinés à équiper les tracteurs des classes 2 à 8. Dans le pneumatique revendiqué, la longueur des éléments 1, 2, 3 (figure 1) est approximativement égale à 1/3 de la longueur totale des barrettes. Les angles d'inclinaison OC de ces éléments de la barrette varient dans les limites de 350 à 650. La fréquence de disposition des barrettes assure une zone de recouvrement entre deux barrettes voisines. Le changement des angles d'inclinaison de ces élé- ments isolés est assuré en faisant fléchir le plan de la barrette et en la disloquant aux points de flexion. Les sens de dislocation des barrettes sont imposés dans les plans perpendiculaires aux principales faces de l'el6- ment central 1 et de l'élément extérieur 3. L'élément central 1 et l'élément extérieur 3 de la barrette sont réalisés sous forme des pentaèdres étirés, et l'élément intermédiaire 2, sous forme d'un tétraèdre étiré. Les bouts des éléments de chaque barrette sont arrondis. La face avant de l'élément 1 de la barrette suivant le centre de la bande de roulement et la face arrière de l'élément extérieur 3 suivant le bord de la bande de roulement sont réalisées dans la direction du plan méridien du pneumatique. Les rainures pratiquées entre les barrettes s'évasent vers les zones extrêmes de la bande de roulement. La largeur de la bande de roulement est proche de la largeur du profil du pneumatique et se situe dans les limites de 0,9 à 0,98, et le rayon de courbure de la bande de roulement est choisi de façon que le rapport entre la flèche de la bande de roulement et la largeur de cette dernière se trouve dans les limites de 0,06 à 0,09. On entend par flèche de la bande de roulement la différence des rayons libres du pneumatique suivant le centre et l'angle de la bande de roulement. Les rainures pratiquées entre les barrettes et s'évasant vers les zones extrêmes et la section trapézoI- dale s'élargissant vers la base de la barrette assurent un bon autonettoyage de la bande de roulement du pneumatique et la résistance requise de la barrette à l'action des forces tangentielles. Les rapports recommandés entre la largeur de la bande de roulement et la largeur du profil du pneu, ainsi qu'entre la flèche et la largeur de la bande de roulement, assurent une diminution du niveau des pressions spécifiques au sol et contribuant à améliorer l'aptitude à fonctionner du pneumatique tout entier. La disposition des barrettes voisines de manière qu'elles se recouvrent assure un roulement régulier, sans charges de choc, pendant le roulement de la roue et con tribue à l'usure régulière de la bande de roulement-du pneumatique du tracteur. Ainsi, le pneumatique ayant les paramètres de construction revendiqués et répartis comme indiqué suivant les zones de la bande de roulement se distingue par une longévité accrue (augmentation de 10 à 15% en moyenne) grâce à l'usure régulière de la bande de roulement sur les routes à revêtement dur et par des qualités élevées de traction et d'adhérence sur les sols tendres, tout en assurant un bon autonettoyage de la bande de roulement, ce qui permet d'élever le rendement du tracteur utilisé dans le domaine agricole pour le transport et les travaux champêtres. REVENDICATIONS 1. Pneumatique comprenant une bande de roulement a sculptures tous terrains réalisées sous forme de barrettes disloquées et alternées régulièrement, du type dit "en épi", orientees sous un angle variable par rapport au plan équatorial du pneumatique, et présentant une zone centrale (A) a densité maximale des sculptures, a laquelle sont adjacentes, de part et d'autre, des zones intermédiaires (B) et extremes (C), caractérisé en ce que, les zones A, B et C étant d'une même largeur, les rapports entre les coefficients (KB, Kc) de densité des sculptures desdites zones intermédiaires et extremes de la bande de roulement et le coefficient (RA) de densité des sculptures de ladite zone centrale se trouvent respectivement dans les limites de 0,85 a 1,0 et de 0,75 a 0,85. 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coefficient (KA) de densité des sculptures de la zone centrale (A) de la bande de roulement se trouve dans les limites de 0,36 a 0,45.