Brevet FR2565168A1 — publié le 19851206

La présente invention se rapporte aux dessins de bandes de roulement et, en particulier, à ceux prévus pour des pneumatiques de grandes dimensions, utilisés sur des roues de véhicules à grande capacité de charge, et destinés à rouler sur des chaussées en bon état et à grande vitesse. Il est connu que tous les pneumatiques présen- tent en couronne une épaisse bande de matière élastomère qui s'étend d'un épaulement à l'autre du pneumatique et est munie d'un dessin, ce dessin de bande de roulement étant composé d'une série de rainures orientées diverse- ment de manière à subdiviser la bande en nervures et/ou pavés séparés les uns des autres par lesdites rainures. Dans l'épaisseur des nervures et des pavés, sont généralement formées ce qu'on appelle les lamelles, c'est-à-dire de minces entailles dirigées de la surface vers l'intérieur du pneumatique, de profondeur variable, laquelle peut être égale ou supérieure à celle des rainu- res et qui peuvent déboucher sur les flancs des nervures et des pavés. L'ensemble des pleins et des creux créés par les rainures et les lamelles constitue justement le des- sin de bande de roulement, dessin qui est un élément ca- ractéristique et distinctif du pneumatique, et qui varie surtout en fonction du type d'utilisation auquel le pneu- matique est destiné. Dans les pneumatiques pour véhicules destinés à de hautes vitesses d'utilisation, les rainures transver- sales sont de préférence à éviter parce qu'elles engen- drent un fort bruit et une grande perte de rendement ki- lométrique, en raison du fait qu'elles déclenchent des phénomènes d'usure irrégulière qui ablment très rapide- ment la bande de roulement. Au contraire, ces pneumatiques se distinguent habituellement par des rainures longitudinales conti- nues, en zig-zag à faible angle d'inclinaison par rap- port à la direction circonférentielle et qui divisent la 2 Y 2565168 bande de roulement en une pluralité de nervures circonfé- rentielles continues; ces nervures sont ensuite munies d'un lamellage plus ou moins serré qui a principalement pour but de briser le film d'eau interposé entre la sur- face de la chaussée et la surface des nervures de maniè- re à favoriser l'accrochage direct du caoutchouc sur les aspérités de la chaussée et à améliorer par conséquent les caractéristiques de tenue du pneumatique, en particu- lier en virage, même sur sol mouillé. Toutefois, ces lamelles peuvent à leur tour être à l'origine du déclenchement d'usures irrégulières qui se traduisent par d'autres inconvénients pour le pneumatique, la durée de vie de ce dernier pouvant être alors gravement compromise. En effet, lorsqu'une nervure parcourt la zone d'empreinte en marche en ligne droite, sa configuration longitudinale doit nécessairement passer d'une forme cur- viligne à une forme plate, c'est-à-dire que son profil de section varie en passant de l'arc à la corde de cet arc et que, de ce fait, elle subit une contraction longi- tudinale; bien qu'atténuée par la présence de la lamel- le transversale qui permet à la nervure ou, mieux, au pa- vé de se dilater également dans la direction longitudina- le, cette contraction détermine surtout un élargisse- ment, c'est-à-dire une dilatation transversale du pavé, qui est encore accentuée par la pression spécifique de contact, laquelle dépend de la valeur de la charge qui pèse sur la roue. Cette dilatation transversale détermine un glis- sement des bords du pavé vers l'extérieur, selon une di- rection transversale; il se forme ainsi des plaques d'usure, déprimées, qui attaquent les bords des pavés, en partant des points les plus saillants et des angles les plus aigus et qui croissent progressivement en dimen- sion jusqu'à intéresser toute la surface du pavé, en en- trainant ainsi une grave détérioration, non seulement du rendement kilométrique mais également du confort de rou- lement puisque, en entrant en contact avec le sol, ces zones induisent des vibrations dans la structure du véhi- cule. Pour chercher à atténuer les défauts résultant de la présence des lamelles, on prévoit également sur les nervures des lamelles inclinées par rapport à la di- rection de la marche afin de répartir sur un plus grand développement longitudinal tous les phénomènes de varia- tion de pression spécifique et de glissement qui sont en- gendrés dans la zone de la surface d'empreinte. Toutefois, ce type de lamelles introduit un au- tre défaut constitué par le fait que les lamelles se com- portent comme des plans de glissement relatif pour les deux pavés adjacents à la lamelle, en présence de la pression réciproque à laquelle les bords des deux paves sont soumis dans la surface d'empreinte. Cette situation crée un glissement longitudinal relatif entre les deux pavés qui se font face, glisse- ment qui constitue une autre cause d'amorçage d'usures irrégulières, lesquelles partent alors des bords placés face à face en se dirigeant vers les rainures principa- les, c'est-à-dire en substance, que ces usures partent des points o les lamelles transversales s'ouvrent sur les rainures longitudinales. La demanderesse a constaté qu'en donnant un des- sin appropriés auxdites lamelles transversales, en com- binaison avec un profil longitudinal approprié des nervu- res, il est possible d'éliminer ou d'atténuer d'une fa- con très satisfaisante tous les défauts précités et d'ob- tenir ainsi de notables avantages, en particulier en ce qui concerne le rendement kilométrique, l'insensibilité à l'usure irrégulière, le confort et la tenue en virage et sur sol mouillé. Le but de la présente invention est donc de réa- liser un nouveau dessin de bande de roulement muni d'un type spécial de lamelles qui, outre le fait qu'il brise le film d'eau présent sur la chaussée, alors que le pneu- 4 2565168 matique est soumis à de fortes sollicitations tangentiel- les (comme celà se produit en cours de freinage ou en dé- rive), garantisse en même temps pendant la marche en li- gne droite le blocage mutuel des deux pavés séparés par chaque lamelle, en évitant ainsi le glissement des bords des pavés et, par conséquent, le risque d'amorçage d'usu- res irrégulières. La présente invention a donc pour objet un pneu- matique pour roues de véhicules qui comprend, en couron- ne, une bande de roulement qui s'étend axialement d'un flanc à l'autre dudit pneumatique, dans laquelle est for- mé un dessin qui comprend une pluralité de rainures cir- conférentielles en zig-zag, qui délimitent une pluralité de nervures, les deux nervures axialement extérieures étant continues dans la direction circonférentielle, au moins une nervure axialement intérieure étant subdivisée en une série circonférentielle de pavés séparés l'un de l'autre par une lamelle transversale continue, qui s'é- tend d'un flanc à l'autre de la nervure et qui est ouver- te sur les deux rainures délimitant cette nervure, carac- térisé en ce que la ligne circonférentielle en zig-zag qui délimite chaque nervure est constituée par la succes- sion périodique d'un côté long, incliné sur la direction circonférentielle du pneumatique, et d'au moins un côté court, d'une longueur non supérieure à 35 % de celle du- dit côté long et disposé sensiblement perpendiculaire- ment à celui-ci et en ce que la lamelle qui sépare l'un de l'autre deux pavés contigus possède une allure en for- me de ligne brisée composée de trois segments succes- sifs, le segment central, rectiligne, s'étendant entre deux points dont au moins l'un est extérieur à l'inter- valle circonférentiel délimité par la paire de droites axiales qui passent par les points de débouché de ladite lamelle dans lesdites rainures. Selon une forme particulière de réalisation de l'invention, la ligne circonférentielle en zig-zag qui délimite chaque nervure est constituée par la succession périodique d'un côté long et de trois côtés courts, ladi- te lamelle s'étendant axialement entre les deux sommets respectivement créés sur les deux flancs par la rencon- tre de deux côtés courts, ledit côté long étant incliné par rapport à la direction circonférentielle du pneumati- que d'un angle non supérieur à 30 , l'angle compris en- tre deux côtés consécutifs de ladite ligne circonféren- tielle en zig-zag étant compris entre 80 et 100 . En combinaison avec ce développement en zig- zag, le segment central de la ligne brisée constituant ladite lamelle possède une longueur non inférieure à celle du plus court desdits côtés courts et un développe- ment circonférentiel non inférieur à 25 % du développe- ment axial, les deux segments d'extrémités de ladite li- gne brisée constituant de préférence les prolongements de l'un desdits côtés courts tandis que l'angle formé par deux segments consécutifs de la ligne brisée est d'au moins 30 . Quant aux dimensions desdites lamelles, leur profondeur est au moins égale à 60 % de la profondeur desdites rainures circonférentielles, tandis que leur largeur n'est pas supérieure à 3 mm; par ailleurs les segments de la ligne brisée qui constitue ladite lamelle peuvent également ne pas avoir la même largeur. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins, la figure 1 représente de la façon la plus géné- rale les critères de mise en oeuvre de l'invention; la figure 2 représente une forme de réalisation du dessin de bande de roulement selon l'invention qui est encore améliorée et particulièrement avantageuse. Comme on peut le voir en se reportant à la figu- re 1, cette figure représente une partie circonférentiel- le limitée du dessin de bande de roulement en question, cette partie se répétant cycliquement, identiquement à elle-même, sur toute la périphérie du pneumatique. 6 2565168 Ce dessin comprend trois rainures circonféren- tielles 1 qui délimitent deux nervures centrales 2, sen- siblement de même largeur, et deux nervures d'épaule- ments 3, c'est-à-dire deux nervures placées dans une po- sition axialement extérieure, lesquelles présentent leur flanc axialement intérieur profilé avec une allure en zig-zag sensiblement parallèle à celle du flanc de la nervure adjacente. Cette allure est constituée par la succession périodique d'un côté a que l'on appellera le côté long et d'un côté b que l'on appellera le côté court, en ce sens que ledit côté court possède une longueur non supé- rieure à 35 % de la longueur du côté long. Les deux nervures centrales 2 sont ensuite sub- divisées en une pluralité de pavés disposés circonféren- tiellement, créés par une série de lamelles transversa- les 4 composées chacune de trois segments c, d, e dont les deux segments latéraux c et e partent respectivement des points -A et B d'intersection entre le côté long et le côté court dans la zone dans laquelle se trouve un an- gle convexe à l'intérieur de la nervure. On peut remarquer que ce type de lamelle trans- versale disposée de la façon indiquée et combinée au ty- pe particulier de profil en zig-zag des nervures, crée un encastrement entre deux pavés contigus, encastrement qui est de nature à supporter facilement les poussées transversales, en s'opposant ainsi à tout déplacement re- latif entre les pavés contigus dans cette direction. Dans la version représentée sur cette figure, chaque lamelle relie les deux sommets situés sur les flancs opposés de la nervure et qui sont les plus pro- ches l'un de l'autre dans la direction circonférentiel- le; si, maintenant, à partir de chacun de ces sommets, on trace une ligne transversale parallèle à l'axe du pneumatique, r ou s respectivement, ces deux lignes axia- les délimitent sur la nervure un intervalle circonféren- tiel M, hachuré sur la figure, qui possède un développe- 7 2 5 62565168 ment circonférentiel x. On peut remarquer aisément que le segment cen- tral d de ladite lamelle transversale s'étend entre deux points P et Q, dont le point P est extérieur audit inter- valle; de cette façon, le développement circonférentiel PQ est de nature à garantir l'effet de blocage mutuel des pavés contigus. Ce principe de résolution du problème a été da- vantage développé et élaboré dans le dessin représenté sur la figure 2, qui représente une forme préférée de ré- alisation du pneumatique selon l'invention. Ce dessin comprend quatre rainures circonféren- tielles 5 qui délimitent trois nervures circonférentiel- les centrales 6, toutes sensiblement de la même largeur, et deux nervures d'épaulements 7, c'est-à-dire placées dans des positions axialement extérieures, qui présen- tent leur flanc axialement intérieur profilé avec une al- lure en zig-zag et parallèle au flanc de la nervure adja- cente. Cette allure en zig-zag est constituée par la succession périodique d'un côté long 1 suivi de trois cô- tés courts i; ces définitions s'entendent dans le sens déjà précisé et qui illustre la figure 1 ci-dessus. En d'autres termes, on appelle côtés courts ceux qui ont une longueur n'excédant pas 35 % de la longueur du plus long des côtés qui définissent la trajectoire de ladite allure en zig-zag. Les côtés courts présentent tous à peu près la même longueur et tous les côtés sont sensiblement perpen- diculaires entre eux, c'est-à-dire qu'ils sont inclinés les uns par rapport aux autres d'un angle v de 95 et, de toute façon, compris entre 80 et 100 . Les côtés longs sont inclinés par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique d'un angle w de faible valeur, c'est-à-dire de 18 mais, de toute fa- con, non supérieur à 30 et de préférence compris entre et 20 . 8 z2565168 Il convient de remarquer que l'inclinaison des- dits côtés longs, c'est-à-dire la valeur de l'angle w, peut varier entre les limites fixées, en passant d'une nervure à l'autre et même dans les limites d'une même nervure; lesdites nervures centrales sont en outre divi- sées en une pluralité de pavés par de minces lamelles transversales qui s'ouvrent sur les deux flancs de cha- que nervure. L'allure de ces lamelles peut être très va- riable dans les limites de l'invention; selon la ver- sion particulière préférée du dessin de bande de roule- ment qui est représentée sur la figure 2, o le dévelop- pement de ces lamelles est constitué par une ligne bri- sée qui comprend trois segments m, n, R, le segment ini- tial m et le segment final R constituent le prolongement des côtés courts disposés perpendiculairement aux côtés longs, le point de débouché des lamelles dans les rainu- res longitudinales qui délimitent la nervure étant cons- titué par le point de rencontre de deux côtés courts con- tigus. Dans cette version, le segment central n de la lamelle s'étend entre des points C et D qui sont tous deux extérieurs à l'intervalle circonférentiel (hachuré sur la figure 2) qui a déjà été décrit en regard de la figure 1; ceci représente une caractéristique préférée mais, ainsi qu'on l'a déjà dit, la condition essentielle et suffisante est que l'un desdits points soit extérieur à cet intervalle. Les points de débouché de la lamelle dans les rainures pourraient donc se trouver sur la même ligne axiale, auquel cas il n'existerait plus aucun intervalle circonférentiel; dans ce cas, les points C et D se trou- veraient de préférence de part et d'autre de ladite li- gne axiale unique. En tout cas, quelle que soit la version particu- lière du dessin qui est réalisée, la longueur du segment C-D sera au moins égale à la longueur du plus court des- dits côtés courts et aura un développement circonféren- tiel non inférieur à 25 % du développement axial h; ce segment devra de préférence se développer dans la direc- tion circonférentielle en débordant d'au moins 5 mm au- delà du développement de l'intervalle circonférentiel correspondant. La profondeur desdites lamelles transversales 8 est comparable à la profondeur des rainures circonféren- tielles 5 qui délimitent les nervures mais, de toute fa- çon, elle ne devra pas être inférieure à 60 % de leur profondeur, tandis que la largeur de chaque lamelle dans la direction circonférentielle est la même pour les trois segments m, n, p et elle est de 3 mm; cette va- leur est une valeur maximale qui ne doit pas être dépas- sée tandis que l'égalité de largeur entre les trois seg- ments qui constituent la lamelle ne constitue qu'une con- dition préférée. Toutes les valeurs énumérées s'entendent mesu- rées sur le pneumatique monté sur la jante et gonflé à la pression de service. L'angle y formé par deux segments contigus des- dites lamelles possède une valeur au moins égale à 30 , tandis que la distance circonférentielle k entre deux la- melles successives qui délimitent un pavé doit être com- prise entre la moitié du développement axial h de la la- melle et six fois cette valeur h. Le pneumatique selon l'invention s'est révélé posséder des caractéristiques qualitatives nettement su- périeures à celles des pneumatiques connus et il a en ou- tre résolu en grande partie et d'une façon satisfaisante les problèmes de sensibilité à l'usure précoce et irrégu- lière qui ont été mentionnés et décrits précédemment. En particulier, on a obtenu des avantages en ce qui concerne le rendement spécifique moyen et la résis- tance au déclenchement des usures irrégulières, outre d'autres améliorations qui ont trait au confort et à la tenue de route, en particulier en virage, non seulement sur sol sec mais en particulier sur sol mouillé. 2 565168 * LU q La demanderesse a en effet pu constater dans le cadre de différents essais, que, sur sol glissant, avec un coefficient de frottement entre le sol et le pneumati- que de 0,2 à 0,3, le pneumatique selon l'invention pré- sente un gain de tenue de route très sensible comparati- vement aux meilleurs pneumatiques connus, ce gain pou- vant même atteindre entre 30 % et 50 % vis-à-vis des pneumatiques possédant des dessins équivalents mais non lamellés. Sans que ceci ne puisse constituer aucun type de limitation pour la présente invention, la demanderes- se considère que ces avantages et améliorations peuvent dépendre des circonstances suivantes. En premier lieu, le choix des valeurs pour la largeur des lamelles, en combinaison avec des valeurs ap- propriées de l'espacement desdites lamelles et, par con- séquent, du développement circonférentiel du pavé, com- pense probablement de façon optimale la contraction du pavé dans la surface d'empreinte, en réduisant de cette façon à un minimum la valeur des frottements sur les bords, qui constituent la première cause d'amorçage d'usures irrégulières. En deuxième lieu, la combinaison du profil spé- cial en zig-zag de la nervure et de l'allure en ligne brisée des lamelles, lamelles qui ne sont d'ailleurs pré- sentes que sur les nervures centrales, confère aux pavés précités, quelle que soit leur zone, une configuration sensiblement massive, c'est-à-dire exempte de parties ca- ractérisées par des angles très aigus, mais en leur con- servant une grande flexibilité longitudinale qui compen- se la différence de développement de la circonférence de roulement du pneumatique entre le centre et les épaule- ments, et en réduisant ainsi au minimum les glissements longitudinaux relatifs entre les différentes parties cir- conférentielles de la bande de roulement. En même temps, le dessin particulier des lamel- les, en combinaison avec leur largeur, détermine en ré- ponse aux poussées relatives exercées sur les bords oppo- sés face à face, un tassement des deux pavés l'un contre l'autre en travers de la lamelle et leur encastrement l'un dans l'autre, ce qui interdit tout déplacement laté- ral relatif des pavés, et rend ainsi la nervure plus sta- ble aussi bien pendant la marche en ligne droite qu'en présence de poussées de dérive. Cette stabilité a une in- cidence avantageuse en particulier sur les caractéristi- ques de guidage et de tenue de route mais également sur l'usure de la bande de roulement, en particulier pendant la marche en virage. Il va de soi que l'on peut apporter à la forme de réalisation décrite diverses modifications et varian- tes, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour celà sortir du cadre de l'inven- tion. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Pneumatique pour roues de véhicules qui com- prend, en couronne, une bande de roulement qui s'étend axialement d'un flanc à l'autre dudit pneumatique, dans laquelle est formé un dessin qui comprend une pluralité de rainures circonférentielles en zig-zag, qui délimi- tent une pluralité de nervures, les deux nervures axiale- ment extérieures étant continues dans la direction cir- conférentieller au moins une nervure axialement intérieu- re étant subdivisée en une série circonférentielle de pa- vés séparés l'un de l'autre par une lamelle transversale continue, qui s'étend d'un flanc à l'autre de la nervure et qui est ouverte sur les deux rainures délimitant cet- te nervure, caractérisé en ce que la ligne circonféren- tielle en zig-zag qui délimite chaque nervure est consti- tuée par la succession périodique d'un côté long (a; 1), incliné sur la direction circonférentielle du pneuma- tique, et d'au moins un côté court (b; i), d'une lon- gueur non supérieure à 35 % de celle dudit côté long et disposé sensiblement perpendiculairement à celui-ci et en ce que la lamelle (4; 8) qui sépare l'un de l'autre deux pavés contigus possède une allure en forme de ligne brisée composée de trois segments successifs (c, d, e; m, n, y), le segment central, rectiligne (d; n) s'éten- dant entre deux points (P, Q; C, D) dont au moins l'un est extérieur à l'intervalle circonférentiel (x) délimi- té par la paire de droites axiales (r, s) qui passent par les points de débouché de ladite lamelle (4; 8) dans lesdites rainures (1; 5). 2 - Pneumatique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la ligne circonférentielle en zig-zag qui délimite chaque nervure (6) est constituée par la succession périodique d'un côté long (1) et de trois cô- tés courts (i), ladite lamelle (8) s'étendant axialement entre les deux sommets respectivement créés par la ren- 13 26 5168 contre de deux côtés courts (i) sur les deux flancs de ladite nervure (6). 3 - Pneumatique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit côté long (1) est incliné sur la direction circonférentielle du pneumatique d'un angle (w) de valeur non supérieure à 30 . 4 - Pneumatique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'angle (v) compris entre deux côtés contigus de ladite ligne circonférentielle en zig-zag est compris entre 80 et 100 . 5 - Pneumatique selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le segment central (n) de la ligne bri- sée constituée par ladite lamelle transversale possède une longueur non inférieure à celle du plus court des- dits côtés courts (i) et un développement circonféren- tiel non inférieur à 25 % du développement axial de ladi- te lamelle (8). 6 - Pneumatique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la profondeur de ladite lamelle (4; 8) est au moins de 60 % de la profondeur desdites rainu- res circonférentielles (1, 5). 7 - Pneumatique selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'au moins deux segments (c, d, e; m, n. R) de la ligne brisée constituant ladite lamelle (4; 8) ont des largeurs différentes. 8 - Pneumatique selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les deux segments d'extrémités (m, R) de ladite ligne brisée constituent chacun le prolonge- ment de l'un desdits côtés courts (i). 9 - Pneumatique selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que l'angle (y) formé par deux segments consécutifs (m, n. R) de ladite ligne brisée est d'au moins 30 . - Pneumatique selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la distance circonférentielle (k) en- tre deux lamelles (4; 8) contiguës est comprise entre la moitié du développement axial de ladite lamelle et six fois ledit développement axial. 11.- Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de ladite lamelle n'est pas supérieure à 3 mm.