Brevet FR2611599A1 — publié le 19880909

La présente invention se rapporte aux pneumatiques à carcasse radiale conçus pour équiper les motos. Le fonctionnement des pneumatiques montés sur des motos, et plus généralement sur les véhicules à 2 roues disposées l'une devant l'autre (vélos, motos) est tout à fait différent de celui des pneumatiques montés sur voitures, camions, remorques, etc... En effet, les pneumatiques de la première catégorie sont utilisés selon un éventail très large d'angles dits de carrossage alors que les autres ne sont utilisés que dans des configurations o l'angle de carrossage est quasi nul, ou à tout le moins très faible. Pour maintenir un véhicule sur sa trajectoire, les pneumatiques doivent développer des poussées transversales.- Dans le premier cas, ces poussées sont principalement des poussées dites de carrossage (parce que induites par un angle de carrossage) alors que dans le second cas, ces poussées sont principalement des poussées dites de dérive (parce que induites par l'angle de dérive que fait la bande de roulement par rapport à la trajectoire). Lorsque l'on a cherché à concevoir des pneumatiques à carcasse radiale pour les motos, on n'a pas retrouvé tous les avantages propres à cette technique rencontrés dans ses autres applications. Ceci semble dû au fait que les poussées d'un pneumatique à carcasse radiale se développent d'une manière totalement différente de ce qui se passe pour un pneumatique dit croisé. En particulier, la part des poussées de carrossage est plus faible. Il en résulte un comportement dégradé, c'est-à-dire une aptitude de la moto à suivre la trajectoire imposée par le pilote détériorée. En particulier, on observe fréquemment des instabilités en ligne droite: la moto oscille autour de la trajectoire rectiligne souhaitée. 26'11599 -2- On a déjà tenté de remédier à ce problème en proposant des architectures de pneumatiques coordonnées pour les pneumatiques avant et arrière. Le brevet US 4 510 983 donne une relation liant les angles des fils de renforcement de sommet pour le pneumatique avant et le pneumatique arrière. Cette proposition s'avère cependant insuffisante pour conférer un bon comportement, quelle que soit l'utilisation et/ou les autres constituants des pneumatiques. Le but de la présente invention est de proposer une paire de pneumatiques pour moto qui puisse conférer à ladite moto un comportement d'une qualité largement améliorée. L'objectif de l'invention est de pouvoir proposer une telle paire de pneumatiques conférant un bon comportement sans que le choix de cette paire ne soit conditionné de manière étroite par les caractéristiques de la moto du point de vue de ses suspensions et de la rigidité de son cadre. L'objectif de la présente invention est encore de proposer une telle paire de pneumatiques dont le comportement ne se dégrade pas avec l'usure. La paire de pneumatiques selon l'invention, à carcasse radiale et à ceinture, destinée à constituer l'équipement pneumatique d'une moto, le pneumatique arrière étant pourvu d'une ceinture comportant au moins des fils de renforcement orientés sensiblement parallèlement au plan équatorial dudit pneumatique et disposés dans la zone médiane dudit pneumatique, ledit pneumatique arrière ayant une réponse en dérive $i en fonction de l'angle de carossage e donnée, est caractérisée en ce que le pneumatique avant a une réponse en dérive 2 en fonction de l'angle de carrossage t telle que la différence 2 - Si est une fonction monotonément croissante de ô. Les figures suivantes permettent de bien comprendre les explications données ci-dessous. La figure 1 représente schématiquement les angles et les forces à considérer lorsqu'une moto prend un virage. La figure 2 illustre la réponse 2 en fonction de l'angle de -- 3 -- carrossage e pour un pneumatique avant. La figure 3 illustre la réponse Si en fonction de l'angle de carrossage Ypour un pneumatique arrière. La figure 4 illustre la différence J2 - 1 en fonction de l'angle de carrossage Y pour une paire de pneumatiques selon l'invention. Comme on le voit à la figure 1, un véhicule à deux roues du type d'une moto est en équilibre lorsque la résultante des forces appliquée au centre de gravité passe par la ligne de jonction des points de contact de chacun des pneumatiques avec le sol. Du fait que la base de sustentation se réduit quasiment à une ligne, la condition d'équilibre ne peut être respectée en virage, sous l'effet de la force centrifuge, m V2 dont le module vaut que si la moto de masse m prend R une inclinaison déterminée. En conséquence, le pneumatique est soumis à un angle de carrossage Y imposé par la vitesse V de la moto et le rayon du virage R. D'autre part, la maîtrise de la trajectoire impose que le pneumatique développe une poussée transversale y' parallèle à la force centrifuge et d'égale amplitude. Du fait que ladite poussée transversale y' nécessaire ne correspond pas nécessairement à la poussée résultant de l'angle de carrossage e, ceci est réalisé par une combinaison de poussées dites de carrossage et de dérive. Pour rappel, on définit la poussée de dérive comme étant celle que développe un pneumatique sous une charge Z déterminée et pour un angle de carrossage [nul et la poussée de carrossage comme étant celle que développe un pneumatique sous une charge Z déterminée et-pour un angle de dérive 6 nul. On peut donc caractériser chaque pneumatique par une courbe de fonctionnement donnant l'angle de dérive à en fonction de l'angle de carrossage Y (sans couple moteur et en régime permanent). Dans la suite de l'exposé, on utilisera les conventions suivantes: l'angle de carrossage d est positif pour un - 4 - virage à droite, et l'angle de dérive S est positif lorsque le pneumatique lui-même braque à gauche par rapport à la trajectoire définie par la courbe constamment tangente au vecteur vitesse. Le relevé de la courbe donnant l'angle de dérive en fonction de l'angle de carrossage Y peut se faire très simplement de la manière expliquée cidessous. Le pneumatique est mis en rotation sur une machine d'essai du type "rouleuse à volant" en imposant la vitesse de rotation correspondant à une vitesse linéaire V, et la-charge verticale Z. Pour chaque valeur de l'angle de carrossage K, on relève la poussée y' parallèle à l'axe' de rotation du volant sur lequel le pneumatique est en rotation. Cette poussée y' ne correspond en général pas à la force centrifuge qui doit être compensée. Or, on a vu ci-dessus que l'angle de carrossage est imposé par la force centrifuge (à charge donnée). On peut donc calculer la valeur théorique y'th correspondant à chaque angle considéré. Il suffit ensuite de régler l'angle de dérive pour que la poussée y'm mesurée corresponde à la valeur théorique y'th. On obtient ainsi un relevé caractérisant un pneumatique par une mesure simple appréhendant le comportement réel du pneumatique. On a constaté que cette caractérisation ne varie que fort peu avec la vitesse, la charge et la pression. C'est pourquoi on l'utilise pour proposer une façon simple d'améliorer le comportement des motos. On sait que le potentiel de poussée. d'un pneumatique a une limite, qui est la limite d'adhérence: à carrossage et dérive donnés, la poussée latérale maximale permise dépend du couple moteur ou freineur appliqué. Donc, si les conditions de vitesse et de rayon sont données, l'angle de carrossage est imposé et l'angle de dérive S sera une propriété du pneumatique mesurable comme expliqué ci-dessus. Si on ajoute un effort moteur, la dérive va augmenter pour conserver la même poussée latérale. Puisque la dérive augmente, le glissement augmente et donc l'usure également. L'usure concerne donc surtout le pneumatique arrière, principalement sollicité par un couple sur une moto, à -5- savoir le couple moteur transmis quasi en permanence. L'invention propose donc de disposer à l'arrière un pneumatique à carcasse radiale dont la ceinture comporte des fils de renforcement à haut module d'élasticité comme par exemple en acier, en fibre de verre, en aramide, orientés sensiblement parallèlement au plan équatorial dudit pneumatique, disposés dans la zone médiane du pneumatique, sous la partie de la bande de roulement en contact avec la route. Par fil de renforcement, on entend aussi bien des fils unitaires que des câbles. Puisque la ceinture assure un frettage efficace de la carcasse, il lui confère une très bonne résistance à la centrifugation. Le caoutchouc, n'étant que très faiblement sollicité par la centrifugation, se trouve dans les meilleurs conditions possible pour résister à l'usure due au couple moteur. Grâce à ce type de renforcement, le pneumatique résiste donc très bien à l'usure en ligne droite. Par contre, la rigidité de dérive d'un tel pneumatique étant plus faible, ainsi qu'il est bien connu, il résiste moins bien à l'usure en virages dans les parties épaules de la bande de roulement. Comme tout pneumatique est amené à rouler bien plus souvent en ligne droite qu'en virage, cette architecture confère très avantageusement une usure très régulière. Dès lors, la réponse d'un tel pneumatique aux sollicitations transversales n'évolue pratiquement pas lorsque celui-ci s'use. Pour assurer un bon comportement, on-ne peut choisir indépendamment le pneumatique avant et le pneumatique arrière de la moto. On a proposé que les angles des fils de la ceinture du pneumatique avant et les angles des fils de la ceinture du pneumatique arrière respectent une relation donnée. Cependant, on a observé que cela ne permet pas toujours d'obtenir un comportement de grande qualité. Ceci est dû au fait que de nombreux paramètres influencent ce comportement. Si l'on peut prévoir l'influence de certains, il est difficile de prévoir le comportement globalement. C'est pourquoi l'invention propose une méthode permettant de choisir une paire de pneumatiques à partir d'une mesure effectuée indépendamment sur chacun de ceux-ci, permettant de tenir compte de leurs caractéristiques réelles. - 6- On relève les courbes S en fonction de Y pour chacun des pneumatiques comme expliqué ci-dessus: on obtient la courbe de fonctionnement l = f(e) pour le pneumatique arrière et (2= f(y) pour le pneumatique avant (voir figures 2 et 3). En toute rigueur, l'angle de carrossage du pneumatioque avant varie très légèrement en fonction de l'angle de braquage puisque la roue avant d'une moto a toujours un angle de chasse important. Cependant, l'angle de braquage est lui toujours très faible. Dès lors, cette variation est toujours très faible (on peut le démontrer très facilement en établissant la relation trigonométique liant les angles de carrossage, de braquage, et de chasse) et on peut considérer que l'angle de carrossage est identique pour le pneumatique avant et pour le pneumatique arrière. De manière préférentielle, on utilise des pneumatiques pôur lesquels le rapport entre la hauteur et la largeur du pneumatique est compris entre 0,55 et 0,70. L'un des deux pneumatiques étant choisi, il faut choisir l'autre pneumatique afin que la différence 2 -61 soit une fonction momotonément croissante de ô. Avec l'architecture proposée pour le pneumatique arrière (ceinture à fils parallèles au plan équatorial, c'est-à-dire zéro degré), on observe sur la figure 3 que la poussée de carrossage est très insuffisante pour compenser la force centrigure. En adoptant pour le pneumatique avant une ceinture dont les fils de renforcement sont orientés symétriquement par rapport au plan équatorial, on obtient très facilement un pneumatique dont la poussée de carrossage compense quasiment la force centrifuge sur une grande plage de valeurs de l'angle de carrossage Y. C'est ce que l'on observe sur la figure 2 pour un pneumatique dont les caractéristiques sont détaillées ci-dessous. Une paire de pneumatiques respectant la relation énoncée est la suivante: 7- pneumatique arrière 160/60 VR 16: - 1 nappe carcasse en rayonne - 1 nappe sommet à zéro degré en "Kevlar" (Marque déposée par Dupont de Nemours), s'étendant Fur au moins 85 X de la largeur du pneumatique. pneumatique avant 130/60 VR 16: - 1 nappe carcasse en rayonne - 2 nappes sommet à 25' en "Kevlar", s'étendant sur au moins % de la largeur du pneumatique. La figure 4 donne la représentation résultante [2 - l en fonction de t. Toutes les figures sont bien sûr symétriques par rapport à l'origine pour des pneumatiques symétriques. - 8 - REVENDICATIONS 1. Paire de pneumatiques à carcasse radiale et à ceinture, destinée à constituer l'équipement pneumatique d'une moto, le pneumatique arrière étant pourvu d'une ceinture comportant au moins des fils de renforcement orientés sensiblement parallèlement au plan équatorial dudit pneumatique et disposés dans la zone médiane dudit pneumatique, ledit pneumatique arrière ayant une réponse èi en fonction de l'angle de carrossage Y donnée, caractérisée en ce que le pneumatique avant a une réponse en dérive 2 en fonction de l'angle de carrossage Ytelle que la différence L2-&1 est une fonction monotonément croissante de È. 2. Paire de pneumatiques selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pneumatique avant est pourvu d'une ceinture comportant des fils de renforcement orientés symétriquement par rapport au plan équatorial. 3. Paire de pneumatiques selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que, pour chacun des pneumatiques, le rapport de la hauteur dudit pneumatique par la largeur dudit pneumatique est compris entre 0,55 et 0,70.