Brevet FR2612129A1 — publié le 19880916

L'invention concerne la bande de roulement d'un pneumatique routier, doté d'une armature de carcasse radiale et d'une armature de sommet et plus particulièrement destiné à des roulages sur sols enneigés, verglacés ou mouillés. Une telle bande de roulement est généralement formée d'éléments en relief (nervures ou blocs), séparés les uns des autres dans le sens circonférentiel et/ou dans le sens transversal par des rainures et pourvus de nombreuses incisions ou fentes, dont la largeur non nulle est très inférieure à la largeur des rainures circonférentielles et transversales qui délimitent les éléments en relief. La largeur d'une incision est généralement, suivant la dimension de pneumatique étudié, comprise entre O,1 mm et 2 mm. Le brevet français 2 461 602 décrit les moyens pour conférer au pneumatique une meilleure efficacité en adhérence longitudinale sur les sols considérés, soit sous couple moteur, soit sous couple freineur. Ces moyens consistent à doter les éléments en relief des zones latérales de la bande de roulement d'incisions d'orientation sensiblement transversale sur la bande de roulement mais inclinées par rapport à la normale à la surface de la bande de roulement d'un angle au plus égal à 45 et dans le sens de rotation du pneumatique, et à doter les éléments en relief de la zone médiane d'incisions inclinées dans le sens opposé au sens de rotation. Ainsi les incisions des éléments en relief latéraux augmentent l'adhérence à l'accélération tandis que les incisions des éléments en relief de la zone médiane augmentent l'adhérence au freinage. Il est connu de l'homme de métier que, d'une manière générale, toute caractéristique ayant pour but d'améliorer l'adhérence d'un pneumatique, a de fortes chances de procurer une déchéance en usure. Tel est effectivement le cas de l'inclinaison des incisions, puisque le gain obtenu en adhérence sur les sols considérés est la conséquence de la formation d'une usure anormale des lames de gomme -2- délimitées par les portions en regard de deux incisions successives et sensiblement parallèles entre elles. Cette usure permet, suivant l'orientation de l'incision par rapport au sens de rotation du pneumatique, de conserver des arêtes efficaces des lames de gomme. Ce type d'usure, dite aussi irrégulière, n'est pas cependant sans inconvénients. Non seulement elle affecte les lames de gomme comprises entre deux incisions adjacentes, mais aussi l'élément en relief ou bloc lui-même, en particulier du fait de la variation considérable des distances entre les incisions les plus proches des rainures de délimitation du bloc et les parois de ces rainures. En outre, les incisions étant inclinées par rapport à la normale à la surface de la bande de roulement avec des angles de signe opposé et non obligatoirement égaux en valeur absolue, suivant qu'elles sont situées au bord de la bande de roulement ou au centre de celle-ci, les usures irrégulières affectant les éléments en relief sont différentes en fonction de leur position axiale sur la bande de roulement. Il en est de même du taux d'usure de ces blocs, ce qui rend la surface de la bande de roulement dépourvue de toute uniformité, affectant ainsi la durée de vie du pneumatique sur usure, et l'efficacité des incisions à partir d'un certain taux d'usure. Le but de l'invention est en conséquence d'améliorer la longévité sur usure de la bande de roulement du pneumatique considéré, tout en conservant un maximum d'efficacité des incisions vis-à-vis de l'adhérence sur tous les sols que le pneumatique est susceptible de rencontrer, soit sous couple freineur, soit sous couple moteur, et ceci en évitant l'apparition de fissures en fond d'incisions pouvant provoquer l'arrachement de lames de gomme entre deux incisions voisines. La solution repose sur l'utilisation judicieuse de fentes ou incisions présentant d'une part sur la surface de la bande de roulement des tracés rectilignes et d'autre part sur un plan de coupe, à la fois perpendiculaire à l'orientation -3- moyenne des incisions sur la surface de l'élément et à la surface de la bande de roulement, des tracés en ligne brisée ou ondulée sur toute leur profondeur. Des incisions présentant en section droite des tracés non rectilignes sont connues. Ainsi le brevet FR 1 420 278, en vue d'éviter la détérioration importante, pouvant se produire dans les incisions d'une bande de roulement et causée par la pénétration de corps étangers, enseigne de donner à la section droite d'une incision une forme coudée, ou incurvée dans sa partie médiane. Dans les parties haute et basse, la section droite est perpendiculaire à la surface de la bande de roulement; ces incisions font avec la direction circonférentielle de faibles angles. Elles ne donnent donc pas lieu à des formes d'usure préférentielles et ne peuvent conférer à la bande de roulement l'adhérence nécessaire sous couple moteur ou freineur. La bande de roulement, conforme à l'invention, comporte au moins des éléments en relief, séparés par des rainures transversales et circonférentielles, et pourvus d'incisions de largeur non nulle, présentant sur la surface de la bande de roulement des tracés rectilignes. Ces tracés forment avec la direction axiale des angles au plus égaux en valeur absolue à 30', sont sensiblement parallèles entre eux et aux rainures transversales de délimitation, et sont tels que la dimension axiale d'une lame de caoutchouc délimitée par deux incisions voisines soit au moins égale à 30 % de la largeur axiale de l'élément en relief au niveau de la lame de caoutchouc considérée. La bande de roulement cidessus est caractérisée en ce que chaque élément en relief comprend un nombre pair N d'incisions de profondeurs égales, et présentant en section droite, sur la totalité de la profondeur, des tracés en ligne brisée ou ondulée, d'axes moyens perpendiculaires à la surface de la bande de roulement et formés de segments faisant avec la normale à ladite surface des angles non nuls et au plus égaux à 40', le tracé d'une incision étant identique au tracé symétrique, par rapport à son axe moyen, du tracé d'une incision circonférentiellement adjacente. -4- Sont considérées comme des rainures circonférentielles, soit des rainures continues rectilignes ou des rainures en zigzag par exemple, soit des portions de rainures d'orientation sensiblement circonférentielle, c'est-à-dire faisant avec la direction circonférentielle des angles inférieurs à 20'. De même sont considérées comme rainures transversales des rainures ou portions de rainures ayant une orientation faisant avec la direction axiale du pneumatique un angle au plus égal en valeur absolue à 30'. Les caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description qui suit et qui se réfère au dessin illustrant à titre non limitatif des exemples d'exécution. Sur ce dessin, - la figure 1 est une vue en plan, non représentée à l'échelle, d'une bande de roulement comportant des incisions conformes à l'invention, - la figure 2 est une vue détaillée, non représentée à l'échelle, sur un plan de coupe radial suivant la ligne AA de la figure 1, - les figures 3A, 3B, 3C sont des vues, sur le même plan de coupe radial, de variantes préférentielles de l'invention. La portion de bande de roulement (1) d'un pneumatique R 14 X, représentée sur la figure 1, comporte dans la région centrale des éléments en relief ou blocs (11), dans les régions latérales des blocs (13) et, entre ces deux rangées de blocs, des nervures circonférentielles (12). Les blocs (11) et (13) sont séparés dans le sens circonférentiel par des rainures, respectivement (21), (23), d'orientation sensiblement transversale, et sensiblement parallèles entre elles (sont considérées comme parallèles des rainures dont les orientations diffèrent d'un angle au plus égal à 10'). Les blocs (13) sont séparés des nervures (12) par des rainures circonférentielles (22) de faible largeur (2 mm à 4 mm) comparativement à la largeur des rainures -5- circonférentielles (24) (5 mm à 7 mm) séparant les nervures (12) des blocs (11) des rangées médianes, ces blocs (11) étant eux-mêmes séparés les uns des autres par une rainure circonférentielle (25) de largeur intermédiaire (4 mm à 6 mm). Les blocs (11), (13) sont, conformément à l'invention, pourvus d'incisions (41), (43) présentant sur la surface de la bande de roulement des tracés rectilignes avec des orientations parallèles entre elles (sont considérées comme étant parallèles entre elles des incisions dont les orientations sur la surface de la bande de roulement diffèrent d'un angle au plus égal à 10'), et sensiblement transversales, d'orientation identique à l'orientation des rainures (21), (23). Ces incisions sont en nombre pair sur chaque bloc (11), (13) de la bande de roulement. Dans le cas de la dimension étudiée, ce nombre est 2, 4 ou 6. Les lames de gomme (31) délimitées par les incisions (41) des blocs (11) de la région médiane de la bande de roulement ont des dimensions axiales identiques (1'1) égale à 75 % de la largeur axiale (11), constante, des blocs (11). Il en est de même des lames de caoutchouc (33) des blocs (13), la dimension axiale (l's) étant égale à 70 % de la largeur axiale (13) portant sur le sol des blocs (13). Sur la figure 2 du dessin apparaissent les tracés respectifs en section droite des quatre incisions (41) d'un bloc (11) de la partie médiane de la bande de roulement. Ces incisions (410, 411, 412, 413) ont la même profondeur (P), pouvant être comprise entre 0,4 H et 1,5 H, H étant la profondeur des rainures. Chaque incision a un tracé en zigzag dont l'axe moyen (OnXn), n prenant les valeurs de O à 3, est perpendiculaire à la surface de la bande de roulement. Ce tracé, par exemple de l'incision 411, (n = 1) est formé de cinq segments radialement successifs (OlAi, AiBi, BiCi, CiDi, DiEi) définissant quatre crêtes (Ai, Bi, C1, Di), les points Oi et El se trouvant sur l'axe moyen (O0Xi). Il est identique au tracé symétrique par rapport à l'axe moyen (OoXo) du tracé (Oo Ao Bo Co Do Eo) (n - 1 = 0) de l'incision circonférentiellement adjacente (410). -6- Autrement dit, les crêtes correspondantes, soit An, soit Bn, Cn ou Dn (n variant de 0 à 3) sont situées à la même distance radiale respectivement pA, pB, pc et pD de la surface de la bande de roulement. Quant aux segments correspondants, par exemple Bn#n (BoCo, Blcl, B2C2, B3C3), respectivement des incisions (410, 411, 412, 413), ils font avec la perpendiculaire à la surface de la bande de roulement des angles 8c de 30' égaux en valeur absolue, mais alternativement de signes opposés dans le sens circonférentiel. Si on donsidère comme sens positif le sens trigonométrique, lesdits segments font respectivement des angles (- ec + Oc - 8c + Oc). Grâce à la variation, en fonction de la profondeur, des épaisseurs des lames de gommes qu'elles délimitent, variation de sens contraire d'une lame à la suivante, de telles incisions, en nombre pair sur un élément en relief donné, permettent une plus grande uniformité de l'usure de la bande de roulement, et corrélativement une plus grande longévité de celle- ci, tout en ayant constamment un nombre égal de lames de gomme efficaces en freinage et en accélération. Outre que de telles incisions permettent aussi, comme connu, d'éviter la pénétration et surtout le cheminement vers leurs fonds d'objets étangers au pneumatique, elles procurent de nombreux autres avantages. Il est ainsi possible d'obtenir un pneumatique efficace en adhérence sous couple moteur et sous couple freineur quel que soit son sens de montage sur sa jante. Il suffit, comme montré sur la figure 2, que les axes moyens OoXo, OiXi, 02X2, 03X3 soient équidistants les uns des autres, la distance circonférentielle (d) séparant deux axes moyens étant aussi la distance circonférentielle séparant l'axe moyen (03X3, OoXo) d'une incision adjacente à la rainure (21) de délimitation de l'élément en relief et l'axe moyen (OY) de la paroi de la rainure. Si l'on appelle (X x) la distance radiale séparant deux crêtes successives d'une même incision ou pseudo longueur d'onde, et (a) la distance circonférentielle, ou amplitude, entre deux crêtes radialement distantes de (Xx), la distance (X x) est au moins égale à 0,125 P, et l'amplitude (a) est, de manière préférentielle, comprise entre 0,5 et 1,5 fois la distance minimale ( x). Il est au:ssi avantageux que le nombre de crêtes d'une même incision, soit au moins égal à 3, et que la distance (d), comprise entre les axes moyens des deux incisions voisines ou entre les axes moyens des parois des rainures de délimitation et les axes moyens des incisions les plus proches, ne soit pas inférieur à 3,5 mm, quelle que soit la dimension circonférentielle (D) de l'élément en relief considéré. Un autre avantage inattendu réside dans la possibilité d'influencer directement les rigidités respectives des lames de gomme sur un même élément en relief, mais aussi les *rigidités respectives des éléments en relief sur la bande de roulement. Si lesdites rigidités ont une influence certaine sur les formes d'usure et sur les vitesses d'usure, elles exercent aussi, en combinaison avec les rigidités propres des armatures sousjacentes qui renforcent la bande de roulement, une influence non négligeable sur les qualités de comportement routier d'un pneumatique (tenue en virages, stabilité en ligne droite, réponse aux sollicitations volant, confort, bruit...) sur un véhicule donné, ayant ses propres caractéristiques. Les études de.la demanderesse ont montré qu'il est avantageux, dans le cas de pneumatique dont l'épaisseur de la bande de roulement est inférieure à 12 mm, et dont l'armature de sommet est formée soit entièrement de câbles métalliques, soit d'une association câbles métalliques et câbles textiles, qu'un élément en relief ou bloc donné soit pourvu d'un nombre pair d'incisions, chaque incision ayant une amplitude (a) et une pseudo longueur d'onde (À x), qui sont constantes en fonction de la profondeur (P) des incisions. Par contre, dans le cas de pneumatiques possédant une bande de roulement dont l'épaisseur est égale ou supérieure à - 8- 13 mm, il est avantageux, en vue d'obtenir le meilleur compromis entre l'adhérence, la longévité sur usure et le comportement routier pendant toute la durée de vie du pneumatique, que l'angle (e) que fait un segment du tracé de l'incision avec la normale à la surface de la bande de roulement ne soit pas constant en fonction de la profondeur mais soit décroissant en fonction de celle-ci, comme montré sur les figures 3A, 3B, 3C. La figure 3A montre deux incisions (510, 511), conformes à l'invention, présentant une décroissance des angles (0) en fonction de la profondeur (P). Cette décroissance est obtenue par la décroissance linéaire en fonction de (P) de l'amplitude (a) à pseudo longueur d'onde (À x) constante. Les angles (e) varient de eA, égal à 35', pour les segments les plus proches de la surface de la bande de roulement à eE, égal à 10', pour les segments les plus proches de l'armature de sommet (3). La figure 3B montre une variante suivant laquelle l'amplitude (a) reste constante sur une profondeur donnée (p) au moins égale à 0,5 P, et décroît ensuite linéairement en fonction de la profondeur, les angles (0) décroissant alors de 35' à 10' en fond d'incisions. Lorsque le bloc est très lamellisé, c'est-à-dire un bloc pourvu d'incisions le plus rapprochées possible les unes des autres, la distance (d) les séparant étant alors légèrement supérieure à 3,5 mm, il est préférable d'obtenir la décroissance des angles (0) en fonction de la profondeur, en conservant l'amplitude (a) constante, comme montré sur la figure (3C). Ce sont alors les pseudo longueurs d'onde (Àx) qui croissent en fonction de la profondeur, soit de manière linéaire (figure 3 C), soit en restant constantes sur une profondeur (p) donnée et croissantes ensuite jusqu'à la profondeur (P) (non montré). Les quatre variantes ci-dessus permettent ainsi de régler la rigidité des lames délimitées par les incisions, en fonction de la profondeur, en les rendant plus mobiles en fonction du taux d'usure de la bande de roulement, ce qui compense -9-- l'effet rigidifiant de l'armature de sommet sousjacente, cet effet étant plus important à la base des lames. L'invention permet, en dernier lieu, de traiter différemment les éléments en relief, suivant leurs dimensions axiales et circonférentielles, suivant leurs positions sur la bande de roulement. A titre d'exemple non limitatif, on peut avantageusement munir les blocs (11) du centre de la bande de roulement d'incisions dont les amplitudes (a) et les pseudo longueurs d'onde (X x) sont constantes en fonction de la profondeur (P), et égales pour tous les blocs. Par contre les blocs (13) des régions latérales de la bande de roulement sont pourvus d'incisions ayant une profondeur (P'), différente de (P), et dont les amplitudes (a'), différentes de (a) seront décroissantes linéairement avec la profondeur (P'), les pseudo longueurs d'onde (X'x), différentes de ({ x), étant constantes. Bien que l'invention concerne fondamentalement les blocs d'une bande de roulement, on ne sort pas du cadre de l'invention en utilisant de telles incisions sur des nervures, associées ou non à des blocs. Si des nervures sont associées à des blocs, ces nervures peuvent aussi être pourvues d'incisions différentes de celles des blocs, et en particulier non conformes à l'invention du point de vue de leurs tracés sur la bande de roulement, de leur inclinaison par rapport à la normale à la surface de la bande de roulement, et de leur orientation sur la surface de la bande de roulement. - 10 - REVENDICATIONS 1. Bande de roulement (1) pour pneumatique à armature de carcasse radiale, comportant au moins des éléments en relief ou blocs (11), (13) séparés par des rainures circonférentielles (22), (24) et des rainures transversales (21), (20), pourvus d'incisions (41), (43) de largeur (e) non nulle, présentant sur la surface de la bande de roulement des tracés rectilignes formant avec la direction axiale des angles ("), (c tracé d'une incision circonférentiellement adjacente. 2. Bande de roulement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la distance circonférentielle (d), séparant les axes moyens (OnXn) de deux incisions adjacentes ou les axes moyens (OY) des parois des rainures de délimitation des axes moyens (OoXo, OnXn) des incisions les plus proches, est une constante au moins égale à 3,5 mm. 3. Bande de roulement suivant les revendications 1 ou 2, caractérisée an ce que le nombre de crêtes (An, Bn, Cn,...) n'est pas inférieur à 3. 4. Bande de roulement, suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la distance radiale (lx) entre deux crêtes successives d'une même incision est au moins égale à 0,125 fois la profondeur (P). - 11 - 5. Bande de roulement, suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la distance circonférentielle (a) séparant deux crêtes successives d'une même incision est comprise entre 0,5 fois et 1,5 fois la distance radiale ( x) minimale. 6. Bande de roulement, suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la distance circonférentielle (a) et la distance radiale (Ax) sont constantes en fonction de la profondeur (P). 7. Bande de roulement suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la distance (a) décroît linéairement en fonction de la profondeur (P), la distance radiale (Xx) étant constante. 8. Bande de roulement, suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la distance (a) est constante sur une profondeur (p), puis décroît linéairement de la profondeur (p) à la profondeur (P), la distance radiale (Xx) étant constante. 9. Bande de roulement, suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la distance (a) est constante en fonction de la profondeur (P), la distance (Xx) croissant en fonction de (P).