Brevet FR2928581A1 — publié le 20090918

-1 (0001) L'invention concerne les ensembles routiers comprenant un véhicule de tourisme et un train de pneus et plus particulièrement les conditions d'assemblage spécifiques pour atteindre des performances de résistance au roulement améliorées. (0002) L'évolution des véhicules de tourisme durant ces quinze dernières années, à iso gamme, se traduit aujourd'hui par une augmentation de la masse totale de l'ensemble roulant et par un éloignement du centre de gravité du véhicule par rapport au sol ainsi qu'un déplacement de ce centre de gravité vers l'avant du véhicule. Ceci a pour conséquence une augmentation sensible de l'écart de charge en statique et en dynamique entre les essieux en créant un délestage de l'essieu arrière au détriment de l'essieu avant. L'essieu arrière se trouve relativement peu chargé en statique et très fortement délesté lors des phases de freinage. (0003) Pour que le véhicule conserve une bonne stabilité lors de manoeuvres brusques de type freinage, évitement d'un obstacle, changement de file, sans pour autant perdre en agrément de conduite et en vivacité, la pince arrière est passée, de valeurs relativement faibles, de l'ordre de 0,1 degré de braquage à chaque roue, à des valeurs plus élevées allant de 0,3 degré à 0,45 degré selon les conditions de chargement du véhicule. (0004) Chaque roue d'un essieu d'un véhicule fait un angle, dit angle de braquage, avec un plan perpendiculaire au sol et parallèle à la direction d'avancement du véhicule. Lorsque sur un même essieu les plans des roues de cet essieu convergent pour se couper vers l'avant du véhicule on parle de pince. (0005) Cette valeur de la pince est donnée de manière symétrique aux deux ensembles roulant de l'essieu arrière. Ce réglage n'a en roulage ligne droite aucune incidence ; il permet, lors d'une perturbation sur la trajectoire du véhicule, de mettre une roue en configuration de braquage dans le sens d'une remise en ligne du véhicule, tout en pré contraignant le pneu concerné afin de le rendre plus réactif et lui permettre de générer une poussée transversale de rappel appropriée. (0006) Bien entendu, ce réglage n'est pas sans conséquence sur l'usure des pneus de l'essieu arrière. Il est connu afin d'avoir une usure régulière et homogène sur toute la largeur de la bande de roulement des pneus de cette essieu, d'associer à cette pince un contre carrossage statique. L'angle de carrossage d'une roue est l'angle que fait, dans un plan perpendiculaire au sol et contenant l'axe de la roue, le plan de la roue avec le plan médian du véhicule. On parle de contre carrossage (ou de carrossage négatif) lorsque les plan des roues d'un même essieu se croisent au dessus du sol. -2 (0007) Toutefois, ces réglages statiques des roues de l'essieu arrière sont générateurs d'une usure accélérée et d'un effort de traînée consommateur d'énergie par augmentation de la résistance au roulement de l'ensemble roulant. (0008) Pour pallier l'augmentation de l'usure, des travaux ont été faits afin de mettre au point des matériaux de bande de roulement ayant une résistance à l'usure améliorée. Ces solutions bien que satisfaisantes trouvent actuellement des limites puisque d'un côté on améliore les performances des matériaux et de l'autre côté on continue d'augmenter les réglages statiques, toujours pour les mêmes raisons. (0009) Un but de l'invention est de réduire la consommation de carburant d'un 10 véhicule en diminuant la résistance au roulement de ce véhicule, par la détermination d'une nouvelle combinaison de réglages statiques du véhicule et de pneus appropriés. (0010) Un ensemble routier selon l'invention est constitué d'un véhicule comprenant un essieu avant et un essieu arrière, et d'un train de pneus montés sur leur jantes de montage pour équiper l'essieu avant et l'essieu arrière de ce véhicule. Chaque pneu de ce véhicule 15 comprend une région de sommet prolongée latéralement par des flancs se raccordant à des bourrelets destinés à être en contact avec une roue de montage ; chaque pneu comporte une armature de carcasse s'étendant d'un bourrelet à un autre bourrelet en passant dans les flancs et le sommet du pneu, la région de sommet comprenant une armature de renforcement surmontée radialement à l'extérieur par une bande de roulement. 20 (0011) Cette bande de roulement comprend radialement à l'extérieur une surface de roulement destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage du véhicule, une pluralité de rainures étant formées dans l'épaisseur de la bande. (0012) Les bandes de roulement des pneus équipant les essieux avant et arrière ont une épaisseur moyenne E, égale à la distance entre l'armature de renforcement de sommet et la 25 surface de roulement, qui est comprise entre 4 et 7.5 mm. (0013) Cet ensemble roulant est caractérisé en ce que le véhicule a, pour au moins l'essieu arrière, des réglages statiques (carrossage, pince) proches de zéro, c'est-à-dire un carrossage de chaque ensemble roue-pneu sur ledit essieu compris entre -0.8 degré et +0.8 degré et une pince à la roue comprise entre -0.15 degré et +0.15 degré, les réglages statiques des pneus 30 d'un même essieu étant égaux en valeur absolue et symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à la chaussée. -3 (0014) L'ensemble routier selon l'invention permet une réduction sensible de la consommation du véhicule grâce à la combinaison de pneus ayant des bandes de roulement d'épaisseur réduite par rapport aux épaisseurs usuelles et à la quasi suppression (voire la suppression complète) des réglages statiques de pince. En outre, il a été constaté de manière surprenante que cette combinaison n'était pas pénalisante sur le plan de l'usure des pneus : les pneus ayant une épaisseur réduite avaient une durée d'usage sensiblement équivalente à celle des pneus usuels d'épaisseur de bande de roulement usuelle . (0015) De façon préférentielle, outre l'essieu arrière, l'essieu avant a également des réglages statiques (carrossage, pince) qui sont proches de zéro, c'est-à-dire un carrossage de chaque ensemble roue-pneu sur ledit essieu compris entre -0.8 degré et +0.8 degré et une pince à la roue comprise entre -0.15 degré et +0.15 degré, les réglages statiques des pneus d'un même essieu étant égaux en valeur absolue et symétriques par rapport un plan perpendiculaire à la chaussée. (0016) D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la 15 description faite ci-après en référence au dessin unique annexé qui montre, à titre d'exemple non limitatif, une variante de réalisation d'un pneu objet de l'invention. (0017) La figure 1 montre une coupe d'un pneu utilisé pour réaliser la configuration de l'invention. (0018) La figure unique jointe à la présente description montre une vue partielle 20 d'un pneu radial 1 utilisé dans la combinaison selon l'invention, ce pneu étant monté sur une jante de montage 5 et gonflé à sa pression d'usage. Ce pneu 1 vu dans un plan de coupe méridien, c'est-à-dire dire dans un plan contenant l'axe de rotation (YY'), comprend un bourrelet 4 en contact avec la jante de montage 5, ce bourrelet 4 étant prolongé radialement vers l'extérieur par un flanc 3, ce dernier se terminant par une partie de sommet 2. 25 (0019) La jante de montage 5 comprend un siège 51 incliné par rapport à la direction de l'axe de rotation YY', ce siège de jante étant destiné à recevoir en appui le siège 41 de bourrelet. Le siège de jante 51 est prolongé axialement et radialement vers l'extérieur par un rebord de jante 52 contre lequel vient s'appuyer le bourrelet du pneu. Le diamètre nominal de la jante (Do) est mesuré selon les prescriptions de la norme E.T.R.T.O. (The European Tyre and 30 Rim Technical Organisation), sensiblement au point de raccordement du siège de jante et du rebord de jante. La hauteur (J) du rebord de jante est égale à la moitié de la différence entre le diamètre du cercle centré sur l'axe de rotation et passant par les points du rebord radialement les plus éloignés dudit axe et le diamètre nominal (Do). -4 (0020) Ce pneu comprend une armature de carcasse, non montrée dans cette figure, qui est formée d'une pluralité de renforts faisant un angle égal ou proche de 90 degrés avec une direction tangente à la direction circonférentielle (c'est-à-dire une direction perpendiculaire au plan de coupe de la figure 1). Par ailleurs, cette partie de sommet est renforcée par une armature de sommet 21 surmontée d'une bande de roulement 22 présentant une surface radialement externe destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage (cette surface est dite surface de roulement 23). (0021) Cette bande de roulement 22 a une épaisseur moyenne E, mesurée comme la distance moyenne entre la surface de roulement 23 et la surface radialement la plus à l'extérieur de l'armature de sommet 21. Cette bande de roulement est pourvue d'une pluralité d'éléments de reliefs délimités par des rainures d'orientation circonférentielle et méridienne (dans la direction YY'). Le rapport entre la surface totale des rainures et la surface totale de l'empreinte de contact du pneu (cette dernière étant obtenue comme la surface délimitée par le contour le plus à l'extérieur de ladite empreinte de contact) est appelé taux d'entaillement. (0022) Le bourrelet 4 est renforcé par une armature de renforcement 43 dans la direction circonférentielle autour de laquelle l'armature de carcasse vient s'ancrer. Le bourrelet est limité par une surface interne (contre laquelle agit la pression de gonflage) et une surface externe (en partie en contact avec le rebord de jante). Ces surfaces interne et externe coupent le plan de la figure 1 respectivement suivant un profil interne 6I et un profil externe 6E. (0023) On définit pour ce bourrelet une cote d'épaisseur (L) comme étant l'épaisseur minimale du bourrelet entre la partie radialement la plus à l'extérieur de l'armature de renfort circonférentiel 43 (délimitée par une droite DI parallèle à l'axe de rotation) et une droite DE perpendiculaire au profil interne 61 et passant par un point A situé à une distance H de l'axe de rotation égale à la valeur (exprimée en mm) du rayon du cercle centré sur l'axe de rotation et passant par les points radialement les plus à l'extérieur du rebord de jante augmentée de 5 mm. Dans le cas présent, la hauteur (J) du rebord de jante est égale à 17.2 mm. (0024) Cette cote (L) est mesurée en pratique de la façon suivante : (L) est égal au diamètre maximum d'un cercle 7 contenu entièrement entre les profils interne 6I et externe 6E de bourrelet entre la droite DI et la droite DE. Préférentiellement, cette cote (L) est au plus égale à 11 mm pour des dimensions usuelles de pneus pour véhicules de tourisme. (0025) De façon usuelle, cette cote (L) varie selon les diamètres de jante, ces derniers étant exprimés en pouce ("), un pouce valant 25.4 mm. Cette cote (L) respecte les limites données dans le Tableau 1 ci après: -5 Tableau 1 Diamètre au siège de bourrelet L 19" 10.5mm (0026) Des relevés de consommation ont été effectués au cours de roulages avec un même véhicule pour comparer une configuration de référence selon l'art antérieur et une configuration selon l'invention. (0027) Dans la configuration de référence, le test de roulage est fait avec un 5 véhicule Alfa Roméo 156 SW GTA 3.2 1 V6 dont les réglages étaient ceux d'origine déterminés par le constructeur, à savoir : (0028) Pince essieu AV : -1.2 +0.5 mm soit -0. 16° à la roue (on a ici une pince négative, c'est-à-dire une ouverture) (0029) Carrossage essieu AV : - 0° 50' à la roue 10 (0030) Pince essieu AR : +1. 6 +0.5 mm soit 0.21° à la roue (0031) Carrossage essieu AR : -1° 20' à la roue (0032) Les pneus employés sont des pneus de dimension 225/45 R 17 94W montés à l'avant et à l'arrière ; la pression des pneus de l'essieu AV est égale à 2.5 bars à froid et celle des pneus de l'essieu arrière 2.3 bars à froid. 15 (0033) Les pneus de l'essieu avant ont les caractéristiques suivantes : (0034) Hauteur sculpture 8 mm (= profondeur des rainures à l'état neuf) (0035) Distance entre le fond des rainures et l'extérieur de l'armature de sommet : 1.8 mm; (0036) Taux d'entaillement : 30 % (ratio entre la surface de creux et la surface 20 totale de l'empreinte de contact sous pression d'usage et charge nominale) ; (0037) Pression d'usage à froid : 2.5 bars -6 (0038) Les pneus de l'essieu arrière ont les caractéristiques suivantes : (0039) Hauteur sculpture 8 mm (= profondeur des rainures à l'état neuf) (0040) Distance entre le fond des rainures et l'extérieur de l'armature de sommet 1.8 mm; (0041) Taux d'entaillement : 30 % (ce taux est égal au rapport entre la surface de creux et la surface totale de l'empreinte de contact sous pression d'usage et charge nominale) ; (0042) Pression d'usage à froid : 2.3 bars (0043) Dans la configuration selon l'invention, le même test de roulage est fait avec le même véhicule dont les réglages ont été modifiés pour valoir : (0044) Pince AV : 0° (0045) Carrossage AV : 0° (0046) Pince AR : 0° (0047) Carrossage AR : 0° (0048) Les pneus de l'essieu avant ont les caractéristiques suivantes : (0049) Hauteur sculpture 6.4 mm (profondeur des rainures à l'état neuf) (0050) Distance entre le fond des rainures et l'extérieur de l'armature de sommet 1.8 mm ; (0051) Taux d'entaillement : 27 % (ce taux est égal au rapport entre la surface de creux et la surface totale de l'empreinte de contact sous pression d'usage et charge nominale) ; (0052) Pression d'usage à froid : 2.5 bars (0053) Les pneus de l'essieu arrière ont les caractéristiques suivantes : (0054) Hauteur sculpture 4 mm (0055) Distance entre le fond des rainures et l'extérieur de l'armature de sommet 1.8 mm (0056) Taux d'entaillement : 22 % (rapport entre la surface de creux et la surface totale de l'empreinte de contact sous pression d'usage et charge nominale) (0057) Pression d'usage à froid : 2.8 bars -7 (0058) Bourrelets de largeur réduite, c'est-à-dire une cote L égale à 7.5mm (soit 71% de la même cote L des pneus de la configuration de référence). (0059) Avec chacune de ces deux configurations, il a été procédé à un roulage sur une distance de 78 km à une vitesse stabilisée de 100 km/h, avec la répartition suivante de charge entre l'essieu avant et l'essieu arrière: charge à l'essieu avant 900 daN, charge à l'essieu arrière 700 daN. (0060) Lors de chaque roulage une mesure de consommation de carburant à été effectué tous les 7.8 km. À partir de ces dix mesures, une consommation moyenne a été évaluée. (0061) L'économie de consommation avec la configuration selon l'invention 10 comparée à la configuration de référence, pour une vitesse stabilisée de 100 km/h, est de l'ordre de 0. 24 litre par 100 kilomètres parcourus, soit un gain de 0.238% de consommation. Consommation en litre/100 km Configuration de référence 10.07 Invention 9.83 (0062) En outre des mesures de résistance au roulement ont été réalisées pour chaque configuration. Ces mesures ont été effectuées pour chaque pneu monté sur sa jante et à ses conditions de charge et de pression sur le véhicule ayant servi aux mesures de 15 consommation. (0063) La mesure de résistance au roulement est effectuée suivant la méthode décrite dans la norme ISO 18164 en utilisant les conditions d'usage sur le véhicule de test. par un roulage de chaque ensemble roue, pneu sur volant à une vitesse stabilisée de 80 km/h. (0064) Le tableau 2 ci après donne les valeurs moyennes pour chaque position sur le 20 véhicule pour la configuration de référence et celle de l'invention : Tableau 2 résistance au roulement résistance au roulement Pneu AV pneu AR Référence 9.00 kg/T 9.52 kg/T Invention 8.65 kg/T 6.83 kg/T (0065) Ces mesures montrent que la configuration selon l'invention permet un gain en résistance au roulement par rapport à la configuration de référence. Ce gain se chiffre à 1.55 kg/T par pneu à 80 km/h. (moyenne des pneus des deux essieux). Ce résultat correspond à -8- la moyenne de la résistance au roulement d'un pneu de l'essieu avant mesurée à sa pression d'usage et à la charge correspondant à la charge du pneu sur cet essieu pour le véhicule considéré (charge sur essieu de 450 daN et pression de gonflage de 2.5 bars) et de la résistance au roulement d'un pneu arrière mesurée à sa pression d'usage et à la charge correspondant à la charge du pneu sur le véhicule (charge sur essieu de 350 daN et pression de gonflage de 2.3 bars pour la configuration de référence et 350 daN et 2.8 bars pour la configuration selon l'invention). (0066) Préférentiellement, la cote L des pneus de la combinaison selon l'invention respecteront les limites supérieures données dans le Tableau 3 ci après en fonction des diamètres 10 de jante : Tableau 3 Diamètre au siège de bourrelet L 19" 9.5mm (0067) Préférentiellement, la bande de roulement de chaque pneu étant pourvue d'une pluralité de rainures délimitant des éléments de relief, le taux d'entaillement (c'est-à-dire le rapport entre la surface de creux et la surface totale de l'empreinte de contact sous pression d'usage et charge nominale) est au plus égal à 24% de la surface totale de la bande de roulement. 15 (0068) De manière avantageuse et comme cela a été fait pour les tests présentés ici, il est judicieux d'associer à cette invention une pression de gonflage supérieure à la pression de gonflage des pneus d'un même véhicule conservant des réglages statiques élevés. Une augmentation minimale de 0.4 bar est le plus souvent nécessaire afin de compenser la diminution de rigidité transversale du pneumatique. 20 REVENDICATIONS 1 ù Ensemble routier constitué d'un véhicule comprenant un essieu avant et un essieu arrière, et d'un train de pneus montés sur leur jante de montage pour équiper l'essieu avant et l'essieu arrière de ce véhicule, chaque pneu (1) de ce véhicule comprenant une région de sommet (2) prolongée latéralement par des flancs (3) se raccordant à des bourrelets (4) destinés à être en contact avec une roue de montage (5), chaque pneu comportant une armature de carcasse s'étendant d'un bourrelet à un autre bourrelet en passant dans les flancs et le sommet du pneu, la région de sommet comprenant une armature de renforcement (21) surmontée radialement à l'extérieur par une bande de roulement (22), cette bande de roulement comprenant radialement à l'extérieur une surface de roulement (23) destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage du véhicule, une pluralité de rainures étant formées dans l'épaisseur de la bande, les bandes de roulement des pneus équipant les essieux ayant une épaisseur moyenne (E), égale à la distance entre l'armature de renforcement de sommet et la surface de roulement, comprise entre 4 et 7.5 mm, cet ensemble roulant étant caractérisé en ce que le véhicule a, pour au moins l'essieu arrière, des réglages statiques (carrossage, pince) proches de zéro, c'est-à-dire un carrossage de chaque ensemble roue-pneu sur ledit essieu compris entre -0.8 degré et +0.8 degré et une pince à la roue comprise entre -0.15 degré et +0.15 degré, les réglages statiques des pneus d'un même essieu étant égaux en valeur absolue et symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à la chaussée. 2 ù Ensemble routier selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour l'essieu avant les réglages statiques (carrossage, pince) sont proches de zéro, c'est-à-dire un carrossage de chaque ensemble roue-pneu sur ledit essieu compris entre -0.8 degré et +0.8 degré et une pince à la roue comprise entre -0.15 degré et +0.15 degré, les réglages statiques des pneus d'un même essieu étant égaux en valeur absolue et symétriques par rapport un plan perpendiculaire à la chaussée. 3 ù Ensemble routier selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la bande de roulement de chaque pneu est pourvue d'une pluralité de rainures délimitant des éléments de 30 relief, le taux d'entaillement est au plus égal à 24% de la surface totale. 4 ù Ensemble routier selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que chaque bourrelet a une largeur minimale (L) au plus égale à 11 mm, cette largeur minimale étant définie comme- 10 étant l'épaisseur minimale de toute section du bourrelet située entre la tringle et un point situé radialement à l'extérieur et à une distance (H) de l'axe de rotation égale à la valeur, exprimée en millimètres, du rayon du cercle centré sur l'axe de rotation et passant par les points du rebord de jante radialement les plus à l'extérieur augmentée de 5 mm. 5 ù Ensemble routier selon la revendication 4 caractérisé en ce que selon le diamètre au siège de bourrelet la largeur minimale L des bourrelets est inférieure à la valeur correspondante donnée dans le tableau : Diamètre au siège de bourrelet L 19" 10.5 mm 6 ù Ensemble routier selon la revendication 4 caractérisé en ce que selon le diamètre au siège de bourrelet la largeur minimale L des bourrelets est inférieure à la valeur correspondante donnée 10 dans le tableau : Diamètre au siège de bourrelet L