Brevet FR2926037A1 — publié le 20090710

P10-2079 -1- (0001) L'invention concerne les pneus et plus particulièrement les bandes de roulement de tels pneus pourvus de moyens pour réduire de façon sensible le bruit en roulage. (0002) De façon usuelle, les pneus pour véhicule de tourisme sont pourvus d'une armature de carcasse qui est aujourd'hui radiale en grande majorité ; dans cette configuration, les renforts de l'armature de carcasse sont disposés de façon à faire un angle supérieur ou égal à 80 degrés avec la direction circonférentielle (ce qui revient à dire que les renforts sont soit contenus dans un plan méridien (plan contenant l'axe de rotation), ou font avec ce plan méridien une inclinaison d'au plus 20 degrés. (0003) De façon usuelle, ces pneus sont pourvus d'une armature de sommet comportant une pluralité de renforts noyés dans un matériau à base d'élastomères. Cette armature de sommet est recouverte radialement à l'extérieur par une bande de roulement en matériau caoutchoutique, cette bande ayant une surface, dite surface de roulement, destinée à être en contact avec la route pendant le roulage. (0004) Afin d'assurer un niveau de sécurité indispensable par temps de pluie notamment, il est connu de pourvoir la bande de roulement avec une pluralité de rainures d'orientation générale circonférentielle (ou longitudinale) et de rainures d'orientation générale transversale (parallèles à ou faisant un angle faible avec l'axe de rotation). (0005) Un inconvénient de la présence de rainures longitudinales est la génération de vibrations de l'air circulant dans ces rainures notamment dans le contact avec la route. Ces vibrations sont la source de résonances générant un bruit en roulage. (0006) La publication de demande de brevet JP-01-191734 s'intéresse à ce phénomène et propose de réduire le bruit généré par l'air vibrant à l'intérieur de ces rainures en formant dans l'épaisseur de la bande de roulement d'un pneu pour véhicule poids lourd des cavités sphériques débouchant par un canal de section réduite dans une rainure longitudinale. Par ce moyen, il est possible de mettre en oeuvre une sorte de résonateur fonctionnant sur le principe d'un résonateur de Helmhotz. En effet, une telle cavité par son volume, précisément déterminé, joue ce rôle et permet de réduire l'effet de certaines des fréquences de vibration de l'air circulant dans les rainures lors du passage dans le contact avec la chaussée. Pour chaque fréquence choisie, le volume de ces cavités doit être approprié : l'application aux pneus pour véhicule poids lourd est possible puisque, en règle générale, l'épaisseur des éléments de la bande de roulement est -2 importante comparée à celle des bandes de roulement de pneus pour véhicules de tourisme. (0007) Pour un véhicule de tourisme, l'épaisseur de bande de roulement étant faible (c'est-à-dire inférieure à 10 mm), il devient impératif de mettre ces résonateurs le plus loin possible de la surface de roulement de la bande de roulement et plus particulièrement à une profondeur supérieure à la profondeur des rainures, ou à tout le moins à la profondeur desdites rainures diminuée de la quantité légalement imposée (signalée par les témoins d'usure qui sont des plots de gomme prévus au fond des rainures et dont la surface radialement à l'extérieur indique la limite d'usure de la bande à ne pas dépasser afin de conserver un niveau de sécurité satisfaisant). Si dans le cas de pneus pour poids lourd tels que décrits dans JP-01-191734, il semble possible de mouler et de démouler un pneu avec les éléments de moule moulant les cavités hémisphériques, ces cavités se raccordant aux rainures, cela devient difficile avec des pneus pour véhicules de tourisme ne serait-ce que par la longueur importante de ces cavités (longueur nécessitée par le volume nécessaire). (0008) Un autre inconvénient de JP-01-191734 réside dans le fait que la cavité sphérique de volume important peut affecter la façon dont l'élément de gomme qui la contient va s'écraser contre le sol pendant le roulage et notamment la répartition des pressions de contact. Par ailleurs, les cavités de JP-01-191734 ne présentent pas une pérennité satisfaisante puisque après une usure partielle de la bande, ces cavités débouchent sur la surface de roulement : le volume n'est plus conservé et le fonctionnement en tant que résonateur s'en trouve perturbé. (0009) C'est pourquoi il a été recherché une nouvelle disposition de cavités dans une bande de roulement de pneu qui soit à la fois quasiment insensible à l'usure de la bande, qui puisse être facilement moulée et démoulée, tout en assurant une maîtrise parfaite du volume de chaque cavité afin de pouvoir jouer pleinement le rôle de résonateur à une fréquence fixée. Par quasiment insensible, on entend que le volume des cavités est inchangés jusqu'à ce que l'usure de la bande atteigne les 2/3 de l'épaisseur de ladite bande. (0010) Dans ce but, il est proposé un pneu comportant une partie de sommet prolongée axialement de part et d'autre par des flancs, cette partie de sommet comprenant une armature de renforcement formée d'une pluralité de renforts noyés dans un matériau caoutchoutique, cette armature de renforcement étant radialement surmontée par une bande de roulement dont une surface radialement à l'extérieur forme une surface de -3 roulement destinée à venir en contact avec la route pendant le roulage du pneu. Cette bande de roulement comprend une pluralité de rainures d'orientation générale circonférentielle et de profondeur H, ces rainures délimitant une pluralité d'éléments de gomme disposés dans la direction circonférentielle. Au moins un élément de la bande de roulement comprend une pluralité de cavités, chaque cavité de volume V étant formée d'une première partie de forme générale allongée de longueur totale L et de section moyenne S et d'une seconde partie formant un canal de longueur 1 et de section s inférieure à la section moyenne de la première partie, cette seconde partie se raccordant à la première partie et prévue pour déboucher dans une seule rainure d'orientation générale circonférentielle, chaque cavité étant prolongée sur toute sa longueur par une incision s'étendant radialement vers l'extérieur pour déboucher sur la surface de roulement. (0011) Ce pneu est caractérisé en ce que l'incision comprend une portion d'incision prenant naissance sur la cavité et faisant un angle alpha (a) d'au moins 10 degrés avec une perpendiculaire à la surface de roulement et passant par le point d'intersection de l'incision avec la cavité, de manière à ce que l'incision se ferme au moins à proximité de la cavité afin de réaliser la conservation du volume total V de ladite cavité pendant le passage de ladite cavité dans le contact avec la chaussée. (0012) Préférentiellement le pneu selon l'invention est caractérisé en ce que la bande de roulement étant pourvue d'au moins un témoin d'usure dans le fond d'au moins une rainure, ce témoin d'usure ayant une hauteur h mesuré par rapport au fond de la rainure, chaque cavité comprend une génératrice supérieure située à une distance de la surface de roulement au moins égale à la profondeur des rainures diminuée de la hauteur h du témoin d'usure. (0013) D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. (0014) La figure 1 montre une vue partielle en élévation de la surface de roulement d'une première variante de bande de roulement selon l'invention ; (0015) La figure 2-1 montre une coupe partielle selon la ligne I-I de la bande de roulement de la figure 1 ; (0016) La figure 2-2 montre une coupe partielle selon la ligne II-II de la bande de roulement de la figure 1 ; -4 (0017) La figure 3-1 montre en coupe une variante d'une cavité selon l'invention ; (0018) La figure 3-2 montre en coupe la variante de la figure 3-1 sous l'action des pressions de contact avec la chaussée ; (0019) La figure 4 montre une autre variante de bande de roulement selon l'invention. (0020) La bande de roulement 1 montrée dans une vue partielle en élévation avec la figure 1, comprend quatre rainures principales 2 d'orientation circonférentielle (c'est-à-dire longitudinale), ces rainures 2 ayant sensiblement une même profondeur moyenne H. (0021) Ces rainures d'orientation circonférentielle délimitent trois nervures 3 ainsi que des parties de bord 30. Ces parties de bord de la bande de roulement sont pourvues de rainures transversales 4 obliques délimitant avec une rainure circonférentielle une pluralité de blocs 5. Les surfaces externes 31 des nervures et 51 des blocs visibles sur cette figure 1 forment une surface de roulement 11 destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage d'un pneu pourvu d'une telle bande. (0022) Cette bande de roulement comprend en outre une pluralité de plots 22 de gomme formés par moulage sur le fond 21 des rainures circonférentielles 2 ; ces plots sont des dispositifs usuels servant à indiquer le niveau maximal d'usure de la bande de roulement à partir duquel il est nécessaire de changer de pneu. Un de ces plots 22 est montré en coupe sur la figure 2-2 : ce plot a une hauteur h mesurée par rapport au fond de la rainure 2 de profondeur H. (0023) Sur la figure 1, on aperçoit une pluralité de cavités 6 formées pendant le moulage de la bande de roulement, ces cavités 6 de forme allongée étant entièrement à l'intérieur de la bande de roulement. Chaque cavité 6, représentée en traits pointillés, est formée d'une première partie de cavité 60, d'une longueur totale L et d'un volume V, et d'une seconde partie de cavité 70 de section moyenne s et de longueur 1, cette seconde partie 70, de section réduite par rapport à la section moyenne de la première partie de cavité 60, débouchant dans une rainure 2. La section moyenne s de cette seconde partie de cavité 70 est inférieur à la section moyenne de la première partie de cavité 60. Les volumes respectifs des première et seconde parties de la cavité 6 sont déterminés de façon précise afin d'atténuer les résonances dans la rainure pour une fréquence déterminée fonction de la longueur de rainure dans le contact avec la chaussée qui est elle même une fonction de la charge supportée par le pneu et sa pression de gonflage.. P10-2079 (0024) Chaque première partie de cavité 60 comprend une partie circonférentielle 63 orientée dans la direction circonférentielle. cette partie étant terminée par un extrémité fermée 61s c'est-à-dire ne débouchant pas à l'air libre et une partie oblique 64 se terminant par une extrémité 62 ; cette partie oblique 64 étant prolongée à une extrémité par la partie de cavité 70 plus étroite débouchant dans une rainure 2. (0025) Dans cette variante, toutes les cavités 60 formées sur une même nervure 3 débouchent dans une même rainure circonférentielle 2 et sont destinées à limiter les phénomènes de résonance dans ladite rainure lors du passage dans le contact avec la chaussée. (0026) Chaque cavité 60, comme le montre la figure 2.-1 (représentant une coupe selon la ligne l-1 de la bande de la figure 1). présente une section transversale de forme circulaire de section S dont les points 65 de ladite section les plus à l'extérieur (dans la direction de la surface de roulement) sont à une distance D de la surface de roulement 11 qui est supérieure à la différence entre la profondeur II de la rainure 2. et la hauteur h du plot 22. De cette manière, il est possible de bénéficier de l'effet anti résonance pendant toute la durée d'usage de la bande de roulement Toutefois, il pourrait être prévu que les cavités 60 apparaissent sur la surface de roulement après une usure au moins égale à 2:3 de l'épaisseur initiale de la bande de roulement. Ainsi,. les cavités peuvent en fin d'usage former de nouvelles rainures ou à tout le moins former de nouvelles arêtes utiles pour augmenter l'accroche de la bande de roulement sur la chaussée. (0027) Chaque cavité 6, formée de la première partie de cavité 60 et de la seconde partie de cavité 70 est prolongée sur toute sa longueur par une incision 80 s'étendant radialeinent vers l'extérieur pour déboucher sur la surface de roulement 11 chaque incision 80 comprend une portion d'incision prenant naissance sur la cavité et, faisant un angle alpha (a) d'au moins 10 degrés (dans le cas présent, l'angle alpha est de 15 degrés). avec une perpendiculaire à la surface de roulement et passant par le point d'intersection de l'incision 80 avec la cavité 6, de manière à ce que l'incision 80 se ferme au moins à proximité de la cavité afin de réaliser la conservation du volume total V de ladite cavité pendant le passage de ladite cavité 6 dans. le contact avec la chaussée. Préférentiellement l'incision (80) a une largeur moyenne inférieure à 0.6 mm. Grâce à cette caractéristique essentielle de l'invention, il est possible d'assurer un effet anti bruit pour des fréquences choisies à l'avance. (0028) Les premières parties de cavités 60 montrées ici ont une section circulaire _ bien entendu, toute autre forme de section transversale peut être employée_ De même -6 toutes les cavités montrées sur cette première variante sont de caractéristiques géométriques sensiblement identiques : il est bien entendu possible pour la personne du métier d'adapter au mieux les dimensions des cavités pour régler le bruit généré par la circulation de l'air dans une rainure et celles d'autres cavités pour régler le bruit généré par la circulation de l'air dans une autre rainure. (0029) La figure 2-2 montre une coupe de la bande de roulement montrée à la figure 1 selon une ligne II-II. Sur cette figure, on distingue une paroi de matériau délimitant une rainure de profondeur H, cette rainure ayant un plot 22 de hauteur h (définissant une limite légale d'usure de la bande de roulement). On distingue également l'orifice de la seconde partie de cavité 70 débouchant dans la rainure. Cette seconde partie de cavité 70 a une section transversale de forme circulaire tronquée dont la surface est inférieure à la moitié de la section transversale de la première partie de cavité 60. Cette seconde partie de cavité est prolongée dans la direction de la surface de roulement 31 par l'incision 80, le raccordement se faisant par la partie d'incision 81 faisant un angle alpha avec une perpendiculaire à la surface de roulement. Dans le cas présent, sensiblement tout le volume V de la cavité 6 (incluant la première et la seconde partie de cavité) est radialement sous le niveau du témoin d'usure et par conséquent, dans cette variante ledit volume n'est pas affecté par l'usure de la bande. Ceci permet de conserver le même volume de cavité pendant toute la durée d'usage du pneu. (0030) Industriellement, il peut être difficile de connecter une lame moulant la portion inclinée de l'incision avec un corps destiné à mouler une cavité, ce corps présentant une surface externe courbe ; pour faciliter la mise en oeuvre, on peut prévoir que la lame comprend une partie d'incision non inclinée se raccordant au corps de façon sensiblement perpendiculaire audit corps. Dans un tel cas, le volume utile total V de la cavité comprend en outre le volume de la partie non inclinée de l'incision comme le montre la figure 3-1. Sur cette figure 3-1 montrant une coupe transversale d'une variante de cavité, on distingue une partie de section circulaire 661 prolongée par une partie d'incision 662 non inclinée sur une hauteur d. Le volume utile de la cavité comprend ici le volume de la partie de section circulaire 661 auquel on ajoute le volume de la partie non inclinée d'incision 662. La partie non inclinée d'incision 662 est prolongée par l'incision 80 et notamment par une partie inclinée 81 faisant un angle alpha plus grand que 10 degrés. Sur la figure 3-2, on montre la même cavité lorsque la bande de roulement est soumise aux pressions de contact contre la chaussée. Sous l'action des pressions de contact (visualisées par les flèches F), la cavité de volume V est isolée puisque la partie -7 d'incision inclinée 81 prolongeant ladite cavité se ferme et ainsi ledit volume V est conservé constant. (0031) Dans une autre variante montrée avec la figure 4, les cavités comprennent deux parties coudées 66 de manière à réaliser une occupation optimisée de la bande de roulement. Dans le cas présent, la première partie de la cavité 60 comprend deux parties d'orientation oblique 64, 64' positionnées de part et d'autre de la partie orientée dans la direction circonférentielle 63. (0032) L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. Notamment la seconde partie de cavité 70 débouchant dans une rainure peut avoir une section de forme quelconque. Chaque résonateur peut être fait avec des dimensions spécifique intégrant notamment les déformations du matériau constituant la bande de roulement. On peut par ailleurs prévoir des résonateurs décalés en fréquence de façon à être liés par exemple aux pas des motifs de sculpture de la bande de roulement. De même ce qui a été présenté pour des pneus destinés à des véhicules de tourisme peut être appliqué à tout autre type de pneus et notamment ceux destinés à des véhicules poids lourd. REVENDICATIONS 1 ù Pneu comportant une partie de sommet prolongée axialement de part et d'autre par des flancs, cette partie de sommet comprenant une armature de renforcement formée d'une pluralité de renforts noyés dans un matériau caoutchoutique, cette armature de renforcement étant radialement surmontée par une bande de roulement dont une surface radialement à l'extérieur forme une surface de roulement (11) et est destinée à venir en contact avec la route pendant le roulage du pneu, cette bande de roulement comprenant une pluralité de rainures d'orientation générale circonférentielle (2) et de profondeur (H), ces rainures (2) délimitant une pluralité d'éléments de gomme (3, 30) disposés dans la direction circonférentielle, au moins un élément de gomme (3, 30) de la bande de roulement comprend une pluralité de cavités (6), chaque cavité (6) de volume (V) étant formée d'une première partie (60) de forme générale allongée de longueur totale (L) et de section moyenne (S) et d'une seconde partie (70) formant un canal de longueur (1) et de section (s) inférieure à la section moyenne de la première partie, cette seconde partie (70) se raccordant à la première partie (60) et étant prévue pour déboucher dans une seule rainure (2) d'orientation générale circonférentielle, chaque cavité (6) étant prolongée sur toute sa longueur par une incision (80) s'étendant radialement vers l'extérieur pour déboucher sur la surface de roulement (11), ce pneu étant caractérisé en ce que l'incision (80) comprend une portion d'incision (81) prenant naissance sur la cavité et faisant un angle alpha (a) d'au moins 10 degrés avec une perpendiculaire à la surface de roulement et passant par le point d'intersection de l'incision avec la cavité, de manière à ce que l'incision (80) se ferme au moins à proximité de la cavité (6) afin de réaliser la conservation du volume total (V) de ladite cavité (6) pendant le passage de ladite cavité (6) dans le contact avec la chaussée. 2 ù Pneu selon la revendication 1 caractérisé en ce que la bande de roulement étant pourvue de témoin d'usure (22) dans le fond d'au moins une rainure (2), ce témoin d'usure (22) ayant une hauteur (h) mesuré par rapport au fond de la rainure, chaque cavité (6) comprend une génératrice supérieure (65) située à une distance de la surface de roulement au moins égale à la profondeur des rainures (2) diminuée de la hauteur (h) du témoin d'usure.-9 3 ù Pneu selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la première partie (60) de la cavité (6) comprend une partie de cavité (63) orientée dans la direction circonférentielle. 4 ù Pneu selon la revendication 3 caractérisé en ce que la première partie de la cavité (60) comprend, outre une partie sensiblement parallèle à la direction circonférentielle, deux parties sensiblement d'orientation oblique (64', 64") positionnées de part et d'autre de la partie orientée dans la direction circonférentielle (63). 5 ù Pneu selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'incision (80) a une largeur moyenne inférieure à 0.6 mm.10