Brevet FR2935296A1 — publié le 20100305

-1 (0001) La présente invention concerne les pneus pour véhicules de tourisme et plus particulièrement les bandes de roulement dont sont pourvues lesdits pneus, et encore plus particulièrement, les pneus destinés à être montés sur des véhicules à hautes performances. (0002) Il est connu de former des sculptures de bande de roulement de manière à conférer à ladite bande de roulement un caractère directionnel. Un pneu directionnel comprend une bande de roulement ayant une sculpture directionnelle telle que, lorsqu'on fait tourner le pneu dans le sens préférentiel, ce pneu offre des propriétés d'adhérence au sol meilleures que celles offertes lorsqu'on le fait tourner dans l'autre sens. Par sculpture d'une bande de roulement, on entend une pluralité de découpures réalisées dans ladite bande suivant un dessin approprié, lesdites découpures ayant des largeurs et profondeurs également appropriées. Par découpures on entend soit des rainures soit des incisions, ces dernières se distinguant des premières par des largeurs (distance entre les faces en vis-à-vis) généralement inférieures à 2 mm et encore plus préférentiellement inférieur à 1 mm). (0003) Une sculpture directionnelle de bande usuelle présente des rainures principales qui sont disposées de manière à constituer une série de rainures en V pointant toutes dans la même direction tout autour de la bande de roulement du pneu. Habituellement, pour une adhérence au sol maximale au cours de l'accélération des véhicules à hautes performances, les rainures en forme de V pointent dans la direction du déplacement, si bien que la partie médiane (proche du plan médian du pneu) de chaque rainure en forme de V se présente la première sur l'empreinte du pneu au sol. (0004) Des exemples de ce genre de pneus sont présentés dans les brevets européens 064934, EP0721853 ou dans le brevet US 4057089. (0005) Si ces sculptures présentent un avantage certain en roulage sur chaussée revêtue d'eau, on observe que ce type de sculpture peut présenter des inconvénients lors de tests de comportement routier sur chaussée sèche lorsqu'on se place aux limites d'adhérence en virage notamment. En effet, la courbe de poussée transversale en fonction de l'angle de dérive d'un tel pneumatique présente une allure typique montrant une augmentation de ladite poussée transversale jusqu'à un maximum suivi par une diminution sensible de 2935296 -2 poussée transversale pour des fortes dérives (un exemple d'une telle courbe est montrée avec la courbe repérée CO sur la figure 2). (0006) Aux fortes accélérations, et pour certaines manoeuvres spécifiques telles que du surbraquage volant à la limite d'adhérence pour des accélérations latérales supérieures à 5 0.8 fois l'accélération de la pesanteur), cela peut se traduire par une dégradation de l'équilibre du véhicule équipé de pneus pourvus de telles sculptures. (0007) Le document EP0721853 montre une variante d'une telle sculpture selon laquelle, une pluralité de rainures additionnelles ont été introduites. Ces rainures additionnelles sont formées pour relier deux à deux les rainures principales. Ces rainures 10 additionnelles sont ici orientées de manières à être sensiblement perpendiculaires aux rainures principales qu'elles relient. Entre deux rainures principales, une première rainure additionnelle est formée entre l'extrémité axialement à l'intérieur d'une rainure principale et une deuxième rainure principale de manière à être sensiblement perpendiculaire à la deuxième rainure principale. Cette première rainure additionnelle forme avec la direction 15 circonférentielle un angle voisin de 45 degrés. Une deuxième rainure additionnelle est formée axialement à l'extérieur de cette première rainure additionnelle. (0008) Selon cet art antérieur, les rainures principales et les premières rainures additionnelles délimitent un élément continu circonférentiellement présentant une pluralité d'épis dont certaines des arêtes sont soumises à de fortes surpressions pendant les 20 manoeuvres de braquage (c'est-à-dire notamment sous fortes accélérations transversales). (0009) Un objectif de l'invention est de proposer une sculpture pour bande de roulement de pneu équipant véhicule de tourisme ne présentant pas les inconvénients rappelés plus haut et en particulier ne montrant pas de chute sensible de la poussée de dérive à forte sollicitations transversales (en virage). 25 (0010) A cet effet, l'invention a pour objet une bande de roulement pour pneu pourvue d'une sculpture similaire à l'art antérieur, à savoir une pluralité de rainures principales formées sur chaque moitié de la bande de roulement de part et d'autre plan médian, chacune de ces rainures principales de largeur moyenne L s'ouvrant axialement à l'extérieur et se prolongeant axialement à l'intérieur jusqu'à une distance du plan 30 médian comprise entre 2.5 et 10% de la largeur TW de la bande de roulement. Ces rainures principales forment un motif de forme générale en V conférant à cette bande de roulement un sens de roulement préférentiel tel que l'extrémité axialement la plus à 2935296 -3 l'intérieur de chaque rainure principale rentre dans le contact avec la chaussée avant l'extrémité axialement la plus à l'extérieur de la même rainure principale, (0011) Il est en outre prévu une pluralité de rainures additionnelles de largeur 1 inférieure à la largeur moyenne L des rainures principales et comprenant une première et 5 une seconde extrémités, la direction moyenne reliant les première et seconde extrémités formant avec la direction circonférentielle un angle A faible supérieur à zéro degré et au plus égal à 20 degrés, la seconde extrémité étant située à une distance D2 du plan médian qui est supérieure à la distance Dl au même plan de la première extrémité, au moins la première ou la seconde extrémité étant ouverte sur une rainure principale. En outre, 10 l'extrémité axialement intérieure de chaque rainure additionnelle ù c'est-à-dire la plus proche dudit plan - est à une distance Dl du plan équatorial qui est supérieure à la distance par rapport au même plan des premières extrémités des rainures principales et inférieure à 18% de la largeur TW de la bande. (0012) Cette bande de roulement est telle que sur chaque rainure principale débouche 15 au moins une rainure additionnelle et en ce que l'extrémité axialement la plus à l'intérieur de chaque rainure additionnelle rentre dans le contact avec la chaussée avant l'extrémité axialement la plus à l'extérieur de la même rainure additionnelle. (0013) La bande de roulement selon l'invention comprend donc une partie circonférentielle médiane dont les bords axialement opposés sont formés d'une pluralité 20 d'épis qui conferent à la bande de roulement de bonnes performances à la fois sur chaussée mouillée et sur chaussée sèche. En limitant le domaine dans lequel est choisi l'angle des rainures additionnelles, il est possible de réaliser, le long des arêtes du motif continu central et en particulier sur les épis, une homogénéisation des pressions de contact avec le sol, ces pressions résultant du fort cisaillement transversal de la sculpture 25 dans certaines conditions de roulage. (0014) Dans une variante de l'invention, les rainures additionnelles ne s'ouvrent sur les rainures principales que par une extrémité, l'autre extrémité étant distante d'une autre rainure principale d'une distance inférieure à 50% de la distance moyenne entre deux rainures principales mesurée suivant la direction de la rainure additionnelle (et encore 30 plus préférentiellement inférieure à 25% de ladite distance). (0015) Dans une autre variante, chaque rainure additionnelle s'ouvre à ses deux extrémités dans des rainures principales sur une même moitié de bande de roulement. 2935296 -4 (0016) L'ajout de rainures additionnelles selon l'invention permet d'améliorer l'allure des courbes de poussée du pneumatique en fonction de l'angle de dérive et, par conséquent, d'améliorer l'équilibre du véhicule lors de manoeuvres spécifiques sous très fortes accélérations transversales. 5 (0017) Préférentiellement les rainures additionnelles ont une largeur moyenne au moins égale à 1.5 mm et au plus égale à 4 mm. (0018) Selon une variante de l'invention, la pluralité des rainures principales formées sur une moitié de la bande de roulement est décalée circonférentiellement par rapport à la pluralité des rainures principales formées sur l'autre moitié de la bande de roulement. 10 (0019) Selon une variante de l'invention, il est avantageux que des deuxièmes rainures additionnelles relient les rainures principales deux à deux, ces deuxièmes rainures additionnelles étant sensiblement parallèles aux premières rainures additionnelles et situées à une distance du plan équatorial compris entre 27 et 37% de la largeur TW de la bande de roulement. Par sensiblement parallèles, on entend ici que les rainures 15 additionnelles présentent un écart angulaire nul ou pouvant aller jusqu'à 5 degrés. (0020) Il est également avantageux que les profondeurs des premières et deuxièmes rainures additionnelles soient au moins égales à 50% de la profondeur des rainures principales. (0021) La suite de la description explicite l'invention et fait ressortir d'autres 20 caractéristiques et avantages de l'invention, à partir de variantes de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs et montrées à l'aide des figures suivantes : (0022) - la figure 1 montre une vue partielle en élévation d'une bande de roulement selon l'invention, (0023) - la figure 2 montre les courbes enregistrées des poussées de dérive d'un 25 pneu selon l'invention et d'un pneu selon l'art antérieur, (0024) - la figure 3 montre une vue partielle en élévation d'une bande de roulement selon une variante de l'invention. (0025) - la figure 4 montre une vue partielle en élévation d'une bande de roulement selon une autre variante de l'invention. 30 (0026) Si l'on considère la figure 1, on y voit une vue partielle en élévation d'une partie d'une bande de roulement pour un pneumatique pour véhicule de tourisme de 2935296 -5 dimension 195/65 R 15. Ce pneu à armature de carcasse radiale comprend une bande de roulement 1 venant en contact du sol, cette bande comportant deux bords latéraux 12 et 13 espacés l'une de l'autre d'une largeur de bande de roulement TW. Les bords latéraux 12 et 13 correspondent aux points axialement les plus à l'extérieur de la bande de roulement 5 venant en contact avec la chaussée, le pneu étant soumis à des conditions de pression et charge nominales. (0027) Dans le cadre de la présente invention, on définit la largeur de bande de roulement TW comme étant la plus grande distance axiale du pneu, mesurée à partir de l'empreinte au sol du pneu lorsque celui-ci est monté sur une jante donnée et est gonflé à 10 une pression d'usage sous une charge nominale ; les termes "axial" et "dans le sens axial" se réfèrent à des distances prises le long de l'axe de rotation du pneu ou parallèlement à celui-ci. (0028) La bande de roulement 1 se prolonge au delà de ses bords latéraux 12 et 13 par des flancs jusqu'à des bourrelets. 15 (0029) Le pneu pourvu d'une telle bande présente un plan circonférentiel médian (dit plan médian X-X') qui est perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu et est localisé à mi-distance entre les bord latéraux 12 et 13 de la bande de roulement 1. La bande de roulement est pourvue sur sa surface radialement externe avec une sculpture directionnelle formée de rainures principales 15 et 16 disposées sur chaque moitié de la 20 bande de roulement (c'est-à-dire sur chaque partie de la bande de roulement de part et d'autre du plan médian X-X'). La direction de rotation est indiquée par une flèche R sur les dessins (ce même type de marquage peut être employé sur le pneu pourvu de cette bande pour indiquer la direction de roulage préconisée afin d'avoir tous les avantages de l'invention). Les rainures principales 15 et 16 s'étendent à partir d'une partie 25 circonférentielle médiane 17 qui est disposée de manière symétrique de part et d'autre du plan médian X-X', en direction d'un bord latéral correspondant 12 ou 13. Par partie circonférentielle médiane de la bande de roulement, on entend une partie s'étendant jusqu'à au plus 28% de la largeur de bande TW sur chaque côté du plan médian X-X'. (0030) Chaque rainure principale 15 (respectivement 16) comprend une première 30 extrémité 151 (respectivement 161) et une seconde extrémité 152 (respectivement 162). Les premières extrémités 151, 161 sont situées dans la partie circonférentielle médiane 17 sans pour autant être situées sur le plan médian X-X'. Dans le cas présent, la distance axiale DO entre chacune de ces premières extrémités et le plan médian X-X' est égale à 2935296 -6 4% de la largeur TW de la bande de roulement (dans l'exemple montré, les distances des premières extrémités des rainures principales des deux moitiés de la bande sont égales). (0031) Les secondes extrémités 152, 162 des rainures principales s'ouvrent sur les bords latéraux 12, 13 de la bande de roulement. 5 (0032) Les rainures principales 15, 16 ont des largeurs moyennes allant de 5 mm à 8.5 mm et une profondeur moyenne égale à 8.5 mm et sont disposées de manière à générer globalement un dessin en forme de V ; la pointe de ce V indiquant le sens de rotation préférentiel choisi pour cette sculpture. La forme géométrique de chaque rainure principale est telle que l'angle T de la tangente aux arêtes formées sur la bande de 10 roulement par ces rainures principales avec une direction contenue dans le plan médian X-X' augmente avec la distance entre le point de tangence considéré et ledit plan. Par ailleurs et comme cela est visible sur cette figure 1, les rainures principales 15 d'une moitié de bande de roulement sont décalées dans le sens circonférentiel par rapport aux rainures principales 16 de l'autre moitié. Le décalage est sensiblement égal à la moitié de 15 la distance existant entre des rainures principales adjacentes sur une même moitié de bande de roulement. Dans une autre variante non montrée ici, les rainures principales peuvent ne pas être décalées circonférentiellement les unes par rapport aux autres. (0033) En outre, cette sculpture comprend sur chaque moitié de bande de roulement et entièrement contenues dans la partie circonférentielle médiane 17, une pluralité de 20 rainures additionnelles 20 de largeur égale à 3 mm et d'orientation moyenne A égale dans le cas présent à 4 degrés, cette orientation étant mesurée par rapport à une direction tangente à la direction circonférentielle. Chaque rainure additionnelle 20 comprend une première extrémité 21 et une seconde extrémité 22, la première extrémité 21 étant située à une distance axiale Dl du plan médian X-X' qui est égale dans le cas présent à 13% de la 25 largeur TW de la bande de roulement, la seconde extrémité 22 étant située à une distance axiale D2 du plan médian X-X' qui est égale à 14 % de la largeur TW de la bande de roulement. Dans cette variante, chaque rainure additionnelle 20 débouche à ses deux extrémités dans des rainures principales 15, 16 consécutives d'une même moitié de bande de roulement. 30 (0034) La présence de ces rainures additionnelles 20 localisées de façon précise comme cela vient d'être spécifié, créé des arêtes additionnelles qui sont faiblement orientées par rapport à une direction circonférentielle et dans un sens qui est le même que celui des branches du V formé par les rainures principales (c'est-à-dire que ces arêtes 2935296 -7 virtuellement prolongées forment un V de même orientation que le V formé par les rainures principales). (0035) Par cette judicieuse disposition, il est possible de créer un élément médian continu 17 pourvu sur ces faces latérales d'une pluralité d'épis 30 présentant une 5 géométrie spécifique particulièrement efficace dans les sollicitations de forte dérive (c'est-à-dire pour des angles de dérive au delà du maximum de poussée). Ces épis 30 ont une arête latérale 31 qui est inclinée d'un angle A ce qui permet de reprendre les efforts transversaux sous forte accélération latérale, et ainsi de créer un champ de pression quasiment constant et homogène notamment le long de ladite arête latérale 31. Par 10 ailleurs, la présence des rainures additionnelles 20 occasionne un découplage entre la partie circonférentielle médiane 17 de la bande de roulement et les éléments de la bande axialement à l'extérieur desdites rainures additionnelles (effet d'articulation). (0036) Grâce à ces dispositions, on constate que la courbe donnant la force de poussée transversale du pneu sur le sol en fonction de l'angle de dérive du pneu (angle du 15 plan du pneu par rapport à la trajectoire suivie) et pour des angles de dérive importants (au delà de la valeur maximale de réaction) la force de poussée subit une moindre diminution que pour les sculptures connues. Pendant les phases de sollicitations transversales à angles de dérive importants (c'est-à-dire au delà de l'angle de dérive correspondant à la valeur maximale de poussée), on constate le rôle primordial de la 20 forme en épi du motif central, cette forme en épi jouant un rôle stabilisateur puisqu'il permet de maintenir le niveau maximal de poussée quel que soit l'angle de dérive adopté. (0037) Si on adopte une inclinaison supérieure à la limite fixée, on constate que la courbe de poussée en fonction de l'angle de dérive subit à nouveau une diminution significative. Tout se passe comme si, le choix des paramètres de position et d'angles des 25 rainures additionnelles était essentiel pour obtenir l'effet recherché, à savoir la quasi conservation du niveau maximal de poussée aux très fortes dérives (0038) La figure 2 montre une comparaison des courbes de poussée transversale Fy enregistrées avec un pneu selon l'invention (courbe Ci) qui vient d'être décrit et un pneu selon l'art antérieur (courbe C), ce dernier étant identique au pneu de l'invention à la 30 différence qu'il est pourvu de rainures additionnelles faisant un angle de 30 degrés avec une tangente à la direction circonférentielle. On constate que pour des valeurs d'angle de dérive 5 supérieures à la dérive donnant les poussées maximales, alors que pour le pneu 2935296 -8 de l'art antérieur il se produit une perte sensible de la poussée transversale du sol sur le pneu, le pneu de l'invention enregistre une poussée de valeur quasi constante. (0039) La variante selon l'invention qui vient d'être décrite avec le support de la figure 1 peut encore être améliorée en pourvoyant la partie circonférentielle médiane 17 5 avec une pluralité de rainures obliques 40 reliant les extrémités 151 des rainures principales 15 d'une moitié de bande de roulement aux extrémités 161 des rainures principales 16 sur l'autre moitié de bande de roulement comme cela est montré avec la figure 3. (0040) Préférentiellement, ces rainures obliques 40 ont des largeurs égales aux 10 largeurs des rainures additionnelles 20 et elles ont une profondeur égale à la profondeur des rainures additionnelles. Par ailleurs, pour rétablir une sorte de continuité circonférentielle, il est judicieux de pourvoir les faces en vis-à-vis délimitant ces rainures obliques 40 avec des protubérances 41 pour réduire la distance de fermeture desdites rainures en freinage. Grâce au contact rapide voire instantané entre lesdites faces lorsque 15 des efforts transversaux sont générés par le sol sur la surface de roulement de la bande de roulement lors de manoeuvres de virage et lors de freinage sur sol sec, il est possible de conserver une rigidité de la partie circonférentielle médiane 17 tout en bénéficiant d'arêtes additionnelles utiles notamment sur chaussée revêtue d'eau. (0041) La figure 4 montre une variante de sculpture selon l'invention pour une 20 bande de roulement équipant un pneu de même dimension que celle employée pour la figure 1. Par ailleurs les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments structurels. Dans cette variante, les rainures additionnelles 20 ne débouchent que par une première extrémité 21 dans une rainure principale 15 (ou 16). La distance H entre la seconde extrémité 22 et la rainure principale voisine est inférieure à 50% de la 25 distance D3 mesurée entre deux rainures principales suivant la direction de la rainure additionnelle et dans la variante montrée cette distance H est égale à 20 % de la distance D3. (0042) Au-delà des réalisations particulières qui ont été montrées et décrites pour illustrer l'invention, il est clair, pour la personne du métier, que l'on peut y apporter 30 diverses modifications sans sortir de son cadre. C'est ainsi par exemple que l'on pourrait modifier la forme géométrique des rainures additionnelles pour leur donner une configuration curviligne et non plus rectiligne ou encore ajouter d'autres rainures additionnelles axialement à l'extérieur des premières rainures additionnelles. Il est 2935296 -9 également possible de disposer les rainures principales sur chaque moitié de bande de manière à ce que leurs extrémités axialement à l'intérieur ne soient pas toutes à la même distance du plan médian. (0043) Préférentiellement, l'angle A des rainures additionnelles avec la direction 5 circonférentielle est compris entre 4 degrés et 15 degrés