Brevet FR2964600A1 — publié le 20120316

DOMAINE DE L'INVENTION [1] La présente invention concerne une bande de roulement pour pneumatique comportant une pluralité d'incisions et des moyens associés pour réduire la consommation d'énergie en roulage de cette bande. L'invention est notamment relative aux bandes de roulement pour pneumatique destinées à équiper des véhicules automobiles de tourisme. DEFINITIONS [2] Par pneumatique, on entend tous les types de bandages élastiques soumis au cours d'un roulage à une pression interne ou non. [3] Par bande de roulement d'un pneumatique, on entend une quantité de composition caoutchouteuse délimitée par des surfaces latérales et par deux surfaces principales dont une est destinée à entrer en contact avec un sol lorsque le pneumatique roule. [4] Par surface de roulement, on entend la surface formée par les points de la bande de roulement du pneumatique qui entrent en contact avec le sol lorsque le pneumatique roule. [05] Par résistance au roulement, on entend la quantité d'énergie utilisée pour mettre en mouvement le pneumatique, ladite énergie étant transformée en déformation et non restituée. [06] Par bloc, on entend un élément en relief de dimensions équilibrées, par exemple un cube. [07] Par anneau, on comprend un ensemble de blocs disposés de manière adjacente sur la circonférence du pneumatique. [08] Par incision, on entend une découpure (« cut-out » en anglais) délimitant deux parois latérales de deux blocs adjacents, lesdites parois latérales se 1 touchant dans les conditions usuelles de roulage. Généralement, la largeur d'une incision est inférieure à 2 mm. [09] Par « incision fermée », on comprend que les parois latérales associées à l'incision sont en contact sur quasiment toute leur surface. [10] Par rainure, on entend une découpure dont les faces de matière ne se touchent pas dans les conditions usuelles de roulage. Généralement, la largeur d'une rainure est supérieure ou égale à 2 mm. [11] Par direction circonférentielle, on entend une direction tangente à un cercle dont le centre est sur l'axe de rotation du pneumatique. [12] Par direction transversale, on entend une direction parallèle à l'axe de rotation dudit pneumatique. [13] Par direction radiale, on entend toute direction perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique. [14] Par surface d'incision, on entend l'aire que fait l'incision dans un plan 15 perpendiculaire aux parois latérales délimitant ladite incision. [15] Par taux d'entaillement d'un anneau, on entend le rapport de la surface d'incisions présentes sur l'anneau à la surface totale dudit anneau. ETAT DE LA TECHNIQUE 20 [16] La réduction de la consommation d'énergie liée au déplacement d'un véhicule est un objectif important pour tous les constructeurs automobiles et les manufacturiers. Bien souvent, cet objectif conditionne le développement et la commercialisation des pneumatiques. [17] Pour réduire cette consommation d'énergie, une solution consiste à 25 diminuer la résistance au roulement des pneumatiques. [18] Il est connu que la résistance au roulement d'un pneumatique en roulage est liée aux pertes énergétiques dans ledit pneumatique. Ces pertes énergétiques sont dépendantes des caractéristiques d'hystérèse des mélanges de gomme employés dans la bande de roulement. Ces pertes énergétiques sont également dépendantes des cycles de déformations que subit la bande de roulement pendant le roulage du pneumatique. [19] Les déformations subies par la bande de roulement sont dépendantes 5 des forces s'exerçant sur ladite bande au cours du roulage du pneumatique. [20] Ainsi dans la zone de contact entre le pneumatique et le sol, la bande de roulement est soumise à l'action de forces perpendiculaires à la surface de roulement de la bande de roulement. [21] Dans la zone de contact, la bande de roulement est également soumise 10 à l'action de forces de cisaillement tangentes à la surface, lesdites forces de cisaillement étant orientées à la fois selon une direction circonférentielle et selon une direction transversale. [22] Sous l'effet de ces différentes forces, la bande de roulement se déforme entraînant des pertes d'énergie par hystérèse. [23] Le document EP0787601 divulgue une bande de roulement pourvue d'une pluralité d'incisions d'orientations transversales permettant de limiter les pertes d'énergie liées à l'hystérèse des matériaux caoutchoutiques composant la bande de roulement. 20 [24] Les incisions transversales séparent des blocs en relief appartenant à la bande de roulement. [25] Dans le document EP0787601, la largeur des incisions transversales est déterminée en fonction de dimensions géométriques du pneumatique de sorte que les incisions transversales présentes dans la zone de contact soient fermées. 25 [26] La fermeture d'une incision est due à la déformation circonférentielle des deux blocs entourant ladite incision. En effet, sous l'effet des efforts de cisaillement et des efforts de compression, les blocs s'écrasent et les parois latérales opposés desdits blocs se déforment en se rapprochant. Cette déformation des parois latérales entraîne des pertes d'énergie par hystérèse. 15 [27] Cependant, une fois l'incision fermée, c'est-à-dire une fois les blocs en contact sur quasiment toute leur paroi latérale, l'écrasement des blocs est stoppé. La perte d'énergie par hystérèse liée à l'écrasement de la gomme est alors stoppée. [28] L'invention divulguée dans le document EP0787601 permet ainsi de 5 limiter les pertes d'énergie par hystérèse. Elle limite, en effet, les déformations des blocs soumis à des efforts dans le contact avec le sol. [29] Cependant, il a été observé que la fermeture des incisions transversales dans le contact ne se produisait pas dans tout le contact et en particulier à l'entrée du contact. Cette non fermeture génère des pertes d'énergie liées aux 10 déformations de la matière constituant les blocs. [30] C'est donc un but de la présente invention de limiter l'incidence de la présence d'une telle zone d'entrée dans la zone de contact en vue de diminuer davantage les pertes d'énergie liées à l'hystérèse des matériaux. 15 RESUME DE L'INVENTION [31] L'invention concerne une bande de roulement pour pneumatique comportant au moins un anneau en relief, ledit anneau ayant une surface de contact destinée à venir en contact avec un sol lorsque le pneumatique roule, ledit anneau étant pourvu d'incisions d'orientation générale transversale, lesdites incisions délimitant des 20 parois latérales appartenant à des blocs, chaque bloc coupant la surface de contact pour former une première arête et une seconde arête. Le nombre d'incisions dans l'anneau et les caractéristiques desdites incisions étant déterminées de sorte que le rapport de la surface des incisions à la surface de contact dudit anneau est compris entre 0,5 fois et 1,5 fois le rapport entre une épaisseur moyenne de la bande de roulement à un rayon 25 moyen de courbure circonférentielle. Une pluralité de blocs comprend une partie intermédiaire formant chanfrein reliant une des arêtes du bloc considéré à une des parois latérales dudit bloc, de manière à générer un décalage dans la direction circonférentielle entre ladite arête et ladite paroi latérale. [32] La non fermeture des incisions à l'entrée de la zone de contact est liée 30 aux variations de rayon de courbure que subit la bande de roulement lorsqu'elle roule sur un sol. En effet au cours du roulage, la bande de roulement est apte à prendre un premier rayon de courbure correspondant au rayon de courbure d'un pneumatique gonflé non chargé. Dans la zone de contact avec le sol, la bande de roulement prend un second rayon de courbure correspondant au rayon de courbure du sol. En amont de la zone de contact, la bande de roulement prend un troisième rayon de courbure appelé petit rayon de Koutny. L'existence d'un tel petit rayon de courbure entraîne une forte flexion de la bande de roulement en amont de la zone de contact. Cette forte flexion a tendance à écarter les parois latérales des blocs adjacents et donc à élargir les incisions juste avant leur entrée dans la zone de contact. [33] L'invention propose de réaliser un chanfrein au niveau d'une arête du bloc. Le chanfrein retarde l'instant du contact entre le bloc et le sol, ce qui permet à l'incision délimitée par le bloc de commencer à se fermer avant même que ledit bloc n'ait touché le sol. La déformation du bloc lors de son contact avec le sol est alors limitée puisque l'espace dans lequel ledit bloc peut se déformer est réduit, l'incision ayant commencée à se fermer. [34] En conséquence grâce aux chanfreins, on limite davantage les pertes d'énergie par hystérèse. [35] De préférence, le rapport de la surface des incisions à la surface de 20 contact dudit anneau est compris entre 0,9 fois et 1,1 fois le rapport entre l'épaisseur moyenne de la bande de roulement au rayon moyen de courbure circonférentielle. [36] On limite davantage les pertes d'énergie par hystérèse. [37] De préférence, l'arête est décalée par rapport à la paroi latérale d'une 25 distance au moins égale à la largeur de l'incision délimitant ladite paroi latérale. En donnant une largeur suffisamment importante aux chanfreins, on augmente l'effet recherché. [38] De préférence, l'arête est décalée par rapport à la paroi latérale d'une distance au plus égale à la moitié de la distance séparant les deux parois latérales du bloc. [39] On évite une perte de rigidité des blocs en limitant la largeur des 5 chanfreins. [40] De préférence, la partie intermédiaire a une hauteur radiale au moins égale à 5% de la profondeur de l'incision délimitant ladite paroi latérale. [41] En donnant une hauteur suffisamment importante aux chanfreins, on 10 augmente l'effet recherché. [42] De préférence, la partie intermédiaire est inclinée d'un angle au plus égal à 45 degrés avec la direction radiale. [43] Au-delà de 45 degrés, on réduit trop la surface de contact avec le sol 15 ainsi que la rigidité des blocs, ce qui peut dégrader à terme le fonctionnement de la bande de roulement. [44] Alternativement, chaque bloc comprend deux parties intermédiaires formant chanfrein, chaque partie intermédiaire étant associée à une des arêtes du bloc. Il 20 est ainsi possible de fabriquer des pneumatiques non directionnels à partir de la bande de roulement de l'invention. Ces pneumatiques non directionnels ne comprennent pas de sens préférentiel de roulage. [45] Alternativement, chaque bloc comprend au moins un plot d'appui 25 faisant saillie depuis une paroi latérale dudit bloc, ledit plot d'appui comprenant une surface active apte à venir en contact avec une paroi latérale d'un autre bloc adjacent. [46] Les plots d'appui permettent de réduire le volume des incisions, ce qui limite davantage encore la déformation des blocs lorsqu'ils entrent en contact avec le sol. On limite alors encore plus les pertes d'énergie par hystérèse. [47] De préférence, chaque plot d'appui prolonge la partie intermédiaire formant chanfrein. [48] Les plots d'appui étant au plus proche du sol, leur déformation est maximale lors du contact de la bande de roulement avec le sol. Le volume des incisions est ainsi davantage réduit. [49] Alternativement, une pluralité d'incisions est inclinée d'un angle au plus égal à 45 degrés par rapport à la direction radiale. [50] En inclinant les incisions, on s'assure d'une meilleure fermeture desdites incisons. On limite ainsi davantage la déformation des blocs. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [51] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : 20 - la figure 1 représente schématiquement une vue partielle en coupe transversale d'un pneumatique comportant une bande de roulement conforme à l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement une vue partielle de la surface de roulement de la bande de roulement de la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue en coupe circonférentielle d'une partie de la bande 25 de roulement de la figure 1 au repos ; - la figure 4 représente une vue agrandie d'un bloc de la figure 3 ; - la figure 5 représente une vue en coupe circonférentielle d'une partie de la bande de roulement de la figure 1 en contact avec le sol ; 15 - la figure 6 représente une seconde variante de la bande de roulement de la figure 1; - la figure 7 représente une troisième variante de la bande de roulement de la figure 1 ; - la figure 8 représente une quatrième variante de la bande de roulement de la figure 1 ; - la figure 9 représente une cinquième variante de la bande de roulement de la figure 1. [52] Dans la description qui va suivre, des éléments identiques ou similaires seront désignés par des références identiques. [53] La figure 1 présente schématiquement une vue partielle en coupe transversale d'un pneumatique 1. [54] Le pneumatique 1 comporte un sommet comprenant une région de sommet 3 prolongée latéralement par des flancs 5 se raccordant à des bourrelets (non représentés) destinés à être en contact avec une jante de montage. [55] Le pneumatique 1 comprend une armature de carcasse 7 s'étendant d'un bourrelet à l'autre bourrelet en passant par les flancs 5 et la région de sommet 3. [56] La région de sommet 3 comprend une armature de renforcement 9 surmontée radialement à l'extérieure par une bande de roulement 11. [57] La bande de roulement 11 comprend radialement à l'extérieur une surface de roulement 13 destinée à venir en contact avec le sol pendant le roulage du véhicule. [58] La bande de roulement 11 comprend une pluralité de rainures 15 (« groove » en anglais). [59] Les rainures 15 délimitent des anneaux en relief 17. [60] Chaque anneau 17 a une surface de contact destinée à venir en contact avec le sol lorsque le pneumatique roule. L'ensemble des surfaces de contact des différents anneaux forme la surface de roulement du pneumatique. [61] L'anneau 17 a une épaisseur moyenne E. L'épaisseur moyenne E est 5 mesurée ici au milieu de la largeur La de l'anneau 17 entre la surface de contact de l'anneau 17 et l'armature de renforcement 9. [62] L'anneau 17 a également un rayon moyen de courbure circonférentielle Rc mesuré au milieu de la largeur La de l'anneau 17. [63] La figure 2 présente schématiquement une vue partielle de la surface de roulement de la bande de roulement. [64] L'anneau 17 est pourvu d'une première incision 19a, d'une seconde incision 19b et d'une troisième incision 19c. Les incisions 19a, 19b 19c sont 15 d'orientation générale transversale. Les incisions 19a, 19b 19c délimitent respectivement un premier bloc 21a, un second bloc 21b et un troisième bloc 21c. [65] Le nombre d'incisions dans l'anneau et les caractéristiques desdites incisions sont déterminées de sorte que le taux d'entaillement de l'anneau 17 est compris entre 0,5 fois et 1,5 fois le rapport entre l'épaisseur moyenne E de la bande de 20 roulement au rayon moyen de courbure circonférentielle Rc. [66] Ainsi, le nombre d'incisions N, la largeur des incisions Wi, la longueur des incisions Li, la largeur de l'anneau La sont déterminés de sorte que l'équation suivante soit respectée : [67] 0,5 * E / Rc REVENDICATIONS1 - Bande de roulement pour pneumatique comportant au moins un anneau en relief (17) ; - ledit anneau (17) ayant une surface de contact destinée à venir en contact avec un sol lorsque le pneumatique roule ; - ledit anneau (17) étant pourvu d'incisions (19a, 19b, 19c) d'orientation générale transversale, lesdites incisions délimitant des parois latérales (25a, 25b, 25c, 27a, 27b, 27c) appartenant à des blocs (21a, 21b, 21c), chaque bloc coupant la surface de contact pour former une première arête (22a, 22b, 22c) et une seconde arête (24a, 24b, 24c) ; - le nombre d'incisions (19a, 19b, 19c) dans l'anneau et les caractéristiques desdites incisions étant déterminées de sorte que le rapport de la surface des incisions à la surface de contact dudit anneau est compris entre 0,5 fois et 1,5 fois le rapport entre une épaisseur moyenne (E) de la bande de roulement à un rayon moyen de courbure circonférentielle (Rc); ladite bande de roulement (11) étant caractérisée en ce que : - une pluralité de blocs (2la, 21b, 21c) comprend une partie intermédiaire (29a, 29b, 29c, 31) formant chanfrein reliant une des arêtes (22a, 22b, 22c, 24) du bloc considéré à une des parois latérales (25a, 25b, 25c, 27a, 27b, 27c) dudit bloc, de manière à générer un décalage dans la direction circonférentielle entre ladite arête et ladite paroi latérale. 2 - Bande de roulement selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rapport de la surface des incisions à la surface de contact dudit anneau est compris entre 0,9 fois et 1,1 fois le rapport entre l'épaisseur moyenne (E) de la bande de roulement au rayon moyen de courbure circonférentielle (Rc). 3 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que l'arête (22a, 22b, 22c, 24a, 24b, 24c) est décalée par rapport à la paroi latérale (25a, 25b, 25c, 27a, 27b, 27c) d'une distance (D) au moins égale à la largeur (Wi) de l'incision (19a, 19b, 19c) délimitant ladite paroi latérale. 4 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que l'arête (22a, 22b, 22c, 24a, 24b, 24c) est décalée par rapport à la paroi latérale (25a, 25b, 25c, 27a, 27b, 27c) d'une distance (D) au plus égale à la moitié de la distance (Lb) séparant les deux parois latérales dudit bloc. - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la partie intermédiaire (29a, 29b, 29c, 31) a une hauteur radiale (H) au moins égale à 5% de la profondeur (P) de l'incision délimitant la paroi latérale. 15 6 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que la partie intermédiaire (29a, 29b, 29c, 31) est inclinée d'un angle (a) au plus égal à 45 degrés avec la direction radiale. 7 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en 20 ce que chaque bloc (21a, 21b, 21c) comprend deux parties intermédiaires (29a, 29b, 29c, 31) formant chanfrein, chaque partie intermédiaire étant associée à une des arêtes (22a, 22b, 22c, 24) dudit bloc. 8 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée en 25 ce que le bloc comprend au moins un plot d'appui (33) faisant saillie depuis une paroi latérale (25a, 25b, 25c, 27a, 27b, 27c) dudit bloc, ledit plot d'appui comprenant une surface active apte à venir en contact avec une paroi latérale d'un autre bloc adjacent. 9 - Bande de roulement selon la revendication 8 caractérisée en ce que chaque plot 30 d'appui (33) prolonge la partie intermédiaire (29a, 29b, 29c, 31) formant chanfrein. 51010 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce qu'une pluralité d'incisions (19b) est inclinée d'un angle ((3) au plus égal à 45 degrés par rapport à la direction radiale (Z).