Brevet FR2968600A1 — publié le 20120615

DOMAINE DE L'INVENTION [1] La présente invention concerne une bande de roulement pour 5 pneumatique neige et plus particulièrement une bande de roulement pour pneumatique neige ayant une sculpture asymétrique. ETAT DE LA TECHNIQUE [2] Un pneumatique pour roulages hivernaux, dit pneumatique neige, doit 10 obéir de manière connue à un grand nombre d'exigences techniques, souvent antinomiques, parmi lesquelles une faible résistance au roulement, une résistance élevée à l'usure, ainsi qu'une bonne adhérence sur un sol sec, sur un sol mouillé et sur un sol enneigé. [3] Les sols enneigés, dits sols blancs, ont pour caractéristiques de 15 présenter un faible coefficient de frottement, ce qui conduit au développement de pneumatiques neige ayant une composition de caoutchouc spécifique. La performance d'adhérence sur un sol mouillé de ces pneumatiques peut être dans certaines conditions d'utilisation inférieure à celle des pneumatiques été. [4] L'optimisation de la bande de roulement pour trouver le meilleur 20 compromis entre l'adhérence sur un sol mouillé et l'adhérence sur un sol enneigé reste donc une préoccupation constante des concepteurs de pneumatiques. DEFINITIONS [5] Par « pneumatique », on entend tous les types de bandages élastiques 25 soumis au cours d'un roulage à une pression interne ou non. [6] Par « pneumatique neige » (« snow tyre » ou « winter tyre » en anglais), on entend un pneumatique repéré par une inscription M+S ou M.S. ou encore M&S, marquée sur au moins un des flancs du pneumatique. Ce pneumatique neige se caractérise par un dessin de la bande de roulement et une structure destinés avant tout à 1 assurer, dans la boue et la neige fraîche ou fondante, un comportement meilleur que celui d'un pneumatique du type routier (en anglais appelé « road type tyre ») conçu pour rouler sur des sols non enneigés. [7] Par « bande de roulement d'un pneumatique », on entend une quantité de composition de caoutchouc 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. [8] 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 10 lorsque le pneumatique roule. [9] Par « bande de roulement asymétrique », on entend une bande de roulement présentant une sculpture non symétrique par rapport à un plan médian du pneumatique. [10] Par «motif de base », on entend un groupement particulier d'éléments 15 en relief. Les motifs de base de la bande de roulement dérivent d'un même motif élémentaire à un rapport d'échelle près. [11] Par «pas d'un motif de base », on entend la longueur dudit motif de base selon une direction circonférentielle X. [12] Par « rainure » (« groove » en anglais), on entend une découpure 20 (« cut-out » en anglais) 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 1 mm. [13] Par « incision » (« sipe » en anglais), on entend une découpure dont les faces de matière se touchent dans les conditions usuelles de roulage. Généralement, 25 la largeur d'une incision est inférieure à 1 mm et la profondeur de l'incision dans la bande de roulement est supérieure ou égale à 3 mm. [14] Les propriétés dynamiques tan(8) et G* caractérisent la composition de caoutchouc. Ces propriétés mécaniques sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d'un 30 échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 400 mm2 de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, lors d'un balayage en température. Les résultats exploités sont le module complexe de cisaillement dynamique G* mesuré à 60°C et le facteur de perte tan(8) mesuré à 0°C sous une contrainte fixe de 0,7 MPa. La valeur de tan(8) à 0°C est représentative du potentiel d'adhérence sur un sol mouillé. La valeur de G* mesurée à 60°C est représentative de la rigidité, c'est-à-dire de la résistance à la déformation élastique. [15] Le terme « pce » signifie parties en poids pour cent parties d'élastomère(s). [16] Par « direction circonférentielle », on entend une direction tangente à un cercle dont le centre est sur l'axe de rotation du pneumatique. [17] Par « direction transversale », on entend une direction parallèle à l'axe de rotation du pneumatique. BREF EXPOSE DE L'INVENTION [18] L'invention concerne une bande de roulement asymétrique pour pneumatique neige comprenant au moins une composition de caoutchouc. La bande de roulement comporte une surface de roulement destinée à être en contact avec un sol au cours du roulage du pneumatique. La bande de roulement comporte une séquence de motifs de base arrangés selon la direction circonférentielle, chaque motif de base s'étendant sur au moins 80% de la largeur de la bande de roulement. Chaque motif de base comporte une pluralité d'éléments en relief pourvus d'incisions débouchant sur la surface de roulement, chaque incision ayant une largeur inférieure à 1 mm et une profondeur d'au moins 3 mm. Pour chaque motif de base, on définit un niveau Lli*c.i d'orientation des incisions correspondant à avec ai l'angle positif ou négatif P*Wm formé sur la surface de roulement par la ième incision avec la direction transversale, avec ai Lli*ai avec ai l'angle positif ou négatif formé sur la surface de roulement par la P*Wm ième incision avec la direction transversale, avec ai correspondant à , ladite densité d'incisions étant supérieure ou égale à 60 P*Wm µm/mm'. [106] Avec une telle densité d'incision, on améliore particulièrement l'adhérence sur un sol enneigé. [107] Dans une variante de réalisation, on définit un critère de tirage (CT) L li * ai du motif de base correspondant à , ledit critère de tirage étant inférieur ou égal à 0,2. [108] Les incisions inclinées forment des arêtes inclinées sur la surface de roulement de la bande de roulement. Un sol sec induit des efforts longitudinaux importants sur la bande de roulement du pneumatique. Sous l'effet de ces efforts longitudinaux, une partie des arêtes inclinées formées par les incisions génère des efforts transversaux résiduels qui peuvent se transmettre au dispositif de direction du véhicule. [109] En choisissant l'orientation et la longueur des incisions de la bande de roulement selon les critères de l'invention, on s'assure que les effets de tirage latéral liés aux incisions se compensent, au moins en partie, au niveau de chaque motif de base du pneumatique. De cette manière, on limite le tirage latéral global du pneumatique au cours d'un roulage sur un sol sec tout en améliorant l'adhérence de ce pneumatique sur un sol enneigé. [110] Préférentiellement, tout ou partie des éléments en relief des motifs de 5 base comprennent au moins un chanfrein, ledit chanfrein appartenant à une arête des éléments en relief faisant un angle au plus égal à 45 ° avec la direction transversale. [111] L'utilisation d'un tel chanfrein permet d'éviter l'arrachement de caoutchouc de cette arête sous forte sollicitation, par exemple lors d'un freinage sur un sol sec. On limite ainsi l'usure de la bande de roulement. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [112] 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 : 15 - la figure 1 représente schématiquement une vue partielle d'une bande de roulement d'un pneumatique conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre comment le bord axial d'une bande de roulement est déterminé selon une première méthode de détermination ; - la figure 3 illustre comment le bord axial d'une bande de roulement est déterminé 20 selon une seconde méthode de détermination ; - la figure 4 représente plus particulièrement un motif de base de la bande de roulement de la figure 1. [113] Dans la description qui va suivre, des éléments identiques ou 25 similaires seront désignés par des références identiques. [114] La figure 1 présente partiellement la surface de roulement d'une bande de roulement 1. 10 [115] La bande de roulement 1 comprend une séquence de n motifs de base 3, 5 agencés selon la direction circonférentielle X, avec n un entier naturel supérieur ou égal à 1. Pour faciliter la compréhension de la figure 1, on a représenté seulement un premier motif de base 3 et un second motif de base 5. [116] Chaque motif de base 3, 5 s'étend selon la direction circonférentielle X selon un pas P déterminé. [117] Le pas du premier motif de base 3 est ici identique au pas du second motif de base 5. En variante, les pas des motifs de base sont différents. [118] Chaque motif de base 3, 5 s'étend sur au moins 80% de la largeur W 10 de la bande de roulement. Dans l'exemple de la figure 1, la largeur Wm du motif de base 3, 5 est ici sensiblement identique à la largeur W de la bande de roulement. [119] La largeur W de la bande de roulement correspond à la distance entre un premier bord axial 7 et un second bord axial 9 de la bande de roulement. [120] La manière dont on détermine la largeur W d'une bande de roulement 15 est illustrée aux figures 2 et 3 qui montrent chacune le profil partiel d'une bande de roulement 1 et la partie d'un flanc 8 qui lui est adjacente. Dans certaines architectures de pneumatique, la transition de la bande de roulement vers les flancs est très nette, comme dans le cas représenté à la figure 2, et la détermination du premier bord axial 7 et du second bord axial (non représenté) est intuitive. 20 [121] Il existe cependant des architectures de pneumatique où la transition entre la bande de roulement et les flancs est continue. Un exemple est représenté à la figure 3. [122] Sur cette figure 3, on détermine le premier bord axial 7 et le second bord axial de la bande de roulement comme suit. On trace, dans une coupe radiale du 25 pneumatique, la tangente à la surface de roulement en tout point de ladite surface de roulement dans la zone de transition vers le flanc. Le premier bord axial 7 est le point dans lequel l'angle [3 (béta) entre ladite tangente et une direction axiale est égal à 30°. Lorsqu'il existe plusieurs points pour lesquels l'angle [3 entre ladite tangente et une direction axiale est égal à 30°, on retient le point radialement le plus à l'extérieur. On procédera de la même manière pour déterminer le second bord axial de la bande de roulement. [123] La figure 4 présente plus particulièrement le premier motif de base 3 5 de la figure 1. [124] Le premier motif de base 3 comprend ici 11 éléments en relief, dénommés respectivement premier élément en relief Il a, second élément en relief 1 lb, troisième élément en relief 11 c, quatrième élément en relief 11 d, cinquième élément en relief 11 e, sixième élément en relief 11f, septième élément en relief 11g, huitième 10 élément en relief 11h, neuvième élément en relief Ili, dixième élément en relief 11j, onzième élément en relief 11k. [125] Le premier motif de base 3 est pourvu de i incisions 13i débouchant sur la surface de roulement, avec i un entier naturel supérieur à 1. [126] Les i incisions sont réparties sur les différents éléments en relief 11 a- 15 11k. [127] Pour chaque incision 13i, il est possible de déterminer une longueur d'incision li correspondant à la longueur de la trace de ladite incision sur la surface de roulement. [128] On détermine également pour chaque incision 13i un angle ai (alpha 20 i), avec ai i est le nombre d'incisions dans le motif de base, li est la longueur de la ième incision sur la surface de roulement, P est le pas du motif de base et Wm est la largeur du motif 20 de base. [139] Le niveau d'orientation NO des incisions correspond à *ai l'équation . Pour rappel, ai est l'angle positif ou négatif formé sur la surface P*Wm de roulement par la ième incision avec la direction transversale Y et on a ai REVENDICATIONS1 - Bande de roulement asymétrique pour pneumatique neige comprenant une composition de caoutchouc, ladite bande de roulement (1) comportant une surface de roulement destinée à être en contact avec un sol au cours du roulage du pneumatique, ladite bande de roulement (1) comportant une séquence de motifs de base (3, 5) arrangés selon la direction circonférentielle (X), chaque motif de base s'étendant sur au moins 80% de la largeur (W) de la bande de roulement (1), chaque motif de base (3, 5) comportant une pluralité d'éléments en relief (lla-llk) pourvus d'incisions (13i) débouchant sur la surface de roulement, chaque incision ayant une largeur inférieure à 1 mm et une profondeur d'au moins 3 mm, ladite bande de roulement étant caractérisée en ce que pour chaque motif de base (3, 5), on définit un niveau d'orientation des *r1i incisions (NO) correspondant à avec i le nombre d'incisions dans le motif, li P*Wm la longueur de la ième incision sur la surface de roulement, P le pas du motif de base, Wm la largeur du motif de base, ai l'angle positif ou négatif formé sur la surface de roulement par la ième incision avec la direction transversale, avec ai 2 - Bande de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition de caoutchouc a une température de transition vitreuse comprise dans un domaine allant de -30°C à -20°C. 3 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la composition de caoutchouc comporte entre 10 et 60 pce d'un agent plastifiant liquide.25 4 - Bande de roulement selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'agent plastifiant liquide est une huile végétale. - Bande de roulement asymétrique pour pneumatique neige comprenant une 5 composition de caoutchouc, ladite bande de roulement (1) comportant une surface de roulement destinée à être en contact avec un sol au cours du roulage du pneumatique, ladite bande de roulement (1) comportant une séquence de motifs de base (3, 5) arrangés selon la direction circonférentielle (X), chaque motif de base s'étendant sur au moins 80% de la largeur (W) de la bande de roulement (1), chaque motif de base (3, 5) comportant une pluralité d'éléments en relief (lla-llk) pourvus d'incisions (13i) débouchant sur la surface de roulement, chaque incision ayant une largeur inférieure à 1 mm et une profondeur d'au moins 3 mm, ladite bande de roulement étant caractérisée en ce que pour chaque motif de base (3, 5), on définit un niveau d'orientation des *r1i incisions (NO) correspondant à avec i le nombre d'incisions dans le motif, li P*Wm la longueur de la ième incision sur la surface de roulement, P le pas du motif de base, Wm la largeur du motif de base, ai l'angle positif ou négatif formé sur la surface de roulement par la ième incision avec la direction transversale, avec ai 6 - Bande de roulement selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite 25 composition de caoutchouc comporte 20 à 100 pce d'un élastomère diénique portant au moins une fonction SiOR, R étant l'hydrogène ou un radical hydrocarboné. 7 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que la charge inorganique renforçante comprend de 50 à 100% en masse de silice. 8 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que ladite composition de caoutchouc comprend 100 à 160 pce de ladite charge inorganique renforçante. 9- Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le système plastifiant comprend une résine hydrocarbonée selon un taux A 10 compris entre 10 et 60 pce. 10- Bande de roulement selon la revendication 9, caractérisée en ce que le taux total A+B est supérieur à 50 pce. 15 11 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisée en ce que l'huile végétale est une huile de tournesol. 12 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée li en ce qu'on définit une densité d'incisions (D) correspondant à , ladite densité P*Wm 20 d'incisions étant supérieure ou égale à 60 µm/mm2. 13 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'on définit un critère de tirage (CT) du motif de base correspondant à L li *ai , ledit critère de tirage étant inférieur ou égal à 0,2. 14 - Bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisée en ce que tout ou partie des éléments en relief des motifs de base comprennent au moins un chanfrein, ledit chanfrein appartenant à une arête des éléments en relief faisant un angle au plus égal à 45 ° avec la direction transversale. 15 - Pneumatique neige comportant une bande de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.