Brevet FR2989031A1 — publié le 20131011

P10-2825 - FR - 1 - BANDE DE ROULEMENT DE PNEU POUR ESSIEU MOTEUR DE POIDS LOURD. DOMAINE DE L'INVENTION [0001] La présente invention concerne les pneus pour véhicules de type poids lourd et plus particulièrement les bandes de roulement de tels pneus destinés à équiper des essieux moteurs de véhicules poids lourd. [0002] D'une manière générale, un pneu pour véhicule poids lourd tels que camions, bus, tracteurs, comprend une armature de carcasse comprenant une pluralité de renforts disposés radialement, c'est-à-dire formant un angle égal ou proche de 90 degrés avec la direction circonférentielle, cette armature de carcasse étant elle-même surmontée d'une armature de sommet s'étendant dans la direction circonférentielle. Cette armature de sommet est elle-même surmontée sur sa surface radialement extérieure par une bande de roulement réalisée avec au moins un mélange de caoutchouc dont la partie radialement la plus à l'extérieur forme une surface de roulement destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage du pneu. [0003] En combinaison avec cette structure interne de pneu, il est connu de pourvoir la bande de roulement, c'est-à-dire la partie du pneu destinée à venir en contact avec le sol lors du roulage et à s'user lors du roulage, d'une sculpture formée d'éléments de relief délimités par des rainures qu'elles soient d'orientation circonférentielle, transversale ou oblique. L'objectif d'une telle sculpture est de conférer à la bande de roulement de bonnes performances en roulage sur chaussée sèche et sur chaussée revêtue d'eau notamment par temps de pluie. [0004] Pour améliorer les performances des bandes de roulement sans toutefois trop abaisser les rigidités de cisaillement desdites bandes, il est connu de former sur la surface de roulement une pluralité d'arêtes orientées transversalement ou en oblique afin de couper la pellicule d'eau sur une chaussée pour assurer un bon contact entre la bande de roulement et la chaussée. Un moyen d'obtention de telles arêtes consiste à pourvoir la bande avec une pluralité de découpures, ces découpures ayant la forme de rainures ou la forme d'incisions. On distingue, dans la présente demande, les incisions des rainures en ce - 2 - que les incisions ont une largeur appropriée pour permettre pendant le roulage un contact au moins partiel entre les parois en vis-à-vis délimitant ces incisions et notamment au cours du passage dans le contact avec le sol, ce qui ne saurait être le cas pour les rainures dans les conditions normales d'usage du pneu. [0005] Combiné à ce besoin d'améliorer la performance d'adhérence par la présence d'arêtes formées par les découpures transversales, il est également requis que les performances d'une bande de roulement soient pérennes, c'est-à-dire que des performances satisfaisantes soient atteintes même après une usure partielle plus ou moins avancée. Par usure partielle d'une bande de roulement, on entend un état d'usure correspondant à une épaisseur de bande de roulement au plus égale à l'épaisseur totale de bande pouvant être usée avant de devoir changer le pneu notamment pour des raisons de réglementation. [0006] La formation d'une pluralité de découpures dans une bande de roulement, si elle est favorable pour améliorer les performances d'adhérence notamment sur sol mouillé, se traduit par une baisse significative des rigidités de la bande de roulement, par l'absence de matière, ce qui peut se révéler défavorable en usure. Ceci est d'autant plus vrai que la bande de roulement doit offrir à l'usager une pérennité des performances et qu'en conséquence l'épaisseur totale à user doit être relativement importante. En moyenne, pour un pneu destiné à être monté sur un essieu moteur, cette épaisseur est au moins égale à 18 mm, cette épaisseur tenant compte de l'épaisseur additionnelle nécessaire à l'opération dite de "recreusage" -"regrooving" en anglais. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0007] La demande de brevet WO 2011/039194-Al décrit un nouveau type de sculpture de bande de roulement selon lequel la pérennité des performances d'une bande de roulement est obtenue grâce à une gestion particulière des volumes de creux dans ladite bande de roulement. [0008] Dans cette demande, il est décrit une bande de roulement pour pneu de véhicule poids lourd qui est pourvue d'au moins une rainure délimitée par des parois latérales en - 3 - vis-à-vis, cette rainure débouchant sur la surface de roulement de façon discontinue en une pluralité de portions ouvertes vers l'extérieur de la bande, les parois latérales étant reliées par une partie formant le fond de la rainure. Ces portions ouvertes comprennent deux extrémités se prolongeant sous la surface de roulement par des premiers canaux, les canaux ayant des entrées reliées aux extrémités des portions ouvertes. Chacune de ces rainures offre une capacité de drainage à l'état neuf par la continuité avec les canaux ; cette capacité de drainage est remplie à l'état usé dès lors qu'en combinaison avec ces premiers canaux des deuxièmes canaux continus sont formés intégralement sous la surface de roulement, ces deuxièmes canaux étant ou non reliés aux premiers canaux. Ainsi, il est possible de limiter la diminution des rigidités de la bande de roulement, notamment la rigidité de cisaillement sous efforts tangentiels exercés en roulage dans le contact avec une chaussée, tout en conservant une capacité appropriée des rainures à évacuer l'eau présente sur la chaussée. [0009] Par rapport à l'état de la technique antérieur, ce type de rainure permet - tout en assurant le niveau minimum de drainage grâce à la présence d'un volume de creux approprié et ouvert sur la surface de roulement - de conserver à la bande de roulement des rigidités, notamment de cisaillement, qui sont plus grandes que celles de bandes pourvues de rainures ayant des profondeurs au moins égales à l'épaisseur de matière à user pendant le roulage. [0010] Définitions : [0011] Le taux de creux volumique d'une sculpture d'une bande de roulement à l'état neuf est égal au rapport entre le volume des creux (formés notamment par des rainures, des incisions, des cavités) délimités par les éléments de relief (blocs, nervures) et le volume total de la bande de roulement comprenant le volume de matière à user et le volume des creux. Un taux de creux volumique faible indique un faible volume de creux relativement au volume de la bande de roulement. Pour chaque niveau d'usure, on peut également définir un volume de creux. [0012] Le taux de creux surfacique d'une sculpture d'une bande de roulement est égal au rapport entre la surface des creux sur la surface de roulement à un état d'usure donné rapporté à la surface de la surface de roulement à laquelle on ajoute la surface des creux - 4 - sur la surface de roulement. Ce taux de creux surfacique peut être évalué à l'état neuf et à différents niveaux d'usure de la bande. Il est connu que ce taux de creux surfacique doit être si possible constant si on veut la pérennité des performances avec l'usure. [0013] Un bloc est un élément en relief formé sur une bande de roulement, cet élément étant délimité par des creux ou rainures et comprenant des parois latérales et une face de contact, cette dernière étant destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage. [0014] Une nervure est un élément en relief formé sur une bande de roulement, cet élément étant délimité par deux rainures. Une nervure comprend deux parois latérales et une face de contact, cette dernière étant destinée à venir en contact avec la chaussée. [0015] L'épaisseur totale E d'une bande de roulement est mesurée, sur le plan équatorial du pneu pourvu de cette bande, entre la surface de roulement et la partie radialement la plus à l'extérieur de l'armature de sommet à l'état neuf [0016] Une bande de roulement a une épaisseur maximale PMU de matière à user en roulage, cette épaisseur maximale PMU étant inférieure à l'épaisseur totale E. [0017] Par direction radiale, on entend une direction qui est perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu (cette direction correspond à la direction de l'épaisseur de la bande de roulement). [0018] Par direction axiale, on entend une direction parallèle à l'axe de rotation du pneu. [0019] Par direction circonférentielle, on entend une direction qui est tangente à tout cercle centré sur l'axe de rotation. Cette direction est perpendiculaire à la fois à la direction axiale et à une direction radiale. [0020] Une découpure désigne de manière générique soit une rainure soit une incision et correspond à l'espace délimité par des parois de matière se faisant face et distantes l'une de l'autre d'une distance non nulle (dite "largeur de la découpure"). Ce qui différencie une incision d'une rainure c'est précisément cette distance ; dans le cas d'une incision, cette distance est appropriée pour permettre la mise en contact au moins partielle des parois opposées délimitant ladite incision au moins lors du passage dans le contact avec la 2 98903 1 - 5 - chaussée. Dans le cas d'une rainure, les parois de cette rainure ne peuvent venir en contact l'une contre l'autre dans les conditions usuelles de roulage. [0021] Les conditions d'utilisation du pneu, telles que définies notamment par la norme E.T.R.T.O., précisent la pression de gonflage de référence correspondant à la capacité de 5 charge du pneu indiquée par son indice de charge et son code vitesse. [0022] L'empreinte de contact avec la chaussée est réalisée avec le pneu en statique, à partir de laquelle on calcule une valeur moyenne de longueur d'empreinte. [0023] Le plan équatorial correspond à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu et divisant le pneu en deux parties égales ou sensiblement égales. 10 BREF EXPOSE DE L 'INVENTION [0024] Le besoin existe d'une bande de roulement pour un pneu destiné plus particulièrement à équiper un essieu moteur d'un véhicule poids lourd, cette bande assurant au pneu à la fois des performances améliorées en adhérence sur chaussée revêtue d'eau, des performances améliorées en usure et des performances améliorées en 15 comportement sur chaussée sèche, ces améliorations devant le moins possible porter atteinte à la pérennité des performances avec l'usure de la bande. [0025] Ainsi, le pneu pour véhicule poids lourd conforme à l'invention, comprend une armature de carcasse surmontée par une armature de sommet, cette armature de sommet s'étendant de part et d'autre d'un plan équatorial divisant le pneu en deux parties égales ou 20 sensiblement égales, et radialement à l'extérieur de cette armature de sommet une bande de roulement ayant une surface de roulement pour venir en contact avec la chaussée, cette bande ayant une largeur W et une épaisseur totale E, cette épaisseur totale E correspondant à l'épaisseur totale de matière mesurée sur le plan équatorial entre la surface de roulement et la partie radialement la plus à l'extérieur de l'armature de sommet, 25 cette bande de roulement ayant une épaisseur maximale PMU de matière à user en roulage, cette épaisseur maximale PMU étant au plus égale à l'épaisseur totale E. [0026] Cette bande de roulement comprend au moins deux rainures circonférentielles délimitant au moins une rangée intermédiaire d'indice (i) et deux rangées de bord - 6 - d'indice (e), ces rangées de bord délimitant axialement la bande de roulement dans sa largeur W. En outre, cette bande comprend une pluralité de découpures transversales formées sur chacune des rangées intermédiaires et de bord. L'ensemble des rainures et découpures s'ouvrant sur la surface de roulement à l'état neuf et quelle que soit leur orientation, représentent à l'état neuf un volume total de creux ouvert sur la surface de roulement ayant un volume Vco, ce volume Vco étant au plus égal à 16% du volume total Vt de la bande de roulement (ce volume Vt étant égal à la somme des volumes de matière à user Vmu et de tous les creux, qu'ils soient ou non ouverts sur la surface de roulement à l'état neuf). [0027] Cette bande de roulement comprend en outre des canaux ou cavités s'étendant sous la surface de roulement à l'état neuf, ces canaux formant un volume total Vcc de creux caché et sont destinés à former de nouvelles rainures après usure partielle de la bande de roulement et avant usure complète de ladite bande. [0028] À l'état initial, cette bande de roulement est telle que le volume Vcc de creux 15 caché total est au moins égal à 30% du volume de creux Vco débouchant sur la surface de roulement à l'état neuf [0029] Les rangées intermédiaires d'indice (i) ainsi que les rangées de bord d'indice (e) sont pourvues chacune d'une pluralité de découpures transversales ou obliques (c'est-à-dire en faisant un angle moyen au plus égal à 50 degrés) réparties sur chaque rangée d'une 20 façon régulière ou quasiment régulière avec un pas moyen respectivement Pi pour les rangées intermédiaires d'indice (i) et un pas Pe pour les rangées de bord d'indice (e). Ces découpures ont des profondeurs moyennes égales respectivement à Di, De. Ces profondeurs Di et De sont au moins égales à 20% de l'épaisseur PMU. [0030] Ces découpures transversales prennent la forme soit d'incisions soit de rainures ou 25 d'une combinaison d'incisions et de rainures. Une incision se distinguant d'une rainure en ce que les parois qui la délimitent viennent en contact au moins en partie lors du passage dans le contact avec une chaussée pendant le roulage aux conditions d'utilisation. [0031] Cette bande de roulement est caractérisée en ce que : - 7 - [0032] sur les rangées de bord, le pas moyen des découpures est déterminé de façon que soit satisfaite la relation : 1.30 REVENDICATIONS1- Pneu pour véhicule poids lourd, ce pneu comprenant une armature de carcasse surmontée par une armature de sommet, cette armature de sommet s'étendant de part et d'autre d'un plan équatorial divisant le pneu en deux parties égales ou sensiblement égales, ce pneu comprenant radialement à l'extérieur de l'armature de sommet une bande de roulement (10) ayant une surface de roulement (100) pour venir en contact avec la chaussée, cette bande (10) ayant une largeur W et une épaisseur totale E, cette épaisseur totale E correspondant à l'épaisseur totale de matière mesurée sur le plan équatorial entre la surface de roulement (100) à l'état initial du pneu neuf et la partie radialement la plus à l'extérieur de l'armature de sommet, cette bande de roulement (10) ayant une épaisseur maximale PMU de matière à user en roulage, cette épaisseur maximale PMU étant inférieure à l'épaisseur totale E, - cette bande de roulement comprenant au moins deux rainures d'orientation générale circonférentielle (1, 2, 3, 4) délimitant au moins une rangée intermédiaire (11, 12, 13) d'indice (i) et deux rangées de bord (14, 15) d'indice (e), ces rangées de bord (14, 15) délimitant axialement la bande de roulement dans sa largeur W, - cette bande comprenant en outre une pluralité de découpures d'orientation générale transversales formées sur chacune des rangées intermédiaires et de bord, l'ensemble des rainures d'orientation générale circonférentielle et des découpures d'orientation générale transversale représentant à l'état neuf un creux ouvert sur la surface de roulement ayant un volume total Vco, ce volume Vco étant au plus égal à 16% du volume total Vt de la bande de roulement, ce volume total Vt étant égal à la somme des volumes de matière à user et de tous les creux, - cette bande de roulement comprenant en outre des canaux ou cavités (41, 62, 62', 92, 123, 153) sous la surface de roulement (100) à l'état neuf, ces canaux formant un creux caché de volume total Vcc et étant destinés à former de nouvelles rainures après usure partielle de la bande de roulement, ce creux caché ayant à l'état initial un volume total Vcc au moins égal à 30% du volume de creux total Vco débouchant sur la surface de roulement à l'état neuf, - les rangées intermédiaires (11, 12, 13) d'indice (i) ainsi que les rangées de bord (14, 15) d'indice (e) sont pourvues chacune d'une pluralité de découpures d'orientation- 17- transversales ou obliques réparties sur chaque rangée d'une façon régulière ou quasiment régulière avec un pas moyen respectivement Pi pour les rangées intermédiaires et Pe pour les rangées de bord, ces découpures ayant des profondeurs moyennes, respectivement Di, De, qui sont au moins égales à 20% de l'épaisseur PMU et au plus égales à cette même épaisseur PMU, cette bande de roulement étant caractérisée en ce que : - sur les rangées de bord (14, 15), le pas moyen Pe des découpures est déterminé de façon que soit satisfaite la relation 1.30 2- Pneu pour véhicule poids lourd selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pas Pe des découpures sur les rangées bord et le pas Pi sur les rangées intermédiaires satisfont la relation : 1.25 3- Pneu pour véhicule poids lourd selon la revendication 1 ou selon la revendication 2 caractérisé en ce que le volume de creux ouvert Vco à l'état neuf est au plus égal à 13% du volume total Vt de la bande de roulement. 4- Pneu pour véhicule poids lourd selon la revendication 1 ou selon la revendication 2 20 caractérisé en ce que le volume de creux ouvert Vco à l'état neuf est au plus égal à 10% du volume total Vt de la bande de roulement. 5- Pneu pour véhicule poids lourd selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les premiers creux cachés s'ouvrent sur la surface de roulement après une usure partielle au moins égale à 20% de l'épaisseur PMU et au plus égale à 70% de la même 25 épaisseur. 6- Pneu pour véhicule poids lourd selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'épaisseur totale à user PMU, cette épaisseur incluant la partie liée à un éventuel recreusage, est au plus égale à 23 mm. 7- Pneu pour véhicule poids lourd selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce 30 que chaque canal ou cavité s'étend dans l'épaisseur de la bande jusqu'à une profondeur supérieure à l'épaisseur maximale de matière à user PMU et au plus jusqu'à l'épaisseur- 18 - totale E. 8- Pneu pour véhicule poids lourd selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il est destiné à être monté sur un essieu moteur d'un véhicule poids lourd.