Brevet FR3039097A1 — publié le 20170127

- BANDE DE ROULEMENT POUR PNEU DE POIDS LOURD AMELIORANT LE BRUIT EN ROULAGE. DOMAINE DE L'INVENTION (0001) L'invention concerne les bandes de roulement pour pneus de véhicules poids lourd et plus particulièrement les dessins de sculpture de ces bandes ainsi que les pneus pourvus de telles bandes dont les performances en bruit émis pendant le roulage sont améliorées tout en conservant un haut niveau de performances d'adhérence par temps de pluie. ÉTAT DE LA TECHNIQUE (0002) De façon connue, un pneu pour véhicule poids lourd est pourvu d'une bande de roulement assurant par sa surface de roulement un contact en roulage avec la chaussée. Cette même bande de roulement doit conférer au véhicule des performances d'adhérence indispensables à la sécurité de la circulation que ce soit par temps sec ou pluvieux voire sur chaussée revêtue de neige. (0003) Afin d'augmenter ces performances de tenue de route et de tenue de cap quelles que soient les conditions de roulage, il est connu de pourvoir la surface de roulement de la bande de roulement avec un dessin de sculpture. Ce dessin de sculpture outre un aspect esthétique comprend un aspect technique et est en règle générale formé d'une pluralité de découpures réalisées pendant le moulage de la bande de roulement ou bien pendant le moulage du pneu. Par découpure, on entend ici tout type de cavité pouvant prendre la forme d'une rainure, d'une incision, ou plus généralement tout type de creux générant des arêtes et un volume disponible pour capter l'eau éventuellement présente sur la chaussée par temps de pluie. (0004) Lors du roulage d'un pneu sur une chaussée, les éléments de la bande de roulement viennent en contact avec ladite chaussée et génèrent, du fait de cette mise en contact répétitive, un bruit de roulage qui peut se décomposer en plusieurs harmoniques, certaines d'entre elles étant une fonction directe du dessin de la sculpture de la bande. 3039097 - 2 - (0005) Par dessin de la sculpture d'une bande de roulement, on entend ici l'agencement des éléments de reliefs (tels les blocs et les nervures) de matière délimités par des rainures et formant des motifs répétitifs au tour de roue. (0006) Afin de limiter le bruit en roulage, il est connu, notamment pour les pneus 5 destinés à des véhicules de tourisme, de faire varier au tour de roue la longueur des motifs de base du dessin de sculpture ; cette technique dite du pas variable (multi-pas) consiste à employer en séquence une succession de motifs de différentes longueur circonférentielle. (0007) Dans le domaine du pneu pour poids lourd cette technique est moins 10 employée et en général on a affaire à des dessins de sculpture mono-pas pour lequel le bruit est caractérisé par les harmoniques liées au dessin de la sculpture. (0008) L'objectif de l'invention est de réduire l'amplitude des harmoniques en réduisant l'amplitude de l'excitation liée au dessin de la sculpture c'est à dire aux phénomènes de mise en contact entre les éléments de relief et la chaussée sur laquelle 15 roule le pneu. (0009) Le bruit émis par un pneu de poids lourd se caractérise par une puissance mécanique d'excitation transmise au pneu par l'impact des éléments de la sculpture lors de leur passage dans le contact avec la chaussée. (0010) De manière très simplifiée, les mécanismes mis en jeu lors de l'entrée dans 20 le contact du bord d'attaque d'un élément de sculpture et le temps pendant lequel cet événement se déroule peuvent être représentés sous l'allure du spectre d'un signal ou d'une impulsion rectangulaire unique de période T et de largeur de créneau aT, cette largeur de créneau représentant le temps de mise en contact de la totalité d'une arête d'attaque d'un élément de relief de la bande. 25 (0011) Les représentations temporelles et fréquentielles d'un tel signal sont montrées de façon schématique avec les figures lA et 1B du présent document. (0012) Définitions : 3039097 - 3 - (0013)Plan médian équatorial d'un pneu : c'est un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu et passant par les points du pneu radialement les plus éloignés dudit axe. (0014) Par direction radiale, on entend dans le présent document une direction qui est 5 perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu (cette direction correspond à la direction de l'épaisseur de la bande de roulement). (0015) Par direction transversale ou axiale, on entend une direction parallèle à l'axe de rotation du pneu. (0016) Par direction circonférentielle, on entend une direction qui est tangente à tout 10 cercle centré sur l'axe de rotation. Cette direction est perpendiculaire à la fois à la direction axiale et à une direction radiale. (0017) L'épaisseur totale 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 15 (0018) Une bande de roulement a une épaisseur maximale de matière à user en roulage, cette épaisseur maximale de matière à user étant inférieure à l'épaisseur totale de la bande. (0019) Les conditions usuelles de roulage du pneu ou conditions d'utilisation sont celles qui sont définies par la norme E.T.R.T.O. pour des roulages européens ; ces conditions 20 d'utilisation précisent la pression de gonflage de référence correspondant à la capacité de charge du pneu indiquée par son indice de charge et son code vitesse. Ces conditions d'utilisation peuvent aussi être dites "conditions nominales" ou "conditions d'usage". (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 25 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 chaussée. Dans le cas d'une rainure, les parois de cette rainure ne peuvent venir en 3039097 - 4 - contact l'une contre l'autre dans les conditions usuelles de roulage telles que définies par exemple par l'E.R.T.0.. BREF EXPOSE DE L 'INVENTION (0021) La présente invention concerne un dessin de sculpture d'une bande de 5 roulement pour pneu de véhicule poids lourd qui améliore sensiblement le niveau de bruit en roulage tout en préservant de bonnes performances en usure et en adhérence cela quel que soit le niveau d'usure. (0022) La bande de roulement selon l'invention comprend à l'état neuf une surface de roulement destinée à venir en contact avec une chaussée, cette bande de roulement 10 ayant une largeur W. (0023) Cette bande comprend en outre : (0024) - un plan médian divisant la bande en deux moitiés d'égales largeurs, (0025) - deux rainures principales d'orientation générale circonférentielle délimitant une région centrale de largeur comprise entre 15 et 25% de la largeur totale 15 W de la bande, ces rainures principales d'orientation générale circonférentielle ayant une profondeur P définissant sensiblement l'épaisseur à user de la bande de roulement, (0026) - des régions latérales de part et d'autre de la région centrale, chacune de ces régions latérales étant divisée en une pluralité d'éléments de relief allongés comprenant des grands côtés et des petits côtés, ces élément étant délimités par des rainures obliques 20 s'ouvrant dans les rainures principales circonférentielles et inclinées selon un angle moyen compris entre 35 degrés et 55 degrés - cet angle étant mesuré par rapport à la direction circonférentielle. (0027) La bande de roulement selon l'invention est caractérisée en ce que les rainures secondaires obliques ont une profondeur P5 comprise entre 30% et 60% de la 25 profondeur P des rainures principales d'orientation générale circonférentielle et en ce que chaque élément de relief allongé des régions latérales comprend une découpure additionnelle oblique s'étendant parallèlement aux rainures obliques délimitant cet élément et divisant l'élément en deux moitiés allongées d'élément, chaque découpure additionnelle oblique s'ouvrant sur les petits côtés de l'élément, et en ce que chaque 3039097 - 5 - découpure additionnelle oblique a une profondeur totale au moins égale à 75% de la profondeur des rainures principales circonférentielles et est formée - en allant de la surface de roulement à neuf vers l'intérieur de la bande - par une incision prolongée par un canal interne destiné à former une nouvelle rainure après usure partielle de la bande 5 de roulement au plus tard avant totale disparition des rainures secondaires obliques, ce canal interne ayant une largeur moyenne au moins égale à la largeur moyenne des rainures obliques, chaque rainure oblique et chaque découpure additionnelle oblique d'un élément de relief allongé se prolongeant dans la région centrale de la bande par une découpure oblique formée d'une incision se prolongeant dans l'épaisseur de la bande 10 par un canal interne, cette découpure oblique formée dans la région centrale conservant la même orientation que les rainures obliques des régions latérales et cela jusqu'au plan médian. (0028) Grâce à une bande de roulement selon l'invention, il est possible à la fois d'augmenter le temps de chaque impulsion aT d'entrée dans la région de contact des 15 éléments de relief, et ainsi de diminuer la fréquence du signal d'amortissement, minimisant ainsi les fréquences qui lui sont supérieures tout en préservant de bonne performances en adhérence sur chaussées mouillées quel que soit le niveau de l'usure de la bande. (0029) Le temps de l'impulsion est ici modifié grâce au choix d'une inclinaison des 20 éléments de reliefs par rapport à la direction circonférentielle ce qui a pour effet d'augmenter la longueur de son bord d'attaque et donc son temps total de rentrée dans le contact avec la chaussée. Par bord ou arête d'attaque on entend l'arête d'un élément de relief rentrant la première dans le contact avec la chaussée pendant le roulage. A contrario le bord ou arête rentrant dans le contact après l'arête d'attaque est dite arête de 25 fuite de l'élément. (0030) Une telle orientation des éléments de relief confère à la bande de roulement une plus grande sensibilité à l'usure de type « dents de scie » laquelle est contrebalancée par une réduction de la hauteur des éléments de relief comparativement à la hauteur usuelle des éléments de relief des pneus pour poids lourd. Le fait notamment que les 30 éléments allongés aient à neuf une hauteur limitée et inférieure à la hauteur de la région 3039097 - 6 - centrale permet de réduire l'incidence de l'inclinaison A choisie pour ces éléments sur l'usure. (0031) Par ailleurs, la performance en adhérence sur chaussée revêtue d'eau est préservée grâce à la présence d'un dessin de sculpture évolutif avec l'usure lequel est 5 apte à générer l'apparition de nouvelles rainures après une usure partielle. (0032) L'invention permet de déplacer l'équilibre des performances en bruit de roulage, celle en adhérence sur chaussée revêtue d'eau et cela de manière pérenne puisque quel que soit le niveau d'usure le niveau d'adhérence est optimal. (0033) Avantageusement et pour réduire encore le bruit de roulage, les rainures 10 obliques d'une région latérale de la bande sont déphasées circonférentiellement par rapport aux rainures obliques de l'autre région latérale. (0034) Dans une variante intéressante de l'invention les rainures obliques des parties latérales sont orientées de manière à générer un dessin de sculpture directionnel, c'est à dire conférant un sens de roulage préférentiel. 15 (0035) Selon une autre variante de l'invention, chaque élément de relief allongé comprend en outre une découpure d'orientation générale circonférentielle, cette découpure étant formée d'une incision prolongée dans l'épaisseur par un canal destiné à former une nouvelle rainure circonférentielle après une usure partielle rainure au tard avant totale disparition des rainures secondaires obliques. 20 (0036) Avantageusement, chaque élément de relief allongé a des petits côtés ayant une longueur comprise entre 50 et 60 mm (millimètres). (0037) L'angle moyen A d'inclinaison des rainures obliques et des découpures additionnelles obliques exprimé en degrés est choisi pour satisfaire l'inégalité suivante : A arctan( 1 > REVENDICATIONS1 - Bande de roulement (10) pour pneu de véhicule poids lourd, cette bande de roulement ayant à l'état neuf une surface de roulement (100) destinée à venir en contact 5 avec une chaussée, cette bande de roulement ayant une largeur W, cette bande comprenant : - un plan médian divisant la bande en deux moitiés d'égales largeurs, - deux rainures principales (2, 3) d'orientation générale circonférentielle délimitant une région centrale (C) de largeur comprise entre 15 et 25% de la largeur totale W de 10 la bande, ces rainures principales ayant une profondeur P définissant sensiblement l'épaisseur à user de la bande de roulement, - des régions latérales (L1, L2) de part et d'autre de la région centrale (C), chacune de ces régions latérales étant divisée en une pluralité d'éléments de relief allongés (4) comprenant des grands côtés (41, 42) et des petits côtés (43, 44), ces éléments 15 allongés (4) étant délimités par des rainures secondaires obliques (5) s'ouvrant dans les rainures principales circonférentielles (2, 3), ces rainures secondaires obliques étant inclinées selon un angle moyen (A) compris entre 35 degrés et 55 degrés - cet angle étant mesuré par rapport à la direction circonférentielle, cette bande de roulement étant caractérisée en ce que ces rainures secondaires 20 obliques (5) ont une profondeur P5 comprise entre 30% et 60% de la profondeur P des rainures d'orientation générale circonférentielle (2, 3), et en ce que chaque élément de relief allongé (4) des régions latérales (L1, L2) comprend une découpure oblique (6) s'étendant parallèlement aux rainures obliques (4) délimitant cet élément de relief allongé (4) et divisant cet élément en deux moitiés d'élément allongées, 25 chaque découpure oblique (6) s'ouvrant sur les petits côtés (43, 44) de l'élément, et chaque découpure oblique (6) a une profondeur totale au moins égale à 75% de la profondeur des rainures principales circonférentielles (2, 3) et est formée - en allant de la surface de roulement à neuf vers l'intérieur de la bande - par une incision (61) prolongée d'un canal interne (62), ce canal interne (62) étant destiné à former une 3039097 - 13 - nouvelle rainure après usure partielle de la bande de roulement au tard avant totale disparition des rainures secondaires obliques (5), ce canal interne (62) ayant une largeur moyenne au moins égale à la largeur moyenne des rainures secondaires obliques (5), chaque rainure secondaire oblique (5) et chaque découpure oblique (6) d'un élément de relief allongé (4) se prolongeant dans la région centrale (C) de la bande par une découpure additionnelle (7) formée d'une incision (71) se prolongeant dans l'épaisseur de la bande par un canal interne (72), cette découpure additionnelle (7) formée dans la région centrale (C) conservant la même orientation que les rainures obliques (5) de chaque région latérale (L1, L2) et cela jusqu'au plan médian équatorial. 2- Bande de roulement selon la revendication 1 caractérisée en ce que les rainures obliques d'une région latérale de la bande sont déphasées circonférentiellement par rapport aux rainures obliques de l'autre région latérale. 3- Bande de roulement selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce 15 que les rainures obliques des parties latérales sont orientées de manière à générer un dessin directionnel. 4- Bande de roulement selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que chaque élément de relief allongé comprend en outre une découpure d'orientation générale circonférentielle, cette découpure étant formée d'une incision prolongée dans 20 l'épaisseur par un canal destiné à former une nouvelle rainure au tard avant totale disparition des rainures secondaires obliques (5). 5- Bande de roulement selon l'une des revendication 1 à 4 caractérisée en ce que chaque élément de relief allongé a des petits côtés de longueur comprise entre 50 et 60 mm. 6- Bande de roulement selon l'une des revendication 1 à 5 caractérisée en ce que 25 l'inégalité suivante est satisfaite : D 180 arctan x x- WLxAT) 7r où A est l'angle moyen d'inclinaison des rainures obliques et des découpures obliques exprimé en degrés, D est la longueur parcourue par un tour complet du pneu mesuré en 3039097 - 14 - roulage sous ses conditions d'usage, WL la largeur axiale des parties latérales, N le nombre de rainures obliques au tour de roue et n l'harmonique du bruit à supprimer.