Brevet FR3058927A1 — publié le 20180525

- 1 - 2016PAT00211 FR BANDE DE ROULEMENT COMPORTANT DES NERVURES INCISEES. DOMAINE DE L'INVENTION (0001) L'invention concerne les bandes de roulement pour pneus et plus particulièrement les dessins de sculpture de ces bandes ainsi que les pneus pourvus de telles bandes dont les performances en usure sont améliorées tout en procurant des performances élevées en adhérence. ÉTAT DE LA TECHNIQUE (0002) De façon connue, des conditions de roulage par temps de pluie requièrent une élimination la plus rapide possible de l'eau entre la bande de roulement de chaque pneu et la chaussée afin d'assurer le contact de la bande de roulement avec la chaussée. L'eau qui n'est pas repoussée sur l'avant du pneu s'écoule en partie dans les rainures et les incisions formées dans la bande de roulement du pneu que ces rainures et incisions soient orientées dans la direction circonférentielle ou la direction transversale ou encore dans une direction oblique. (0003) Définitions (0004) La surface de roulement d'une bande de roulement correspond à la surface 20 externe de la bande destinée à venir en contact avec une chaussée lors du roulage d'un pneu pourvu de cette bande. (0005) Par découpure, on entend toute cavité réalisée notamment par moulage dans une bande de roulement, cette cavité s'étendant à la fois selon une direction principale correspondant à sa plus grande dimension sur la surface de roulement et selon la 25 direction de l'épaisseur de la bande de roulement. (0006) Par rainure, on entend ici une découpure s'ouvrant sur une surface de roulement destinée à être en contact avec la chaussée, cette découpure ayant une largeur moyenne 3058927 -2- appropriée pour que les parois de matière qui la délimitent ne soient jamais en contact l'une avec l'autre dans les conditions normales d'utilisation du pneu. (0007) Par incision, on entend ici une découpure mince ayant une largeur moyenne faible et telle que, sous les conditions normales d'utilisation du pneu, les parois de 5 matière délimitant la découpure mince puissent venir, au moins partiellement, en contact l'une sur l'autre lors du passage dans la région de contact avec la chaussée. (0008) Par canal caché ou rainure cachée on entend une cavité formée sous la surface de roulement à neuf, cette cavité cachée pouvant être destinée à former une nouvelle rainure s'ouvrant sur la surface de roulement après une usure partielle prédéterminée de 10 la bande de roulement. Cette cavité peut également rester totalement cachée quel que soit le niveau d'usure avant la limite légale d'usure. Un canal caché est délimité par deux parois latérales en vis-à-vis, ces deux parois latérales étant reliées entre elles par une partie inférieure formant un fond reliant les deux parois radialement vers l'intérieur et par une partie supérieure dans le prolongement de ces parois radialement vers 15 l'extérieur. Dans cette partie supérieure peut s'ouvrir une incision reliant la rainure cachée à la surface de roulement à neuf (0009)Par épaisseur de matière à user, on entend l'épaisseur de bande de roulement pouvant être usée en roulage avant d'atteindre la limite légale d'usage, cette limite pouvant être indiquée par des indicateurs de limite d'usure formés par exemple dans les 20 rainures. (0010) Un taux de creux surfacique est calculé comme le rapport entre la surface de creux s'ouvrant sur la surface de roulement et la surface totale incluant la surface de matière et la surface de creux. On peut définir un taux de creux surfacique pour une partie d'une bande de roulement ou bien pour la totalité de la largeur de la bande de 25 roulement. De même, il est possible de définir un taux de creux surfacique à l'état neuf et un taux de creux surfacique après une usure partielle. (0011) Un taux de creux volumique est calculé à neuf comme le rapport entre le volume de tous les creux formés dans une bande de roulement à neuf et un volume total faisant la somme du volume de tous les creux et du volume de matière. 3058927 -3- (0012) Dans la présente description, on utilise les termes « radial » ou « radialement » pour indiquer une direction qui, lorsqu'elle est prise sur le pneu, est une direction perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu tandis que, lorsqu'elle est prise sur une bande de roulement seule, elle correspond à l'épaisseur de ladite bande. Par ailleurs, on utilise 5 le terme circonférentiel pour indiquer une direction qui, correspond à une direction tangente à tout cercle centré sur l'axe de rotation du pneu. Cette même direction correspond à la direction longitudinale de la bande de roulement celle-ci étant formée à la manière d'une bande plane avant utilisation pour la fabrication d'un pneu. (0013) Quelle que soit la catégorie de pneu (c'est-à-dire que ce soit un pneu équipant un 10 véhicule de tourisme ou un véhicule destiné à porter de lourdes charges), la bande de roulement doit présenter une performance en drainage de l'eau présente sur la route qui soit toujours au-dessus d'une performance minimale dite performance de sécurité. En conséquence et compte tenu de l'usure progressive de la bande de roulement qui réduit progressivement les surfaces de sections transversales des rainures et par conséquent la 15 capacité de ces rainures à évacuer un volume de liquide, il est usuel de réaliser des rainures débouchant sur la surface de roulement à l'état neuf et se prolongeant dans l'épaisseur de la bande jusqu'à au moins un niveau qui correspond à une limite légale nécessitant le retrait de la bande. (0014) La réalisation d'une pluralité de rainures sur une bande de roulement de cette façon a pour inconvénient de réduire la quantité de matière de bande pour une largeur donnée de bande et par voie de conséquence d'affecter sensiblement les rigidités de la bande de roulement et la performance en usure. Il en résulte que pour faire face aux sollicitations supportées par la bande lors d'un roulage, la personne du métier doit prévoir de compenser ces diminutions de rigidités par tout moyen à sa disposition notamment en adaptant la structure interne du pneu ce qui, bien entendu, n'est pas sans incidence sur le prix de revient du pneu lui-même. (0015) Par le passé, il a été proposé de répartir différemment le volume des découpures entre les rainures et les incisions en formant un très grand nombre d'incisions délimitant un très grand nombre de petits éléments de matière, ces incisions étant aptes à se fermer totalement lors du passage dans le contact de façon à ce que les petits éléments soient en appui les uns contre les autres dans cette région de contact. Les documents 3058927 - 4 - EP2339700B1 et EP2397345B1 montrent de telles réalisations. Chaque petit élément comprend une face de contact formant une partie de la surface de roulement de la bande de roulement, cette face de contact étant destinée à venir en contact avec la route lors du roulage et des faces latérales coupant la face de contact pour former des arêtes. Ces 5 faces latérales sont à des distances faibles des faces latérales des petits éléments voisins pour être en contact au moins en partie avec elles lors du passage dans le contact. Une incision se ferme totalement dès lors que les parois qui la délimitent viennent en contact l'une avec l'autre sur au moins 80% de leur surface. (0016) Par petit élément, on entend dans le présent document un élément de matière 10 délimité par des incisions et dont la face de contact radialement à l'extérieur est destinée à former une partie de la surface de roulement de la bande de roulement venant en contact avec la chaussée. En outre, la densité D en petits éléments par décimètre carré est comprise entre 15 et 80. (0017) Cette densité D est calculée sur la largeur d'une nervure en employant la formule 15 suivante : (0018) D=N/ [P x W x (1-Taux de creux surfacique nervure)] (0019) Dans laquelle : (0020) P : est la longueur circonférentielle exprimée en décimètres d'une fenêtre rectangulaire contenant dans la direction circonférentielle cinq rangées de petits 20 éléments, (0021) W : est la largeur exprimée en décimètres de cette même fenêtre contenant en direction transversale tous les petits éléments de la nervure considérée, (0022) N correspond au nombre total de petits éléments dans la fenêtre rectangulaire de longueur circonférentielle P et de largeur transversale W. 25 (0023) Le « Taux de creux surfacique nervure » est calculé comme indiqué plus haut dans ce document pour la fenêtre rectangulaire considérée de dimensions P, W sur la nervure considérée de la bande de roulement à neuf et est donc égal au rapport entre la surface des creux sur la nervure considérée et la surface totale de la nervure considérée sommant les surfaces de contact des petits éléments et celles des creux. 3058927 - 5 - (0024) Il a toutefois été constaté que des pneus pour poids lourd pourvus de telles bandes de roulement pouvaient développer des usures plus rapides liées à des effets de surpression localisée sur les arêtes lors de l'entrée et de la sortie du contact. Dans certaines configurations, ces usures, outre le fait qu'elles peuvent être plus rapides, 5 peuvent aussi être irrégulières c'est à dire n'affectant pas de manière régulière et homogène l'ensemble de la surface de roulement de la bande de roulement. Ces usures localement plus prononcées se développent notamment au voisinage des arêtes des petits éléments. BREF EXPOSE DE L 'INVENTION 10 (0025) L'objectif de l'invention est de résoudre ce problème d'usure plus rapide pouvant être générée par la présence d'une pluralité de petits éléments tout en limitant le mécanisme d'usure irrégulière pouvant intervenir sur les arêtes des petits éléments. (0026) À cet effet, l'invention a pour objet une bande de roulement pour pneu de véhicule poids lourd ayant une épaisseur totale correspondant à l'épaisseur de matière à 15 user en roulage. Cette bande de roulement a une surface de roulement à neuf destinée à venir en contact avec une chaussée lors du roulage d'un pneu pourvu de cette bande. (0027)La bande de roulement selon l'invention comprend au moins une nervure circonférentielle de largeur moyenne Lr, cette nervure circonférentielle comportant une pluralité d'incisions délimitant une pluralité de petits éléments de matière, selon une 20 densité D qui est au moins égale à 15 petits éléments et au plus égale à 80 petits éléments par décimètre carré, cette densité D étant calculée par la formule suivante : (0028) D=N/ [P x W x (1-taux de creux surfacique)], dans laquelle : (0029) P est la longueur circonférentielle exprimée en décimètres d'une fenêtre rectangulaire contenant dans la direction circonférentielle cinq rangées de petits 25 éléments, (0030) W est la largeur exprimée en décimètres de cette même fenêtre contenant en direction transversale tous les petits éléments de la nervure considérée, (0031) N correspond au nombre total de petits éléments dans la fenêtre rectangulaire de longueur circonférentielle P et de largeur transversale W. 3058927 - 6 - (0032) Chaque petit élément est délimité par des incisions aptes à se fermer au moins partiellement lors du passage dans le contact avec une chaussée de façon à ce que les petits éléments s'appuient les uns contre les autres lors du passage dans le contact. (0033) Chaque petit élément comprend au moins trois faces latérales et une face de 5 contact radialement à l'extérieur, les faces latérales coupant la face de contact selon des arêtes. (0034) Cette bande de roulement est telle que les incisions délimitant les petits éléments s'ouvrent dans des canaux cachés, ces canaux cachés étant reliés entre eux afin de réaliser un réseau permettant la continuité d'un écoulement fluidique. En outre ces 10 canaux modulent la rigidité de compression des parties de matière situés entre les arêtes des petits éléments et lesdits canaux. Cette modulation permet une amélioration de l'usure de la bande de roulement. (0035) Il a été choisi de dimensionner la fenêtre en fixant à cinq le nombre de rangées de petits éléments mais tout autre nombre entier aurait pu être pris. 15 (0036) Il est en outre avantageux que le taux de creux surfacique à neuf mesuré sur chaque nervure comportant une pluralité de petits éléments soit au plus égal à 5% et encore plus préférentiellement au plus égal à 3%. (0037) De manière préférentielle, les canaux cachés ont une hauteur maximale H2 et une largeur maximale L2. La hauteur H2 des canaux cachés est préférentiellement 20 comprise entre 15% et 40% de la profondeur totale H des incisions, cette profondeur totale H additionnant la hauteur des canaux H2 et la profondeur H1 des incisions. (0038) En outre, la largeur maximale L2 est comprise entre 10% et 30% de la longueur circonférentielle maximale Lb des petits éléments. (0039) Avantageusement, les canaux sont destinés à former de nouvelles rainures après 25 une usure partielle prédéterminée. (0040) Avantageusement, les canaux cachés sont disposés dans la bande de roulement de façon à ne pas se transformer en nouvelles rainures avant le retrait du pneu pour usure de sa bande de roulement ; ainsi, les canaux cachés n'apparaissent pas en surface 3058927 - 7 - de roulement durant l'usage du pneu ; ces canaux demeurent cachés en totalité quel que soit le niveau d'usure de la bande. (0041) Grâce à cette invention, il est possible de modifier localement la rigidité à l'écrasement de la bande de roulement et ainsi de modifier au voisinage des arêtes des 5 petits éléments les pressions de contact en entrée et en sortie de contact avec la route. (0042) Cette modification locale de rigidité assure une meilleure performance en usure et il est ainsi possible d'obtenir un profil d'usure de la bande de roulement plus régulier qu'il apparaisse ou non de nouvelles rainures comparativement à une même bande de roulement dépourvue de canaux cachés tels que définis. 10 (0043) D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES (0044) La figure 1 montre une vue partielle d'une bande de roulement selon l'invention 15 comprenant une nervure centrale pourvue d'une pluralité d'incisions dans la direction circonférentielle et dans la direction transversale ; (0045) La figure 2 montre une vue agrandie de la surface de roulement de la bande de roulement de la figure 1 sur une fenêtre de dimension circonférentielle P et de dimension transversale W ; 20 (0046) La figure 3 montre une vue en coupe de la figure 2 selon un plan de coupe dont la trace sur la figure 2 est repérée par la ligne ; (0047) La figure 4 montre une variante de d'agencement de petits éléments sur une nervure d'un pneu selon l'invention ; (0048) La figure 5 montre une autre variante de d'agencement de petits éléments sur 25 une nervure d'un pneu selon l'invention. 3058927 - 8 - DESCRIPTION DES FIGURES (0049) Pour simplifier la lecture de la description des exemples de réalisation des mêmes signes de références sont employés pour désigner des éléments de structure dès lors qu'ils remplissent une même fonction technique bien que de formes différentes. 5 (0050) La figure 1 montre une vue partielle d'une bande de roulement 1 d'un pneu selon l'invention de dimension 315/70 R 22.5, cette bande de roulement 1 comprenant une nervure centrale 2 circonférentielle délimitée par deux rainures circonférentielles 3. Cette nervure centrale 2 a une largeur Lr et est pourvue d'une pluralité d'incisions 41 orientées dans la direction circonférentielle et d'une pluralité d'incisions 51 orientées 10 dans la direction transversale. Toutes ces incisions 41, 51 formées par moulage sur la nervure centrale 2 sont aptes à se fermer au moins en partie lors du passage dans le contact pendant le roulage du pneu pourvu de cette bande de roulement 1. Dans l'exemple décrit, les incisions 41, 51 ont des largeurs moyennes égales à 0.6 mm et peuvent se fermer c'est à dire que plus de 50% de leurs surfaces de parois en vis-à-vis 15 sont en contact. Les incisions 41 et 51 se prolongent toutes respectivement par des canaux 42, 52 communiquant entre eux et faisant le tour de chaque petit élément 6. Dans l'exemple présenté, les canaux 42 et 52 ont la même géométrie de section. Ces canaux communiquent avec les rainures circonférentielles 3. (0051) Ces incisions circonférentielles 41 et transversales 51 délimitent une pluralité de 20 petits éléments 6 dont la face de contact 60 est de forme carrée sur la surface de roulement 10 de la bande de roulement 1. Chaque arête 61 des petits éléments 6 a pour longueur Lb qui est égale à 20 mm dans l'exemple décrit. (0052) Comme on peut le voir sur cette figure 1, le taux de creux surfacique à neuf est très faible pour la nervure centrale 2 et est dans le cas présent égal à 1.5% ; ce taux de 25 creux surfacique se réduit d'ailleurs lors du passage dans le contact puisque les incisions ont tendance à se refermer. (0053) La figure 2 montre une vue agrandie de la surface de roulement de la bande de roulement de la figure 1. On a isolé sur une fenêtre rectangulaire F de dimension P et de largeur transversale W. La dimension P correspond à la longueur circonférentielle de la 3058927 - 9 - fenêtre encadrant cinq rangées de petits éléments 6 dans la direction circonférentielle sur la nervure 2. (0054) Dans le cas présent, la densité D en petits éléments 6 par décimètre carré est égale à 25.38. 5 (0055) Cette densité D est calculée avec la formule suivante : (0056) D=N/ [P x W x (1-taux de creux surfacique)] (0057) Dans laquelle : (0058) P : est la longueur circonférentielle exprimée en décimètres d'une fenêtre contenant dans la direction circonférentielle cinq rangées de petits éléments, (P vaut 10 1 dm) (0059) W : est la largeur exprimée en décimètres de cette même fenêtre contenant en direction transversale tous les petits éléments de la nervure considérée, (W est dans le cas présent égale à la largeur Lr de la nervure centrale et vaut 0.8 dm), (0060) N correspond au nombre total de petits éléments dans la fenêtre rectangulaire de 15 longueur circonférentielle P et de largeur transversale W. Ici ce nombre est égal à 20. (0061) La figure 3 montre une vue en coupe de la figure 2 selon un plan de coupe dont la trace sur la figure 2 est repérée par la ligne Sur cette figure 3, on voit que chaque incision transversale 51 (la direction XX' indique la direction circonférentielle sur le pneu) a une profondeur totale H1 (égale ici à 10 mm) et est prolongée par un 20 canal 52 de largeur maximale L2 (dans le cas présent 2.2 mm) et de hauteur maximale H2 (égale ici à 4.5 mm). L'incision a une largeur égale à 0.6 mm. La profondeur totale de l'incision 51 et du canal 52 est notée H. Cette profondeur totale H est égale à la profondeur des rainures circonférentielles 3 délimitant la nervure centrale 2. (0062) La hauteur H2 (4.5 mm) des canaux 52 est préférentiellement comprise entre 25 15% et 40% de la profondeur totale H (14.5 mm). (0063) La figure 4 montre une variante de d'agencement de petits éléments 6 sur une nervure 2 d'un pneu selon l'invention. Dans ce cas particulier, chaque petit élément 6 a une face de contact 60 de forme hexagonale qui est plus allongée dans la direction circonférentielle (notée XX') que dans la direction transversale. 3058927 - 10 - (0064) Cette géométrie de la face de contact est particulièrement intéressante puisqu'elle permet un fonctionnement mécanique sensiblement identique dans la direction circonférentielle et dans la direction transversale. Cette géométrie trouve son application pour des pneus destinés à équiper un essieu moteur ou bien un essieu 5 directeur d'un véhicule poids lourd. (0065) Il est possible de modifier l'aspect dimensionnel de la forme élémentaire hexagonale de la face de contact donc de la section des petits éléments pour adapter le ratio des rigidités suivant les directions circonférentielle et transversale. (0066) Par ailleurs on voit que chaque petit élément 6 situé au bord d'une rainure 3 a 10 une surface de contact avec le sol à neuf qui est au moins supérieure à 80% de la surface moyenne des petits éléments 6 de la fenêtre rectangulaire à laquelle il appartient. Par cette disposition il est possible d'ajuster la forme des petits éléments en bord de rainure tout en maintenant une rigidité minimale. (0067) La figure 5 montre une autre variante de d'agencement de petits éléments 6 sur 15 une nervure 2 d'un pneu selon l'invention. Dans ce cas particulier, chaque petit élément 6 a une face de contact de forme de triangulaire. (0068) La forme triangulaire permet d'augmenter l'assouplissement de la bande de roulement. (0069) Dans cette variante, la largeur W de la fenêtre rectangulaire F est fixée pour que 20 cette fenêtre passe par les points axialement les plus à l'extérieur des petits éléments les plus à l'extérieur (c'est à dire ceux bordant les rainures 3). (0070) L'invention n'est pas limitée aux deux exemples présentés et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre tel que défini par les revendications. Notamment on peut dans un même pneu prévoir que toutes les nervures 25 soient pourvues de petits éléments délimités par des incisions tels que montrés avec l'exemple décrit avec les figures 1, 2 et 3. REVENDICATIONS1- Bande de roulement (1) pour pneu de véhicule poids lourd, cette bande de 5 roulement (1) ayant une épaisseur totale correspondant à l'épaisseur de matière à user en roulage, cette bande de roulement ayant une surface de roulement à neuf destinée à venir en contact avec une chaussée lors du roulage d'un pneu pourvu de cette bande, cette bande de roulement comprenant au moins une nervure circonférentielle (2) de largeur Lr, cette nervure circonférentielle (2) comportant une pluralité d'incisions (41, 10 51) délimitant une pluralité de petits éléments (6) de matière selon une densité D au moins égale à 15 petits éléments et au plus égale à 80 petits éléments par décimètre au carré, cette densité D étant calculée par la formule suivante : D=N/ [P x W x (1-Taux de creux surfacique nervure)], dans laquelle : P : est la longueur circonférentielle exprimée en décimètres d'une fenêtre rectangulaire 15 contenant dans la direction circonférentielle cinq rangées de petits éléments, W : est la largeur exprimée en décimètres de cette même fenêtre contenant en direction transversale tous les petits éléments de la nervure considérée, N correspond au nombre total de petits éléments dans la fenêtre rectangulaire de longueur circonférentielle P et de largeur transversale W, 20 le Taux de creux surfacique nervure étant, pour chaque nervure concernée à l'état neuf, égal au rapport entre la surface des creux sur la nervure et la surface totale de la nervure sommant les surfaces de contact des petits éléments et celles des creux, chaque petit élément (6) étant délimité par des incisions (41, 51) aptes à se fermer au moins partiellement lors du passage dans le contact avec une chaussée, 25 cette bande de roulement (1) étant caractérisée en ce que les incisions (41, 51) délimitant les petits éléments (6) débouchent dans des canaux cachés (52), ces canaux cachés (52) étant reliés entre eux afin de réaliser un réseau permettant la continuité d'un écoulement fluidique. 3058927 -12- 2- Bande de roulement (1) selon la revendication 1 caractérisée en ce que le taux de creux surfacique à neuf mesurée sur chaque nervure (2) formée d'une pluralité de petits éléments (6) est au plus égal à 5%. 3- Bande de roulement (1) selon la revendication 2 caractérisée en ce que le taux de creux surfacique à neuf mesuré sur chaque nervure (2) pourvue d'une pluralité de petits éléments (6) est au plus égal à 3%. 4- Bande de roulement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la hauteur maximale H2 des canaux (52) est comprise entre 15% et 40% de la profondeur totale H, cette profondeur totale H étant égale à la profondeur H1 des incisions (41, 51) augmentée de la hauteur maximale H2 des canaux et en ce que la largeur maximale L2 des canaux est comprise entre 10% et 30% de la longueur circonférentielle maximale Lb des petits éléments. 5- Bande de roulement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les canaux (52) sont destinés à former de nouvelles rainures après une usure partielle prédéterminée. 6- Bande de roulement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les canaux (52) sont disposés dans la bande de roulement de façon à ne pas se transformer en nouvelles rainures avant le retrait pour usure. 7 - Bande de roulement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée 25 en ce que chaque petit élément (6) au contact d'une rainure (3) a une surface de contact avec le sol à neuf au moins supérieure à 80% de la surface moyenne des petits éléments (6) de la fenêtre rectangulaire à laquelle il appartient. 8 - Pneu pour véhicule poids lourd comportant une bande de roulement (1) selon l'une 30 quelconque des revendications 1 à 7.