Brevet FR3049899A1 — publié le 20171013

- 1 - BANDE DE ROULEMENT POUR PNEU. 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 drainage de l'eau sur la chaussée sont rendues plus pérennes avec l'usure, ces bandes de roulement ayant en outre des performances améliorées en usure. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0002] De façon connue, l'utilisation de pneus sur véhicule dans des conditions de roulage par temps de pluie requiert une élimination rapide de l'eau présente dans la région de contact du pneu avec la chaussée afin d'assurer un contact du matériau constituant la bande de roulement avec cette chaussée et ainsi pouvoir générer des efforts de motricité et de freinage tout en contrôlant la trajectoire du véhicule. L'eau qui n'est pas repoussée sur l'avant du pneu s'écoule ou est captée en partie dans les rainures formées dans la bande de roulement du pneu afin de permettre le contact entre le pneu et la chaussée. [0003] Les rainures forment un réseau d'écoulement de l'eau qui se doit d'être pérenne c'est-à-dire être efficace pendant toute la durée d'usage d'un pneu entre son état neuf et son retrait dès lors que son usure atteint la limite fixée par la réglementation. [0004] Pour les pneus destinés à l'équipement d'un véhicule poids lourd, il est usuel de former, dans la bande de roulement de ces pneus, des rainures circonférentielles (ou longitudinales) dont la profondeur est appropriée pour assurer la pérennité d'usage en conservant un drainage satisfaisant quel que soit le degré d'usure de la bande. Une bande de roulement doit avoir une performance en drainage de l'eau qui est toujours au moins égale à une performance minimale dite performance de sécurité et cela quel que soit le niveau de l'usure de cette bande, il est d'usage de disposer des indicateurs d'usure dans les rainures indiquant une limite d'usage tout en réservant une profondeur de rainure même quand cette limite est atteinte. La distance mesurée entre les indicateurs d'usure et la surface de roulement à neuf correspond à l'épaisseur utile de bande de roulement. 3049899 - 2 - [0005] Pour les pneus de l'état de la technique, le volume total de creux à neuf est en règle générale de l'ordre d'au moins 7% et au plus 35% du volume total de la bande de roulement destiné à être usé pendant le roulage. Le volume de creux comprend à neuf le volume de toutes les rainures, incisions et cavités formées dans la bande de roulement ; le volume total de bande 5 correspond au volume de matière pris jusqu'au fond des rainures les plus à l'intérieur de la bande auquel est ajouté le volume total de creux. [0006] On constate que les pneus de l'état de la technique ont un volume de creux disponible dans l'aire de contact qui est relativement important à l'état neuf (volume de creux disponible signifiant que ce volume est potentiellement susceptible d'être rempli en partie ou en totalité par 10 l'eau présente sur la chaussée). Le volume de creux s'ouvrant sur la surface de roulement dans le contact est évalué lorsque le pneu est soumis à ses conditions usuelle de gonflage et d'écrasement en statique telles que définies notamment par le standard E.T.R.T.O. pour l'Europe. [0007] Si des rainures ou plus généralement des cavités sont indispensables au drainage de l'eau dans la région de contact avec une chaussée, la diminution de matière à user qui en résulte sur la 15 bande peut affecter sensiblement les rigidités de la bande et par voie de conséquence la performance en usure de cette bande. Si la vitesse d'usure augmente, la durée d'utilisation du pneu va être réduite. D'autres performances du pneu peuvent aussi être affectées comme les performances en comportement, en émission de bruit en roulage, voire en résistance au roulement. [0008] Il est également observé que ces rainures peuvent être la cause de problèmes d'endurance. 20 Dans certaines conditions de roulage, des objets comme des cailloux peuvent être coincés dans ces rainures et venir agresser le fond de ces rainures et générer l'apparition de cassures dans la matière formant la bande de roulement. Ces cassures peuvent être à l'origine d'infiltration d'eau dans la bande jusqu'aux armatures de renfort disposées à l'intérieur du pneu. [0009] En outre, il a pu être constaté que des usures dites irrégulières c'est à dire non réparties de 25 façon homogène sur toute la surface de roulement pouvaient apparaître sur les arêtes délimitant les rainures circonférentielles, ce qui pouvait conduire à un retrait prématuré des pneus. [0010] La réalisation d'une pluralité de rainures sur une bande de roulement a donc potentiellement pour inconvénient de réduire la quantité de matière de bande pour une largeur donnée de bande et par voie de conséquence de réduire la durée d'utilisation du pneu à cause d'une 30 vitesse d'usure trop élevée ou encore d'une usure irrégulière. [0011] La présence de rainures génère un abaissement des rigidités de compression et de cisaillement puisque ces rainures délimitent des portions de matière sensibles à la déformation 3049899 - 3 - comparativement aux portions délimitées par des incisions. En effet, dans le cas d'une incision, les parois de matière délimitant cette incision peuvent venir en contact l'une contre l'autre au moins en partie lors du passage dans la région de contact avec la chaussée. Cette diminution de rigidité, dans le cas de la présence de rainures, induit une augmentation des déformations et 5 génère une diminution de la performance en usure de la bande : on observe une usure plus importante pour une distance parcourue fixée (ceci correspond à une augmentation de la vitesse d'usure de la bande). En outre, on constate une augmentation de la résistance au roulement et donc de la consommation des véhicules équipés de tels pneus, résultant d'une augmentation des pertes hystérétiques liées aux cycles de déformations de la matière composant la bande de roulement. 10 [0012] Définitions : [0013] Plan médian équatorial : c'est un plan perpendiculaire à l'axe de rotation 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 perpendiculaire à l'axe de rotation du pneu (cette direction correspond à la direction de l'épaisseur 15 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 cercle centré sur l'axe de rotation. Cette direction est perpendiculaire à la fois à la direction axiale et à une 20 direction radiale. [0017] Une bande de roulement a une épaisseur maximale de matière à user en roulage qui se mesure dans les rainures les plus profondes entre la surface de roulement à neuf et la surface externe des indicateurs d'usure disposés dans ces rainures. Les indicateurs de limite d'usure forment des plateformes de matière en relief sur le fond des rainures. Leur hauteur par rapport au 25 fond est appropriée pour conserver une profondeur minimale de rainure lorsque la bande a atteint sa limite d'usage. [0018] 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 d'utilisation précisent la pression de gonflage de référence correspondant à la capacité de charge du pneu 30 indiquée par son indice de charge et son code vitesse. Ces conditions d'utilisation peuvent aussi être dites "conditions nominales" ou "conditions d'usage". 3049899 -4 [0019] 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 5 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 contact l'une contre l'autre dans les conditions usuelles de roulage telles que définies par exemple en Europe par la norme E.T.R.T.O.. [0020] La direction principale d'une rainure correspond à la direction d'un écoulement d'eau 10 dans la rainure lors d'un roulage sur une chaussée revêtue d'eau. BREF EXPOSÉ DE L'INVENTION [0021] La présente invention vise à obtenir une bonne performance de roulage par temps de pluie quel que soit le niveau d'usure tout en proposant un dessin de sculpture de bande de roulement amélioré en usure et plus particulièrement réduisant les risques d'usure irrégulière sur les bords 15 des rainures principales d'orientation circonférentielle. [0022] À cet effet, l'invention a pour objet une bande de roulement de pneu comprenant une surface de roulement destinée à venir en contact avec une chaussée, cette bande de roulement ayant une épaisseur totale de matière à user comprend au moins une rainure principale circonférentielle s'ouvrant à l'état neuf sur la surface de roulement de la bande. Cette rainure 20 principale circonférentielle a une profondeur totale P au plus égale à l'épaisseur de matière à user et est délimitée par des parois en vis-à-vis coupant la surface de roulement selon des arêtes espacées d'une largeur maximale Ll lorsque la bande est neuve. [0023] Cette rainure principale circonférentielle comprend une pluralité de plots formés sur au moins une de ses parois en vis-à-vis et s'étendant dans la profondeur de la rainure sur une 25 profondeur Hl. [0024] Chaque plot comprend une face externe inclinée destinée à venir en contact avec la chaussée lors du roulage, une face latérale avant, une face latérale arrière. Les faces latérales avant et arrière sont reliées entre elles par une face latérale intermédiaire. [0025] Cette bande est caractérisée en ce que pour chaque plot: 30 [0026] - la face externe est inclinée selon un angle moyen compris entre 25° et 55° degrés, cet angle étant pris par rapport à un plan tangent externe à la surface de roulement, 3049899 - 5 - [0027] - la face latérale avant coupe la face externe selon une arête d'attaque formant un angle A compris entre 80 degrés et 120 degrés avec la direction principale de la rainure, [0028] - la face latérale arrière coupe la face externe selon une arête de fuite formant un angle F compris entre 10 degrés et 45 degrés avec la direction principale de la rainure. 5 [0029] Il est avantageux que les plots soient orientés de façon à ce que l'arête d'attaque formant un angle A compris entre 80 et 120 degrés rentre la première dans le contact avec la chaussée lors du roulage. [0030] Dans une variante préférentielle, la face latérale intermédiaire est apte à entrer en contact avec la matière de la bande (soit avec un autre plot, soit avec la paroi de opposée la rainure) lors 10 du passage dans le contact avec la route pour fermer au moins la partie radialement externe de la rainure sur une longueur Lc. [0031] Avantageusement cette longueur de contact Lc est au moins égale à 5% de la longueur totale des plots et encore plus avantageusement au moins 20% de cette longueur. La longueur d'un plot est mesurée comme la plus grande distance entre la face d'attaque et la face de fuite. 15 [0032] Dans une variante de l'invention, chaque plot est formé sur chacune des parois en vis-à- vis délimitant une rainure, chaque plot prenant naissance sur la surface de roulement à neuf ou au voisinage de cette surface de roulement de manière à venir en contact avec la route et s'étendant dans la profondeur de la rainure sur une hauteur Hl supérieure à la moitié de la profondeur P de la rainure, chaque plot pouvant entrer en contact avec un plot sur une hauteur El inférieure à la 20 hauteur Hl de manière à conserver un passage libre sous les plots pour assurer le drainage de l'eau dans la rainure par temps de pluie. Préférentiellement la hauteur El de contact est au moins égale à 30% de la hauteur totale Hl des plots. [0033] Il est nécessaire de maintenir une continuité de passage des liquides dans la rainure en prévoyant que les plots s'étendent dans la profondeur de la rainure sur une hauteur Hl au plus 25 égale à 85% de la profondeur de la rainure. [0034] Dans une autre variante la pente formée sur la face externe des plots peut être prolongée sur la bande de roulement au-delà de chaque plot. [0035] 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'exemples non limitatifs, des formes 30 de réalisation de l'objet de l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES 3049899 - 6 - [0036] La figure 1 représente une vue surfacique d'une rainure formée dans une bande de roulement selon l'invention ; [0037] La figure 2 montre une vue en coupe de la bande montrée avec la figure 1 selon un plan de coupe dont la trace est repérée par la ligne II-II sur la figure 1. 5 DESCRIPTION DES FIGURES [0038] Pour faciliter la lecture des figures, des signes de référence identiques sont employés pour la description de variantes de l'invention dès lors que ces signes de référence renvoient à des éléments d'une même nature qu'elle soit structurelle ou bien fonctionnelle. [0039] La figure 1 représente une vue surfacique d'une rainure 2 formée dans une bande de 10 roulement 1 selon l'invention. [0040] Sur la surface de roulement 10 de cette bande de roulement 1 s'ouvre une rainure 2 délimitée par des parois 21, 22 en vis-à-vis et reliées par un fond 23 à une profondeur P. Cette profondeur est au moins égale à l'épaisseur de bande destinée à être usée. La rainure 2 a une largeur maximale Ll sur la surface de roulement 10 à neuf 15 [0041] Chacune des parois 21, 22 est pourvue avec une pluralité de plots 3, 4 dont la description géométrique est donnée conjointement avec le support de la figure 1 et celui de la figure 2, cette dernière montrant une coupe selon un plan dont la trace sur la figure 1 est indiquée par la ligne II-II. [0042] Chaque plot 3, 4 a une longueur maximale Lp mesurée sur la paroi qui le porte. Chaque 20 plot comprend une face externe 30, 40 destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage et des faces latérales : une face latérale avant 31, 41, une face latérale arrière 32, 42 et une face latérale intermédiaire 33, 43. [0043] La face latérale avant 31, 41 a une géométrie plane et coupe la face externe 30, 40 selon une arête faisant un angle moyen A, cet angle étant dans le cas présenté égal à 90 degrés avec la 25 paroi qui porte le plot. Les angles dont mesurés ici à l'intérieur des plots comme cela est représenté sur la figure 1. [0044] La face latérale arrière 32, 42 a une géométrie plane et coupe la face externe 30, 40 selon une arête faisant un angle moyen F, cet angle étant dans le cas présenté égal à 35 degrés avec la paroi qui porte le plot. 3049899 - 7 - [0045] Chaque plot 3, 4 s'étend dans la rainure 2 sur une hauteur Hl plus grande que la moitié de la profondeur P mais inférieure à la profondeur P de manière à générer un passage 5 pour le drainage d'eau lorsque le pneu roule sur une chaussée revêtue d'eau. [0046] La face externe 30, 40 de chaque plot 3, 4 est en outre inclinée selon un angle moyen C 5 égal à 35 degrés dans le cas présent, cet angle C étant pris par rapport à un plan tangent externe à la surface de roulement 10 à neuf. L'inclinaison de cette face externe 30, 40 est telle qu'un liquide glissant sur cette face serait entrainé vers l'intérieur de la rainure. [0047] En face d'un premier plot 3 se trouve un deuxième plot 4 ayant une géométrie identique à celle du premier plot. Ces premier et deuxième plots sont dimensionnés de façon à venir en 10 contact l'un contre l'autre sur une longueur Lc (égale à 50% de la longueur totale Lp de chaque plot) lorsque ces plots 3, 4 passent dans le contact avec une chaussée pendant le roulage et sur une hauteur El de contact qui est ici égale à plus de 50% de la hauteur totale Hl des plots. [0048] Dans cet exemple, les plots sont disposés de façon à ce que l'arête formant un angle A, égal à 90 degrés, rentre dans le contact avec la chaussée lors du roulage avant l'arête formant un 15 angle F. [0049] Dans cet exemple et comme cela est visible sur la figure 2, l'inclinaison de la face externe 30, 40 des plots 3, 4 est prolongée sur la bande de roulement au-delà de chaque plot sur une distance notée Dl qui est sensiblement égale à la largeur D2 de chaque plot. [0050] Dans l'exemple montré, les faces des plots sont planes ; cela n'est en rien une limitation 20 car il serait tout à fait possible d'avoir des faces curvilignes au moins pour les faces avant et arrière de manière à générer un raccordement adouci avec les parois de la rainure. [0051] L'invention concerne également un pneu pourvu d'une bande de roulement telle que décrite et encore plus particulièrement un pneu destiné à équiper l'essieu directeur d'un véhicule poids lourd. 25 [0052] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre tel que défini par les revendications. Notamment, les plots peuvent avoir des longueurs différentes ; ils peuvent aussi être décalés dans la direction principale de la rainure tout en maintenant un contact sur une longueur Lc appropriée. REVENDICATIONS1- Bande de roulement (1) de pneu comprenant une surface de roulement (10) destinée à venir en contact avec une chaussée, cette bande de roulement ayant une épaisseur totale de matière à user et comprenant au moins une rainure principale (2) circonférentielle s'ouvrant à l'état neuf sur la surface de roulement de la bande, cette rainure principale circonférentielle a une profondeur totale P au plus égale à l'épaisseur de matière à user et est délimitée par des parois (21, 22) en vis-à-vis coupant la surface de roulement selon des arêtes espacées d'une largeur maximale L1 lorsque la bande est neuve, cette rainure principale circonférentielle comprenant une pluralité de plots (3, 4) formés sur au moins une de ses parois en vis-à-vis et s'étendant dans la profondeur de la rainure sur une profondeur Hl, chaque plot comprenant une face externe (30, 40) inclinée destinée à venir en contact avec la chaussée lors du roulage, une face latérale avant (31, 41), une face latérale arrière (32, 42), les faces latérales avant et arrière étant reliées entre elles par une face latérale intermédiaire (33, 43), cette bande étant caractérisée en ce que pour chaque plot: - la face externe (30, 40) est inclinée selon un angle moyen C compris entre 25° et 55° degrés, cet angle étant pris par rapport à un plan tangent externe à la surface de roulement, - la face latérale avant (31, 41) coupe la face externe (30, 40) selon une arête d'attaque formant un angle A compris entre 80 degrés et 120 degrés avec la direction principale de la rainure, - la face latérale arrière (32, 42) coupe la face externe (30, 40) selon une arête de fuite formant un angle F compris entre 10 degrés et 45 degrés avec la direction principale de la rainure (2). 2- Bande de roulement de pneu selon la revendication 1 caractérisée en ce que les plots sont orientés de façon à ce que l'arête d'attaque formant un angle A compris entre 80 et 120 degrés rentre la première dans le contact avec la chaussée lors du roulage. 3- Bande de roulement de pneu selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce que la face latérale intermédiaire est apte à entrer en contact avec la matière de la bande lors du passage dans le contact avec la route pour fermer au moins la partie radialement externe de la rainure sur une longueur Lc. 3049899 - 9 - 4- Bande de roulement de pneu selon la revendication 3 caractérisée en ce que la longueur de contact Lc est au moins égale à 5% de la longueur totale Lp des plots et encore plus avantageusement au moins 20% de cette longueur. 5 5- Bande de roulement de pneu selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que chaque plot est formé sur chacune des parois en vis-à-vis délimitant une rainure, chaque plot prenant naissance sur la surface de roulement à neuf et s'étendant dans la profondeur de la rainure sur une hauteur Hl supérieure à la moitié de la profondeur P de la rainure, chaque plot pouvant entrer en contact avec un plot sur une hauteur El inférieure à la hauteur Hl de manière à conserver un 10 passage libre sous les plots pour assurer le drainage de l'eau dans la rainure par temps de pluie. 6- Bande de roulement de pneu selon la revendication 5 caractérisée en ce que la hauteur El de contact est au moins égale à 30% de la hauteur totale Hl des plots. 15 7- Bande de roulement de pneu selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que les plots s'étendent dans la profondeur de la rainure sur une hauteur Hl au plus égale à 85% de la profondeur P de la rainure. 8- Bande de roulement de pneu selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que 20 l'inclinaison de la face externe des plots est prolongée sur la bande de roulement au-delà de chaque plot. 9- Pneu pour véhicule poids lourd pourvu d'une bande de roulement (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 25