EP4263240A1 - Bande de roulement de pneumatique pour un véhicule lourd à robustesse améliorée - Google Patents

Bande de roulement de pneumatique pour un véhicule lourd à robustesse améliorée

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EP4263240A1
EP4263240A1 EP21848266.9A EP21848266A EP4263240A1 EP 4263240 A1 EP4263240 A1 EP 4263240A1 EP 21848266 A EP21848266 A EP 21848266A EP 4263240 A1 EP4263240 A1 EP 4263240A1
Authority
EP
European Patent Office
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tread
transverse
row
cutout
longitudinal
Prior art date
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Pending
Application number
EP21848266.9A
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German (de)
English (en)
Inventor
Olivier SPINNLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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Filing date
Publication date
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    • B60C2200/00—Tyres specially adapted for particular applications
    • B60C2200/06—Tyres specially adapted for particular applications for heavy duty vehicles

Definitions

  • the subject of the present invention is a tire tread for a heavy vehicle intended to carry heavy loads and to drive on uneven, stony and/or muddy ground such as, for example, a civil engineering vehicle of dumper type intended for use in mines or quarries.
  • a tread comprises at least one rubber-based material and is intended to constitute the peripheral part of a tire and to be worn when its running surface comes into contact with the ground.
  • a tread can be defined geometrically by three dimensions: a smaller dimension or thickness, in a direction perpendicular to the tread surface, an intermediate dimension or width, in a transverse direction, and a larger dimension or length , in a longitudinal direction.
  • the transverse direction is also called the axial direction, because it is parallel to the axis of rotation of the tire
  • the longitudinal direction is also called the circumferential direction, because it is tangent to the circumference of the tire. tire according to the rolling direction of the tire.
  • the cutouts can be of two types: grooves and incisions.
  • the grooves are wide cutouts, essentially allowing the storage and evacuation of water or mud present on the ground.
  • a cutout is said to be wide when it has a width such that the walls of material facing it delimiting it do not come into contact with each other, during the passage of the tread in the surface. contact, the tire being subjected to recommended inflation and load conditions as defined in particular, for example, by the ISO 4250 standard and the standard of the “Tire and Rim Association” (Tire and Wheel Association) or TRA.
  • the incisions are narrow cutouts, whose intersections with the surface of rolling or ridges contribute to grip on wet ground thanks to a ridge effect in contact with the ground which makes it possible to break the film of water present on the ground.
  • a cutout is said to be narrow when it has a width such that the walls of material facing it delimiting it come into contact at least partially with each other, during the passage of the tread in the surface. of contact, under the tire load and pressure conditions specified by the TRA standard as seen above.
  • a cutout is often characterized by an average surface, equidistant from the walls delimiting the cutout and intersecting the rolling surface. The intersection of this middle surface and the running surface is called the middle line of the cutout.
  • the middle line of a die-cut is not necessarily straight, and may have, for example, a wavy shape or a zigzag shape.
  • a cutout is said to be longitudinal, in a broad sense, when its mean line has a tangent at all points forming an angle of between 0° and 45° with the longitudinal direction of the tread.
  • a cutout is said to be transverse, in a broad sense, when its mean line has a tangent at all points forming an angle of between 0° and 45° with the transverse direction of the tread.
  • the elements in relief are generally blocks.
  • a block is a volume of material delimited by a contact face, contained in the running surface, by a bottom surface and by side faces connecting the contact face to the bottom surface.
  • These blocks can be arranged so as to constitute longitudinal rows of blocks, these rows being two by two separated by longitudinal cutouts of the groove or incision type, also called longitudinal furrows.
  • the blocks are most often two by two separated by transverse cutouts such as grooves or incisions.
  • the tread integrated into the tire, is most often characterized geometrically by a width L, in the transverse direction, and a thickness H, in a direction perpendicular to the running surface.
  • the width L is defined as the transverse width of the contact surface of the tread of the new tire with smooth ground, such as tarmac, when the tire is subjected to recommended nominal pressure and load conditions, for example, by the TRA standard.
  • the thickness H is defined, by convention, as the maximum radial depth measured in the cutouts, corresponding to the maximum radial height of the block, when new.
  • the width L is at least equal to 600 mm and the thickness H is at least equal to 60 mm, or even 70 mm .
  • the tracks on which the vehicles run are generally made of materials extracted in situ, for example, crushed rocks, compacted and regularly watered to guarantee the holding of the wear layer of the track during the passage of vehicles and are often covered of mud and water: which requires both good resistance to attack from the tread, to guarantee a satisfactory lifespan, and a good ability to both penetrate and evacuate this mixture of mud and water through the tread, to ensure satisfactory grip on muddy ground.
  • These severe rolling conditions also lead to significant mechanical stresses, in compression and in shear, of the blocks of the tread. The deformations of the blocks will then generate heat dissipation in the viscoelastic material constituting the tread. This heat dissipation will generate a temperature rise in the crown of the tire which can cause severe damage, or even rupture, of the crown reinforcement of the tire, radially inside the tread.
  • a tread comprising blocks and aimed at guaranteeing good longitudinal grip, traction and braking, satisfactory transverse grip, mud evacuation capacity and a limited thermal level, has already been described, for example in document WO 2014170283.
  • the inventors have set themselves the objective of further improving, for a tire tread for a heavy vehicle, in particular for civil engineering, comprising blocks, the compromise between the grip of the tread, in particular traction on muddy surfaces, and the thermal level of the crown of the tire.
  • the tread having a width, measured in a transverse direction between two side edges of the tread surface, and a height, equal to the maximum depth of cutout measured in a direction perpendicular to the tread surface,
  • the cutouts possibly being at least partly either a groove having a depth at least equal to 50% of the height of the tread and a width at least equal to 20% of said depth, or an incision having a depth at least equal to 50% of the height of the tread and a width strictly less than 20% of said depth,
  • the tread comprising five rows, two by two separated by a longitudinal cutout, and distributed, in the transverse direction, in a median row, centered on a median plane perpendicular to the rolling surface in the middle, two intermediate rows, on either side of the median row and symmetrical with respect to the median plane, and two lateral rows, the outermost transversely and symmetrical with respect to the median plane,
  • each transverse cutout of a side row being a transverse groove extending from a lateral edge of the running surface to an outer longitudinal cutout
  • each transverse cutout of an intermediate row being either a blind transverse groove, extending a transverse groove of the neighboring lateral row and extending from an outer longitudinal cutout to a transversely inner end of a blind transverse groove, or a transverse incision extending from an outer longitudinal cutout to an inner longitudinal cutout, such that any blind transverse groove alternates with a transverse incision, in the longitudinal direction,
  • each inner longitudinal cutout separating two respectively adjacent intermediate and median rows is a longitudinal groove.
  • the tread, object of the invention therefore comprises five rows of blocks, distributed in a median row of blocks, centered on the median plane of the tread, two lateral rows, symmetrical with respect to the median plane and transversely outer, that is to say positioned at the edge of the tread, and two rows of intermediate blocks, each intermediate row being transversely positioned between the middle row and a side row.
  • transverse grooves each having a depth at least equal to 50% of the height of the tread and a width at least equal to 20% of said depth, in each side row of blocks and extending over a transversely outer part of the nearest intermediate row of blocks by a blind transverse groove, that is to say not crossing the intermediate row right through, guarantees the creation of continuous channels between this transversely outer part of the intermediate row and the side row thus allowing lateral evacuation of the water or mud present on the ground, which promotes the grip of the tire. These channels also contribute to the cooling of the tire crown part radially inside these channels, and therefore to the endurance of the tire crown.
  • the inner longitudinal cutout separating two adjacent intermediate and median rows respectively is a longitudinal groove.
  • This inner longitudinal groove is a continuous channel between an intermediate row and the middle row, thus allowing longitudinal evacuation of the water or mud present on the ground, which promotes the grip of the tire. This channel also contributes to the cooling of the tire crown part which is radially inside it, and therefore to the endurance of the tire crown
  • the tread allows effective evacuation of the water or mud present on the ground, at any point of the tread surface, either laterally by the transverse channels formed by the transverse grooves of the side row extended by blind transverse grooves of the intermediate row, or longitudinally by the longitudinal channels formed by the inner longitudinal grooves positioned between an intermediate row and a middle row.
  • This network of transverse and longitudinal channels also contributes to efficient ventilation of the tread and to the cooling of the crown of the tire.
  • each outer longitudinal cutout has an average line positioned, with respect to the median plane of the tread and in the transverse direction, at an average distance at least equal to 20% of the width of the tread.
  • the mean line of the cutout is the trace, on the running surface, of the mean surface of the cutout equidistant from the block walls delimiting it. Since the mean line of the cutout is not necessarily strictly longitudinal, its mean distance from the median plane is the mean of the distances of all of its points with respect to the median plane.
  • the preceding characteristic defines the minimum average distance of each outer longitudinal cutout with respect to the median plane, therefore correlatively the maximum width of a side row.
  • each outer longitudinal cutout has an average line positioned, with respect to the median plane of the tread and in the transverse direction, at an average distance at most equal to 35% of the width of the tread. This characteristic defines the maximum average distance of each outer longitudinal cutout with respect to the median plane, therefore correlatively the minimum width of a side row.
  • the resulting technical effect is to guarantee a level of rigidity of each lateral row that is acceptable from the point of view of the wear of the tread during transverse stresses, in drift, of the tire.
  • each transversely inner end of a blind transverse groove of an intermediate row is positioned, relative to the median plane of the tread and in the transverse direction, at a distance at least equal to 20% of the width of the tread.
  • This characteristic implicitly defines maximum engagement of the blind transverse groove in the intermediate row. If the blind transverse groove is too engaged, that is to say if its transversely inner end is too close to the median plane, it then extends into the zone of high pressures in contact with the ground, particularly sensitive to stone attacks. This then sensitizes the intermediate row to attacks by stones.
  • each transversely inner end of a blind transverse groove of an intermediate row is positioned, relative to the median plane of the tread and in the transverse direction, at a distance at most equal to 35% of the width of the tread.
  • This characteristic implicitly defines a minimum engagement of the blind transverse groove in the intermediate row. If the blind transverse groove is sufficiently engaged, that is to say if its transversely inner end is sufficiently close to the median plane, it then extends as far as the contact area with the ground, when the tire is lightly loaded. , typically under a load equal to 20% of its nominal load, when mounted as a twin, on the rear axle of a vehicle running unladen. Under these conditions, the presence of a blind transverse groove in the contact area guarantees lateral evacuation of water or mud present on the ground, which favors the grip of the tyre.
  • each inner longitudinal cutout has an average line positioned, with respect to the median plane of the tread and in the transverse direction, at an average distance at least equal to 5% of the width of the tread.
  • the mean line of the cutout is the trace, on the running surface, of the mean surface of the cutout equidistant from the block walls delimiting it. Since the mean line of the cutout is not necessarily strictly longitudinal, its mean distance from the median plane is the mean of the distances of all of its points with respect to the median plane. This characteristic defines the minimum average distance of each interior longitudinal cutout with respect to the median plane, therefore correlatively the minimum width of the median row. An insufficiently wide middle row would then be made up of narrow blocks, which are therefore less rigid and more susceptible to tearing.
  • each inner longitudinal cutout has an average line positioned, with respect to the median plane of the tread and in the transverse direction, at an average distance at most equal to 20% of the width of the tread.
  • This characteristic defines the maximum average distance of each interior longitudinal cutout with respect to the median plane, therefore correlatively the maximum width of the median row.
  • a middle row that is too wide would then be made up of wide blocks, therefore penalizing from the point of view of the thermal evolution of the crown of the tire.
  • each outer longitudinal cutout separating two adjacent lateral and intermediate rows, respectively is a longitudinal incision.
  • These longitudinal incisions guarantee closure, and therefore protection of the tread against damage from stones present on the ground.
  • these longitudinal incisions lead to a limitation of the transverse movements of the rows of blocks, by a shoulder effect between the rows, when the tire is subjected to transverse stresses, such as drifting. This transverse stiffening of the tread consequently limits the wear under drift of the rows of blocks.
  • each transverse cutout of the middle row is a transverse incision extending a transverse incision of the neighboring intermediate row and extending from a first inner longitudinal cutout to a second inner longitudinal cutout.
  • transverse incisions each having a depth at least equal to 50% of the height of the tread and a width at most equal to 20% of said depth, in the middle row, guarantees closure of the middle row making it possible to protect the crown of the tire in this middle zone against attack by the stones present on the ground. It is indeed an area of high pressure in contact with the ground, sensitive to aggression by stones.
  • each block of a side row delimited by two consecutive transverse grooves, having a block height, in a direction perpendicular to the running surface, and a block length, in the longitudinal direction, the height of block is at most equal to 80% of the block length. Beyond 80% the side row block becomes insufficiently rigid and therefore more sensitive to wear, in particular under drifting stresses.
  • each block of a side row having a block length in the longitudinal direction, and each transverse groove, delimited by two blocks, having a transverse groove width in the longitudinal direction, the transverse groove width is at least equal to 18% of the sum of the transverse groove width and the block length.
  • This characteristic defines a minimum indentation rate of a lateral row of blocks, below which the evacuation of water or mud by the lateral part of the tread becomes insufficient, which is detrimental to the tire grip.
  • each block of a side row having a block length in the longitudinal direction, and each transverse groove, delimited by two blocks, having a transverse groove width in the longitudinal direction, the transverse groove width is at most equal to 35% of the sum of the transverse groove width and the block length.
  • This characteristic defines a maximum notching rate of a side row of blocks, above which the stiffness of the blocks of the row lateral becomes insufficient to guarantee good resistance to wear of the tread.
  • At least one ventilation cavity opening onto the running surface and having a depth at least equal to 70% of the height, is positioned, in the longitudinal direction, between at least two consecutive transverse grooves of the same row. lateral.
  • a ventilation cavity is a hollow formed in the tread, in a substantially radial direction, and having a surface opening onto the tread surface with a closed contour: it is therefore not a cutout as seen previously.
  • Such a ventilation cavity is sometimes called a ventilation shaft.
  • the presence of ventilation cavities in the side row blocks allows ventilation of the edge of the tread, therefore cooling of the radially inner crown portion which is a hot spot of the tire, which limits the degradation of the crown of the tire and improves his endurance.
  • the ventilation cavity comprises a first radially outer portion, the inner wall of which is inclined, with respect to a direction perpendicular to the running surface at a first angle, extended radially inwards. by a second radially inner portion, the inner wall of which is inclined, relative to a direction perpendicular to the tread surface, by a second angle strictly less than the first angle.
  • An internal ventilation wall with a double slope limits the capture and retention of stones in the cavity, these stones being likely to generate cracks that are harmful to the endurance of the crown of the tire.
  • the tread comprising two outer side faces, each of them intersecting the tread surface at the level of a side edge of the tread surface, any transverse groove of the side row opening onto a side face of tread along an emerging section, at least one ventilation cavity, emerging on a side face of the tread but not on the tread surface when new of the tire, is positioned, in the longitudinal direction, between least two emerging surfaces of consecutive transverse grooves of the same lateral row.
  • a ventilation cavity is a hollow formed in a side face of the tread, in a direction substantially transverse, and having a surface opening onto said rolling face with a closed contour.
  • Vents cavities opening onto a side face of the tread, allows ventilation of the side face of the tread, and therefore cooling of the ends of the crown reinforcement layers extending transversely inside the said tread side face, which limits degradation of the crown of the tire and improves its endurance.
  • Such a ventilation cavity does not open out onto the running surface, when the tire is new, in order to avoid the initiation of forms of irregular wear at the edge of the tread.
  • Another subject of the invention is a tire for a heavy vehicle, preferably a heavy civil engineering vehicle, comprising a tread according to any one of the embodiments described above.
  • - Figure 1 Top view of a tread portion according to the invention
  • - Figure 2 Top view of a tread portion according to the invention, indicating the cutting planes of Figures 3 to 6 ,
  • the various geometric dimensions are defined in an XYZ frame, defined by a longitudinal or circumferential direction XX', tangent to the circumference of the tire in its direction of travel, a transverse or axial direction YY' , parallel to the axis of rotation of the tire, and a radial direction ZZ', perpendicular to the axis of rotation of the tire.
  • XX' longitudinal or circumferential direction
  • YY' parallel to the axis of rotation of the tire
  • ZZ' perpendicular to the axis of rotation of the tire.
  • Figure 1 is a top view of a tread portion 1 according to the invention.
  • the tire tread 1 for a heavy vehicle intended to come into contact with the ground via a tread surface 2, comprises blocks (31, 32, 33) arranged in rows (41, 42, 43), in a longitudinal direction XX', and delimited by cutouts (51, 52, 61, 62, 63).
  • the tread 1 has a width L, measured in a transverse direction YY' between two side edges 21 of the running surface 2.
  • the cutouts (51, 52, 61, 62, 63) are at least partly either a cutout wide or groove, either a narrow cut or incision.
  • the tread 1 comprises five rows (41, 42, 43), two by two separated by a longitudinal cutout (51, 52), and distributed, in the transverse direction YY', in a median row 43, centered on a plane median XZ perpendicular to the rolling surface 2 in the middle, two intermediate rows 42, on either side of the median row 43 and symmetrical with respect to the median plane XZ, and two lateral rows 41, the most transversely external and symmetrical with respect to the median plane XZ.
  • the blocks (31, 32, 33) of the same row (41, 42, 43) are two by two at least partially separated by a transverse cutout (61, 62, 63).
  • each transverse cutout 61 of a side row 41 is a transverse groove extending from a side edge 21 of the running surface 2 to an outer longitudinal cutout 51.
  • each transverse cutout 62 of an intermediate row 42 is either a blind transverse groove 621, extending a transverse groove 61 of the adjacent side row 41 and extending from an outer longitudinal cutout 51 to a transversely inner end E2 of blind transverse groove 621, that is a transverse incision 622 extending from an outer longitudinal cutout 51 to an inner longitudinal cutout 52, such that any blind transverse groove 621 alternates with a transverse incision 622.
  • each interior longitudinal cutout 52 separating two respectively intermediate and median adjacent rows (42, 43) is a longitudinal groove.
  • Each outer longitudinal cutout 51 has an average line M1 positioned, relative to the median plane XZ of the tread 1 and in the transverse direction YY', at an average distance DI at least equal to 20% and at most equal to 35% of the width L of the tread 1.
  • Each transversely inner end E2 of blind transverse groove 621 of an intermediate row 42 is positioned, relative to the median plane XZ of the tread 1 and in the transverse direction YY', at a distance D2 at least equal to 20% and at most equal to 35% of the width L of the tread 1.
  • the line M2 passes through all the inner ends E2.
  • Each inner longitudinal cutout 52 has an average line M3 positioned, relative to the median plane XZ of the tread 1 and in the transverse direction YY', at an average distance D3 at least equal to 5% and at most equal to 20% of the width L of the tread 1.
  • Each outer longitudinal cutout 51 separating two adjacent lateral and intermediate rows (41, 42), respectively, is a longitudinal incision.
  • Each transverse cutout 63 of the middle row 43 is a transverse incision extending a transverse incision 622 of the adjacent intermediate row 42 and extending from a first inner longitudinal cutout 52 to a second inner longitudinal cutout 52.
  • Cavities ventilation 7, opening onto the tread surface 2 are positioned in the longitudinal direction XX 'between two consecutive transverse grooves 61 of the same side row 41.
  • Ventilation cavities 8, opening onto a side face 22 of tread but not on the tread surface 2 in new condition of the tire are positioned, in the longitudinal direction XX', between two emerging surfaces 611 of consecutive transverse grooves 61 of the same lateral row 41.
  • Figure 2 is a top view of a portion of tread 1 according to the invention, indicating the cutting planes of Figures 3 to 6.
  • the radial cutting plane, along the broken line AA, defines a meridian section of the tread, according to two YZ radial section zones distributed between the lateral, intermediate and median rows respectively.
  • the circumferential section plane BB defines a section circumferential of the middle row.
  • the circumferential section plane CC defines a circumferential section of an intermediate row.
  • the circumferential section plane DD defines a circumferential section of a side row.
  • Figure 3 is a meridian section of the tread according to the invention, along a broken section line AA.
  • the tread intended to come into contact with the ground via a running surface 2, comprises blocks arranged in rows (41, 42, 43), in a longitudinal direction XX', and delimited transversely by longitudinal cutouts (51, 52).
  • Figure 3 are shown in section the two side rows 41, the two intermediate rows 42 and the middle row 43.
  • Each intermediate row 42 is separated from the adjacent side row 41, by an outer longitudinal cutout 51, positioned at a distance average DI with respect to the median plane XZ, and of the median row 43, by an interior longitudinal cutout 52, positioned at an average distance D3 with respect to the median plane XZ.
  • Each outer longitudinal cutout 51 is an incision having a depth PI at least equal to 50% of the height H of the tread and a width WI strictly less than 20% of said depth PL
  • Each inner longitudinal cutout 52 is a groove having a depth PR at least equal to 50% of the height H of the tread and a width WR at least equal to 20% of said depth PL
  • the height H of the tread is equal to the maximum depth of cutout measured according to a direction perpendicular to the running surface 2: it is therefore the distance between the running surface 2 and a fictitious surface 23 parallel to the running surface 2 and tangent to the bottom of the cutout having the maximum depth.
  • the tread has a width L, measured in a transverse direction YY' between two side edges 21 of the tread surface 2.
  • FIG. 3 also shows in meridian section a ventilation cavity 7, opening onto the running surface 2 and having a depth PC at least equal to 70% of the height H - equal to 100% of the height H, in the case shown -, said ventilation cavity 7 being positioned, in the longitudinal direction XX' between two transverse grooves rows (not shown in FIG. 3) of the same side row 41.
  • a ventilation cavity 8 is also shown, opening onto a side face 22 of the tread but not onto the running surface 2 in new condition of the tire, positioned, in the longitudinal direction XX', between two emerging surfaces (not shown in FIG. 3) of consecutive transverse grooves 61 of the same lateral row 41.
  • Figure 4 is a circumferential section of the middle row 43 of the tread according to the invention, according to the median circumferential section plane B-B.
  • the middle row 43 comprises blocks 33 two by two separated by transverse cutouts 63.
  • Each transverse cutout 63 is an incision having a depth PI at least equal to 50% of the height H of the tread and a width WI strictly less at 20% of said depth PI.
  • the height H of the tread is equal to the maximum depth of cutout measured in a direction perpendicular to the rolling surface 2: it is therefore the distance between the rolling surface 2 and a fictitious surface 23 parallel to the surface of bearing 2 and tangent to the bottom of the cutout having the maximum depth.
  • FIG. 5 is a circumferential section of an intermediate row 42 of the tread according to the invention, along a circumferential section plane C-C, outside the blind transverse grooves.
  • the blocks 32 of the intermediate row 42 are separated two by two, at their transversely inner portion, by transverse incisions 622, having a depth PI at least equal to 50% of the height H of the tread, measured between the rolling surface 2 and the fictitious surface 23 parallel to the rolling surface 2 and tangent to the bottom of the cutout having the maximum depth, and a width WI strictly less than 20% of said depth PI.
  • Figure 6 is a circumferential section of a side row 41 of the tread according to the invention, along a circumferential section plane EE.
  • the lateral row 41 comprises blocks 31 two by two separated by transverse cutouts 61.
  • Each transverse cutout 61 is a groove having a depth PR at least equal to 50% of the height H of the tread, measured between the surface of bearing 2 and the fictitious surface 23 parallel to the rolling surface 2 and tangent to the bottom of the cutout having the maximum depth, and a width WR at least equal to 20% of said depth PR.
  • Each block 31 of a side row 41, delimited by two consecutive transverse grooves 61, has a block height H1, in a direction perpendicular to the rolling surface, and a block length B1, in the longitudinal direction XX'.
  • the block height H1 is at most equal to 80% of the block length B1.
  • Each transverse groove 61, delimited by two blocks 31, has a transverse groove width W1 in the longitudinal direction XX'.
  • the transverse groove width W1 is at least equal to 18% and at most equal to 35% of the sum of the transverse groove width W1 and the block length B1.
  • the inventors have more particularly studied this invention for a tire of size 59/80 R 63 intended to be mounted on a dumper and to carry a load equal to 100,000 kg, when it is inflated to a pressure equal to 7 bars, in accordance with the TRA standard (TRA Year Book 2019).
  • the inventors compared, in the 59/80 R 63 tire size, a tire I comprising a tread according to the invention and a reference tire R 59/80 R 63 from the Michelin XDR3 range.
  • Table 1 shows the respective characteristics of a tread according to the invention and reference:
  • a tire I comprising a tread according to the invention and a reference tire R were compared by tests on civil engineering vehicles, with respect to grip on wet ground, and by digital simulations using the finite element method, to establish a map of the temperatures reached in the crown of the tire.
  • the braking distance for the tire according to the invention, on wet dirt ground is about 11% less than that of the reference tire, mainly because of the width and the greater length of the side transverse cutouts.
  • numerical simulations have shown a potential decrease of 3° C. between the side rows of the respective treads of the tires according to the invention and of reference, and a potential decrease of 2° C. C between the median portions of the respective treads of the tires according to the invention and of reference.

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Abstract

La présente invention a pour objet une bande de roulement (1) de pneumatique, pour véhicule lourd de génie civil, ayant un compromis amélioré entre la résistance aux agressions mécaniques par des sols pierreux et l'adhérence sur des sols boueux. La bande de roulement (1) comprenant cinq rangées (41, 42, 43), deux à deux séparées par une découpure longitudinale (51, 52), et réparties, selon la direction transversale (YY'), en 10 une rangée médiane (43), deux rangées intermédiaires (42) et deux rangées latérales (41), les blocs (31, 32, 33) d'une même rangée (41, 42, 43) étant deux à deux au moins en partie séparés par une découpure transversale (61, 62, 63), chaque découpure transversale d'une rangée latérale (41) est une rainure transversale, chaque découpure transversale (62) d'une rangée intermédiaire (42) est soit une rainure transversale borgne (621), soit 15 une incision transversale (622), disposées en alternance selon la direction longitudinale XX', et chaque découpure longitudinale intérieure (52) séparant deux rangées respectivement intermédiaire et médiane (42, 43) adjacentes est une rainure longitudinale.

Description

Bande de roulement de pneumatique pour un véhicule lourd à robustesse améliorée
[0001] La présente invention a pour objet une bande de roulement de pneumatique pour un véhicule lourd destiné à porter de lourdes charges et à rouler sur des sols irréguliers, pierreux et/ou boueux tel que, par exemple, un véhicule de génie civil de type dumper destiné à être utilisé dans des mines ou des carrières.
[0002] Une bande de roulement comprend au moins un matériau à base de caoutchouc et est destinée à constituer la partie périphérique d’un pneumatique et à être usée lors de l’entrée en contact de sa surface de roulement avec un sol.
[0003] Une bande de roulement peut être définie géométriquement par trois dimensions : une plus petite dimension ou épaisseur, selon une direction perpendiculaire à la surface de roulement, une dimension intermédiaire ou largeur, selon une direction transversale, et une plus grande dimension ou longueur, selon une direction longitudinale. Lorsque la bande de roulement est intégrée au pneumatique, la direction transversale est également appelée direction axiale, car elle est parallèle à l’axe de rotation du pneumatique, et la direction longitudinale est également appelée direction circonférentielle, car elle est tangente à la circonférence du pneumatique selon la direction de roulage du pneumatique.
[0004] Pour garantir une performance satisfaisante en adhérence longitudinale, sous couple moteur et sous couple freineur, et en adhérence transversale, il est nécessaire de former, dans la bande de roulement, une combinaison de découpures séparant des éléments en relief, appelée sculpture.
[0005] Les découpures peuvent être de deux types : les rainures et les incisions. Les rainures sont des découpures larges, permettant essentiellement le stockage et l’évacuation de l’eau ou de la boue présente sur le sol. Une découpure est dite large lorsqu’elle a une largeur telle que les parois de matière en vis-à-vis la délimitant n’entrent pas en contact l’une avec l’autre, lors du passage de la bande de roulement dans la surface de contact, le pneumatique étant soumis à des conditions de gonflage et de charge recommandées telles que définies notamment, par exemple, par la norme ISO 4250 et la norme de la « Tire and Rim Association » (Association du Pneumatique et de la Roue) ou TRA. Les incisions sont des découpures étroites, dont les intersections avec la surface de roulement ou arêtes contribuent à l’adhérence sur un sol mouillé grâce à un effet d’arête dans le contact au sol qui permet de casser le film d’eau présent sur le sol. Une découpure est dite étroite lorsqu’elle a une largeur telle que les parois de matière en vis-à-vis la délimitant entrent en contact au moins partiellement l’une avec l’autre, lors du passage de la bande de roulement dans la surface de contact, dans les conditions de charge et de pression du pneumatique spécifiées par la norme TRA comme vu précédemment.
[0006] Une découpure est souvent caractérisée par une surface moyenne, équidistante des parois délimitant la découpure et coupant la surface de roulement. L’intersection de cette surface moyenne et de la surface de roulement est appelée ligne moyenne de la découpure. La ligne moyenne d’une découpure n’est pas nécessairement rectiligne, et peut avoir, à titre d’exemples, une forme ondulée ou une forme en zigzag. Une découpure est dite longitudinale, dans un sens large, lorsque sa ligne moyenne a en tout point une tangente formant avec la direction longitudinale de la bande de roulement un angle compris entre 0° et 45°. Une découpure est dite transversale, dans un sens large, lorsque sa ligne moyenne a en tout point une tangente formant avec la direction transversale de la bande de roulement un angle compris entre 0° et 45°.
[0007] Dans le cas d’une bande de roulement de pneumatique pour un véhicule lourd de génie civil, les éléments en relief sont généralement des blocs. Un bloc est un volume de matière délimité par une face de contact, contenue dans la surface de roulement, par une surface de fond et par des faces latérales reliant la face de contact à la surface de fond. Ces blocs peuvent être arrangés de façon à constituer des rangées longitudinales de blocs, ces rangées étant deux à deux séparées par des découpures longitudinales de types rainures ou incisions, appelées également sillons longitudinaux. En outre, au sein d’une même rangée longitudinale de blocs, les blocs sont le plus souvent deux à deux séparés par des découpures transversales de types rainures ou incisions.
[0008] La bande de roulement, intégrée au pneumatique, est le plus souvent caractérisée géométriquement par une largeur L, selon la direction transversale, et une épaisseur H, selon une direction perpendiculaire à la surface de roulement. La largeur L est définie comme la largeur transversale de la surface de contact de la bande de roulement du pneumatique neuf avec un sol lisse, tel qu’un sol goudronné, lorsque le pneumatique est soumis à des conditions de pression et de charge nominales recommandées, par exemple, par la norme TRA. L’épaisseur H est définie, par convention, comme la profondeur radiale maximale mesurée dans les découpures, correspondant à la hauteur radiale de bloc maximale, à l’état neuf. Dans le cas d’un pneumatique pour un véhicule de génie civil de type dumper, et à titre d’exemple, la largeur L est au moins égale à 600 mm et l’épaisseur H est au moins égale à 60 mm, voire 70 mm.
[0009] Les conditions usuelles de roulage d’un pneumatique pour un véhicule de génie civil sont particulièrement sévères. A titre d’exemple, un tel véhicule est destiné à rouler sur des pistes le plus souvent en pente, soit en montée, ce qui nécessite une bonne adhérence en motricité des pneumatiques, soit en descente, ce qui nécessite une bonne adhérence en freinage des pneumatiques. De plus ces pistes sont également souvent virageuses, ce qui nécessite une bonne adhérence transversale des pneumatiques. Enfin les pistes sur lesquelles roulent les véhicules sont généralement constituées de matériaux extraits in situ, par exemple, des roches concassées, compactées et régulièrement arrosées pour garantir la tenue de la couche d’usure de la piste lors du passage des véhicules et sont souvent recouvertes de boue et d’eau : ce qui nécessite à la fois une bonne résistance aux agressions de la bande de roulement, pour garantir une durée de vie satisfaisante, et une bonne capacité à la fois de pénétration et d’évacuation de ce mélange de boue et d’eau par la bande de roulement, pour garantir une adhérence satisfaisante sur sol boueux. Ces conditions sévères de roulage entrainent par ailleurs des sollicitations mécaniques, en compression et en cisaillement, importantes des blocs de la bande de roulement. Les déformations des blocs vont alors générer une dissipation thermique dans le matériau viscoélastique constitutif de la bande de roulement. Cette dissipation thermique va générer une élévation de température dans le sommet du pneumatique pouvant entrainer un endommagement sévère, voire la rupture, de l’armature de sommet du pneumatique, radialement intérieur à la bande de roulement.
[0010] Une bande de roulement, comprenant des blocs et visant à garantir une bonne adhérence longitudinale, en motricité et en freinage, une adhérence transversale satisfaisante, une capacité d’évacuation de la boue ainsi qu’un niveau thermique limité, a déjà été décrite, par exemple dans le document WO 2014170283.
[0011] Les inventeurs se sont donnés pour objectif d’améliorer encore, pour une bande de roulement de pneumatique pour un véhicule lourd, en particulier de génie civil, comprenant des blocs, le compromis entre l’adhérence de la bande roulement, en particulier la motricité sur des sols boueux, et le niveau thermique du sommet du pneumatique.
[0012] Cet objectif a été atteint par une bande de roulement de pneumatique pour un véhicule lourd, destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement, comprenant des blocs agencés en rangées, selon une direction longitudinale, et délimités par des découpures,
-la bande de roulement ayant une largeur, mesurée selon une direction transversale entre deux bords latéraux de la surface de roulement, et une hauteur, égale à la profondeur maximale de découpure mesurée selon une direction perpendiculaire à la surface de roulement,
-les découpures pouvant être au moins en partie soit une rainure ayant une profondeur au moins égale à 50% de la hauteur de la bande de roulement et une largeur au moins égale à 20% de ladite profondeur, soit une incision ayant une profondeur au moins égale à 50% de la hauteur de la bande de roulement et une largeur strictement inférieure à 20% de ladite profondeur,
-la bande de roulement comprenant cinq rangées, deux à deux séparées par une découpure longitudinale, et réparties, selon la direction transversale, en une rangée médiane, centrée sur un plan médian perpendiculaire à la surface de roulement en son milieu, deux rangées intermédiaires, de part et d’autre de la rangée médiane et symétriques par rapport au plan médian, et deux rangées latérales, les plus transversalement extérieures et symétriques par rapport au plan médian,
-les blocs d’une même rangée étant deux à deux au moins en partie séparés par une découpure transversale,
-chaque découpure transversale d’une rangée latérale étant une rainure transversale s’étendant à partir d’un bord latéral de la surface de roulement jusqu’à une découpure longitudinale extérieure,
-chaque découpure transversale d’une rangée intermédiaire étant soit une rainure transversale borgne, prolongeant une rainure transversale de la rangée latérale voisine et s’étendant à partir d’une découpure longitudinale extérieure jusqu’à une extrémité transversalement intérieure de rainure transversale borgne, soit une incision transversale s’étendant à partir d’une découpure longitudinale extérieure jusqu’à une découpure longitudinale intérieure, de telle sorte que toute rainure transversale borgne alterne avec une incision transversale, selon la direction longitudinale,
-et chaque découpure longitudinale intérieure séparant deux rangées respectivement intermédiaire et médiane adjacentes est une rainure longitudinale.
[0013] La bande de roulement, objet de l’invention, comprend donc cinq rangées de blocs, réparties en une rangée médiane de blocs, centrée sur le plan médian de la bande de roulement, deux rangées latérales, symétriques par rapport au plan médian et transversalement extérieures, c’est-à-dire positionnées en bord de bande de roulement, et deux rangées de blocs intermédiaires, chaque rangée intermédiaire étant transversalement positionnée entre la rangée médiane et une rangée latérale.
[0014] La présence de rainures transversales, ayant chacune une profondeur au moins égale à 50% de la hauteur de la bande de roulement et une largeur au moins égale à 20% de ladite profondeur, dans chaque rangée latérale de blocs et se prolongeant sur une partie transversalement extérieure de la rangée intermédiaire de blocs la plus proche par une rainure transversale borgne, c’est-à-dire ne traversant pas la rangée intermédiaire de part en part, garantit la création de canaux continus entre cette partie transversalement extérieure de la rangée intermédiaire et la rangée latérale permettant ainsi une évacuation latérale de l’eau ou de la boue présentes sur le sol, ce qui favorise l’adhérence du pneumatique. Ces canaux contribuent également au refroidissement de la partie de sommet de pneumatique radialement intérieure à ces canaux, et donc à l’endurance du sommet du pneumatique.
[0015] La présence d’incisions transversales, ayant chacune une profondeur au moins égale à 50% de la hauteur de la bande de roulement et une largeur au plus égale à 20% de ladite profondeur, dans chaque rangée intermédiaire alternant avec des rainures transversales borgnes, garantit une fermeture de la rangée intermédiaire permettant de protéger dans cette zone intermédiaire le sommet du pneumatique contre les agressions par les pierres présentes sur le sol. C’est en effet une zone de fortes pressions dans le contact avec le sol, sensible aux agressions par les pierres. [0016] Encore selon l’invention, la découpure longitudinale intérieure séparant deux rangées respectivement intermédiaire et médiane adjacentes est une rainure longitudinale. Cette rainure longitudinale intérieure est un canal continu entre une rangée intermédiaire et la rangée médiane permettant ainsi une évacuation longitudinale de l’eau ou de la boue présentes sur le sol, ce qui favorise l’adhérence du pneumatique. Ce canal contribue également au refroidissement de la partie de sommet de pneumatique qui lui est radialement intérieure, et donc à l’endurance du sommet du pneumatique
[0017] Par conséquent, la bande de roulement permet une évacuation efficace de l’eau ou de la boue présentes sur le sol, en tout point de la surface de roulement, soit latéralement par les canaux transversaux constitués par les rainures transversales de rangée latérale prolongées par des rainures transversales borgnes de rangée intermédiaire, soit longitudinalement par les canaux longitudinaux constitués par les rainures longitudinales intérieures positionnées entre une rangée intermédiaire et une rangée médiane.
[0018] Ce réseau de canaux transversaux et longitudinaux contribue également à une ventilation efficace de la bande de roulement et au refroidissement du sommet du pneumatique.
[0019] Avantageusement chaque découpure longitudinale extérieure a une ligne moyenne positionnée, par rapport au plan médian de la bande de roulement et selon la direction transversale, à une distance moyenne au moins égale à 20% de la largeur de la bande de roulement. La ligne moyenne de la découpure est la trace, sur la surface de roulement, de la surface moyenne de la découpure équidistante des parois de blocs la délimitant. La ligne moyenne de la découpure n’étant pas nécessairement strictement longitudinale, sa distance moyenne par rapport au plan médian est la moyenne des distances de l’ensemble de ses points par rapport au plan médian. La caractéristique précédente définit la distance moyenne minimale de chaque découpure longitudinale extérieure par rapport au plan médian, donc corrélativement la largeur maximale d’une rangée latérale. L’effet technique résultant est de garantir un niveau thermique acceptable dans la portion latérale de sommet de pneumatique, radialement intérieure à un bord de bande de roulement et généralement soumise à des températures élevées. [0020] Encore avantageusement chaque découpure longitudinale extérieure a une ligne moyenne positionnée, par rapport au plan médian de la bande de roulement et selon la direction transversale, à une distance moyenne au plus égale à 35% de la largeur de la bande de roulement. Cette caractéristique définit la distance moyenne maximale de chaque découpure longitudinale extérieure par rapport au plan médian, donc corrélativement la largeur minimale d’une rangée latérale. L’effet technique résultant est de garantir un niveau de rigidité de chaque rangée latérale acceptable du point de vue de l’usure de la bande de roulement lors de sollicitations transversales, en dérive, du pneumatique.
[0021] Avantageusement chaque extrémité transversalement intérieure de rainure transversale borgne d’une rangée intermédiaire est positionnée, par rapport au plan médian de la bande de roulement et selon la direction transversale, à une distance au moins égale à 20% de la largeur de la bande de roulement. Cette caractéristique définit implicitement un engagement maximal de la rainure transversale borgne dans la rangée intermédiaire. Si la rainure transversale borgne est trop engagée, c’est-à-dire si son extrémité transversalement intérieure est trop proche du plan médian, elle s’étend alors jusque dans la zone de fortes pressions dans le contact avec le sol, particulièrement sensible aux agressions par les pierres. Ceci sensibilise alors la rangée intermédiaire aux agressions par les pierres.
[0022] Encore avantageusement chaque extrémité transversalement intérieure de rainure transversale borgne d’une rangée intermédiaire est positionnée, par rapport au plan médian de la bande de roulement et selon la direction transversale, à une distance au plus égale à 35% de la largeur de la bande de roulement. Cette caractéristique définit implicitement un engagement minimal de la rainure transversale borgne dans la rangée intermédiaire. Si la rainure transversale borgne est suffisamment engagée, c’est-à-dire si son extrémité transversalement intérieure est suffisamment proche du plan médian, elle s’étend alors jusque dans l’aire de contact avec le sol, lorsque le pneumatique est faiblement chargé, typiquement sous une charge égale à 20% de sa charge nominale, lorsqu’il est monté en monte jumelée, sur l’essieu arrière d’un véhicule roulant à vide. Dans ces conditions, la présence d’une rainure transversale borgne dans l’aire de contact garantit une évacuation latérale de l’eau ou de la boue présentes sur le sol, ce qui favorise l’adhérence du pneumatique.
[0023] Avantageusement chaque découpure longitudinale intérieure a une ligne moyenne positionnée, par rapport au plan médian de la bande de roulement et selon la direction transversale, à une distance moyenne au moins égale à 5% de la largeur de la bande de roulement. La ligne moyenne de la découpure est la trace, sur la surface de roulement, de la surface moyenne de la découpure équidistante des parois de blocs la délimitant. La ligne moyenne de la découpure n’étant pas nécessairement strictement longitudinale, sa distance moyenne par rapport au plan médian est la moyenne des distances de l’ensemble de ses points par rapport au plan médian. Cette caractéristique définit la distance moyenne minimale de chaque découpure longitudinale intérieure par rapport au plan médian, donc corrélativement la largeur minimale de rangée médiane. Une rangée médiane insuffisamment large serait alors constituée de blocs étroits, donc moins rigides et plus sensibles aux arrachements.
[0024] Encore avantageusement chaque découpure longitudinale intérieure a une ligne moyenne positionnée, par rapport au plan médian de la bande de roulement et selon la direction transversale, à une distance moyenne au plus égale à 20% de la largeur de la bande de roulement. Cette caractéristique définit la distance moyenne maximale de chaque découpure longitudinale intérieure par rapport au plan médian, donc corrélativement la largeur maximale de rangée médiane. Une rangée médiane trop large serait alors constituée de blocs larges, donc pénalisants du point de vue de l’évolution thermique du sommet du pneumatique.
[0025] Préférentiellement chaque découpure longitudinale extérieure séparant deux rangées respectivement latérale et intermédiaire adjacentes est une incision longitudinale. Ces incisions longitudinales garantissent une fermeture, et donc une protection de la bande de roulement vis-à-vis des agressions par les pierres présentes sur le sol. De plus ces incisions longitudinales entrainent une limitation des mouvements transversaux des rangées de blocs, par un effet d’épaulement entre les rangées, lorsque le pneumatique est soumis à des sollicitations transversales, telles que la mise en dérive. Cette rigidifïcation transversale de la bande de roulement limite par conséquent l’usure sous dérive des rangées de blocs. [0026] Encore préférentiellement chaque découpure transversale de la rangée médiane est une incision transversale prolongeant une incision transversale de la rangée intermédiaire voisine et s’étendant à partir d’une première découpure longitudinale intérieure jusqu’à une deuxième découpure longitudinale intérieure. La présence d’incisions transversales, ayant chacune une profondeur au moins égale à 50% de la hauteur de la bande de roulement et une largeur au plus égale à 20% de ladite profondeur, dans la rangée médiane, garantit une fermeture de la rangée médiane permettant de protéger dans cette zone médiane le sommet du pneumatique contre les agressions par les pierres présentes sur le sol. C’est en effet une zone de fortes pressions dans le contact avec le sol, sensible aux agressions par les pierres.
[0027] Avantageusement, chaque bloc d’une rangée latérale, délimité par deux rainures transversales consécutives, ayant une hauteur de bloc, selon une direction perpendiculaire à la surface de roulement, et une longueur de bloc, selon la direction longitudinale, la hauteur de bloc est au plus égale à 80% de la longueur de bloc. Au-delà de 80% le bloc de rangée latérale devient insuffisamment rigide et donc plus sensible à l’usure, en particulier sous des sollicitations de dérive.
[0028] Avantageusement, chaque bloc d’une rangée latérale ayant une longueur de bloc selon la direction longitudinale, et chaque rainure transversale, délimitée par deux blocs, ayant une largeur de rainure transversale selon la direction longitudinale, la largeur de rainure transversale est au moins égale à 18% de la somme de la largeur de rainure transversale et de la longueur de bloc. Cette caractéristique définit un taux d’entaillement minimal d’une rangé latérale de blocs, en dessous duquel l’évacuation de l’eau ou de la boue par la partie latérale de la bande de roulement devient insuffisante, ce qui est préjudiciable à l’adhérence du pneumatique.
[0029] Encore avantageusement, chaque bloc d’une rangée latérale ayant une longueur de bloc selon la direction longitudinale, et chaque rainure transversale, délimitée par deux blocs, ayant une largeur de rainure transversale selon la direction longitudinale, la largeur de rainure transversale est au plus égale à 35% de la somme de la largeur de rainure transversale et de la longueur de bloc. Cette caractéristique définit un taux d’entaillement maximal d’une rangé latérale de blocs, au-dessus duquel la rigidité des blocs de la rangée latérale devient insuffisante pour garantir une bonne résistance à l’usure de la bande de roulement.
[0030] Avantageusement au moins une cavité de ventilation, débouchant sur la surface de roulement et ayant une profondeur au moins égale à 70% de la hauteur, est positionnée, selon la direction longitudinale entre au moins deux rainures transversales consécutives d’une même rangée latérale. Une cavité de ventilation est un creux formé dans la bande de roulement, selon une direction sensiblement radiale, et ayant une surface débouchant sur la surface de roulement avec un contour fermé : ce n’est donc pas une découpure telle que vue précédemment. Une telle cavité de ventilation est parfois appelée puits de ventilation. La présence de cavités de ventilation dans les blocs de rangée latérale permet une ventilation du bord de la bande de roulement, donc un refroidissement de la portion de sommet radialement intérieure qui est un point chaud du pneumatique, ce qui limite la dégradation du sommet du pneumatique et améliore son endurance.
[0031] Selon un mode de réalisation particulier, la cavité de ventilation comprend une première portion radialement extérieure dont la paroi interne est inclinée, par rapport à une direction perpendiculaire à la surface de roulement d’un premier angle, prolongées radialement vers l’intérieur par une deuxième portion radialement intérieure dont la paroi interne est inclinée, par rapport à une direction perpendiculaire à la surface de roulement d’un deuxième angle strictement inférieur au premier angle. Une paroi interne de ventilation avec une double pente limite la captation et la rétention de pierres dans la cavité, ces pierres étant susceptibles de générer des fissurations dommageables à l’endurance du sommet du pneumatique.
[0032] Encore avantageusement, la bande de roulement comprenant deux faces latérales extérieures, chacune d’entre elles coupant la surface de roulement au niveau d’un bord latéral de la surface de roulement, toute rainure transversale de rangée latérale débouchant sur une face latérale de bande de roulement selon une section débouchante, au moins une cavité de ventilation, débouchant sur une face latérale de bande de roulement mais pas sur la surface de roulement à l’état neuf du pneumatique, est positionnée, selon la direction longitudinale, entre au moins deux surfaces débouchantes de rainures transversales consécutives d’une même rangée latérale. Dans le cas présent, une cavité de ventilation est un creux formé dans une face latérale de la bande de roulement, selon une direction sensiblement transversale, et ayant une surface débouchant sur ladite face de roulement avec un contour fermé. La présence de cavités de ventilation, débouchant sur une face latérale de bande de roulement permet une ventilation de la face latérale de la bande de roulement, donc un refroidissement des extrémités des couches d’armature de sommet s’étendant transversalement à l’intérieur de ladite face latérale de bande de roulement, ce qui limite la dégradation du sommet du pneumatique et améliore son endurance. Une telle cavité de ventilation ne débouche pas sur la surface de roulement, à l’état neuf du pneumatique, pour éviter l’initiation de formes d’usure irrégulière en bord de bande de roulement.
[0033] L’invention a également pour objet un pneumatique pour véhicule lourd, de préférence un véhicule lourd de génie civil, comprenant une bande de roulement selon l’un quelconque des modes de réalisation précédemment décrits.
[0034] Les caractéristiques de l’invention, pour la dimension 59/80 R 63, sont illustrées par les figures 1 à 6 et non représentées à l’échelle :
-Figure 1 : Vue de dessus d’une portion de bande de roulement selon l’invention, -Figure 2 : Vue de dessus d’une portion de bande de roulement selon l’invention, indiquant les plans de coupe des figures 3 à 6,
-Figure 3 : Coupe méridienne de la bande de roulement selon l’invention, selon une ligne de coupe brisée A-A,
-Figure 4 : Coupe circonférentielle de la rangée médiane de la bande de roulement selon l’invention, selon le plan de coupe circonférentiel médian B-B,
-Figure 5 : Coupe circonférentielle d’une rangée intermédiaire de la bande de roulement selon l’invention, selon un plan de coupe circonférentiel C-C, en-dehors des rainures transversales borgnes,
-Figure 6 : Coupe circonférentielle d’une rangée latérale de la bande de roulement selon l’invention, selon un plan de coupe circonférentiel D-D.
[0035] Dans les figures 1 à 6, les diverses dimensions géométriques sont définies dans un repère XYZ, défini par une direction longitudinale ou circonférentielle XX’, tangente à la circonférence du pneumatique selon sa direction de roulage, une direction transversale ou axiale YY’, parallèle à l’axe de rotation du pneumatique, et une direction radiale ZZ’, perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique. Lorsque la surface de roulement de la bande de roulement du pneumatique est un cylindre ayant une génératrice sensiblement rectiligne et l’axe de rotation du pneumatique comme axe de révolution, la direction radiale ZZ’ est sensiblement perpendiculaire à la surface de roulement en tout point de la surface de roulement.
[0036] La figure 1 est une vue de dessus d’une portion de bande de roulement 1 selon l’invention. La bande de roulement 1 de pneumatique pour un véhicule lourd, destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement 2, comprend des blocs (31, 32, 33) agencés en rangées (41, 42, 43), selon une direction longitudinale XX’, et délimités par des découpures (51, 52, 61, 62, 63). La bande de roulement 1 a une largeur L, mesurée selon une direction transversale YY’ entre deux bords latéraux 21 de la surface de roulement 2. Les découpures (51, 52, 61, 62, 63) sont au moins en partie soit une découpure large ou rainure, soit une découpure étroite ou incision. La bande de roulement 1 comprend cinq rangées (41, 42, 43), deux à deux séparées par une découpure longitudinale (51, 52), et réparties, selon la direction transversale YY’, en une rangée médiane 43, centrée sur un plan médian XZ perpendiculaire à la surface de roulement 2 en son milieu, deux rangées intermédiaires 42, de part et d’autre de la rangée médiane 43 et symétriques par rapport au plan médian XZ, et deux rangées latérales 41, les plus transversalement extérieures et symétriques par rapport au plan médian XZ. Les blocs (31, 32, 33) d’une même rangée (41, 42, 43) sont deux à deux au moins en partie séparés par une découpure transversale (61, 62, 63). Selon l’invention, chaque découpure transversale 61 d’une rangée latérale 41 est une rainure transversale s’étendant à partir d’un bord latéral 21 de la surface de roulement 2 jusqu’à une découpure longitudinale extérieure 51. Également selon l’invention, chaque découpure transversale 62 d’une rangée intermédiaire 42 est soit une rainure transversale borgne 621, prolongeant une rainure transversale 61 de la rangée latérale 41 voisine et s’étendant à partir d’une découpure longitudinale extérieure 51 jusqu’à une extrémité transversalement intérieure E2 de rainure transversale borgne 621, soit une incision transversale 622 s’étendant à partir d’une découpure longitudinale extérieure 51 jusqu’à une découpure longitudinale intérieure 52, de telle sorte que toute rainure transversale borgne 621 alterne avec une incision transversale 622. Une rainure transversale borgne 621 ne traverse donc pas la rangée intermédiaire 42 de part en part, à la différence d’une incision transversale 622. Encore selon l’invention, chaque découpure longitudinale intérieure 52 séparant deux rangées respectivement intermédiaire et médiane (42, 43) adjacentes est une rainure longitudinale. Chaque découpure longitudinale extérieure 51 a une ligne moyenne Ml positionnée, par rapport au plan médian XZ de la bande de roulement 1 et selon la direction transversale YY’, à une distance moyenne DI au moins égale à 20% et au plus égale à 35% de la largeur L de la bande de roulement 1. Chaque extrémité transversalement intérieure E2 de rainure transversale borgne 621 d’une rangée intermédiaire 42 est positionnée, par rapport au plan médian XZ de la bande de roulement 1 et selon la direction transversale YY’, à une distance D2 au moins égale à 20% et au plus égale 35% de la largeur L de la bande de roulement 1. La ligne M2 passe par toutes les extrémités intérieures E2. Chaque découpure longitudinale intérieure 52 a une ligne moyenne M3 positionnée, par rapport au plan médian XZ de la bande de roulement 1 et selon la direction transversale YY’, à une distance moyenne D3 au moins égale à 5% et au plus égale à 20% de la largeur L de la bande de roulement 1. Chaque découpure longitudinale extérieure 51 séparant deux rangées respectivement latérale et intermédiaire (41, 42) adjacentes est une incision longitudinale. Chaque découpure transversale 63 de la rangée médiane 43 est une incision transversale prolongeant une incision transversale 622 de la rangée intermédiaire 42 voisine et s’étendant à partir d’une première découpure longitudinale intérieure 52 jusqu’à une deuxième découpure longitudinale intérieure 52. Des cavités de ventilation 7, débouchant sur la surface de roulement 2, sont positionnées selon la direction longitudinale XX’ entre deux rainures transversales 61 consécutives d’une même rangée latérale 41. Des cavités de ventilation 8, débouchant sur une face latérale 22 de bande de roulement mais pas sur la surface de roulement 2 à l’état neuf du pneumatique sont positionnées, selon la direction longitudinale XX’, entre deux surfaces débouchantes 611 de rainures transversales 61 consécutives d’une même rangée latérale 41.
[0037] La figure 2 est une vue de dessus d’une portion de bande de roulement 1 selon l’invention, indiquant les plans de coupe des figures 3 à 6. Le plan radial de coupe, selon la ligne brisée A-A, définit une coupe méridienne de la bande de roulement, selon deux zones de coupe radiales YZ réparties entre les rangées respectivement latérales, intermédiaire et médiane. Le plan de coupe circonférentiel B-B définit une coupe circonférentielle de la rangée médiane. Le plan de coupe circonférentiel C-C définit une coupe circonférentielle d’une rangée intermédiaire. Le plan de coupe circonférentiel D-D définit une coupe circonférentielle d’une rangée latérale.
[0038] La figure 3 est une coupe méridienne de la bande de roulement selon l’invention, selon une ligne de coupe brisée A-A. La bande de roulement, destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement 2, comprend des blocs agencés en rangées (41, 42, 43), selon une direction longitudinale XX’, et délimités transversalement par des découpures longitudinales (51, 52). Sur la figure 3, sont représentées en coupe les deux rangées latérales 41, les deux rangées intermédiaires 42 et la rangée médiane 43. Chaque rangée intermédiaire 42 est séparée de la rangée latérale voisine 41, par une découpure longitudinale extérieure 51, positionnée à une distance moyenne DI par rapport au plan médian XZ, et de la rangée médiane 43, par une découpure longitudinale intérieure 52, positionnée à une distance moyenne D3 par rapport au plan médian XZ. Chaque découpure longitudinale extérieure 51 est une incision ayant une profondeur PI au moins égale à 50% de la hauteur H de la bande de roulement et une largeur WI strictement inférieure à 20% de ladite profondeur PL Chaque découpure longitudinale intérieure 52 est une rainure ayant une profondeur PR au moins égale à 50% de la hauteur H de la bande de roulement et une largeur WR au moins égale à 20% de ladite profondeur PL La hauteur H de la bande de roulement est égale à la profondeur maximale de découpure mesurée selon une direction perpendiculaire à la surface de roulement 2 : c’est donc la distance entre la surface de roulement 2 et une surface fictive 23 parallèle à la surface de roulement 2 et tangente au fond de la découpure ayant la profondeur maximale. La bande de roulement a une largeur L, mesurée selon une direction transversale YY’ entre deux bords latéraux 21 de la surface de roulement 2. Un seul bord latéral 21 est représenté sur la figure 3, sachant que la partie symétrique de bande de roulement, par rapport au plan médian XZ, est représentée au niveau d’une coupe méridienne de découpure transversale 61 de rangée latérale 4L La figure 3 présente également en coupe méridienne une cavité de ventilation 7, débouchant sur la surface de roulement 2 et ayant une profondeur PC au moins égale à 70% de la hauteur H - égale à 100% de la hauteur H, dans le cas représenté -, ladite cavité de ventilation 7 étant positionnée, selon la direction longitudinale XX’ entre deux rainures transversales consécutives (non représentées sur la figure 3) d’une même rangée latérale 41. Est également représentée une cavité de ventilation 8, débouchant sur une face latérale 22 de bande de roulement mais pas sur la surface de roulement 2 à l’état neuf du pneumatique, positionnée, selon la direction longitudinale XX’, entre deux surfaces débouchantes (non représentées sur la figure 3) de rainures transversales 61 consécutives d’une même rangée latérale 41.
[0039] La figure 4 est une coupe circonférentielle de la rangée médiane 43 de la bande de roulement selon l’invention, selon le plan de coupe circonférentiel médian B-B. La rangée médiane 43 comprend des blocs 33 deux à deux séparés par des découpures transversales 63. Chaque découpure transversale 63 est une incision ayant une profondeur PI au moins égale à 50% de la hauteur H de la bande de roulement et une largeur WI strictement inférieure à 20% de ladite profondeur PI. La hauteur H de la bande de roulement est égale à la profondeur maximale de découpure mesurée selon une direction perpendiculaire à la surface de roulement 2 : c’est donc la distance entre la surface de roulement 2 et une surface fictive 23 parallèle à la surface de roulement 2 et tangente au fond de la découpure ayant la profondeur maximale.
[0040] La figure 5 est une coupe circonférentielle d’une rangée intermédiaire 42 de la bande de roulement selon l’invention, selon un plan de coupe circonférentiel C-C, en- dehors des rainures transversales borgnes. Les blocs 32 de la rangée intermédiaire 42 sont deux à deux séparés, au niveau de leur portion transversalement intérieure, par des incisions transversales 622, ayant une profondeur PI au moins égale à 50% de la hauteur H de la bande de roulement, mesurée entre la surface de roulement 2 et la surface fictive 23 parallèle à la surface de roulement 2 et tangente au fond de la découpure ayant la profondeur maximale, et une largeur WI strictement inférieure à 20% de ladite profondeur PI.
[0041] La figure 6 est une coupe circonférentielle d’une rangée latérale 41 de la bande de roulement selon l’invention, selon un plan de coupe circonférentiel E-E. La rangée latérale 41 comprend des blocs 31 deux à deux séparés par des découpures transversales 61. Chaque découpure transversale 61 est une rainure ayant une profondeur PR au moins égale à 50% de la hauteur H de la bande de roulement, mesurée entre la surface de roulement 2 et la surface fictive 23 parallèle à la surface de roulement 2 et tangente au fond de la découpure ayant la profondeur maximale, et une largeur WR au moins égale à 20% de ladite profondeur PR. Chaque bloc 31 d’une rangée latérale 41, délimité par deux rainures transversales 61 consécutives, a une hauteur de bloc Hl, selon une direction perpendiculaire à la surface de roulement, et une longueur de bloc Bl, selon la direction longitudinale XX’. Avantageusement la hauteur de bloc Hl est au plus égale à 80% de la longueur de bloc Bl. Chaque rainure transversale 61, délimitée par deux blocs 31, a une largeur de rainure transversale W1 selon la direction longitudinale XX’. Avantageusement la largeur de rainure transversale W1 est au moins égale à 18% et au plus égale à 35% de la somme de la largeur de rainure transversale W1 et de la longueur de bloc Bl. Sur la figure 6 sont également représentées des cavités de ventilation 7, débouchant sur la surface de roulement 2 et ayant une profondeur PC au moins égale à 70% de la hauteur H - égale à 100% de la hauteur H, dans le cas représenté -, positionnées, selon la direction longitudinale XX’ entre deux rainures transversales 61 consécutives d’une même rangée latérale 41.
[0042] Les inventeurs ont plus particulièrement étudié cette invention pour un pneumatique de dimension 59/80 R 63 destiné à être monté sur dumper et à porter une charge égale à 100000 kg, lorsqu’il est gonflé à une pression égale à 7 bars, conformément à la norme TRA (TRA Year Book 2019).
[0043] Les inventeurs ont comparé, dans la dimension de pneumatique 59/80 R 63, un pneumatique I comprenant une bande de roulement selon l’invention et un pneumatique R de référence 59/80 R 63 de la gamme Michelin XDR3.
[0044] Le tableau 1 ci-dessous présente les caractéristiques respectives d’une bande de roulement selon l’invention et de référence :
[Tableau 1]
[0045] Un pneumatique I comprenant une bande de roulement selon l’invention et un pneumatique R de référence ont été comparés par des tests sur des véhicules de génie civil, vis-à-vis de l’adhérence sur un sol mouillé, et par des simulations numériques par la méthode des éléments finis, pour établir une cartographie des températures atteintes dans le sommet du pneumatique. Concernant l’adhérence sur un sol mouillé, la distance de freinage pour le pneumatique selon l’invention, sur un sol en terre battue arrosée, est environ 11% inférieure à celle du pneumatique de référence, en raison principalement de la largeur et de la longueur plus importantes des découpures transversales latérales. Concernant les niveaux de température atteints dans le sommet du pneumatique, des simulations numériques ont montré une diminution potentielle de 3°C entre les rangées latérales des bandes de roulement respectives des pneumatiques selon l’invention et de référence, et une diminution potentielle de 2°C entre les portions médianes des bandes de roulement respectives des pneumatiques selon l’invention et de référence.

Claims

Revendications Bande de roulement (1) de pneumatique pour un véhicule lourd, destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement (2), comprenant des blocs (31, 32, 33) agencés en rangées (41, 42, 43), selon une direction longitudinale (XX’), et délimités par des découpures (51, 52, 61, 62, 63), -la bande de roulement (1) ayant une largeur (L), mesurée selon une direction transversale (YY’) entre deux bords latéraux (21) de la surface de roulement (2), et une hauteur (H), égale à la profondeur maximale de découpure (51, 52, 61, 62, 63) mesurée selon une direction perpendiculaire à la surface de roulement (2), -les découpures (51, 52, 61, 62, 63) pouvant être au moins en partie soit une rainure ayant une profondeur (PR) au moins égale à 50% de la hauteur (H) de la bande de roulement et une largeur (WR) au moins égale à 20% de ladite profondeur (PR), soit une incision ayant une profondeur (PI) au moins égale à 50% de la hauteur (H) de la bande de roulement et une largeur (WI) strictement inférieure à 20% de ladite profondeur (PI),
-la bande de roulement (1) comprenant cinq rangées (41, 42, 43), deux à deux séparées par une découpure longitudinale (51, 52), et réparties, selon la direction transversale (YY’), en une rangée médiane (43), centrée sur un plan médian (XZ) perpendiculaire à la surface de roulement (2) en son milieu, deux rangées intermédiaires (42), de part et d’autre de la rangée médiane (43) et symétriques par rapport au plan médian (XZ), et deux rangées latérales (41), les plus transversalement extérieures et symétriques par rapport au plan médian (XZ),
-les blocs (31, 32, 33) d’une même rangée (41, 42, 43) étant deux à deux au moins en partie séparés par une découpure transversale (61, 62, 63), caractérisée en ce que chaque découpure transversale (61) d’une rangée latérale (41) est une rainure transversale s’étendant à partir d’un bord latéral (21) de la surface de roulement (2) jusqu’à une découpure longitudinale extérieure (51), en ce que chaque découpure transversale (62) d’une rangée intermédiaire (42) est soit une rainure transversale borgne (621), prolongeant une rainure transversale (61) de la rangée latérale (41) voisine et s’étendant à partir d’une découpure longitudinale extérieure (51) jusqu’à une extrémité transversalement intérieure (E2) de rainure transversale borgne (621), soit une incision transversale (622) s’étendant à partir d’une découpure longitudinale extérieure (51) jusqu’à une découpure longitudinale intérieure (52), de telle sorte que toute rainure transversale borgne (621) alterne avec une incision transversale (622), selon la direction longitudinale (XX’), et en ce que chaque découpure longitudinale intérieure (52) séparant deux rangées respectivement intermédiaire et médiane (42, 43) adjacentes est une rainure longitudinale. Bande de roulement (1) selon la revendication 1 , dans laquelle chaque découpure longitudinale extérieure (51) a une ligne moyenne (Ml) positionnée, par rapport au plan médian (XZ) de la bande de roulement (1) et selon la direction transversale (YY’), à une distance moyenne (Dl) au moins égale à 20% de la largeur (L) de la bande de roulement (1). Bande de roulement (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle chaque découpure longitudinale extérieure (51) a une ligne moyenne (Ml) positionnée, par rapport au plan médian (XZ) de la bande de roulement (1) et selon la direction transversale (YY’), à une distance moyenne (Dl) au plus égale à 35% de la largeur (L) de la bande de roulement (1). Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle chaque extrémité transversalement intérieure (E2) de rainure transversale borgne (621) d’une rangée intermédiaire (42) est positionnée, par rapport au plan médian (XZ) de la bande de roulement (1) et selon la direction transversale (YY’), à une distance (D2) au moins égale à 20% de la largeur (L) de la bande de roulement (1). Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle chaque extrémité transversalement intérieure (E2) de rainure transversale borgne (621) d’une rangée intermédiaire (42) est positionnée, par rapport au plan médian (XZ) de la bande de roulement (1) et selon la direction transversale (YY’), à une distance (D2) au plus égale à 35% de la largeur (L) de la bande de roulement (1). Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle chaque découpure longitudinale intérieure (52) a une ligne moyenne (M3) positionnée, par rapport au plan médian (XZ) de la bande de roulement (1) et selon la direction transversale (YY’), à une distance moyenne (D3) au moins égale à 5% de la largeur (L) de la bande de roulement (1). Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle chaque découpure longitudinale intérieure (52) a une ligne moyenne (M3) positionnée, par rapport au plan médian (XZ) de la bande de roulement (1) et selon la direction transversale (YY’), à une distance moyenne (D3) au plus égale à 20% de la largeur (L) de la bande de roulement (1). Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle chaque découpure longitudinale extérieure (51) séparant deux rangées respectivement latérale et intermédiaire (41, 42) adjacentes est une incision longitudinale. Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle chaque découpure transversale (63) de la rangée médiane (43) est une incision transversale prolongeant une incision transversale (622) de la rangée intermédiaire (42) voisine et s’étendant à partir d’une première découpure longitudinale intérieure (52) jusqu’à une deuxième découpure longitudinale intérieure (52). Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, chaque bloc (31) d’une rangée latérale (41), délimité par deux rainures transversales (61) consécutives, ayant une hauteur de bloc (Hl), selon une direction perpendiculaire à la surface de roulement (ZZ’), et une longueur de bloc (Bl), selon la direction longitudinale (XX’), dans laquelle la hauteur de bloc (Hl) est au plus égale à 80% de la longueur de bloc (Bl). Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, chaque bloc (31) d’une rangée latérale (41) ayant une longueur de bloc (Bl) selon la direction longitudinale (XX’), et chaque rainure transversale (61), délimitée par deux blocs (31), ayant une largeur de rainure transversale (Wl) selon la direction longitudinale (XX’), dans laquelle la largeur de rainure transversale (Wl) est au moins égale à 18% de la somme de la largeur de rainure transversale (Wl) et de la longueur de bloc (Bl). - 22 - Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, chaque bloc (31) d’une rangée latérale (41) ayant une longueur de bloc (Bl) selon la direction longitudinale (XX’), et chaque rainure transversale (61), délimitée par deux blocs (31), ayant une largeur de rainure transversale (Wl) selon la direction longitudinale (XX’), dans laquelle la largeur de rainure transversale (Wl) est au plus égale à 35% de la somme de la largeur de rainure transversale (Wl) et de la longueur de bloc (Bl). Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle au moins une cavité de ventilation (7), débouchant sur la surface de roulement (2) et ayant une profondeur (PC) au moins égale à 70% de la hauteur (H), est positionnée, selon la direction longitudinale (XX’) entre au moins deux rainures transversales (61) consécutives d’une même rangée latérale (41). Bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, la bande de roulement (1) comprenant deux faces latérales (22) extérieures, chacune d’entre elles coupant la surface de roulement (2) au niveau d’un bord latéral (21) de la surface de roulement (21), toute rainure transversale (61) de rangée latérale (41) débouchant sur une face latérale (22) de bande de roulement selon une section débouchante (611) dans laquelle au moins une cavité de ventilation (8), débouchant sur une face latérale (22) de bande de roulement mais pas sur la surface de roulement (2) à l’état neuf du pneumatique, est positionnée, selon la direction longitudinale (XX’), entre au moins deux surfaces débouchantes (611) de rainures transversales (61) consécutives d’une même rangée latérale (41). Pneumatique pour un véhicule lourd, de préférence un véhicule lourd de génie civil, comprenant une bande de roulement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à
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