FR2496562A1 - Asymmetric tread pattern for pneumatic tyres for temporary use - produces rhythmic noise to remind the driver to replace the tyre - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention est relative aux sculptures des bandes de roulement des pneumatiques1 principalement ceux destinés à équiper les véhicules automobiles particuliers ou de "tourisme", et elle concerne essentiellement le problème du bruit de roulement engendré par les pneus en service.The invention relates to the tread patterns of tires1 mainly those intended to equip passenger or "passenger" motor vehicles, and it essentially relates to the problem of rolling noise generated by tires in service.
Ce problème du bruit de roulement des pneus a donné lieu à de nombreuses études théoriques et expérimentales du fait que, dans certaines conditions de roulement le bruit peut titre perçu comme gênant tant par les passagers que par l'environnement, en particulier à vitesses élevées. I1 a été reconnu que ce bruit de roulement peut autre influencé d'une part par ltétat du sol, plus ou moins lisse ou granuleux, sec ou mouillé etc... d'autre part par certains paramètres propresau pneu lui-mme, tels que la souplesse radiale, ltélasticité de la gomme de la bande de roulement et aussi par la forme des sculptures de cette bande.Un progrès substanciel dans la diminution du bruit du roulement a été obtenu par l'adoption généralisée depuis longtemps, de dessins de sculptures de bande de roulement à pas variable, dans lesquels la longueur du motif du dessin qui se répète sur le pourtour de la bande varie de façon aléatoire ou périodique entre deux longueurs dont leswleurs limites sont elles-mes imposées par d'autres considérations telles que la tenue de route, l'adhérence longitudinale et transversale, la vitesse et la régularité de ltusure etc...This problem of tire rolling noise has given rise to numerous theoretical and experimental studies since, under certain driving conditions, noise can be perceived as annoying both by passengers and by the environment, in particular at high speeds. It has been recognized that this rolling noise can be influenced on the one hand by the condition of the ground, more or less smooth or grainy, dry or wet, etc. on the other hand by certain parameters specific to the tire itself, such as the radial flexibility, the elasticity of the rubber of the tread and also by the shape of the tread pattern. Substantial progress in reducing the noise of the tread has been obtained by the widespread adoption for a long time of designs of tread patterns. variable-pitch tread, in which the length of the pattern of the design which repeats around the periphery of the band varies randomly or periodically between two lengths, the limits of which are themselves imposed by other considerations such as the behavior road, longitudinal and transverse grip, speed and regularity of wear etc ...
Ces motifs à pas variables ont pour effet de réduire les phénomènes de résonnances sonores et d'atténuer ainsi globalement l'intensité du bruit du roulement.These variable-pitch patterns have the effect of reducing the phenomena of sound resonance and thus generally attenuating the intensity of the noise of the bearing.
Des recherches ont lieu encore pour essayer de réduire davantage ce bruit de roulement mais la connaissance des phénomènes élémentaires à l'origine des émissions sonores s'avère d'appréhension difficile.Research is still taking place to try to further reduce this rolling noise, but it is difficult to understand the elementary phenomena that cause noise emissions.
Certains pensent que cette émission sonore peut titre due d'une part à des phénomènes de vibration du pneu lui-m & e qui se déforme au contact du sol pour se rétablir ensuite et d'autre part à des phénoumènes vibratoires de ltair plus ou moins emprisonné dans les vides de la sculpture au contact du sol et soumis par conséquent à des compressions et décompressions rapides.Some people think that this sound emission can be due, on the one hand, to the phenomena of vibration of the tire itself, which deforms in contact with the ground to then recover, and on the other hand to more or less vibratory phenomena in the air. trapped in the voids of the sculpture in contact with the ground and therefore subject to rapid compression and decompression.
L'invention concerne le problème de l'émission du bruit de roulement sous l'angle de la recherche de moyens propres à accroitre, au moins pour le conducteur du véhicule, la perception auditive de ce bruit dans des conditions particulières d'utilisation du véhicule. On sait que les véhicules de tourisme sont équipés ordinairement d'une roue de secours qui n:est utilisée qu'exceptionnellement en cas de défaillance dtun des pneus porteurs. Aussi on a pensé que cette roue de secours pourrait autre avantageusement une roue plus légère que les roues normales.Un moyen de rendre cette roue de secours plus légère est de l'équiper d'un pneu allégé, notamment en ayant une bande de roulement nettement plus mince que la normale, étant préalablement accepté que ce pneu ne convienne que pour un kilométrage avant usure complète qui soit relativement faible mais suffisant comparé à la durée de vie des pneus normaux et à la rareté de l'utilisation de la roue de secours. Cela suppose que l'usage de cette roue de secours soit limité au seul temps nécessaire à la réparation et à la remise en place de la roue normale endommagée et, à cette fin, que le conducteur soit informé clairement que cette roue de secours est en service pour qu'il n'oublie pas de faire réparer et de remettre en place au plus tot la roue normale.The invention relates to the problem of the emission of rolling noise from the angle of the search for means capable of increasing, at least for the driver of the vehicle, the auditory perception of this noise under particular conditions of use of the vehicle. . It is known that passenger vehicles are usually equipped with a spare wheel which is used only exceptionally in the event of a failure of one of the carrier tires. Also it was thought that this spare wheel could advantageously be a lighter wheel than normal wheels. One way to make this spare wheel lighter is to equip it with a light tire, in particular by having a tread clearly thinner than normal, being previously accepted that this tire is only suitable for a mileage before complete wear which is relatively low but sufficient compared to the life of normal tires and the rarity of the use of the spare tire. This presupposes that the use of this spare wheel is limited to the only time necessary to repair and replace the damaged normal wheel and, to this end, that the driver is clearly informed that this spare wheel is in service so that he does not forget to have the normal wheel repaired and replaced as soon as possible.
L'invention concerne donc un pneumatique destiné à ltéquipement d'une roue de secours de véhicule touriste, du type comprenant une bande de roulement présentant une sculpture composée de motifs se succédant sur le pourtour du pneu et propre à assurer les propriétés d'adhérence et de tenue de route requises pour un service routier, pneu caractérisé en ce que sur deux zones voisines formant une portion notable de la circonférence du pneu, chacune non inférieure au 1/3 de cette circonférence, les motifs de la sculpture présentent sur l'une une forme et/ou un pas circonférenciel tels qu'ils émettent en service un bruit de fréquence sensiblement uniforme tandis que sur l'autre les motifs de la sculpture présentent une forme et/ou un pas circonférenciel tels qutils émettent en service un bruit de fréquence sensiblement uniforme mais différente de la première.The invention therefore relates to a tire intended for equipping a spare wheel of a tourist vehicle, of the type comprising a tread having a tread pattern made up of successive patterns around the circumference of the tire and suitable for ensuring the grip properties and road holding requirements for road service, tire characterized in that on two adjacent areas forming a significant portion of the circumference of the tire, each not less than 1/3 of this circumference, the patterns of the tread present on one a shape and / or a circumferential step such that they emit in service a substantially uniform frequency noise while on the other the patterns of the sculpture have a shape and / or a circumferential step such that they emit in service a frequency noise substantially uniform but different from the first.
De cette façon le pneu engendre en service, aux vitesses normales d'utilisation du véhicule, un phénomène sonore de battement nettement audible par le conducteur.In this way, the tire generates in service, at normal vehicle operating speeds, a beat sound phenomenon clearly audible by the driver.
Ce moyen général peut être réalisé de diverses façons comme on le verra plus loin mais on peut dores et déjà remarquer que le phénomène de battement de fréquence ainsi obtenu peut être établi à un niveau sonore suffisamment audible pour alerter le conducteur sans qu'il soit pour autant nécessaire de porter le bruitde roulement à une intensité gênante pour l'environnement ou supérieur aux normes en vigueur. En effet, ce qui est physiologiquement gênantCest davantage le battement plutot qu'un bruit plus intense mais continu.This general means can be achieved in various ways as will be seen below, but it can already be noted that the phenomenon of frequency beat thus obtained can be established at a sound level audible enough to alert the driver without being it is necessary to bring the rolling noise to an intensity which is harmful to the environment or higher than the standards in force. Indeed, what is physiologically annoying is more the beat rather than a more intense but continuous noise.
En conséquence et selon une forme de réalisation particulière de l'invention il y a avantage à ce que ensemble du pneu soit divisé en deux zones circonférencielles successives s1 étendant chacune sur environ la moitié de la circonférence pour avoir des signaux de durées suffisantes. De même il y a avantage à ce que chaque zone circonférencielle, dont l'émission sonore présente une fréquence uniforme comprise dans le domaine audible de 20 à 20.000 Hz, ait une fréquence différente de celle de l'autre zone d'un facteur de l'ordre de 1, i par exemple.Consequently, and according to a particular embodiment of the invention, it is advantageous for the entire tire to be divided into two successive circumferential zones each extending over approximately half of the circumference in order to have signals of sufficient duration. Similarly, it is advantageous for each circumferential zone, whose sound emission has a uniform frequency included in the audible range from 20 to 20,000 Hz, to have a frequency different from that of the other zone by a factor of l 'order of 1, i for example.
Selon une forme de réalisation de l'invention l'effet de battement peut titre obtenu-en prévoyant sur les deux zones circonférencielles de la bande une sculpture formée de motifs ou de dessins de formes différentes d'une zone à l'autre mais pour des commodités d'exécution il est préférable d'avoir sur les deux zones des motifs de forme semblable mais en donnant à ces motifs, dans l'une des zones1 un pas circonférenciel sensiblement constant et aux motifs de l'autre zone un autre pas circonférenciel constant et de longueur assez voisine, de 10 à 20 % par exemple.According to one embodiment of the invention, the flapping effect can be obtained by providing on the two circumferential zones of the strip a sculpture formed of patterns or drawings of different shapes from one zone to another but for convenience of execution it is preferable to have patterns of similar shape on the two zones but by giving these patterns, in one of the zones1 a substantially constant circumferential pitch and the patterns of the other zone another constant circumferential pitch and of fairly similar length, from 10 to 20% for example.
Pour les dimensions usuelles de pneus de touristes ici visées, le pas circonférenciel de ces motifs est généralement compris entre 20 et 40 mm environ de façon à avoir de 40 à 80 motifs environ sur le pourtour du pneu.For the usual dimensions of tourist tires here referred to, the circumferential pitch of these patterns is generally between approximately 20 and 40 mm so as to have approximately 40 to 80 patterns around the periphery of the tire.
L'invention est plus particulièrement applicable aux pneus de type allégé comprenant une bande de roulement mince dont ltépaisseur est de l'or dry de imm à 6mm dans la partie centrales avec une profondeur de sculpture d'environ 4 mm. De tels pneus allégés sont prévus pour assurer un kilométrage relativement faibles par exemple entre lequart et la moiti celui assuré par un pneu porteur normal, mais néanmoins suffisant pour un service acceptable durant la durée de vie du véhicule si la roue de secours n'est utilisées qu1 occasionnellement et seulement le temps nécessaire à la réparationdaunpneu porteur qu'il remplace temporairement.The invention is more particularly applicable to tires of lightened type comprising a thin tread whose thickness is dry gold from imm to 6 mm in the central part with a tread depth of approximately 4 mm. Such lightened tires are provided to ensure a relatively low mileage for example between the quarter and half that provided by a normal carrier tire, but nevertheless sufficient for acceptable service during the life of the vehicle if the spare wheel is not used. only occasionally and only for the time necessary to repair the wearer tire which it temporarily replaces.
L'invention est en autre plus particulièrement applicable avec un type de sculpture de bande de roulement où les motifs du dessin, ou certains d'entre eux, sont constitués de creux ou alvéoles ne communiquant pas les uns avec les autres. Ce genre de sculpture en creux est connu dans son principe et il a été proposé dans le but d'obtenir une meilleure adhérence par effet de ventouse des alvéoles sur le sols ce qui est d'ailleurs assez illusoire sur la plupart des revetements routiers. Par contre il stest avéré que ces sculptures en creux sont généralement relativement bruyantes probablement à cause d'un effet de pompage de l'air emprisonné dans les alvéoles dans la zone de contact au sol.Ce caractére bruyant peut ici être mis à profit en l'associant au phénomène de battement dont il a été question plus haut. Aoet effet une réalisation possible. de l'invention consiste à avoir, au moins sur l'une des zones circonférencielles de la bande une proportion importante d'alvéoles ne communiquant pas les unes avec les autres et ayant chacune une surface suffisante, comprise par exemple entre 2 et 20 cm2 pour produire un effet sonore appréciable au passage dans la zone de contact au sol. Ces éléments en creux peuvent représenter par exemple de 50 à 60 % de la surface de roulement dans la zone considérée de la bande. De préférence, pour des commodités de réalisation ces alvéoles sont prévues sur les deux zones circonférencielles successives de la bande.The invention is also more particularly applicable with a type of tread pattern where the patterns of the design, or some of them, consist of recesses or cells not communicating with each other. This type of hollow sculpture is known in principle and it has been proposed with the aim of obtaining better adhesion by the suction effect of the cells on the floors, which is moreover quite illusory on most road surfaces. On the other hand, it has been proven that these hollow sculptures are generally relatively noisy, probably due to a pumping effect of the air trapped in the cells in the area of contact with the ground. This noisy character can here be taken advantage of by l associating with the beat phenomenon which was discussed above. Aoet effect a possible realization. of the invention consists in having, at least on one of the circumferential zones of the strip, a large proportion of cells not communicating with each other and each having a sufficient surface, for example between 2 and 20 cm 2 for produce an appreciable sound effect when passing through the ground contact zone. These hollow elements can represent for example from 50 to 60% of the running surface in the considered zone of the strip. Preferably, for convenience of construction, these cells are provided on the two successive circumferential zones of the strip.
Deux exemples de réalisation de l'invention sont illustrés en perspectives sur les fig. i et 2 des dessins ci-joints.Two embodiments of the invention are illustrated in perspective in FIGS. i and 2 of the attached drawings.
Les pneus illustrés sont de construction et de dimensions classiques afin dr & re- compatibles avec des pneus porteurs normaux qu'ils doivent pouvoir remplacer temporairement. Ils comprennent une carcasse interne accrochée sur les tringles des bourrelets et,si la carcasse est radiale, une ceinture de sommet située sous la bande de roulement. L'ensemble est recouvert par les bandes de côté et par ladite bande de roulement.The tires illustrated are of conventional construction and dimensions so that they are compatible with normal carrier tires which they must be able to replace temporarily. They include an internal carcass hung on the rods of the beads and, if the carcass is radial, a crown belt located under the tread. The assembly is covered by the side strips and by said tread.
Dans le cas de la fig.i la sculpture de la bande de roulement est constituée de rangées circonférencielles de pavés distincts 2 séparés par des rainures circonférencielles 3 et par des rainures transversales 4 décalées les unes par rapport aux autres et débouchant-soit dans les rainures circonférencielles, soit sur les côtés de la bande de roulement.In the case of fig.i the tread pattern is made up of circumferential rows of separate blocks 2 separated by circumferential grooves 3 and by transverse grooves 4 offset from one another and opening-out either in the grooves circumferential, either on the sides of the tread.
A titre indicatifs les pavés 2 ont une longueur circonférencielle de 20 à 40 - environ de façon à avoir de 40 à 80 pavés environ dans chaque rangée. On a quatre rangées centrales de pavés et deux rangées latérales mais selon la largeur de la bande on pourrait avoir de 3 à 5 rangées centrales. On peut évidemment adopter d'autres formes de pavés que la forme rectangulaire illustrée et chaque pavé peut recevoir des découpures supplémentaires sous formes de lamelles ou rainures étroites.As an indication, the blocks 2 have a circumferential length of 20 to 40 - approximately so as to have approximately 40 to 80 blocks in each row. We have four central rows of pavers and two lateral rows but depending on the width of the strip we could have 3 to 5 central rows. It is obviously possible to adopt other forms of paving stones than the rectangular shape illustrated and each paving stone can receive additional cutouts in the form of strips or narrow grooves.
L'ensemble de la sculpture comprend deux zones circonférencielles distinctes situées de part et autre du plan diamétral D et intéressant chacune une demi-circonférence du pneu. Dans la zone inférieure située sous le plan D les pavés 2 de la sculpture ont une longueur sensiblement constante correspondant à un pas circonférenciel P tandis que dans la zone supérieure située au dessus du plan D les pavés 2 ont une longueur de valeur différente, sensiblement constante dans toute cette zone et correspondant à un autre pas circonférenciel P.1 la différence entre P et P.l étant de l'ordre de 10 à 20 %.The whole of the tread comprises two distinct circumferential zones situated on either side of the diametrical plane D and each of which involves a half-circumference of the tire. In the lower zone situated under the plane D the blocks 2 of the sculpture have a substantially constant length corresponding to a circumferential pitch P while in the upper zone situated above the plane D the blocks 2 have a length of different value, substantially constant throughout this zone and corresponding to another circumferential pitch P.1 the difference between P and Pl being of the order of 10 to 20%.
On constate aux essais de roulement que la zone circonférencielle ayant la sculpture de pas P émet un bruit de roulement ayant une fréquence sensiblement uniforme tandis que la zone à sculpture de pas P.1 émet un bruit de roulement de fréquence uniforme et différente du premier. Il en résulte, en roulage continu, un phénomène de battement nettement perceptible par le conducteur aux vitesses normales dtutili- sation du véhicule.It is observed in the rolling tests that the circumferential zone having the tread pitch P emits a rolling noise having a substantially uniform frequency while the tread region P.1 emits a rolling noise of uniform frequency different from the first. This results in continuous driving, a beat phenomenon clearly perceptible by the driver at normal speeds of use of the vehicle.
Dans le cas de la fig.2 la sculpture de la bande de roulement i est constitué de rangées circonférencielles d'alvéoles 5 séparées par un réseau de nervures circonférencielles et transversales 6, 7, ces dernières étant décalées les unes par rapport aux autres. Les alvéoles des rangées centrales ne comuuniquent pas les unes avec les autres.In the case of fig.2 the tread pattern i consists of circumferential rows of cells 5 separated by a network of circumferential and transverse ribs 6, 7, the latter being offset with respect to each other. The cells in the central rows do not communicate with each other.
Elles sont dimensionnées de façon à présenter chacune une surface comprise entre 2 et 20cm2 environ et elles représentent ensemble une proportion importante de la surface de roulement, par exemple de 50 à 60 % environ. On a quatre rangées centrales d'alvéoles mais selon la largeur de la bande on pourrait avoir de 3 à 5 rangées centrales pour les dimensions courantes de pneumatiques. Les alvéoles pourraient aussi avoir une autre forme que la forme rectangulaire illustrée.They are dimensioned so as to each have a surface of between 2 and 20 cm 2 approximately and together they represent a significant proportion of the rolling surface, for example from 50 to 60% approximately. There are four central rows of cells, but depending on the width of the strip, there could be 3 to 5 central rows for the current dimensions of tires. The cells could also have a shape other than the rectangular shape illustrated.
Dans ce cas encore la sculpture comprend deux zones circonférencielles distinctes situées de part et d'autre du plan diamétral D et intéressant chacune une demi-circonférence du pneu. Dans la zone inférieure les alvéoles sont dimensionnées pour donner à la sculpture un pas P sensiblement constant et dans la zone supérieure un pas P. i sensiblement constant et différent de P de 10 à 20% environ.In this case, too, the tread comprises two distinct circumferential zones situated on either side of the diametrical plane D and each of them having a half-circumference of the tire. In the lower zone, the cells are dimensioned to give the sculpture a pitch P substantially constant and in the upper zone a pitch P. i substantially constant and different from P by 10 to 20% approximately.
Les essais de roulement avec ce type de sculpture permettent de constater aussi le phénomène de battement des émissions sonores de fréquences différentes des deux zones mais avec une intensité sonore supérieure qui rend le phénomène de battement encore plus perceptible par le conducteur du véhicule.The rolling tests with this type of tread also make it possible to observe the phenomenon of beat of the sound emissions of frequencies different from the two zones but with a higher sound intensity which makes the phenomenon of beat even more perceptible by the driver of the vehicle.
Les deux pneus illustrés sont du type allégé en ce sens que leur bande de roulement est nettement plus mince que celle d'un pneu normal de même dimension. Mesurée dans la partie centrale du pneu l'épaisseur de la bande est de l'ordre de 5mm à 6mm avec une profondeur de 4 mm environ e pour les rainures ou pour les alvéoles. The two tires illustrated are of the lightened type in that their tread is significantly thinner than that of a normal tire of the same size. Measured in the central part of the tire, the thickness of the strip is of the order of 5mm to 6mm with a depth of approximately 4mm e for the grooves or for the cells.
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