DOMAINE DE L'INVENTION [0001] La présente invention concerne les pneumatiques pour véhicules de tourisme, et notamment les bourrelets de ces pneumatiques.
ARRIERE-PLAN [0002] Les pneumatiques pour véhicules de tourisme comportent habituellement : deux bourrelets destinés à entrer en contact avec une jante de montage, chaque bourrelet comportant au moins une structure annulaire de renforcement ainsi qu'un bourrage, le bourrage étant situé radialement à l'extérieur de la structure annulaire de renforcement ; - deux flancs prolongeant les bourrelets radialement vers l'extérieur, les deux flancs s'unissant dans - un sommet comprenant une armature de sommet, surmontée d'une bande de roulement ; au moins une armature de carcasse s'étendant depuis les bourrelets à travers les flancs jusqu'au sommet, et comportant une pluralité d'éléments de renforcement de carcasse. Très souvent, l'armature de carcasse est ancrée dans les deux bourrelets par un retournement autour de la structure annulaire de renforcement, de manière à former dans chaque bourrelet un brin aller et un brin retour. Le bourrage se situe au moins partiellement entre le brin aller et le brin retour de l'armature de carcasse. [0003] Le document US 5 526 863 enseigne de prévoir un bourrelet particulier, dans le but de réduire la masse du bourrelet et d'améliorer la résistance au roulement d'un tel pneumatique. Le pneumatique décrit dans ce document comporte un bourrage comportant : - une première partie ayant une section radiale conique, cette première partie se rétrécissant radialement vers l'extérieur et débouchant sur une deuxième partie ayant une section radiale à largeur substantiellement constante, la deuxième partie étant située radialement à l'extérieur de la première partie et débouchant sur - une troisième partie à section radiale effilée, la troisième partie étant située - 2 radialement à l'extérieur de la deuxième partie. [0004] Le bourrage s'étend radialement à l'extérieur du point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement du bourrelet jusqu'à une distance radiale dudit point qui est supérieure ou égale à 30 % de la hauteur radiale H du pneumatique. [0005] Chaque bourrelet comporte en outre une bande extérieure placée axialement à l'extérieur de l'armature de carcasse et du bourrage. Cette bande extérieure s'étend radialement à l'extérieur d'une extrémité radialement intérieure située à une distance inférieure ou égale à 20 % de la hauteur radiale H du pneumatique du point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement du bourrelet, jusqu'à une extrémité radialement extérieure, la distance radiale entre l'extrémité radialement extérieure de la bande extérieure et l'extrémité radialement intérieure de la bande extérieure étant supérieure ou égale à 40 % de la hauteur radiale H du pneumatique. [0006] Depuis, l'augmentation du prix du pétrole et l'éveil de la conscience écologique des consommateurs ont encore renforcé le besoin de réduire la résistance au roulement des pneumatiques, car celle-ci a un impact direct sur la consommation de carburant. Ainsi, le gain en résistance au roulement obtenu avec un pneumatique selon le document US 5 526 863 n'est plus suffisant.
RESUME DE L'INVENTION [0007] Un des objectifs de la présente invention est de fournir un pneumatique pour véhicules de tourisme ayant une très basse résistance au roulement. [0008] Cet objectif est atteint par un pneumatique comportant : deux bourrelets destinés à entrer en contact avec une jante de montage, chaque bourrelet comportant au moins une structure annulaire de renforcement ; deux flancs prolongeant les bourrelets radialement vers l'extérieur, les deux flancs s'unissant dans - un sommet comprenant une armature de sommet, surmontée d'une bande de roulement ; - au moins une armature de carcasse s'étendant depuis les bourrelets à travers les flancs jusqu'au sommet, l'armature de carcasse comportant une pluralité d'éléments 2940188 -3 de renforcement de carcasse et étant ancrée dans les deux bourrelets par un retournement autour de la structure annulaire de renforcement, de manière à former dans chaque bourrelet un brin aller et un brin retour, chaque brin retour s'étendant radialement à l'extérieur jusqu'à une extrémité située à une distance radiale DRR 5 du point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement du bourrelet, la distance radiale DRR étant supérieure ou égale à 15 % de la hauteur radiale H du pneumatique. [0009] Chaque bourrelet comporte un bourrage, le bourrage étant situé radialement à l'extérieur de la structure annulaire de renforcement et au moins partiellement entre le 10 brin aller et le brin retour de l'armature de carcasse. Le bourrage s'étend radialement à l'extérieur du point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement du bourrelet jusqu'à une distance radiale DRB dudit point, la distance radiale DRB étant supérieure ou égale à 20 % de la hauteur radiale H du pneumatique. [0010] Chaque bourrelet comporte en outre une bande extérieure placée axialement à 15 l'extérieur de l'armature de carcasse et du bourrage, chaque bande extérieure s'étendant radialement à l'extérieur d'une extrémité radialement intérieure située à une distance DRI du point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement du bourrelet, DRI étant inférieure ou égale à 20 % de la hauteur radiale H du pneumatique, jusqu'à une extrémité radialement extérieure située radialement à 20 l'extérieur du point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement du bourrelet, la distance radiale DRL entre l'extrémité radialement extérieure de la bande extérieure et l'extrémité radialement intérieure de la bande extérieure étant supérieure ou égale à 25 % (et préférentiellement supérieure ou égale à 30 %) de la hauteur radiale H du pneumatique. 25 [0011] L'ensemble formé par le bourrage et la bande extérieure a, dans toute section radiale, une épaisseur E(r), cette épaisseur correspondant à la longueur de l'intersection de la direction perpendiculaire au brin aller de l'armature de carcasse avec ledit ensemble, r désignant la distance séparant l'intersection de ladite direction perpendiculaire au brin aller de l'armature de carcasse avec l'armature de carcasse du 30 point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement. L'allure de l'épaisseur E(r) est telle que, dans le domaine des distances r comprises entre 20 et 2940188 -4 50 mm, la variation de l'épaisseur aarr) est inférieure ou égale à ù 0.25 mm/mm (et de préférence inférieure ou égale à ù 0.3 mm/mm) sur au moins 5 mm. [0012] Selon un mode de réalisation avantageux, le rapport d'aspect Emax/DRL, Emax étant la largeur maximale de la bande extérieure, mesurée perpendiculairement 5 au brin aller de l'armature de carcasse, DRL étant la hauteur radiale de la bande extérieure, est supérieur ou égal à 10 %. [0013] Selon un mode de réalisation particulier, le bourrage comporte : une première partie ayant une section radiale conique, cette première partie se rétrécissant radialement vers l'extérieur et débouchant sur 10 ù une deuxième partie ayant une section radiale à largeur substantiellement constante, la deuxième partie étant située radialement à l'extérieur de la première partie et débouchant sur une troisième partie à section radiale effilée, la troisième partie étant située radialement à l'extérieur de la deuxième partie.
15 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0014] La figure 1 représente un pneumatique selon l'art antérieur. [0015] La figure 2 représente une vue en perspective partielle d'un pneumatique selon l'art antérieur. [0016] La figure 3 représente, en coupe radiale, un quart d'un pneumatique selon l'art 20 antérieur. [0017] La figure 4 illustre comment la hauteur H d'un pneumatique est déterminée. [0018] La figure 5 donne un détail de la figure 3. [0019] Les figures 6 à 8 représentent, en coupe radiale, une portion d'un pneumatique selon l'invention. 25 [0020] Les figures 9 et 10 illustrent la détermination de l'allure de l'épaisseur de l'ensemble formé par le bourrage et la bande extérieure. [0021] Les figures 11 et 12 représentent la l'allure de l'épaisseur de l'ensemble formé par le bourrage et la bande extérieure. 2940188 -5 [0022] La figure 13 montre des résultats obtenus avec les pneumatiques selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0023] Dans l'emploi du terme radial il convient de distinguer plusieurs utilisations 5 différentes du mot par la personne du métier. Premièrement, l'expression se réfère à un rayon du pneumatique. C'est dans ce sens qu'on dit d'un point P1 qu'il est radialement intérieur à un point P2 (ou radialement à l'intérieur du point P2) s'il est plus près de l'axe de rotation du pneumatique que le point P2. Inversement, un point P3 est dit radialement extérieur à un point P4 (ou radialement à l'extérieur 10 du point P4) s'il est plus éloigné de l'axe de rotation du pneumatique que le point P4. On dira qu'on avance radialement vers l'intérieur (ou l'extérieur) lorsqu'on avance en direction des rayons plus petits (ou plus grands). Lorsqu'il est question de distances radiales, ce sens du terme s'applique également. [0024] En revanche, un fil ou une armature est dit radial lorsque le fil ou les 15 éléments de renforcement de l'armature font avec la direction circonférentielle un angle supérieur ou égal à 80° et inférieur ou égal à 90°. Précisions que dans le présent document, le terme fil doit être entendu dans un sens tout à fait général et comprend les fils se présentant sous la forme de monofilaments, de multifilaments, d'un câble, d'un retors ou d'un assemblage équivalent, et ceci, quelle que soit la matière 20 constituant le fil ou le traitement de surface pour favoriser sa liaison avec le caoutchouc. [0025] Enfin, par coupe radiale ou section radiale on entend ici une coupe ou une section selon un plan qui contient l'axe de rotation du pneumatique. [0026] Une direction axiale est une direction parallèle à l'axe de rotation du 25 pneumatique. Un point P5 est dit axialement intérieur à un point P6 (ou axialement à l'intérieur du point P6) s'il est plus près du plan médian du pneumatique que le point P6. Inversement, un point P7 est dit axialement extérieur à un point P8 (ou axialement à l'extérieur du point P8) s'il est plus éloigné du plan médian du pneumatique que le point P8. Le plan médian du pneumatique est le plan qui est 30 perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique et qui se situe à équidistance des structures annulaires de renforcement de chaque bourrelet. 2940188 -6 [0027] Une direction circonférentielle est une direction qui est perpendiculaire à la fois à un rayon du pneumatique et à la direction axiale. [0028] Deux éléments de renforcement sont dits parallèles dans ce document lorsque l'angle formé entre les deux éléments est inférieur ou égal à 20°. 5 [0029] Dans le cadre de ce document, l'expression mélange caoutchouteux désigne une composition de caoutchouc comportant au moins un élastomère et une charge. [0030] La figure 1 représente schématiquement un pneumatique 10 selon l'art antérieur. Le pneumatique 10 comporte un sommet comprenant une armature de 10 sommet (invisible à la figure 1) surmontée d'une bande de roulement 40, deux flancs 30 prolongeant le sommet radialement vers l'intérieur, ainsi que deux bourrelets 20 radialement intérieurs aux flancs 30. [0031] La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective partielle d'un autre pneumatique 10 selon l'art antérieur et illustre les différentes composantes du 15 pneumatique. Le pneumatique 10 comprend une armature de carcasse 60 constituée de fils 61 enrobés de mélange caoutchouteux, et deux bourrelets 20 comportant chacun des structures annulaires de renforcement 70 qui maintiennent le pneumatique 10 sur la jante (non représentée). L'armature de carcasse 60 est ancrée dans chacun des bourrelets 20. Le pneumatique 10 comporte en outre une armature de 20 sommet comprenant deux nappes 80 et 90. Chacune des nappes 80 et 90 est renforcée par des éléments de renforcement 81 et 91 filaires qui sont parallèles dans chaque couche et croisés d'une couche à l'autre, en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 70°. Le pneumatique comporte encore une armature de frettage 100, disposée radialement à l'extérieur de l'armature de 25 sommet, cette armature de frettage étant formée d'éléments de renforcement 101 orientés circonférentiellement et enroulés en spirale. Une bande de roulement 40 est posée sur l'armature de frettage ; c'est cette bande de roulement 40 qui assure le contact du pneumatique 10 avec la route. Le pneumatique 10 représenté est un pneu tubeless : il comprend une gomme intérieure 50 en composition caoutchouteuse 30 imperméable au gaz de gonflage, recouvrant la surface intérieure du pneumatique. [0032] La figure 3 représente schématiquement, en coupe radiale, un quart d'un pneumatique 10 selon l'art antérieur. Le pneumatique 10 comporte deux bourrelets 20 destinés à entrer en contact avec une jante de montage (non représentée), chaque 2940188 -7 bourrelet 20 comportant au une structure annulaire de renforcement, en l'occurrence une tringle 70. Deux flancs 30 prolongent les bourrelets 20 radialement vers l'extérieur et s'unissent dans un sommet 25 comprenant une armature de sommet formée d'une première couche de renforts 80 et d'une deuxième couche de renforts 90, et surmontée 5 radialement d'une bande de roulement 40. Chaque couche de renforts comprend des renforts filaires, enrobés dans une matrice formée de mélange caoutchouteux. Les renforts de chaque couche de renforts sont substantiellement parallèles entre eux ; les renforts des deux couches sont croisés d'une couche à l'autre selon un angle d'environ 20°, comme cela est bien connu de la personne du métier pour les 10 pneumatiques dits radiaux. [0033] Le pneumatique 10 comporte encore une armature de carcasse 60 qui s'étend depuis les bourrelets 20 à travers les flancs 30 jusqu'au sommet 25. Cette armature de carcasse 60 comporte ici des renforts filaires orientés substantiellement radialement, c'est-à-dire faisant avec la direction circonférentielle un angle supérieur ou égal à 65° et 15 inférieur ou égal à 90°. [0034] L'armature de carcasse 60 comporte une pluralité d'éléments de renforcement de carcasse et étant ancrée dans les deux bourrelets 20 par un retournement autour de la tringle 70, de manière à former dans chaque bourrelet un brin aller 61 et un brin retour 62. Le brin retour s'étend radialement à l'extérieur jusqu'à une extrémité 63 20 située à une distance radiale DRR du point 71 radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement du bourrelet, la distance radiale DRR étant supérieure ou égale à 15 % de la hauteur radiale H du pneumatique. [0035] La hauteur radiale H d'un pneumatique est définie comme la distance radiale entre le point 71 radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de 25 renforcement 70 du bourrelet 20 et le point 41 (figure 4) radialement le plus à l'extérieur de la bande de roulement 40 lorsque le pneumatique 10 est monté sur une jante de montage 5 (comme cela est représenté à la figure 4) et gonflé à sa pression de service. [0036] Chaque bourrelet comporte un bourrage 110, le bourrage étant situé radialement à l'extérieur de la tringle 70 et, pour une bonne partie, entre le brin aller 61 30 et le brin retour 62 de l'armature de carcasse 60. [0037] La figure 5 montre le bourrage du pneumatique de la figure 3. Le bourrage comporte une première partie 111 ayant une section radiale conique. Cette première partie 111 se rétrécit radialement vers l'extérieur et débouche sur une deuxième 2940188 -8 partie 112 ayant une section radiale à largeur axiale LA substantiellement constante, c'est-à-dire qui varie de moins de 5 % sur la longueur de la deuxième partie 112. La deuxième partie est située radialement à l'extérieur de la première partie 111 et débouche sur une troisième partie 113 à section radiale effilée, située radialement à 5 l'extérieur de la deuxième partie 112. [0038] Le bourrage 110 s'étend radialement à l'extérieur du point 71 radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement du bourrelet, jusqu'à une distance radiale DRB dudit point, la distance radiale DRB étant supérieure ou égale à 20 % de la hauteur radiale H du pneumatique. En l'occurrence, le bourrage 110 s'étend 10 jusqu'à l'équateur du pneumatique. Par équateur du pneumatique on entend, dans le cadre du présent document, la hauteur radiale du point de la plus grande extension axiale de l'armature de carcasse. Dans une coupe radiale du pneumatique, l'équateur apparaît comme la ligne droite axiale passant par les points où l'armature de carcasse a sa plus grande largeur axiale lorsque le pneumatique est monté sur la jante et gonflé.
15 Lorsque l'armature de carcasse atteint cette plus grande largeur axiale en plusieurs points, on considère la hauteur radiale du point le plus proche de la mi-hauteur H/2 du pneumatique comme étant l'équateur du pneumatique. L'équateur ainsi défini ne doit pas être confondu avec le plan médian 130 du pneumatique qui est aussi parfois appelé équateur dans les documents de l'art antérieur. De préférence, DRB est 20 choisi tel que le bourrage ne s'étend pas radialement à l'extérieur de l'équateur du pneumatique. [0039] La surface intérieure du pneumatique 10 est recouverte d'une gomme intérieure 50. [0040] Il est également connu de prévoir une bande extérieure 120 placée axialement 25 à l'extérieur de l'armature de carcasse et du bourrage, comme dans le pneumatique représenté à la figure 6. Chaque bande extérieure s'étend radialement à l'extérieur d'une extrémité 121 radialement intérieure située à une distance radiale DRI du point 71 radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement 70 du bourrelet, DRI étant inférieure ou égale à 20 % de la hauteur radiale H du pneumatique, 30 jusqu'à une extrémité 122 radialement extérieure, la distance radiale DRL entre l'extrémité 122 radialement extérieure de la bande extérieure et l'extrémité 121 radialement intérieure de la bande extérieure étant supérieure ou égale à 30 % de la hauteur radiale H du pneumatique. 2940188 -9 [0041] Un des objectifs de la présente invention est de fournir un pneumatique pour véhicules de tourisme ayant une résistance au roulement inférieure aux pneumatiques de l'art antérieur, tel le pneumatique représenté à la figure 3. [0042] Ce objectif est atteint à l'aide d'un pneumatique comportant une bande 5 extérieure 120 plus trapue , c'est-à-dire plus courte et plus large, tels que les pneumatiques représentés aux figures et 8. En effet, l'utilisation de ce genre de bande extérieure permet de réduire la résistance au roulement du pneumatique. [0043] Ces modes de réalisation peuvent être caractérisés de plusieurs façons. Une première façon consiste à considérer l'épaisseur E(r), dans toute section radiale, de 10 l'ensemble formé par le bourrage et la bande extérieure. [0044] Les figures 9 et 10 illustrent comment l'épaisseur E(r) est déterminée ; la figure 10 correspond à un agrandissement de la zone contenue dans le cadre 200 de la figure 9. On suit l'interface entre le brin aller 61 de l'armature de carcasse 60 et le bourrage 110. Chaque point de cette interface a une distance r du point 71 radialement 15 le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement 70. S'il y a plusieurs points radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement, on choisit l'un quelconque de ces points comme référence. Pour une distance ro donnée, on obtient le point 65 correspondant de l'interface en traçant un cercle 140 de rayon ro autour du point 71 radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement 70, 20 comme cela est représenté à la figure 9. Ensuite, on trace la direction 150 perpendiculaire au brin aller 61 de l'armature de carcasse 60 qui passe par le point 65 de l'interface. L'épaisseur E(ro) de l'ensemble formé par le bourrage et la bande extérieure correspond à la longueur de l'intersection de la direction 150 avec ledit ensemble. On ne tient pas compte de l'épaisseur du brin aller 62 si la direction 150 a 25 une intersection avec celui-ci. [0045] La figure 11 représente l'allure de l'épaisseur E en fonction de la distance r pour quatre géométries de pneumatiques. La géométrie A (trait tireté ; symbole : losange) correspond à un pneumatique selon l'art antérieur, tel que celui représenté à la figure 3. Les géométries B (trait tireté ; symbole : carré), C (trait plein ; 30 symbole : triangle) et D (trait plein ; symbole : cercle) correspondent aux pneumatiques représentés aux figures 6 à 8, respectivement. On constate que dans le domaine de rayons allant de 20 à 50 mm, il existe une zone où la variation de l'épaisseur est plus forte pour les variantes C et D . 2940188 - 10 - [0046] Ce constat peut être chiffré lorsqu'on considère la variation V (qui n'est autre que la fonction Err)) en fonction du rayon r, comme cela est représenté à la figure 12. Pour les variantes C et D , l'allure de l'épaisseur E(r) est telle que, dans le domaine des distances r comprises entre 20 et 50 mm (indiqué par la référence F), la 5 variation de l'épaisseur aarr) est inférieure ou égale à û 0.25 mm/mm sur au moins 5 mm. Pour la variante C , la variation V culmine à près de û 0.4 mm/mm ; elle est inférieure ou égale à û 0.25 mm/mm sur environ 12 mm, et inférieure ou égale à û 0.3 mm/mm sur environ 8 mm. De même, pour la variante D , la variation V culmine à près de û 0.4 mm/mm ; elle est inférieure ou égale à û 0.25 mm/mm sur 10 16 mm, et inférieure ou égale à û 0.3 mm/mm sur environ 12 mm. [0047] Une deuxième façon de caractériser les modes de réalisation préférentiels consiste à considérer le rapport d'aspect Emax/DRL, Emax étant la largeur maximale de l'ensemble formé par le bourrage et la bande extérieure, mesurée perpendiculairement au brin aller de l'armature de carcasse, DRL étant la hauteur 15 radiale de la bande extérieure, est supérieur ou égal à 10 %. [0048] Les valeurs Emax et DRL sont indiquées pour les pneumatiques représentés aux figures 7 et 8. Le pneumatique de la figure 7 (autrement dit, la variante C ) a un rapport d'aspect Emax/DRL de 13 %, le pneumatique de la figure 8 (variante D ) a un rapport d'aspect Emax/DRL de 15 %. Pour comparaison, la variante C (figure 6) 20 a un rapport d'aspect de 7 %. [0049] La figure 13 montre la résistance au roulement (en kg par tonne) des quatre variantes en fonction de la rigidité de dérivé du pneumatique, à une charge de 483 daN. Le Tableau I résume la géométrie des variantes testées. Variante Architecture selon A Fig.
3 B Fig.
6 C Fig.
7 D Fig.
8 25 Tableau 1 2940188 -11- [0050] Nous considérons la variante B comme référence. Comme le montre la comparaison avec la variante A , le fait d'ajouter une bande extérieure augmente à la fois la rigidité de dérive du pneumatique et sa résistance au roulement. Le fait de changer la géométrie de la bande extérieure (en passant de la variante B à la 5 variante C ou à la variante D ) permet de baisser la résistance au roulement. Le choix entre les variantes C et D se fera en fonction des besoins en rigidité de dérive : si l'on cherche une rigidité moindre, on choisira la variante C . En revanche, si une rigidité de dérive importante est recherchée, la variante D est préférable. 10