- 1 - DOMAINE DE L'INVENTION [0001] La présente invention concerne les pneumatiques pour véhicules de tourisme. Elle concerne plus particulièrement des pneumatiques ayant un bon comportement aérodynamique.
ARRIERE-PLAN [0002] Il existe aujourd'hui un besoin grandissant de réduire la consommation énergétique des véhicules de tourisme. Une des voies possibles consiste en la réduction de la résistance aérodynamique de ces véhicules. [0003] Les pneumatiques dont un véhicule de tourisme est équipé, et plus particulièrement les pneumatiques montés sur l'essieu avant du véhicule, contribuent à la résistance aérodynamique de ce véhicule. On estime que la réduction à la résistance aérodynamique qui peut être obtenue par l'optimisation de ces pneumatiques correspond à environ 3% de la tramée totale du véhicule ; autrement dit, on peut espérer réduire la consommation de carburant. [0004] Un pneumatique ayant de bonnes performances aérodynamiques a été présenté, par exemple, dans le brevet US 4,434,830. Il est représenté à la figure 3. [0005] Si ce pneumatique, dans son utilisation sur un véhicule, possède effectivement une basse résistance aérodynamique, il est impératif d'améliorer encore davantage cette performance, pour répondre aux exigences croissantes des manufacturiers de véhicules et des consommateurs. RESUME DE L'INVENTION [0006] Un des objectifs de la présente invention est de définir des pneumatiques pour véhicules de tourisme ayant d'excellentes performances aérodynamiques. [0007] Cet objectif est atteint par un pneumatique ayant un profil extérieur particulier qui permet de mieux maîtriser le sillage généré par le pneumatique. [0008] Plus précisément, l'objectif est atteint par un pneumatique comportant : - 2 - deux bourrelets destinés à entrer en contact avec une jante de montage, chaque bourrelet comportant au moins une structure annulaire de renforcement ayant un point radialement le plus à l'intérieur ; deux flancs prolongeant les bourrelets radialement vers l'extérieur, les deux flancs s'unissant dans un sommet ; une armature de carcasse s'étendant d'un bourrelet à l'autre, en passant par le sommet, l'armature de carcasse étant ancrée dans chaque bourrelet à ladite au moins une structure annulaire de renforcement ; le pneumatique ayant un profil extérieur tel que, pour au moins l'un des deux flancs, dans toute section radiale, la distance entre l'armature de carcasse et le profil extérieur du pneumatique, mesurée entre un point de l'armature de carcasse et le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point de l'armature de carcasse, atteint sa valeur minimale en un premier point de l'armature de carcasse ayant une distance radiale supérieure ou égale à 0.50.H et inférieure ou égale à 0.75.H dudit point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement, H étant la hauteur radiale du pneumatique ; dans lequel la tangente à l'armature de carcasse en ledit premier point est inclinée d'un angle qui est supérieur ou égal à 5° et inférieur ou égal à 35° (et de préférence supérieure ou égale à 15° et inférieure ou égale à 32°) par rapport à une direction radiale ; dans lequel il existe une première zone de l'armature de carcasse, comprenant ledit premier point de l'armature de carcasse, telle que, pour chaque point de la première zone de l'armature de carcasse, le rayon de courbure ROC de l'armature de carcasse est inférieur au rayon de courbure RCE du profil extérieur du pneumatique dans le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point de l'armature de carcasse, de manière à ce que RCE > 1.2.RCC ; dans lequel il existe une deuxième zone de l'armature de carcasse, radialement à l'intérieur de ladite première zone de l'armature de carcasse, telle que, pour chaque point de la deuxième zone de l'armature de carcasse, le rayon de - 3 - courbure ROC de l'armature de carcasse est supérieur au rayon de courbure RCE du profil extérieur du pneumatique dans le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point de l'armature de carcasse, de manière à ce que RCE < 0.9 ROC, chaque point de la deuxième zone ayant une distance radiale supérieure ou égale à 0.40.H dudit point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement ; étant entendu que les angles, distances, épaisseurs et rayons de courbure sont déterminés lorsque le pneumatique est monté sur la jante de montage et gonflé à sa pression de service. [0009] Un tel pneumatique a une résistance aérodynamique significativement réduite par rapport à un pneumatique selon l'art antérieur. [0010] Selon un mode de réalisation préférentiel, il existe dans ce pneumatique une troisième zone de l'armature de carcasse, radialement à l'intérieur de ladite deuxième zone de l'armature de carcasse, telle que, pour chaque point de la troisième zone de l'armature de carcasse, le rayon de courbure ROC de l'armature de carcasse est inférieur au rayon de courbure RCE du profil extérieur du pneumatique dans le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point de l'armature de carcasse, de manière à ce que RCE > 1.2.RCC. Ce mode de réalisation permet d'avoir une courbure du flanc « lentement variable », ce qui est favorable pour retarder le décollement des flux d'air. [0011] Selon un autre mode de réalisation, le sommet comporte une bande de roulement ayant un bord axial et, dans toute section radiale, le profil extérieur du pneumatique comporte une zone de concavité située entre le bord axial de la bande de roulement, et le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ledit premier point de l'armature de carcasse. Ce mode de réalisation s'avère avantageux lorsque l'utilisation du pneumatique nécessite l'utilisation de sommets larges. [0012] De manière préférentielle, la première zone du profil extérieur est dépourvue de tout marquage, et notamment de tout marquage impliquant des protubérances ayant une hauteur de plus de 0,2 mm par rapport à la partie du profil extérieur qui les entoure, car de tels marquages sont susceptibles de perturber le flux d'air sur les première et deuxième zones et, par conséquent, de dégrader les performances aérodynamiques. - 4 - [0013] L'invention concerne également un véhicule comportant au moins deux essieux, équipé d'un pneumatique selon l'invention, dans lequel le pneumatique est monté sur l'essieu avant, de manière à ce que ledit au moins au moins un flanc se trouve sur le côté du pneumatique qui est le plus éloigné du véhicule. C'est ainsi que le pneumatique contribue de manière maximale à la réduction de la résistance aérodynamique du véhicule. [0014] Considérons le cas où le pneumatique est un pneumatique directionnel, c'est- à-dire un pneumatique présentant une sculpture de bande de roulement telle que, lorsqu'on fait tourner le pneumatique dans un sens, il offre des propriétés d'adhérence au sol différentes de celles présentées lorsqu'on le fait tourner dans l'autre sens. Un pneumatique directionnel possède une direction de rotation préférentielle, habituellement indiquée par des moyens indicateurs tels qu'une flèche matérialisée sur le flanc du pneumatique, et se monte sur un véhicule de façon à faire coïncider cette direction de rotation avec le sens d'avancement du véhicule. Lorsqu'on veut implémenter l'invention sur un pneumatique directionnel, il est préférable que les deux flancs (et non pas un seul flanc) aient un profil extérieur selon l'invention, car ainsi il est possible de monter le pneumatique indifféremment sur les côtés gauche et droite du véhicule, tout en obtenant l'amélioration du comportement aérodynamique. [0015] Si en revanche le pneumatique est un pneumatique qui n'a pas de direction de rotation préférentielle, il est préférable de prévoir qu'un seul des flancs du pneumatique ait un profil extérieur selon l'invention, car il sera toujours possible de monter le pneumatique sur le véhicule de manière à ce que ce flanc se trouve sur le côté du pneumatique qui est le plus éloigné du véhicule. [0016] Bien entendu, il peut être avantageux de combiner plusieurs ou même tous les modes de réalisation décrits plus haut. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0017] Toutes les figures de ce document sont schématiques. [0018] La figure 1 représente un pneumatique selon l'art antérieur. [0019] La figure 2 représente une vue en perspective partielle d'un pneumatique selon l'art antérieur. - 5 - [0020] La figure 3 représente, en coupe radiale, un pneumatique de référence. [0021] La figure 4 illustre comment la hauteur H du pneumatique est déterminée. [0022] Les figures 5 et 6 illustrent comment le bord axial d'une bande de roulement est déterminée. [0023] Les figures 7, 8 et 9 représentent, en coupe radiale, un pneumatique selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0024] Dans l'emploi du terme « radial » il convient de distinguer plusieurs utilisations 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 » 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. [0025] En revanche, un fil ou une armature est dit « radial(e) » lorsque le fil ou les 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 constituant le fil ou le traitement de surface pour favoriser sa liaison avec le caoutchouc. [0026] 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. [0027] Une direction « axiale » est une direction parallèle à l'axe de rotation du 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 - 6 - 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 perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique et qui se situe à équidistance des structures annulaires de renforcement de chaque bourrelet. [0028] Une direction « circonférentielle » est une direction qui est perpendiculaire à la fois à un rayon du pneumatique et à la direction axiale. [0029] La « surface de roulement » d'une bande de roulement désigne dans ce document l'ensemble des points de la bande de roulement qui entrent en contact avec un sol lorsque le pneumatique - gonflé à sa pression de service - roule sur un sol. [0030] Dans le cadre de ce document, l'expression « composition caoutchouteuse » désigne une composition de caoutchouc comportant au moins un élastomère et une charge. [0031] La figure 1 représente schématiquement un pneumatique 10 selon l'art antérieur. Le pneumatique 10 comporte un sommet comprenant une armature de 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. [0032] 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 pneumatique. Le pneumatique 10 comprend une armature de carcasse 60 constituée de fils 61 enrobés de composition caoutchouteuse, et deux bourrelets 20 comportant chacun des armatures de renforcement circonférentielles 70 (ici, des tringles) 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 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 100 et 70°. Le pneumatique comporte encore une armature de frettage 100, disposée radialement à l'extérieur de l'armature de 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 - 7 - est un pneu « tubeless » : il comprend une « gomme intérieure » 50 en composition caoutchouteuse imperméable au gaz de gonflage, recouvrant la surface intérieure du pneumatique. [0033] La figure 3 représente, en coupe radiale, une portion d'un pneumatique 10 de référence. Ce pneumatique a été présenté dans le brevet US 4,434,830. Ce pneumatique comporte deux bourrelets 20 destinés à entrer en contact avec une jante de montage 5. Chaque bourrelet comporte une structure annulaire de renforcement (en l'occurrence, une tringle 70) ayant un point 71 radialement le plus à l'intérieur. Deux flancs 30 prolongent les bourrelets 20 radialement vers l'extérieur et s'unissent dans un sommet comportant deux armatures de renforcement 80 et 90 surmontées d'une bande de roulement 40. Une armature de carcasse 60 s'étend d'un bourrelet 20 à l'autre, en passant par le sommet. L'armature de carcasse 60 est ancrée dans chaque bourrelet 20 par un retournement autour de la tringle 70. [0034] Le pneumatique 10 a un profil extérieur 200 tel que, pour chacun des flancs 30, dans toute section radiale, la distance entre l'armature de carcasse 60 et le profil extérieur 200 du pneumatique 10, mesurée entre un point de l'armature de carcasse et le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique 10 et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point de l'armature de carcasse, atteint sa valeur minimale DM en un point 62 de l'armature de carcasse 60. Ce point 62 a une distance radiale HD égale à 0.60.H du point 71 radialement le plus à l'intérieur de la tringle 70, H étant la hauteur radiale du pneumatique. 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 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. [0035] La tangente à l'armature de carcasse 60 en ce point 62 est inclinée d'un angle [3 égal à 30° par rapport à une direction radiale R. [0036] Si ce pneumatique, dans son utilisation sur un véhicule, possède effectivement une basse résistance aérodynamique, il est impératif d'améliorer encore davantage cette performance, pour répondre aux exigences croissantes des manufacturiers de véhicules et des consommateurs. - 8 - [0037] La figure 7 représente, en coupe radiale, une portion d'un pneumatique 10 selon l'invention. Ce pneumatique comporte deux bourrelets 20 destinés à entrer en contact avec une jante de montage. Chaque bourrelet comporte une structure annulaire de renforcement (en l'occurrence, une tringle 70) ayant un point 71 radialement le plus à l'intérieur. Deux flancs 30 prolongent les bourrelets 20 radialement vers l'extérieur et s'unissent dans un sommet 25 comportant deux armatures de renforcement 80 et 90 surmontées d'une armature de frettage 100, elle-même surmontée d'une bande de roulement 40. Une armature de carcasse 60 s'étend d'un bourrelet 20 à l'autre, en passant par le sommet. L'armature de carcasse 60 est ancrée dans chaque bourrelet 20 par un retournement autour de la tringle 70. [0038] Le pneumatique a un profil extérieur 200 tel que, pour l'un au moins des flancs 30, dans toute section radiale, la distance entre l'armature de carcasse 60 et le profil extérieur 200 du pneumatique, mesurée entre un point de l'armature de carcasse et le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point de l'armature de carcasse, atteint sa valeur minimale DM en un premier point 62 de l'armature de carcasse 60. Ce premier point 62 a en l'occurrence une distance radiale HD égale à 0.65.H du point 71 radialement le plus à l'intérieur de la tringle 70, H étant la hauteur radiale du pneumatique. [0039] Bien entendu, lorsqu'il est question d'un « premier point » ici, la personne du métier comprendra qu'il ne s'agit pas d'un point mathématique mais que ce point peut recouvrir une petite zone à l'intérieur de laquelle la distance entre l'armature de carcasse 60 et le profil extérieur 200 est constante et égale à DMI. Les conditions énoncées pour ledit premier point sont alors remplies pour au moins un point de cette petite zone. [0040] La tangente T à l'armature de carcasse 60 en ce point 62 est inclinée d'un angle [3 égal à 27° par rapport à une direction radiale R. [0041] Il existe une première zone Z1 de l'armature de carcasse, comprenant le premier point 62 de l'armature de carcasse 60, telle que, pour chaque point de la première zone de l'armature de carcasse, le rayon de courbure RCC de l'armature de carcasse est inférieur au rayon de courbure RCE du profil extérieur du pneumatique dans le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point de l'armature de carcasse, de manière à ce que RCE > 1.2.RCC. A titre d'exemple, dans le premier - 9 - point 62, le rayon de courbure est égal à 45 mm ; dans le point d'intersection 162 entre le profil extérieur 200 du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point 62 de l'armature de carcasse 60 il est égal à 500 mm. Les rayons de courbure dans le reste de la zone Z1 sont proches de 45 mm, ceux dans la partie correspondante du profil extérieur 200 proches de 500 mm. [0042] Il existe également une deuxième zone Z2 de l'armature de carcasse 60, radialement à l'intérieur de ladite première zone Z1 de l'armature de carcasse 60, telle que, pour chaque point de la deuxième zone Z2 de l'armature de carcasse 60, le rayon de courbure ROC de l'armature de carcasse 60 est supérieur au rayon de courbure RCE du profil extérieur du pneumatique dans le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point de l'armature de carcasse, de manière à ce que RCE < 0.9.RCC, chaque point de la deuxième zone Z2 ayant une distance radiale supérieure ou égale à 0.40.H dudit point radialement le plus à l'intérieur de la structure annulaire de renforcement. Les rayons de courbure de l'armature de carcasse 60 dans la zone Z2 ont une valeur moyenne de 48 mm, les rayons de courbure du profil extérieur 200 correspondant à la même zone ont une valeur moyenne de 28 mm. Le pneumatique de la figure 3 n'a pas de deuxième zone Z2 répondant à ces critères. [0043] Notons que les angles, distances, épaisseurs et rayons de courbure sont déterminés lorsque le pneumatique 10 est monté sur la jante de montage et gonflé à sa pression de service. [0044] En ce qui concerne le pneumatique représenté à la figure 7, il existe encore une troisième zone Z3 de l'armature de carcasse 60, radialement à l'intérieur de ladite deuxième zone Z2 de l'armature de carcasse 60, telle que, pour chaque point de la troisième zone Z3 de l'armature de carcasse 60, le rayon de courbure ROC de l'armature de carcasse est inférieur au rayon de courbure RCE du profil extérieur du pneumatique dans le point d'intersection entre le profil extérieur du pneumatique et la direction perpendiculaire à l'armature de carcasse passant par ce point de l'armature de carcasse, de manière à ce que RCE > 1.2.RCC. Les rayons de courbure de l'armature de carcasse 60 dans la zone Z3 ont une valeur moyenne de 51 mm, les rayons de courbure du profil extérieur 200 correspondant à la même zone ont une valeur moyenne de 80 mm. [0045] La figure 8 représente, en coupe radiale, une portion d'un autre pneumatique 10 selon l'invention. Le sommet comporte une bande de roulement 40 - 10 - ayant un bord axial 45. La manière dont on détermine les bords axiaux d'une bande de roulement est illustrée aux figures 5 et 6 qui montrent chacune le profil d'une partie de bande de roulement 40 et de la partie du flanc 30 qui lui est adjacente. Dans certaines architectures de pneumatique, la transition de la bande de roulement vers le flanc est très nette, comme dans le cas représenté à la figure 5 et la détermination du bord axial 45 de la bande de roulement 40 est intuitive. Il existe cependant des architectures de pneumatique où la transition entre bande de roulement et flanc est continue. Un exemple est représenté à la figure 6. On détermine alors le bord de la bande de roulement comme suit. On trace, dans une coupe radiale du pneumatique, la tangente à la surface de roulement du pneumatique en tout point de la surface de roulement dans la zone de transition entre la bande de roulement et le flanc. Le bord axial est le point dans lequel l'angle a (alpha) entre ladite tangente et une direction axiale est égal à 30°. Lorsqu'il existe plusieurs points pour lesquels l'angle a (alpha) entre ladite tangente et une direction axiale est égal à 30°, on retient le point radialement le plus à l'extérieur. Dans le cas de la bande de roulement 40 représentée à la figure 8, le bord axial 45 a été déterminé de cette manière. [0046] Le pneumatique de la figure 8 se distingue de celui de la figure 7 en ce que, dans toute section radiale, le profil extérieur du pneumatique comporte une zone de concavité 300 située entre le bord axial 45 de la bande de roulement 40, et le point d'intersection 162. [0047] La figure 9 représente, en coupe radiale, une portion d'un troisième pneumatique 10 selon l'invention. Il se distingue du pneumatique de la figure 7 en ce que la tangente T à l'armature de carcasse 60 dans ledit premier point 62 est inclinée d'un angle ([3) qui égal à 15° par rapport à la direction radiale R. [0048] Des essais ont été effectués par calculs CFD (computational fluid dynamics) et en soufflerie sur véhicule à l'échelle 1. Ils ont permis de montrer que l'apparition des décollements de flux sur les flancs était repoussé plus en aval pour un pneumatique selon l'invention correspondant au pneumatique de la figure 7, par rapport à un pneumatique selon l'art antérieur (figure 3). Ainsi le sillage généré par le pneumatique est amélioré et le coefficient de tramée aérodynamique global (Cx) du véhicule est réduit de 0.5 à 2%.