FR3130691A1

FR3130691A1 - Pneumatique présentant un compromis de performances entre adhérence sur neige et bruit de roulement

Info

Publication number: FR3130691A1
Application number: FR2113958A
Authority: FR
Inventors: Clément Orambot; Nicolas Herold
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2023-06-23
Also published as: CN118401380A; WO2023117478A1; EP4452669A1

Abstract

L’invention concerne un pneumatique (1) comportant une bande de roulement (10) avec d’un à trois motifs de sculpture (MA, MB, LC) distribués sur un tour de roue. Chaque motif de sculpture comprend une première et une deuxième portions positionnées de part et d’autre d’un plan équatorial (C). Chaque portion de chaque motif de sculpture comprend au moins une incision principale (85) ayant la courbure de ladite portion, et sensiblement parallèle à ses bords, ladite incision principale (85) s’étend continûment depuis un premier bord axial (24G, 24D) d’un premier côté du plan équatorial (C) jusqu’à un point de connexion (90) situé dans une entaille principale (80) en un deuxième côté du plan équatorial (C ), ladite entaille principale (85) se prolongeant jusqu’à un deuxième bord (24G, 24D) de la bande de roulement (10) ; la largeur axiale de ladite incision principale (85) représente de 52% à 63% de la largeur axiale de la bande de roulement (10). Figure de l’abrégé : Figure 2-A

Description

Pneumatique présentant un compromis de performances entre adhérence sur neige et bruit de roulement

La présente invention concerne un pneumatique pour véhicule automobile, et plus particulièrement un pneumatique "toutes saisons" destiné à équiper un véhicule de tourisme ou une camionnette.

De manière connue, un pneumatique dit "toutes saisons" pour un véhicule de tourisme ou une camionnette présente un compromis d’adhérence sur sol enneigé et sur sol mouillé tout en préservant les performances sur sol sec. Ces pneumatiques ont pour objectif de rouler en sécurité toute l’année quelle que soit la météo. Ils ont généralement reçu la certification réglementaire hiver 3PMSF (3 Peaks Mountain Snow Flake), selon les règlements relatifs à la sécurité des pneumatiques tels que les règlements R30/R54 et R117 de l’UNECE, (Organisation des Nations Unies pour le Comité Economique Européen) attestant de leurs performances approuvées en adhérence sur sol enneigé et sur sol mouillé.

Cette certification est indiquée sur l’un ou les deux flancs de ces types de pneumatique par un logo distinctif représentant une montagne avec trois pics émergeants comprenant un flocon de neige (3 Pics Mountain Snow Flake : 3PMSF).

L’invention concerne aussi les pneumatiques polyvalents pouvant être utilisés dans différentes conditions météorologiques, sans avoir pour autant les performances d’un pneumatique 3PMSF, et qui ont un marquage « M+S » (Mud + Snow, Boue + Neige en français), sur au moins un de leur flanc.

Par adhérence, on entend aussi bien les caractéristiques d'adhérence du pneumatique dans la direction transversale au déplacement du véhicule, comme la tenue en virage, que celles du pneumatique dans la direction longitudinale au déplacement du véhicule c’est-à-dire la possibilité de transmettre au sol un effort freineur ou moteur.

Définitions

Dans ce qui suit, les directions circonférentielle, axiale et radiale désignent respectivement une direction tangente à tout cercle centré sur l’axe de rotation du pneumatique, une direction parallèle à l’axe de rotation du pneumatique et une direction perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique.

Par convention, un repère (O, XX’, YY’, ZZ’), dont le centre O coïncide avec le centre du pneumatique, les directions circonférentielles XX’, axiale YY’, et radiale ZZ’ désignent respectivement une direction tangente à la surface de roulement du pneumatique selon le sens de rotation, une direction parallèle à l’axe de rotation du pneumatique, et une direction orthogonale à l’axe de rotation du pneumatique.

Par radialement intérieur, respectivement radialement extérieur, on entend plus proche, respectivement plus éloigné de l’axe de rotation du pneumatique.

Par axialement intérieur, respectivement axialement extérieur, on entend plus proche, respectivement plus éloigné du plan équatorial du pneumatique, le plan équatorial du pneumatique étant le plan passant par le milieu de la bande de roulement du pneumatique et perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique.

Un pneumatique comprend un sommet, destinée à venir en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une bande de roulement, dont les deux extrémités axiales sont reliées par l’intermédiaire de deux flancs à deux bourrelets assurant la liaison mécanique entre le pneumatique et la jante sur laquelle il est destiné à être monté.

Par « surface de roulement » de bande de roulement, on entend la surface qui regroupe l’ensemble des points du pneumatique qui vont entrer en contact avec un sol dans des conditions usuelles de roulage. Ces points qui vont entrer en contact avec le sol appartiennent aux faces de contact des blocs. Pour un pneumatique, les « conditions usuelles » de roulage sont les conditions d’utilisation définies par la norme ETRTO (European Tyre and Rim Technical Organisation). Ces conditions d’utilisation précisent la pression de gonflage de référence correspondant à la capacité de charge du pneu indiquée par son indice de charge et à son code vitesse. Ces conditions d’utilisation peuvent aussi être dites « conditions nominales » ou « conditions d’usage ».

La largeur totale de la bande de roulement est la distance axiale entre les extrémités axiales de la surface de roulement, réparties de part et d’autre du plan équatorial du pneumatique. Sur un plan pratique, une extrémité axiale de la surface de roulement ne correspond pas nécessairement à un point clairement défini. Sachant que la bande de roulement est délimitée extérieurement, d’une part, par la surface de roulement et, d’autre part, par deux surfaces de raccordement avec deux flancs reliant ladite bande de roulement à deux bourrelets destinés à assurer la liaison avec une jante de montage, une extrémité axiale peut être alors définie mathématiquement comme la projection orthogonale, sur la bande de roulement, d’un point théorique d’intersection entre la tangente à la surface de roulement, dans la zone d’extrémité axiale de la surface de roulement, et la tangente à la surface de raccordement, dans la zone d’extrémité radialement extérieure de la surface de raccordement. La largeur totale de la bande de roulement correspond sensiblement à la largeur axiale de la surface de contact lorsque que le pneumatique est soumis aux conditions de charge et de pression recommandées.

On appelle plan circonférentiel, un plan orthogonal à l’axe de rotation du pneumatique, et le plan équatorial est le plan circonférentiel qui passe par le milieu axial de la bande de roulement

La bande de roulement est généralement constituée par la répétition d’éléments volumiques en relief appelés motifs de sculpture dans la direction circonférentielle qui sont séparés les uns des autres par des découpures. Un motif de sculpture regroupe un ensemble d’éléments en reliefs, depuis une première extrémité axiale de la bande de roulement jusqu’à une deuxième extrémité axiale.

Le pas d’un motif de sculpture est la distance mesurée sur une circonférence du pneumatique entre un point de ce motif et l’image translatée de ce point sur le motif immédiatement suivant selon le sens de rotation du pneumatique.

Une bande de roulement avec un seul motif de sculpture est dite mono-pas. Mais en général, la bande de roulement d’un pneumatique pour véhicule de tourisme est constituée par une répétition circonférentielle de deux ou trois motifs de sculpture avec des longueurs des pas comprises entre 20 mm et 50 mm. En général, deux motifs consécutifs sont homothétiques.

Afin d'augmenter le potentiel d'adhérence d'une bande de roulement d'un pneumatique roulant sur une route enneigée ou revêtue d'eau, il est connu de pourvoir cette bande d'une sculpture formée d'une pluralité de découpures réalisées plus ou moins profondément dans chaque motif de sculpture, lesdites découpures débouchant sur la surface de roulement avec la route.

Par découpure, on entend tout évidement réalisé dans la bande de roulement que ce soit par enlèvement de matière une fois la bande vulcanisée ou que ce soit par moulage dans un moule pour mouler ladite bande de roulement et comportant des éléments de moulage faisant saillie sur la surface de moulage dudit moule, chaque élément de moulage ayant une géométrie identique à la géométrie de la découpure souhaitée. En règle générale, une découpure réalisée dans une bande de roulement est délimitée par au moins deux parois de gomme se faisant face, lesdites parois étant séparées d'une distance moyenne représentant la largeur de la découpure, l'intersection desdites parois avec la surface de roulement formant des arêtes. On distingue plusieurs types de découpures, par exemple :

des rainures ou sillons caractérisés par une largeur supérieure à environ 10% de l'épaisseur de la bande de roulement;
des incisions de largeur relativement faible comparée à l'épaisseur de la bande de roulement; sous certaines conditions de sollicitation, ces incisions peuvent se fermer, au moins partiellement, dans le contact avec la route; les parois en vis-à-vis viennent en contact l'une contre l'autre au moins sur une partie plus ou moins grande des surfaces desdites parois (les arêtes formées par une incision sur la surface de roulement sont en contact ce qui entraîne la fermeture de l'incision). En générale, la distance entre les parois de matière qui délimitent une incision est inférieure ou égale à 2 mm et la profondeur est supérieure ou égale à 1 mm.

Certaines découpures peuvent déboucher dans au moins une autre découpure. La trace d'une découpure sur la surface de roulement d'une bande de roulement suit un profil géométrique moyen déterminé comme le profil géométrique situé à une distance moyenne des arêtes formées par les parois de ladite découpure sur la surface de roulement. L'axe moyen de la trace d'une découpure sur la surface de roulement correspond à la droite des moindres carrés des distances des points du profil moyen de la trace de ladite découpure.

En réalisant une pluralité de découpures débouchant sur la surface de roulement, on crée une pluralité d'arêtes de gomme pour couper la couche d'eau éventuellement présente sur la route, de manière à maintenir le pneumatique en contact avec le sol et à créer des cavités formant éventuellement des canaux destinés à recueillir et à évacuer l'eau présente dans la zone de contact du pneumatique avec la route dès lors qu'elles sont disposées de façon à déboucher en dehors de la zone de contact.

On trouve un exemple d'une telle sculpture dans le brevet US 1,452,099 qui décrit une bande de roulement pourvue d'une pluralité d'incisions d'orientation transversales régulièrement espacées.

Toutefois, l'augmentation du nombre de découpures conduit rapidement à une diminution sensible de la rigidité de la bande de roulement, ce qui a une incidence défavorable sur les performances du pneumatique voire même sur la performance d'adhérence. Par rigidité de la bande de roulement, on entend la rigidité de la bande sous les actions combinées d'efforts de compression et d'efforts de cisaillement dans la région affectée par le contact avec la route. Conjointement, la présence de nombreuses découpures formant des canaux d'évacuation de l'eau induit un niveau de bruit en roulage sur route sèche qui est aujourd'hui considéré comme une nuisance que l'on désire réduire le plus possible tout particulièrement sur les véhicules de conception récente. Ce bruit en roulage est amplifié par les mouvements cycliques de fermeture et d'ouverture des découpures associés au frottement des parois desdites découpures lorsqu'elles sont fermées.

Dans le brevet FR 1 028 978, il est proposé une solution à ce problème consistant à pourvoir la bande de roulement d'une pluralité d'incisions circonférentielles de faible profondeur sur la surface de roulement de la bande neuve de façon à augmenter la souplesse de ladite bande uniquement au voisinage de la surface de roulement.

Cependant, le pneumatique étant destiné, une fois monté sur un véhicule, à assurer une bonne performance pendant toute la durée de vie dudit pneumatique (c'est à dire jusqu'à usure de sa bande de roulement correspondant au moins au niveau légal admis) il est nécessaire de prévoir une bande de roulement dont la sculpture assure la pérennité de la performance d'adhérence sur sols mouillé et enneigé.

L'objet de la présente invention est d'élaborer un pneumatique avec une bande de roulement qui concilie à la fois un très bon niveau d'adhérence sur route enneigée et/ou mouillée pendant toute la durée de vie dudit pneumatique, tout en ayant une émission de bruit en roulage conforme à la réglementation.

Selon l’invention, il est proposé un pneumatique comportant une bande de roulement, destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement :

la bande de roulement comprenant des éléments en relief organisés en au moins un premier et en un deuxième motifs de sculpture, séparés au moins en partie les uns des autres par des rainures et s’étendant radialement vers l’extérieur à partir d’une surface de fond jusqu’à la surface de roulement sur une hauteur radiale H au moins égale à 6 mm et au plus égale à l’épaisseur radiale H_srede la bande de roulement ;

chaque motif de sculpture comprenant une première portion disposée en un premier côté du plan équatorial passant par le centre de la bande de roulement, ladite première portion se prolongeant continûment en une deuxième portion disposées en un deuxième côté du plan équatorial;
la bande de roulement étant obtenue par une répétition sur un tour de roue du premier motif de sculpture formé d’une première et d’une deuxième portions selon un premier pas PA, et du deuxième motif de sculpture MB formé d’une première et d’une deuxième portions selon un deuxième pas PB, avec PA<=PB;
chaque portion étant un élément volumique présentant des faces d’attaque qui sont les faces dont une arête radialement extérieure rentre la première dans l’aire de contact lors du passage du pneumatique sur un sol ;
PSI2 étant l’angle formé par chaque face d’attaque d’une portion avec une direction axiale, définie par l’axe de rotation du pneumatique, PSI2 étant compris dans l’intervalle [0° ; 60°] ;

chaque portion de chaque motif de sculpture comprend au moins une incision principale ayant la courbure de ladite portion, et sensiblement parallèle à ses bords, ladite incision principale s’étend continûment depuis un premier bord axial d’un premier côté du plan équatorial jusqu’à un point de connexion situé dans une entaille principale en un deuxième côté du plan équatorial, ladite entaille principale se prolongeant jusqu’à un deuxième bord de la bande de roulement ; la largeur axiale de ladite incision principale représente de 52% à 63% de la largeur axiale de la bande de roulement ; ledit point de connexion est situé à une distance normale au plan équatorial comprise entre [0, 25]mm ; l’angle PSI2 de chaque face d’attaque d’une portion de sculpture est compris dans l’intervalle [25° ; 60°] à l’extrémité axialement intérieur de l’entaille principale.

D’emblée, il convient de distinguer les entailles et incisions principales qui diffèrent des autres entailles et incisions de la sculpture qui peuvent être circonférentielles, axiales, ou obliques. Une entaille ou une incision oblique signifie qu’elles sont dotées à la fois d’une composante axiale et circonférentielle. Les incisions principales prolongées chacune par une entaille principale sont positionnées sur un motif de sculpture dont elles épousent la courbure. Leur profondeur, leur largeur, leur orientation les singularisent dans leur contribution à l’adhérence du pneumatique sur des sols enneigé, mouillé ou sec. Chaque motif de sculpture contient au moins deux incisions et entailles principales qui s’étendent sur toute la largeur de la bande de roulement d’un bord à l’autre.

Le principe de l’invention est de positionner au moins une incision principale prolongée par une entaille principale sur chaque motif de sculpture, depuis une première extrémité axiale jusqu’au centre de la bande de roulement pour améliorer l’adhérence sur sols mouillé et enneigé. Les inventeurs ont observé que l’invention donne des résultats améliorés par rapport aux conceptions usuelles de bandes de roulement quand la longueur de l’entaille et celle de l’incision principales sont la plus larges possible au travers de la bande de roulement. Sur sol enneigé, les arêtes des entailles principales sont favorables à la motricité, et l’assouplissement de la sculpture apportée par les incisions principales est également bénéfique pour l’adhérence neige, mais convient surtout à l’adhérence sur sol mouillé. Sur chaque motif de sculpture, la répartition de la longueur de l’entaille principale comparativement à celle de l’incision principale permet de déplacer le compromis entre l’adhérence sur neige et sur sol mouillé.

Une caractéristique principale de l’invention est d’avoir le point de connexion situé à une distance normale au plan équatorial comprise entre [0, 25] mm. Cette condition garantit la présence d’une nervure circonférentielle vers le centre de la bande de roulement. Autrement dit, les entailles ne débouchent pas entre elles vers le centre de la bande de roulement. Il s’ensuit une amélioration notable du bruit de roulement par rapport à des configurations où les entailles sont jointives et créent de la résonnance acoustique.

Chaque incision principale se prolonge au-delà du plan équatorial en un point de connexion, situé dans une entaille. Il y a donc une continuité de découpure au travers de la bande de roulement qui apporte un assouplissement à la bande de roulement favorisant ainsi la mise à plat du pneumatique par les flexions circonférentielles et axiales.

L’angle PSI2 détermine l’orientation de la face d’attaque lors de l’entrée dans l’aire de contact, et son effet sur l’adhérence neige est optimal quand la direction de la face d’attaque varie entre 0° et 60°par rapport à la direction axiale, et plus précisément entre 25° et 60° pour les faces d’attaque situées à l’extrémité axialement intérieur de l’entaille principale.

Pour être vraiment efficace, l’incision principale prolongée par l’entaille principale doit être en nombre suffisant dans l’aire de contact. Selon les inventeurs, chaque motif de sculpture peut contenir plusieurs incisions principales prolongées chacune par une entaille principale. Une autre solution pour augmenter les entailles et incisions principales est d’augmenter le nombre de motif par tour de roue. Dans ce dernier cas, l’impact sur le bruit de roulement doit être pris en compte.

Dans la recherche du compromis entre la performance du bruit de roulement, et la performance adhérence sur des sols enneigés ou mouillés, les incisions et les entailles principales de l’invention sont définies de façon corrélée avec les motifs de la sculpture.

Pour cela, la sculpture de la bande de roulement est conçue à partir d’un motif de base MA qui comprend des éléments en relief s’étalant d’une première extrémité axiale de la bande de roulement à une deuxième extrémité axiale. A ce motif est associé un pas PA. Un deuxième motif MB avec un pas associé PB se déduit de MA par une homothétie, du moins en ce qui concerne la forme géométrique des motifs. A partir du positionnement d’un premier motif sur le sommet du pneumatique, en se déplacement d’une distance circonférentielle correspondant au pas associé, un second motif homothétique est positionné après le premier motif. En déroulant cet algorithme sur un tour de roue, on obtient une bande de roulement composée d’une succession de motifs de sculpture homothétiques. Deux motifs de sculpture peuvent différer par leur largeur circonférentielle, leur densité d’incision, et/ou le pas associé. Selon les inventeurs deux à trois motifs de sculpture (MA, MB, MC) suffisent pour atténuer significativement le bruit de roulement des pneumatiques. Au-delà de trois motifs, le coût de fabrication du moule de cuisson du pneumatique devient prohibitif.

Dans le cas où les motifs et les pas de sculpture sont identiques, on se retrouve dans une configuration de sculpture mono pas qui correspond à solution particulière de l’invention.

Selon les inventeurs, on distingue deux grands types d’émergences qui sont causés par l’impact des motifs de sculpture sur la chaussée : le sirènement et le battement. Ce sont des émergences dont la puissance acoustique est très supérieure à la puissance moyenne du spectre et à laquelle l’oreille humaine est particulièrement sensible.

La cadence des impacts de la sculpture sur le sol à l'entrée de l'aire de contact est rythmée par l’ordre de succession des motifs. Si les motifs sont tous de même taille, ils se succèdent à un rythme parfaitement régulier. Une seule fréquence sera alors sollicitée, ce qui produira un son ressemblant à celui d'une "sirène". Disposer de plusieurs tailles de motifs permet de brouiller le signal sonore émis par la sculpture du pneu, c'est-à-dire d'amoindrir les émergences, pour tendre vers un bruit blanc.

La succession des motifs de la bande de roulement est conçue de manière à atténuer le sirènement et le battement. Ainsi, la conception de la sculpture à partir de motifs homothétiques permet de contrôler le niveau sonore émis par le pneumatique en roulage.

L’ensemble des caractéristiques de l’invention concourent à obtenir le pneumatique de l’invention caractérisé en qu’il réalise un compromis de performances en adhérence sur neige tout en ayant un niveau de bruit de roulement conforme aux requis réglementaires, grâce aux incisions principales prolongées chacune par une entaille principale en quantité et en orientation appropriées.

D’autres caractéristiques de l’invention liées au nombre de motifs de sculpture à leur répartition sur au tour de roue, ou encore à leur géométrie conforte la solution technique dans son niveau atteint en bruit de roulement.

Préférentiellement, la bande de roulement comprend un troisième motif de sculpture MC formé de deux portions de sculpture (MC1, MC2), répartis de part et d’autre du plan équatorial, et de pas PC, avec PB inférieur à PC, tel que le rapport des pas PB/PC est supérieur ou égal au rapport des pas PA/PB.

L’ajout d’un troisième motif de sculpture nécessite de procéder à une nouvelle optimisation du bruit de roulement par rapport à une solution avec seulement deux motifs de sculpture. Selon, les inventeurs le pas de ce troisième motif n’est pas choisi au hasard : il doit obéir à une relation de proportionnalité avec les pas des deux motifs déjà existants. Cette exigence sur les pas conduit à une atténuation du roulement par rapport à la solution avec deux pas seulement.

Une fois le pas du troisième motif de sculpture défini, il convient de répartir les trois motifs sur un tour de roue, et de définir leur forme géométrique.

Avantageusement, chaque première portion d’un premier côté du plan équatorial et chaque deuxième portion d’un deuxième côté du plan équatorial, sont incurvés selon une direction axiale, depuis une extrémité axiale d’un bord de la bande de roulement jusqu’à son centre.

La solution retenue pour la géométrie des motifs de sculpture consiste à les incurver selon la direction axiale de manière à créer des arêtes d’entailles et d’incisions globalement orthogonales à la direction d’avancement du pneumatique. Ce faisant, les arêtes des entailles contribuent à améliorer les performances de traction sur la neige. Cette performance est amplifiée quand préférentiellement, chaque première portion d’un premier côté du plan équatorial et chaque deuxième portion d’un deuxième côté de ce même plan équatorial, est incurvés selon une direction axiale, depuis une extrémité axiale d’un bord de la bande de roulement jusqu’à son centre de manière à conférer aux motifs de sculpture une forme en « V » (ou encore une forme en chevron), définissant ainsi un sens privilégié de roulage du pneumatique selon la direction de la pointe en « V » (ou pointe du chevron).

Dans une optique de simplifier la mise en œuvre industrielle, notamment lors de la fabrication des moules de cuisson, avantageusement chaque première portion d’un premier côté du plan équatorial et chaque deuxième portion d’un deuxième côté de ce même plan équatorial sont symétriques par rapport à ce même plan équatorial.

D’autres caractéristiques liées à différents modes de réalisation de l’invention concourent à améliorer encore plus les performances d’adhérence du pneumatique. Le plus souvent, ces caractéristiques concernent la géométrie des entailles et incisions principales, leur orientation ou encore leur profondeur et largeur dans chaque motif de sculpture.

Avantageusement, le rapport de la longueur axiale d’une incision principale divisée par la longueur axiale d’une entaille principale est compris est compris dans l’intervalle [1.1 ; 1.6].

La proportion de la longueur relative d’une entaille et d’une incision principales est un levier de positionnement du compromis de performances recherché. La présence d’entailles principales favorise la motricité et donc la traction dans la neige, la présence des incisions principales dans la largeur de la bande de roulement est favorable au bruit de roulement.

Une incision principale peut être de forme complexe pour parvenir au compromis de performances, avantageusement, au moins une incision principale contient un canal interne enfoui dans l’épaisseur de la bande de roulement qui se révèle avec l’usure du pneumatique. Cette caractéristique est une solution pour prolonger la durée de vie du pneumatique.

Préférentiellement, pour un meilleur fonctionnement de l’invention, la profondeur radiale d’une incision principale d’un motif de sculpture est comprise entre 20% et 80%, et préférentiellement entre 30% et 50% de la hauteur radiale maximale de la sculpture mesurée radialement depuis le fond de la sculpture. Une telle caractéristique est requise pour donner un pneumatique une motricité hivernale quel que soit le niveau d’usure. On définit la largeur d’une incision principale comme étant la distance normale entre les deux parois de ladite incision principale, dans le cadre de cette invention, cette largeur est comprise entre 0.3 mm et 2 mm, préférentiellement entre 0.4 mm et 1 mm. L’effet associé à cette caractéristique est de permettre un blocage des incisions principales dans l’aire de contact sur un sol sec et donc d’obtenir une meilleure performance en vitesse d’usure.

Les inventeurs ont également encadré la géométrie des entailles principales de manière à optimiser les résultats de l’invention. On définit la largeur d’une entaille principale d’une portion de sculpture comme étant la distance normale entre les deux parois de ladite entaille principale. Avantageusement, la largeur d’une entaille principale d’une portion de sculpture, est comprise entre 5 mm et 13 mm, et préférentiellement entre 5 mm et 9 mm, pour éviter la rétention de cailloux de grandes dimensions endommageant la bande de roulement. Pour ce qui est de la profondeur radiale d’une entaille principale, elle est comprise entre 80% et 100 de la hauteur radiale maximale de la sculpture, mesurée radialement depuis le fond de la sculpture, afin de permettre un drainage suffisant de l’eau sur un sol mouillé.

Les inventeurs ont identifié des caractéristiques liées aux découpures de la bande de roulement, à ses taux d’entaillement volumique et surfacique.

Le taux d’entaillement volumique global TEV correspond au rapport du volume d’entailles VE sur le volume total VT de la bande de roulement, tel que TEV=VE/VT. Avantageusement, le taux d’entaillement volumique global TEV de la bande de roulement est compris entre [20% 30%], et préférentiellement entre [20% 35%].

Pour la performance adhérence sur sol enneigé, le taux d’entaillement a un effet de crémaillère pour favoriser l’accroche du pneumatique dans la neige. Cet effet de crémaillère est amplifié avec une sculpture directionnelle comprenant des découpures. Selon les inventeurs, un taux d’entaillement global TEV compris entre [20%, 40%] et préférentiellement entre [20%, 35%] est nécessaire pour avoir une performance d’adhérence sur neige conforme aux attendues.

En outre, le taux d’entaillement volumique définit aussi le volume de matériau élastomérique constitutif de la bande de roulement destiné à être usé. Le taux d’entaillement est donc un paramètre sensible pour la détermination du compromis des performances du pneumatique telles que l’usure, l’adhérence, et le bruit.

En complément du taux d’entaillement volumique, le taux d’entaillement surfacique est un autre critère déterminant pour le compromis de performances recherché. La bande de roulement forme une aire de contact au sol AC lors du roulage dudit pneumatique, une partie des motifs de sculpture forme aussi une surface de contact SC sur ladite aire de contact AC. On définit le taux d’entaillement surfacique TES de la bande de roulement comme étant le rapport, . Préférentiellement, TES est compris dans l’intervalle [0.35 ; 0.6], et encore préférentiellement TES est au moins égal à 0.38, et encore plus préférentiellement TES est au moins égal à 0.4.

Les inventeurs ont identifié d’autres caractéristiques liées aux pas des motifs de sculpture pour gérer encore mieux le compromis entre l’adhérence et le bruit de roulement du pneumatique.

Préférentiellement, le rapport entre le pas PA du premier motif de sculpture MA divisé par le pas PB du deuxième motif MB, PA/PB est au moins égal à 0,60 et au plus égal à 0,90.

Le rapport PA/PB du pas PA le plus court du premier motif de sculpture divisé par le pas PB le plus long du deuxième motif de sculpture est compris dans l’intervalle [0.6 ; 0.9]. Le plus petit pas et le plus long pas sont dans un rapport idéalement égal à 0.85, ou tout au moins inclus dans l’intervalle [0.6 ; 0.9].

Quand le rapport de pas est inférieur à 0.6, l’écart entre les deux pas devient trop grand et entraine une discontinuité trop importante de l’arrangement des motifs de la sculpture au tour de roue.

Inversement, pour un rapport de pas au-delà de 0.9, la distance entre les motifs de sculpture devient trop faible, la sculpture de la bande de roulement devient proche d’une solution mono pas qui ne donne pas satisfaction quant au niveau de bruit généré.

Avantageusement, le taux d’entaillement volumique TEM de chaque motif de sculpture (MA, MB, MC) est sensiblement identique. En suivant le même principe de définition du taux d’entaillement volumique global TEV, on peut définir un taux d’entaillement volumique d’un motif de sculpture TEM. La sculpture est conçue de manière à avoir une homogénéité des rigidités au tour de roue par une distribution uniforme des volumes de matière.

Dans la conception d’une bande de roulement d’un pneumatique neige, le choix du matériau de la bande de roulement est une étape essentielle. La composition chimique du matériau de la bande de roulement est formulée de manière à rester souple à basse température ce qui augmente l’adhérence sur sol glissant (mouillé, neige et glace). On entend par basse température, une température inférieure à 7°C.

Avantageusement, la composition du matériau caoutchoutique de la bande de roulement a une température de transition vitreuse Tg comprise entre -40°C et -10°C et préférentiellement entre -35°C et -15°C et un module complexe de cisaillement dynamique G* mesuré à 60°C compris entre 0,5 MPa et 2 MPa, et préférentiellement entre 0,7 MPa et 1,5 MPa.

L’adhérence du pneumatique sur le sol obéit au moins à deux phénomènes physiques : l’adhésion et l’indentation. Par exemple, pour un sol mouillé, la sculpture de la bande de roulement évacue l’eau du sol pour permettre l’adhésion par collage de la surface de roulement sèche avec le sol. Parallèlement, la souplesse du matériau de la bande de roulement permet d’épouser les aspérités du sol par indentation pour accrocher le pneumatique. Le matériau doit rester souple et efficace à des températures inférieures à 7°C. Selon les inventeurs un matériau élastomérique avec une température de transition vitreuse Tg comprise entre -40°C et -10°C et préférentiellement entre -35°C et -15°C et un module complexe de cisaillement dynamique G* mesuré à 60°C compris entre 0,5 MPa et 2 MPa, et préférentiellement entre 0,7 MPa et 1,5 MPa, confère à la bande de roulement les propriétés physiques adéquates pour répondre aux compromis de performances recherchées.

Le pneumatique de l’invention par sa sculpture et le matériau de la bande de roulement réussi le test d’adhérence neige requis pour avoir la certification 3MPSF (3 Pics Montagne Flocons de Neige) indiquée sur au moins un de ses flancs.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d’exemples, nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :

La -A représente une vue du pneumatique de l’invention dans un plan méridien.

La -B montre un déroulé de la bande de roulement qui vient coiffer le pneumatique de la -A.

La -A montre un premier motif de sculpture MA de la bande de roulement composé de deux portions MA1 et MA2 disposés de part et d’autre d’un plan axial passant par le centre de la bande de roulement.

La -B illustre le principe de construction de la bande de roulement à partir de motifs de sculpture (MA, MB), composés respectivement de portions (MA1, MA2), et (MB1, MB2). Sur les figures (2-A, 2-B), le plan équatorial passant par le centre de la bande de roulement est référencé C.

La -C est une illustration de l’angle PSI2 que fait le plan moyen d’une face d’attaque avec la direction circonférentielle XX’. Cette figure montre également des découpures autres que les incisions et les entailles principales.

La représente un déroulé de la bande de roulement dans la direction circonférentielle (X) selon un mode de réalisation de l’invention, avec trois motifs de sculpture MA, MB, et MC. Les motifs de sculpture diffèrent par leur géométrie (largeurs, découpures, pas, …). Le motif MA est représenté avec un fond gris clair, le motif MB avec des vaguelettes, et le motif MC avec un fond avec des points noirs. Comme sur la -B pour le motif MB, le motif MC comprend deux portions MC1 et MC2.

Claims

Pneumatique (1) comportant une bande de roulement (10), destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement (20) :
la bande de roulement (10) comprenant des éléments en relief organisés en au moins un premier et en un deuxième motifs de sculpture (MA, MB), séparés au moins en partie les uns des autres par des rainures (30) et s’étendant radialement vers l’extérieur à partir d’une surface de fond (40) jusqu’à la surface de roulement (20) sur une hauteur radiale H au moins égale à 6 mm et au plus égale à l’épaisseur radiale H_srede la bande de roulement (10) ;
chaque motif de sculpture (MA,MB) comprenant une première portion (MA1, MB1) disposée en un premier côté du plan équatorial (C ) passant par le centre de la bande de roulement (10 ), ladite première portion (MA1, MB1) se prolongeant continûment en une deuxième portion ( MA2, MB2) disposées en un deuxième côté du plan équatorial (C );

la bande de roulement étant obtenue par une répétition sur un tour de roue du premier motif de sculpture MA formé d’une première et d’une deuxième portions (MA1, MA2) selon un pas PA, et du deuxième motif de sculpture MB formé d’une première et d’une deuxième portions (MB1, MB2) selon un pas PB, avec PA<=PB;

chaque portion (MA1, MB1; MA2, MB2) étant un élément volumique présentant des faces d’attaque qui sont les faces dont une arête radialement extérieure rentre la première dans l’aire de contact lors du passage du pneumatique sur un sol ;

PSI2 étant l’angle formé par chaque face d’attaque d’une portion avec une direction axiale, définie par l’axe de rotation du pneumatique, PSI2 étant compris dans l’intervalle [0° ; 60°] ;
caractérisé en ce quechaque portion (MA1, MB1; MA2, MB2) de chaque motif de sculpture(MA, MB) comprend au moins une incision principale (85) ayant la courbure de ladite portion, et sensiblement parallèle à ses bords, ladite incision principale (85) s’étend continûment depuis un premier bord axial (24G, 24D) d’un premier côté du plan équatorial (C) jusqu’à un point de connexion (90) situé dans une entaille principale (80) en un deuxième côté du plan équatorial (C ), ladite entaille principale (85) se prolongeant jusqu’à un deuxième bord (24G, 24D) de la bande de roulement (10) ;en ce quela largeur axiale de ladite incision principale (85) représente de 52% à 63% de la largeur axiale de la bande de roulement (10);en ce queledit point de connexion (90) est situé à une distance normale au plan équatorial (C) comprise entre [0, 25]mm,et en ce quel’angle PSI2 de chaque face d’attaque d’une portion de sculpture est compris dans l’intervalle [25° ; 60°] à l’extrémité axialement intérieur de l’entaille principale (80).
Pneumatique (1) selon la revendication 1, la bande de roulement comprenant un troisième motif de sculpture MC formé de deux portions de sculpture (MC1, MC2), répartis de part et d’autre du plan équatorial (C), et de pas PC, avec PB inférieur à PC,dans lequelle rapport des pas PB/PC est supérieur ou égal au rapport des pas PA/PB.
Pneumatique (1) selon la revendication précédentedans lequelchaque première portion (MA1, MB1, MC1) d’un premier côté du plan équatorial (C) et chaque deuxième portion (MA2, MB2, MC2) d’un deuxième côté du plan équatorial ( C), sont incurvés selon une direction axiale, depuis une extrémité axiale d’un bord de la bande de roulement (24G, 24D) jusqu’à son centre (C).
Pneumatique (1) selon l’une des revendications 2 à 3dans lequelchaque première portion (MA1, MB1, MC1) d’un premier côté du plan équatorial (C) et chaque deuxième portion (MA2, MB2, MC2) d’un deuxième côté du plan équatorial ( C), étant incurvés selon une direction axiale, depuis une extrémité axiale d’un bord de la bande de roulement (24G, 24D) jusqu’à son centre (C) de manière à conférer aux motifs de sculpture (MA1, MA2), (MB1, MB2), (MC1, MC2) une forme en « V » (ou encore une forme en chevron), définissant ainsi un sens privilégié de roulage du pneumatique selon la direction de la pointe en « V » (ou pointe du chevron).
Pneumatique (1) selon l’une des revendications 2 à 4dans lequelchaque première portion (MA1, MB1, MC1) d’un premier côté du plan équatorial (C) et chaque deuxième portion (MA2, MB2, MC2) d’un deuxième côté du plan équatorial ( C), sont symétriques par rapport à ce même plan équatorial ( C).
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes,dans lequelle rapport de la longueur axiale d’une l’incision principale (85) divisée par la longueur axiale d’une entaille principale (80) est compris est compris dans l’intervalle [1.1 ; 1.6].
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une incision principale (85) contient un canal interne enfoui dans l’épaisseur de la bande de roulement (10) qui se révèle avec l’usure du pneumatique.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes,dans lequella profondeur radiale d’une incision principale (85) d’un motif de sculpture est comprise entre 20% et 80%, et préférentiellement entre 30% et 50% de la hauteur radiale maximale de la sculpture, mesurée radialement depuis le fond de la sculpture (40).
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, la largeur d’une incision principale (85) d’un motif de sculpture étant la distance normale entre les deux parois de ladite incision principale (85)dans lequella largeur d’une incision principale (85) d’une portion de sculpture est comprise entre 0.3 mm et 2 mm, préférentiellement entre 0.4 mm et 0.8 mm.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, la largeur d’une entaille principale (80) d’une portion de sculpture étant la distance normale entre les deux parois de ladite entaille principale (80)dans lequella largeur d’une entaille principale (80) d’une portion de sculpture, est comprise entre 5 mm et 13 mm, préférentiellement entre 5 mm et 9 mm.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, la profondeur radiale d’une entaille principale (80) d’une portion de sculpture est comprise entre 80% et 100% de la hauteur radiale maximale de la sculpture, mesurée radialement depuis le fond de la sculpture (40).
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le taux d’entaillement volumique global TEV correspondant au rapport du volume d’entaille VE sur le volume total VT de la bande de roulement, tel que TEV=VE/VTdans lequelle taux d’entaillement volumique global TEV de la bande de roulement est compris entre [20%,30%], et préférentiellement entre [20%,35%].
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, la bande de roulement formant une aire de contact au sol AC lors du roulage dudit pneumatique, et une partie des motifs de sculpture formant aussi une surface de contact SC sur ladite aire de contact AC déterminant un taux d’entaillement surfacique TES de la bande de roulement avec ,dans lequelTES est compris dans l’intervalle [0.35 ; 0.5].
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes,dans lequelle rapport entre le pas PA du premier motif de sculpture divisé par le pas PB du deuxième motif de sculpture, PA/PB est au moins égal à 0,60 et au plus égal à 0,90.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, la bande de roulement comprenant un troisième motif de sculpture MC de pas PCdans lequelle pas maximal des motifs de sculpture parmi (PA, PB, PC) est compris entre 22 mm et 50 mm, préférentiellement entre 23 mm et 45 mm.
Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes, la bande de roulement comprenant un troisième motif de sculpture MC de pas PCdans lequelle taux d’entaillement volumique TEM de chaque motif de sculpture (MA, MB, MC) est sensiblement identique.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition du matériau caoutchoutique de la bande de roulement a une température de transition vitreuse Tg comprise entre -40°C et -10°C et préférentiellement entre -35°C et -15°C et un module complexe de cisaillement dynamique G* mesuré à 60°C compris entre 0,5 MPa et 2 MPa, et préférentiellement entre 0,7 MPa et 1,5 MPa.
Pneumatique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le pneumatique a une certification hiver 3PMSF (3 Peaks Mountain Snow Flake, de traduction française : 3 Pics Montagne Flocons de Neige) indiquée sur au moins un de ses flancs.