WO2017174917A1 - Pneumatique pour véhicule lourd - Google Patents

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WO2017174917A1
WO2017174917A1 PCT/FR2017/050783 FR2017050783W WO2017174917A1 WO 2017174917 A1 WO2017174917 A1 WO 2017174917A1 FR 2017050783 W FR2017050783 W FR 2017050783W WO 2017174917 A1 WO2017174917 A1 WO 2017174917A1
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tire
face
equal
civil engineering
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PCT/FR2017/050783
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Inventor
Philippe Mansuy
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Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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    • B60C2200/065—Tyres specially adapted for particular applications for heavy duty vehicles for construction vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a radial tire, intended to equip a heavy vehicle type civil engineering, and relates, more particularly, its tread.
  • a radial tire for heavy vehicle type civil engineering is intended to be mounted on a rim whose diameter is at least equal to 25 inches, according to, for example, the classification of the standard of the European Tire and Rim Technical Organization or ETRTO.
  • the invention is more particularly applicable to a radial tire intended to be mounted on a rim whose diameter is between 35 inches and 63 inches, without however being limited to this application.
  • the tread is the part of the tire intended to come into contact with a ground via a running surface and to be worn.
  • the tread constituted by at least one elastomeric material, usually comprises a more or less complex system of cutouts separating elements in relief, called carving, and whose function is mainly to guarantee the tire a satisfactory performance in longitudinal adhesion, under engine and braking forces, and transverse grip.
  • a tire according to the invention is intended to be mounted on a dumper type vehicle, ensuring in particular the transport of quarried quarry materials.
  • a use called quarry use, consists, in a simplified manner, in alternating cycles go charging and return cycles empty.
  • the loaded vehicle transports, mainly downhill, materials extracted from loading areas at the top of the quarry to unloading areas.
  • a no-load cycle the unladen vehicle returns, mainly uphill, to the loading areas at the top of the quarry.
  • the tracks on which the vehicles roll are made of materials generally from the quarry, for example, crushed rocks, compacted and regularly watered to ensure the holding of the wear layer of the track during the passage cars.
  • These tracks have a particularly abrasive action on the treads of the tires.
  • the load applied to the tire depends both on its position on the vehicle and the cycle of use of the vehicle. By way of example, for a slope of between 8.5% and 10%>, during a forward descent cycle, about one-third of the total vehicle load is applied to the front axle, which is generally equipped with two single tires, and two-thirds of the total vehicle load is applied to the rear axle, usually equipped with four tires in twin tires.
  • the idling return cycle for a slope between 8.5% and 10%
  • about half of the total vehicle load is applied to the front axle and half of the total vehicle load is applied to the vehicle. 'rear axle.
  • the tires fitted to the dumpers are, as a general rule, mounted as single tires on the front axle of the vehicle during the first third of their life, then they are interchanged and mounted, in twin tires, on the rear axle for two thirds of life remaining.
  • the tires according to the invention are more particularly optimized for operation on the rear axle.
  • the transport of extracted materials can represent up to 50%) operating costs of the quarry, and the contribution of tires in transport costs is significant. Therefore limiting the tire wear speed is a major axis of reduction of operating costs. From the point of view of the tire manufacturer, developing technical solutions to reduce the speed of wear is therefore an important strategic objective.
  • the tires are subjected to high mechanical stresses, both locally, when driving on tracks covered by indentors, consisting of pebbles whose average size is typically between 1 inch and 2.5 inches, and at the global level, when passing a large torque on slopes between 8.5% and 10%>, and during U-turns for loading and unloading maneuvers. These mechanical stresses lead to a relatively fast wear of the tires.
  • the technical solutions envisaged to date to reduce the speed of wear relate essentially to the design of the tread pattern, the choice of constituent materials of the tread, generally elastomeric mixtures, and on optimization of the radially inner vertex crown reinforcement the tread.
  • the document WO 2004085175 describes the use of a tread whose carved relief elements have an inclination of the front and rear faces differentiated and variable in width. of the tread to generate coupling forces dependent on the applied load, and thus change the operating point of the sliding tire and thus limit wear phenomena.
  • coupling force is meant a circumferential force, tangential to the running surface, generated by the applied load, by Poisson effect on the elements in relief.
  • a tire having a geometry of revolution with respect to an axis of rotation its geometry is usually described in a radial plane containing the axis of rotation of the tire.
  • the radial, axial and circumferential directions respectively designate the directions perpendicular to the axis of rotation of the tire, parallel to the axis of rotation of the tire and perpendicular to the radial plane.
  • the terms “radially inner or radially outer” mean "closer or farther from the axis of rotation of the tire” respectively.
  • axially inner, respectively axially outer is meant “closer or more distant from the equatorial plane of the tire", the equatorial plane of the tire being the plane passing through the middle of the running surface of the tire and perpendicular to the tire. rotation axis of the tire.
  • the inventors have set themselves the objective of reducing the wear rate of the tread of a radial tire for a heavy vehicle of the civil engineering type subjected to high mechanical stress induced by quarry use, characterized mainly by a alternating cycles of descent under load and cycles return of empty ramp.
  • a tire for a heavy vehicle of the civil engineering type intended for quarry use characterized by an alternation of rolling under load on a downward slope and empty on an ascending slope: the tire comprising a tread having a total width and comprising a first median portion axially delimited by respectively a second and a third lateral portion,
  • the first median portion having a median width of at least 20% and at most equal to 50% of the total width, and comprising raised elements, separated from each other by cutouts, each raised element comprising a face for engaging first with the ground and forming, with a radial plane, an angle, and a trailing face, intended to contact last with the ground and forming, with a radial plane, a angle,
  • each of the second and third lateral portions respectively having a lateral width of at least 25% and at most equal to 40% of the total width, and respectively comprising elements in relief, separated from each other by cutouts, each element in relief comprising a leading face, forming, with a radial plane, an angle, and a trailing face, forming, with a radial plane, an angle,
  • each leading face respectively the angle of each trailing face
  • the angle of each leading face being formed with respect to a radial plane containing the axis of rotation of the tire and passing through the radially outer edge of the face of attack, respectively of the trailing face
  • each leading face respectively the angle of each trailing face
  • a local coordinate system defined by a circumferential axis, tangent to the circumference of the tire and oriented in the direction of rotation of the tire, and by a radial axis, perpendicular to the circumference of the tire and oriented towards the axis of rotation of the tire
  • any element in relief of the tread is delimited, in the circumferential direction, by a leading face and a trailing face, and, in a radial direction, radially outwardly by a contact face intended for get in touch with the ground.
  • face of attack one hears the face whose radially outer edge, intersection of the leading face and the contact face, enters first in contact with the ground.
  • leaky face is meant the face whose radially outer edge, intersection of the trailing face and the contact face, enters last in contact with the ground.
  • a leading face and a trailing face are respectively characterized by the angle it forms with a radial plane, containing the axis of rotation of the tire and passing through the radially outer edge. of the face. Most often, this angle is constant, in the axial direction, that is to say in the width of the tread; but it can be variable, according to the axial direction, in which case an average angle is then taken into account. This angle is usually called a draft angle.
  • the angle of the leading face is a positively oriented angle in the trigonometrical direction.
  • the angle of the trailing face is a positively oriented angle in the opposite direction to the trigonometric direction.
  • the elementary coupling force is the force applied to the relief element by the ground, in response to the tangential stresses induced by the load applied to the relief element by Poisson effect.
  • the elementary sliding force is the force applied to the raised element by the ground, in response to the motor or braking slip of the tire induced by the engine or braking torque applied to the tire, when the tire is mounted on a rear axle. of the vehicle. More specifically, this elementary sliding force results from the difference in velocities between the tire crown reinforcement, radially inner of the tread, and the ground.
  • a median coupling force and a lateral force are respectively defined. coupling, a median sliding force and a lateral sliding force, a resulting median stress and a resultant lateral force.
  • the median respectively coupling, sliding and resulting forces depend on the elementary forces respectively of coupling, slip and resulting, applied to the raised elements of the first middle portion, but also of the mechanical interactions with the second and third lateral portions.
  • the lateral forces of coupling, sliding and resulting respectively depend on the elementary forces respectively of coupling, sliding and resulting, applied to the raised elements of the second or third lateral portion, but also of the mechanical interactions with the first portion.
  • a global coupling force, an overall sliding force and a resulting overall force are respectively defined.
  • the overall coupling, sliding and resultant forces respectively are the resultants of the median and lateral coupling, sliding and resulting respectively.
  • the principle of the invention is to provide a tread pattern for generating an overall coupling force in the same direction as the resulting overall force, both under engine torque and under braking torque, for a tire mounted on drive axle.
  • the overall coupling effort thus generating a part of the overall resultant force required for the advancement of the vehicle, it reduces the overall sliding effort, so the sliding of the tread on the ground is decreased compared to to a tread without overall coupling effort, and correspondingly the wear of the tread, function of the sliding and the contact pressure, is decreased, both under engine torque braking torque.
  • the invention proposes to combine a first median portion for which the angle of the leading face of any element in relief is strictly greater than the angle of the trailing face of said element in relief, with a second and a third lateral portion for each of which the angle of the leading face of any element in relief is strictly less than the angle of the trailing face of said element in relief.
  • the tread Under braking torque, the vehicle being in load, the tread contacts the ground over its entire axial width: the first middle portion and each of the second and third side portions thus fully contact the ground.
  • the load carried by the first median portion is less than the load carried by the set of second and third lateral portions.
  • the median coupling force proportional to the load applied to the first median portion according to a given coupling ratio, is therefore less than the sum of the lateral coupling forces proportional to the load applied to the second and third lateral portions, respectively. according to the same coupling rate given.
  • the median coupling force is of opposite sign to each lateral force of coupling. Consequently, the overall coupling force, the algebraic sum of the median coupling force and the lateral coupling forces, is of the same sign as the lateral coupling forces, and of the same sign that the overall braking resultant force, oriented in the opposite direction to the displacement of the tire.
  • the overall coupling effort positively contributes to the overall braking effort, which reduces the share of overall braking slip effort, so the sliding of the tread on the ground and therefore wear.
  • the vehicle Under engine torque, the vehicle is empty, the tread contacts the ground on part of its axial width: the first middle portion fully in contact with the ground, while each of the second and third side portions partially in contact with the ground.
  • the load carried by the first median portion is greater than the load carried by the set of second and third lateral portions.
  • the median coupling force, proportional to the load applied to the first median portion according to a given coupling ratio is therefore greater than the sum of the lateral coupling forces proportional to the load applied to the second and third lateral portions, respectively. according to the same coupling rate given.
  • the median coupling force is of opposite sign to each lateral force of coupling. Consequently, the global coupling force, the algebraic sum of the median coupling force and the lateral coupling forces, is of the same sign as the median coupling force, and of the same sign as the resulting overall motor force. oriented in the direction of movement of the tire. Therefore the overall coupling effort contributes positively to the overall motor effort, which reduces the share of the overall motor slip force, so the sliding of the tread on the ground and therefore wear.
  • the first median portion is symmetrical with respect to an equatorial plane passing through the middle of the tread and perpendicular to the axis of rotation of the tire.
  • This design makes it possible to have a balanced distribution of the forces between the two lateral portions and represents the usual embodiment.
  • the angle of the leading face of any element in relief of the first median portion is at least equal to 15 ° and at most equal to 35 °. This range of angles makes it possible to have a level of tangential stresses induced by Poisson effect on the minimal ground in the vicinity of the leading edge.
  • the angle of the trailing face of any element in relief of the first median portion is at least equal to 6 ° and at most equal to 12 °. This range of angles makes it possible to limit the tangential stresses induced by the Poisson effect on the ground, in the vicinity of the trailing edge, which is lower than the level of tangential stresses induced by the Poisson effect on the ground, in the vicinity of the ridge. 'attack.
  • the difference between the angle of the leading face and the angle of the trailing face of any element in relief of the first middle portion is at least equal to 5 ° and at most equal to 30 ° .
  • This characteristic guarantees a differential between the tangential stresses induced by the Poisson effect on the ground respectively in the vicinity of the leading edge and in the vicinity of the trailing edge, generating the desired elementary coupling effort.
  • the angle of the leading face of any element in relief of each of the second and third lateral portions is at least equal to 6 ° and at most equal to 12 °. This range of angles makes it possible to limit the tangential stresses induced by the Poisson effect on the ground in the vicinity of the leading edge.
  • the angle of the trailing face of any element in relief of each of the second and third lateral portions is at least equal to 15 ° and at most equal to 35 °. This range of angles makes it possible to have a level of tangential stresses induced by the Poisson effect on the ground, in the vicinity of the trailing edge, greater than the level of tangential stresses induced by the Poisson effect on the ground, in the vicinity of the attacking edge.
  • the difference between the angle of the trailing face and the angle of the leading face of any element in relief of each of the second and third lateral portions is at least equal to 5 ° and at most equal to at 30 °.
  • This characteristic guarantees a differential between the tangential stresses induced by the Poisson effect on the ground respectively in the vicinity of the trailing edge and in the vicinity of the leading edge, generating the desired elementary coupling effort.
  • the tread is constituted by the radial superposition of at least a first radially inner elastomeric material and a second radially outer elastomeric material. This design makes it possible to adjust the compromise between the performances of wear, adhesion, resistance to mechanical aggression and temperature resistance of the crown of the tire, during the life of the tire.
  • the first middle portion is constituted by a median elastomeric material and each of the second and third side portions is constituted by a lateral elastomeric material different from the median elastomeric material.
  • the two embodiments of the tread previously described can obviously be combined with a differentiation of the elastomeric material both according to the axial width and the radial depth of the tread, to have an even finer optimization. performance at a time per tread area and over time at various levels of tread wear.
  • FIG. 1B return cycle of empty climb of a dumper
  • FIG. 2A partial top view of a tire tread according to the invention
  • FIG. 2B sectional view of an element in relief of the first median portion
  • FIG. 2C sectional view of an element in relief of a second or third lateral portion
  • FIG. 3A mechanical operation of a raised element of the first median portion, under braking torque and in load
  • FIG. 3B mechanical operation of an element in relief of a second or third lateral portion, under braking torque and in load
  • FIG. 4A mechanical operation of a raised element of the first median portion, under engine torque and unladen
  • FIG. 5A canonical wear curves as a function of the overall force resulting for a tire of the state of the art E and for a tire according to the invention I, in load
  • FIG. 5B canonical wear curves as a function of the overall force resulting for a tire of the state of the art E and for a tire according to the invention I, unladen.
  • FIG 1A there is shown a downward cycle of descent in charge of a dumper.
  • the loaded dumper descends a slope of angle A.
  • Each tire 1, mounted on driving axle is subjected to a braking torque T F and a load Pc.
  • the reactions of the ground on the tread 2 of the tire are respectively a circumferential braking force Rcx, oriented in the direction opposite to the displacement V of the dumper, and a radial force Rcz-
  • FIG 1B there is shown a return cycle of empty climb of a dumper.
  • the vacuum dumper rides a slope of angle A.
  • Each tire 1, mounted on driving axle is subjected to a motor torque T M and a load Py.
  • the reactions of the ground on the tread 2 of the tire are respectively a circumferential motor force R vx , oriented in the direction of displacement V of the dumper, and a radial force R V z-
  • Figure 2A is a partial top view of a tread 2 of the tire according to the invention.
  • the tread 2 has a total width W T and comprises a first middle portion 21, axially delimited by respectively a second and a third lateral portion (22, 23).
  • the first median portion 21 has a median width W c of at least 20% and at most equal to 50% of the total width W T , and comprises relief elements 31, separated from each other by cutouts 41, each raised element 31 including a leading face 51, intended to contact first with a ground and a trailing face 61, intended to contact last with the ground.
  • Each of the second and third lateral portions (22, 23) respectively has a lateral width (Ws 2 , Ws 3 ) of at least 25% and at most equal to 40% of the total width W T , and comprises respectively elements of relief (32, 33), separated from each other by cutouts (42, 43), each raised element (32, 33) comprising a leading face (52, 53) and a trailing face (62, 63). ).
  • FIG. 2B is a sectional view of a raised element 31 of the first median portion, separated from adjacent relief elements by a cut-out 41.
  • Each raised element 31 comprises a leading face 51 intended for contact first with a ground and forming, with a radial plane YZ, an angle A 51 , and a trailing face 61, intended to contact last with the ground and forming, with a radial plane YZ, an angle
  • the angles A 51 and A 0 are usually called draft angles.
  • a local coordinate system XZ defined by a circumferential axis X, tangential to the circumference of the tire and oriented in the direction of rotation of the tire, and by a radial axis Z perpendicular to the circumference of the tire and oriented towards the axis of rotation of the tire.
  • the angle A 51 of the leading face 51 is a positively oriented angle in the trigonometric direction.
  • the angle A ⁇ I of the trailing face 61 is a positively oriented angle in the opposite direction to the trigonometric direction.
  • the angle A 51 of the attack face 51 of any element in relief 31 of the first median portion 21 is strictly greater than the angle the trailing face 61 of said relief element 31.
  • Figure 2C is a sectional view of a raised element (32, 33) of a second or third side portion, separated adjacent relief elements by a cutout (42, 43).
  • Each raised element (32, 33) comprises a leading face (52, 53) intended to contact first with a ground and forming, with a radial plane YZ, an angle (A 52 , A 53 ), and a trailing face (62, 63) for contacting last with the ground and forming, with a radial plane YZ, an angle (A ⁇ 52 , A ⁇ 53 ).
  • Angles (A 52 , A 53 ) and ( ⁇ ⁇ 2 , A ⁇ 53 ) are usually referred to as draft angles.
  • a local coordinate system XZ defined by a circumferential axis X, tangential to the circumference of the tire and oriented in the direction of rotation of the tire, and by a radial axis Z perpendicular to the circumference of the tire and oriented towards the axis of rotation of the tire.
  • the angle (A 52 , A 53 ) of the leading face (52, 53) is a positively oriented angle in the trigonometrical direction.
  • the angle (A ⁇ 52 , A ⁇ 53 ) of the trailing face (62, 63) is a positively oriented angle in the opposite direction to the trigonometric direction.
  • FIG. 3A schematizes the mechanical operation of a raised element 31 of the first median portion, under a braking torque T F and under load, the tire having a direction of rotation R.
  • the angle A51 of the face d attack 51 being strictly greater than the angle of the trailing face 61
  • the elementary coupling force C E applied to the contact face 71 generated by Poisson effect by the applied pressure p decreasing from the leading edge of the leading face 51 at an angle clearance A51 raised to the trailing edge of the trailing edge 61 with a clearance angle weak
  • the elementary sliding force G E applied to the contact face 71 is added algebraically to the elementary coupling force C E to give the resulting elementary force R E , in the opposite direction to the displacement V.
  • 3B schematizes the mechanical operation of a raised element 32 of a second (or third) lateral portion, under braking torque T F and under load, the tire having a direction of rotation R.
  • the angle A52 the driving face 52 being strictly less than the angle A ⁇ 2 of the trailing face 62
  • the elementary coupling force C E applied to the contact face 72 generated by the Poisson effect by the applied pressure p increases from the leading edge of the leading face 22 with flank angle A 52 low until the trailing edge of the trailing face 62 at high ⁇ 2 relief angle is in the opposite direction to the displacement V
  • the elementary sliding force G E applied to the contact face 72 is added algebraically to the elementary coupling force C E to give resulting elementary force R E , in the opposite direction to the displacement V.
  • FIG. 4A schematizes the mechanical operation of a raised element 3 1 of the first median portion, under engine torque T M and under vacuum, the tire having a direction of rotation R.
  • the angle A 51 of the face 51 being strictly greater than the angle A ⁇ I of the trailing face 61, the elementary coupling force C E applied to the contact face 71, generated by Poisson effect by the applied pressure p decreasing from the leading edge 51 of leading edge 51 A51 high up to the trailing edge of the trailing face 61 with draft angle A ⁇ I weak, is in the same direction as the displacement V.
  • FIG. 4B schematizes the mechanical operation of a raised element 32 of a second (or third) lateral portion, under engine torque T M and under vacuum, the tire having a direction of rotation R.
  • the angle A52 of the leading face 52 being strictly less than the angle A ⁇ 2 of the trailing face 62, the elementary coupling force C E applied to the contact face 72, generated by the Poisson effect by the applied pressure p increasing from the leading edge 52 of the leading edge A 52 low angle to the trailing edge of the trailing face 62 with high clearance angle 52, is in the opposite direction to the displacement V.
  • FIG. 5A represents typical canonic wear curves as a function of the overall force resulting respectively for a tire of the state of the art E and for a tire according to the invention I, under load.
  • the wear indicator U is a loss of mass (for example, expressed in g / km) or a loss of height of sculpture (for example, expressed in mm km).
  • the resulting overall force R G (for example, expressed in daN), applied on the tread by the ground.
  • C GF coupling force makes it possible to shift the canonical wear curve in the direction of the resultant overall forces by a value C GF G decreasing.
  • FIG. 5B shows typical canonic wear curves as a function of the overall force resulting respectively for a tire of the state of the art E and for a tire according to the invention I, with no load.
  • C GM motor makes it possible to shift by a value C GM the canonical wear curve in the direction of the overall forces resulting R G increasing.
  • the invention has been more particularly studied in the case of a tire size 40.00R57, equipping a rigid dumper 320 tons of total load, and in the case of a 24.00R35 tire, equipping a dumper rigid 100 tons of total load.
  • Table 1 below shows an example of distribution of charges and coupling forces, between the first middle portion and the second and third lateral portions of a tread of a tire according to the invention, the A pneumatic tire is mounted on a rear axle of a mining dumper performing alternating cycles of descent under load and return cycles of no load.
  • the Z forces are the loads applied per tread portion and generally on the entire tread, and the forces C are the corresponding coupling forces, generated by the Poisson effect.
  • the first middle portion Under braking torque and load, the first middle portion carries 40% of the total load Zc and the second and third side portions carry 60% of the total load Zc, because the tread is in full contact with the ground over its entire width.
  • the first middle portion carries 80% of the total load Zy and the second and third side portions carry only 20% of the total load Zy, because the tread is in partial contact with the ground at the second and third side portions. Since the directions of the coupling forces are reversed between the middle portion and the lateral portions, the overall coupling effort, equal to + X times 60% of the total load Z v , is added to the overall motor slip force.
  • the coupling ratios are assumed to be identical between the first middle portion and the second and third lateral portions. More generally, these median and lateral coupling ratios may be different.

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Abstract

Bande de roulement (2) d'un pneumatique radial pour un véhicule lourd de type génie civil destiné à un usage carrières, caractérisé par une alternance de roulages en charge sur une pente descendante et à vide sur une pente ascendante, la bande de roulement (2) ayant une largeur totale WT et comprenant une première portion médiane (21) ayant une largeur médiane (Wc) au moins égale à 20% et au plus égale à 50% de la largeur totale WT, axialement délimitée par respectivement une deuxième et une troisième portions latérales (22, 23), ayant respectivement une largeur latérale (WS2, WS3) au moins égale à 25% et au plus égale à 40% de la largeur totale WT, l'angle de la face d'attaque (51) de tout élément en relief (31) de la première portion médiane (21) est strictement supérieur à l'angle de la face de fuite (61) dudit élément en relief (31) et l'angle de la face d'attaque (52, 53) de tout élément en relief (32, 33) de chacune des deuxième et troisième portions latérales (22, 23) est strictement inférieur à l'angle de la face de fuite (62, 63) dudit élément en relief (32, 33).

Description

PNEUMATIQUE POUR VÉHICULE LOURD
[0001] La présente invention a pour objet un pneumatique radial, destiné à équiper un véhicule lourd de type génie civil, et concerne, plus particulièrement, sa bande de roulement.
[0002] Un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil est destiné à être monté sur une jante dont le diamètre est au moins égal à 25 pouces, selon, par exemple, la classification de la norme de la European Tyre and Rim Technical Organisation ou ETRTO. L'invention est plus particulièrement applicable à un pneumatique radial destiné à être monté sur une jante dont le diamètre est compris entre 35 pouces et 63 pouces, sans être toutefois limitée à cette application.
[0003] La bande de roulement est la partie du pneumatique, destinée à entrer en contact avec un sol par l'intermédiaire d'une surface de roulement et à être usée. La bande de roulement, constituée par au moins un matériau élastomérique, comprend usuellement un système plus ou moins complexe de découpures séparant des éléments en relief, appelé sculpture, et dont la fonction est principalement de garantir au pneumatique une performance satisfaisante en adhérence longitudinale, sous efforts moteur et freineur, et en adhérence transversale.
[0004] Plus précisément un pneumatique selon l'invention est destiné à être monté sur un véhicule de type dumper, assurant en particulier le transport de matériaux extraits de carrières. Un tel usage, appelé usage carrières, consiste, de manière simplifiée, en une alternance de cycles aller en charge et de cycles retour à vide. Lors d'un cycle aller en charge, le véhicule chargé transporte, principalement en descente, les matériaux extraits depuis des zones de chargement en haut de la carrière jusqu'à des zones de déchargement. Lors d'un cycle retour à vide, le véhicule à vide retourne, principalement en montée, vers les zones de chargement en haut de la carrière.
[0005] En outre les pistes sur lesquelles roulent les véhicules sont constituées de matériaux en général issus de la carrière, par exemple, des roches concassées, compactées et régulièrement arrosées pour garantir la tenue de la couche d'usure de la piste lors du passage des véhicules. Ces pistes ont une action particulièrement abrasive sur les bandes de roulement des pneumatiques. [0006] La charge appliquée sur le pneumatique dépend à la fois de sa position sur le véhicule et du cycle d'usage du véhicule. A titre d'exemple, pour une pente comprise entre 8.5% et 10%>, lors d'un cycle aller de descente en charge, environ un tiers de la charge totale du véhicule est appliqué sur l'essieu avant, équipé généralement de deux pneumatiques en monte simple, et deux tiers de la charge totale du véhicule sont appliqués sur l'essieu arrière, équipé généralement de quatre pneumatiques en monte jumelée. Lors du cycle retour de montée à vide, pour une pente comprise entre 8.5% et 10%), environ la moitié de la charge totale du véhicule est appliquée sur l'essieu avant et la moitié de la charge totale du véhicule est appliquée sur l'essieu arrière. Les pneumatiques équipant les dumpers sont, en règle générale, montés, en monte simple, sur l'essieu avant du véhicule pendant le premier tiers de leur vie, puis ensuite permutés, et montés, en monte jumelée, sur l'essieu arrière pour les deux tiers de vie restants. Les pneumatiques selon l'invention sont plus particulièrement optimisés pour un fonctionnement sur essieu arrière. [0007] Sur un plan économique, le transport des matériaux extraits peut représenter jusqu'à 50%) des coûts d'exploitation de la carrière, et la contribution des pneumatiques dans les coûts de transport est significative. Par conséquent limiter la vitesse d'usure des pneumatiques est un axe majeur de réduction des coûts d'exploitation. Du point de vue du fabricant de pneumatiques, développer des solutions techniques permettant de réduire la vitesse d'usure est donc un objectif stratégique important.
[0008] Les pneumatiques sont soumis à de fortes sollicitations mécaniques, à la fois au niveau local, lors du roulage sur des pistes recouvertes par des indenteurs, constitués par des cailloux dont la taille moyenne est typiquement comprise entre 1 pouce et 2.5 pouces, et au niveau global, lors du passage d'un couple important sur des pentes comprises entre 8.5% et 10%>, et lors des demi-tours pour les manœuvres de chargement et de déchargement. Ces sollicitations mécaniques conduisent à une usure relativement rapide des pneumatiques.
[0009] Les solutions techniques envisagées à ce jour pour réduire la vitesse d'usure portent essentiellement sur la conception de la sculpture de la bande de roulement, sur le choix des matériaux constitutifs de la bande de roulement, généralement des mélanges élastomériques, et sur l'optimisation de l'armature de sommet radialement intérieure à la bande de roulement. Par exemple, dans le domaine de la sculpture de la bande de roulement, le document WO 2004085175 décrit l'utilisation d'une bande de roulement dont les éléments en relief de sculpture présentent une inclinaison des faces avant et arrière différenciées et variables dans la largeur de la bande de roulement pour générer des efforts de couplage dépendant de la charge appliquée, et ainsi modifier le point de fonctionnement du pneu en glissement et donc limiter les phénomènes d'usure. Par effort de couplage, on entend un effort circonférentiel, tangent à la surface de roulement, généré par la charge appliquée, par effet de Poisson sur les éléments en relief.
[0010] Un pneumatique ayant une géométrie de révolution par rapport à un axe de rotation, sa géométrie est décrite usuellement dans un plan radial contenant l'axe de rotation du pneumatique. Pour un plan radial donné, les directions radiale, axiale et circonférentielle désignent respectivement les directions perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique, parallèle à l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire au plan radial. Par convention, les expressions «radialement intérieur, respectivement radialement extérieur» signifient «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 surface de roulement du pneumatique et perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique.
[0011] Les inventeurs se sont donnés pour objectif de réduire la vitesse d'usure de la bande de roulement d'un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil soumis à de fortes sollicitations mécaniques induites par un usage carrières, caractérisé principalement par une alternance de cycles aller de descente en charge et de cycles retour de montée à vide.
[0012] Cet objectif a été atteint, selon l'invention, par un pneumatique pour véhicule lourd de type génie civil destiné à un usage carrières, caractérisé par une alternance de roulages en charge sur une pente descendante et à vide sur une pente ascendante: -le pneumatique comprenant une bande de roulement ayant une largeur totale et comprenant une première portion médiane, axialement délimitée par respectivement une deuxième et une troisième portions latérales,
-la première portion médiane ayant une largeur médiane au moins égale à 20% et au plus égale à 50% de la largeur totale, et comprenant des éléments en relief, séparés les uns des autres par des découpures, chaque élément en relief comprenant une face d'attaque, destinée à entrer en contact en premier avec le sol et formant, avec un plan radial, un angle, et une face de fuite, destinée à entrer en contact en dernier avec le sol et formant, avec un plan radial, un angle,
-chacune des deuxième et troisième portions latérales ayant respectivement une largeur latérale au moins égale à 25% et au plus égale à 40% de la largeur totale, et comprenant respectivement des éléments en relief, séparés les uns des autres par des découpures, chaque élément en relief comprenant une face d'attaque, formant, avec un plan radial, un angle, et une face de fuite, formant, avec un plan radial, un angle,
-l'angle de chaque face d'attaque, respectivement l'angle de chaque face de fuite, étant formé par rapport à un plan radial contenant l'axe de rotation du pneumatique et passant par l'arête radialement extérieure de la face d'attaque, respectivement de la face de fuite,
-l'angle de chaque face d'attaque, respectivement l'angle de chaque face de fuite, étant orienté positivement selon le sens trigonométrique, respectivement selon le sens opposé au sens trigonométrique, dans un repère local défini par un axe circonférentiel, tangent à la circonférence du pneumatique et orienté selon le sens de rotation du pneumatique, et par un axe radial, perpendiculaire à la circonférence du pneumatique et orienté vers l'axe de rotation du pneumatique,
-l'angle de la face d'attaque de tout élément en relief de la première portion médiane étant strictement supérieur à l'angle de la face de fuite dudit élément en relief et l'angle de la face d'attaque de tout élément en relief de chacune des deuxième et troisième portions latérales étant strictement inférieur à l'angle de la face de fuite dudit élément en relief. [0013] Tout élément en relief de la bande roulement est délimité, selon la direction circonférentielle, par une face d'attaque et une face de fuite, et, selon une direction radiale, radialement à l'extérieur par une face de contact destinée à entrer en contact avec le sol. Par face d'attaque, on entend la face dont l'arête radialement extérieure, intersection de la face d'attaque et de la face de contact, entre en premier dans le contact avec le sol. Par face de fuite, on entend la face dont l'arête radialement extérieure, intersection de la face de fuite et de la face de contact, entre en dernier dans le contact avec le sol.
[0014] Une face d'attaque et une face de fuite, généralement sensiblement planes, sont respectivement caractérisées par l'angle qu'elle forme avec un plan radial, contenant l'axe de rotation du pneumatique et passant par l'arête radialement extérieure de la face. Le plus souvent, cet angle est constant, selon la direction axiale, c'est-à-dire dans la largeur de la bande roulement; mais il peut être variable, selon la direction axiale, auquel cas est alors pris en compte un angle moyen. Cet angle est usuellement appelé angle de dépouille. Dans un repère local défini par un axe circonférentiel, tangent à la circonférence du pneumatique et orienté selon le sens de rotation du pneumatique, et par un axe radial, perpendiculaire à la circonférence du pneumatique et orienté vers l'axe de rotation du pneumatique, l'angle de la face d'attaque est un angle orienté positivement selon le sens trigonométrique. Dans ce même repère local, l'angle de la face de fuite est un angle orienté positivement selon le sens opposé au sens trigonométrique.
[0015] Tout élément en relief est soumis, au niveau de sa face de contact, a un effort circonférentiel de couplage, appelé effort élémentaire de couplage, et à un effort circonférentiel de glissement, appelé effort élémentaire de glissement, la résultante de ces deux efforts étant appelée effort élémentaire résultant. L'effort élémentaire de couplage est l'effort appliqué à l'élément en relief par le sol, en réaction aux contraintes tangentielles induites par la charge appliquée à l'élément en relief par effet de Poisson. L'effort élémentaire de glissement est l'effort appliqué à l'élément en relief par le sol, en réaction aux glissements moteur ou freineur du pneumatique induits par le couple moteur ou freineur appliqué au pneumatique, lorsque le pneumatique est monté sur un essieu arrière du véhicule. Plus précisément, cet effort élémentaire de glissement résulte de la différence de vitesses entre l'armature de sommet du pneumatique, radialement intérieure de la bande de roulement, et le sol. [0016] Pour la première portion médiane et chacune des deuxième et troisième portions latérales, on définit respectivement un effort médian de couplage et un effort latéral de couplage, un effort médian de glissement et un effort latéral de glissement, un effort médian résultant et un effort latéral résultant. Les efforts médians respectivement de couplage, de glissement et résultant dépendent des efforts élémentaires respectivement de couplage, de glissement et résultant, appliqués aux éléments en relief de la première portion médiane, mais aussi des interactions mécaniques avec les deuxième et troisième portions latérales. De façon analogue, les efforts latéraux respectivement de couplage, de glissement et résultant dépendent des efforts élémentaires respectivement de couplage, de glissement et résultant, appliqués aux éléments en relief de la deuxième ou troisième portion latérale, mais aussi des interactions mécaniques avec la première portion médiane .
[0017] Au niveau global de la bande roulement, on définit respectivement un effort global de couplage, un effort global de glissement et un effort global résultant. Les efforts globaux respectivement de couplage, de glissement et résultant sont les résultantes des efforts médian et latéraux respectivement de couplage, de glissement et résultant.
[0018] Le principe de l'invention est de proposer une sculpture de bande de roulement permettant de générer un effort global de couplage de même sens que l'effort global résultant, à la fois sous couple moteur et sous couple freineur, pour un pneumatique monté sur essieu moteur. L'effort global de couplage générant ainsi une partie de l'effort global résultant nécessaire à l'avancement du véhicule, il réduit d'autant l'effort global de glissement, donc le glissement de la bande roulement sur le sol est diminué par rapport à une bande de roulement sans effort global de couplage, et corrélativement l'usure de la bande de roulement, fonction du glissement et de la pression de contact, est diminuée, aussi bien sous couple moteur que sous couple freineur. [0019] Dans ce but, l'invention propose de combiner une première portion médiane pour laquelle l'angle de la face d'attaque de tout élément en relief est strictement supérieur à l'angle de la face de fuite dudit élément en relief , avec une deuxième et une troisième portions latérales pour chacune desquelles l'angle de la face d'attaque de tout élément en relief est strictement inférieur à l'angle de la face de fuite dudit élément en relief. [0020] Sous couple freineur, le véhicule étant en charge, la bande de roulement entre en contact avec le sol sur toute sa largeur axiale : la première portion médiane et chacune des deuxième et troisième portions latérales entrent ainsi intégralement en contact avec le sol. Dans cette configuration, la charge portée par la première portion médiane est inférieure à la charge portée par l'ensemble des deuxième et troisième portions latérales. L'effort médian de couplage, proportionnel à la charge appliquée sur la première portion médiane selon un taux de couplage donné, est par conséquent inférieur à la somme des efforts latéraux de couplage, proportionnels respectivement à la charge appliquée sur les deuxième et troisième portions latérales selon le même taux de couplage donné. Par ailleurs, compte tenu du choix des angles des faces d'attaque et de fuite des éléments en relief respectivement de la première portion médiane et des deuxième et troisième portions latérales, l'effort médian de couplage est de signe opposé à chaque effort latéral de couplage. Par conséquent, l'effort global de couplage, somme algébrique de l'effort médian de couplage et des efforts latéraux de couplage, est de même signe que les efforts latéraux de couplage, et de même signe que l'effort global résultant freineur, orienté dans le sens opposé au déplacement du pneumatique. Par conséquent l'effort global de couplage contribue positivement à l'effort global freineur, ce qui diminue la part de l'effort global de glissement freineur, donc le glissement de la bande roulement sur le sol et donc l'usure. [0021] Sous couple moteur, le véhicule étant à vide, la bande de roulement entre en contact avec le sol sur une partie de sa largeur axiale : la première portion médiane entre intégralement en contact avec le sol, alors que chacune des deuxième et troisième portions latérales entre partiellement en contact avec le sol. Dans cette configuration, la charge portée par la première portion médiane est supérieure à la charge portée par l'ensemble des deuxième et troisième portions latérales. L'effort médian de couplage, proportionnel à la charge appliquée sur la première portion médiane selon un taux de couplage donné, est par conséquent supérieur à la somme des efforts latéraux de couplage, proportionnels respectivement à la charge appliquée sur les deuxième et troisième portions latérales selon le même taux de couplage donné. Par ailleurs, compte tenu du choix des angles des faces d'attaque et de fuite des éléments en relief respectivement de la première portion médiane et des deuxième et troisième portions latérales, l'effort médian de couplage est de signe opposé à chaque effort latéral de couplage. Par conséquent, l'effort global de couplage, somme algébrique de l'effort médian de couplage et des efforts latéraux de couplage, est de même signe que l'effort médian de couplage, et de même signe que l'effort global résultant moteur, orienté dans le sens du déplacement du pneumatique. Par conséquent l'effort global de couplage contribue positivement à l'effort global moteur, ce qui diminue la part de l'effort global de glissement moteur, donc le glissement de la bande roulement sur le sol et donc l'usure.
[0022] Selon un mode de réalisation préféré, la première portion médiane est symétrique par rapport à un plan équatorial passant par le milieu de la bande de roulement et perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique. Ceci implique que les deuxième et troisième portions latérales ont des largeurs latérales égales. Cette conception permet d'avoir une répartition équilibrée des efforts entre les deux portions latérales et représente le mode de réalisation usuel.
[0023] Avantageusement l'angle de la face d'attaque de tout élément en relief de la première portion médiane est au moins égal à 15° et au plus égal à 35°. Cet intervalle d'angles permet d'avoir un niveau de contraintes tangentielles induites par effet de Poisson sur le sol minimal au voisinage de l'arête d'attaque.
[0024] Encore avantageusement l'angle de la face de fuite de tout élément en relief de la première portion médiane est au moins égal à 6° et au plus égal à 12°. Cet intervalle d'angles permet de limiter contraintes tangentielles induites par effet de Poisson sur le sol, au voisinage de l'arête de fuite, inférieur au niveau de contraintes tangentielles induites par effet de Poisson sur le sol, au voisinage de l'arête d'attaque.
[0025] Egalement avantageusement la différence entre l'angle de la face d'attaque et l'angle de la face de fuite de tout élément en relief de la première portion médiane est au moins égale à 5° et au plus égale à 30°. Cette caractéristique garantit un différentiel entre les contraintes tangentielles induites par effet de Poisson sur le sol respectivement au voisinage de l'arête d'attaque et au voisinage de l'arête de fuite, générant l'effort élémentaire de couplage recherché.
[0026] Avantageusement l'angle de la face d'attaque de tout élément en relief de chacune des deuxième et troisième portions latérales est au moins égal à 6° et au plus égal à 12°. Cet intervalle d'angles permet de limiter les contraintes tangentielles induites par effet de Poisson sur le sol au voisinage de l'arête d'attaque.
[0027] Encore avantageusement l'angle de la face de fuite de tout élément en relief de chacune des deuxième et troisième portions latérales est au moins égal à 15° et au plus égal à 35°. Cet intervalle d'angles permet d'avoir un niveau de contraintes tangentielles induites par effet de Poisson sur le sol, au voisinage de l'arête de fuite, supérieur au niveau de contraintes tangentielles induites par effet de Poisson sur le sol, au voisinage de l'arête d'attaque.
[0028] Egalement avantageusement la différence entre l'angle de la face de fuite et l'angle de la face d'attaque de tout élément en relief de chacune des deuxième et troisième portions latérales est au moins égale à 5° et au plus égale à 30°. Cette caractéristique garantit un différentiel entre les contraintes tangentielles induites par effet de Poisson sur le sol respectivement au voisinage de l'arête de fuite et au voisinage de l'arête d'attaque, générant l'effort élémentaire de couplage recherché. [0029] Selon une variante de réalisation de la bande de roulement, la bande de roulement est constituée par la superposition radiale d'au moins un premier matériau élastomérique radialement intérieur et d'un deuxième matériau élastomérique radialement extérieur. Cette conception permet d'ajuster le compromis entre les performances d'usure, d'adhérence, de résistance aux agressions mécaniques et de tenue en température du sommet du pneumatique, au cours de la vie du pneumatique.
[0030] Selon une autre variante de réalisation de la bande de roulement, la première portion médiane est constituée par un matériau élastomérique médian et chacune des deuxième et troisième portions latérales est constituée par un matériau élastomérique latéral différent du matériau élastomérique médian. Cette conception permet d'optimiser le compromis entre les performances d'usure, d'adhérence, de résistance aux agressions mécaniques et de tenue en température du sommet du pneumatique, selon la zone de la bande de roulement.
[0031] Les deux variantes de réalisation de la bande de roulement précédemment décrites peuvent évidemment être combinées avec une différenciation du matériau élastomérique à la fois selon la largeur axiale et selon la profondeur radiale de la bande de roulement, pour avoir une optimisation encore plus fine des performances à la fois par zone de la bande de roulement et dans le temps, à divers niveaux d'usure de la bande de roulement.
[0032] Les caractéristiques de l'invention sont illustrées par les figures schématiques et non représentées à l'échelle, décrites ci-après :
-figure 1 A : cycle aller de descente en charge d'un dumper
-figure 1B : cycle retour de montée à vide d'un dumper
-figure 2A : vue de dessus partielle d'une bande de roulement de pneumatique selon l'invention
-figure 2B : vue en coupe d'un élément en relief de la première portion médiane
-figure 2C : vue en coupe d'un élément en relief d'une deuxième ou troisième portion latérale
-figure 3A : fonctionnement mécanique d'un élément en relief de la première portion médiane, sous couple freineur et en charge
-figure 3B : fonctionnement mécanique d'un élément en relief d'une deuxième ou troisième portion latérale, sous couple freineur et en charge
-figure 4A : fonctionnement mécanique d'un élément en relief de la première portion médiane, sous couple moteur et à vide
-figure 4B : fonctionnement mécanique d'un élément en relief d'une deuxième ou troisième portion latérale, sous couple moteur et à vide
-figure 5A : courbes canoniques d'usure en fonction de l'effort global résultant pour un pneumatique de l'état de la technique E et pour un pneumatique selon l'invention I, en charge
-figure 5B : courbes canoniques d'usure en fonction de l'effort global résultant pour un pneumatique de l'état de la technique E et pour un pneumatique selon l'invention I, à vide.
[0033] Sur la figure 1A, est représenté un cycle aller de descente en charge d'un dumper. Le dumper en charge descend une pente d'angle A. Chaque pneumatique 1 , monté sur essieu moteur, est soumis à un couple freineur TF et à une charge Pc. Les réactions du sol sur la bande de roulement 2 du pneumatique sont respectivement un effort circonférentiel freineur Rcx, orienté selon le sens opposé au déplacement V du dumper, et un effort radial Rcz- [0034] Sur la figure 1B, est représenté un cycle retour de montée à vide d'un dumper. Le dumper à vide monte une pente d'angle A. Chaque pneumatique 1 , monté sur essieu moteur, est soumis à un couple moteur TM et à une charge Py. Les réactions du sol sur la bande de roulement 2 du pneumatique sont respectivement un effort circonférentiel moteur Rvx , orienté dans le sens du déplacement V du dumper, et un effort radial RVz-
[0035] La figure 2A est une vue de dessus partielle d'une bande de roulement 2 de pneumatique selon l'invention. La bande de roulement 2 a une largeur totale WT et comprend une première portion médiane 21 , axialement délimitée par respectivement une deuxième et une troisième portions latérales (22, 23). La première portion médiane 21 a une largeur médiane Wc au moins égale à 20% et au plus égale à 50%> de la largeur totale WT, et comprend des éléments en relief 31 , séparés les uns des autres par des découpures 41 , chaque élément en relief 31 comprenant une face d'attaque 51 , destinée à entrer en contact en premier avec un sol et une face de fuite 61 , destinée à entrer en contact en dernier avec le sol. Chacune des deuxième et troisième portions latérales (22, 23) a respectivement une largeur latérale (Ws2, Ws3) au moins égale à 25% et au plus égale à 40% de la largeur totale WT, et comprend respectivement des éléments en relief (32, 33), séparés les uns des autres par des découpures (42, 43), chaque élément en relief (32, 33) comprenant une face d'attaque (52, 53) et une face de fuite (62, 63).
[0036] La figure 2B est une vue en coupe d'un élément en relief 31 de la première portion médiane, séparé des éléments en relief adjacents par une découpure 41. Chaque élément en relief 31 comprend une face d'attaque 51 , destinée à entrer en contact en premier avec un sol et formant, avec un plan radial YZ, un angle A51 , et une face de fuite 61 , destinée à entrer en contact en dernier avec le sol et formant, avec un plan radial YZ, un angle
Figure imgf000013_0001
Les angles A51 et AÔI sont usuellement appelés angles de dépouille. Dans un repère local XZ défini par un axe circonférentiel X, tangent à la circonférence du pneumatique et orienté selon le sens de rotation du pneumatique, et par un axe radial Z, perpendiculaire à la circonférence du pneumatique et orienté vers l'axe de rotation du pneumatique, l'angle A51 de la face d'attaque 51 est un angle orienté positivement selon le sens trigonométrique. Dans ce même repère local, l'angle AÔI de la face de fuite 61 est un angle orienté positivement selon le sens opposé au sens trigonométrique. Selon l'invention l'angle A51 de la face d'attaque 51 de tout élément en relief 31 de la première portion médiane 21 est strictement supérieur à l'angle
Figure imgf000014_0001
de la face de fuite 61 dudit élément en relief 31.
[0037] De façon analogue, la figure 2C est une vue en coupe d'un élément en relief (32, 33) d'une deuxième ou troisième portion latérale, séparé des éléments en relief adjacents par une découpure (42, 43). Chaque élément en relief (32, 33) comprend une face d'attaque (52, 53), destinée à entrer en contact en premier avec un sol et formant, avec un plan radial YZ, un angle (A52, A53), et une face de fuite (62, 63), destinée à entrer en contact en dernier avec le sol et formant, avec un plan radial YZ, un angle (A<52, A<53). Les angles (A52, A53) et (Α^2, A<53) sont usuellement appelés angles de dépouille. Dans un repère local XZ défini par un axe circonférentiel X, tangent à la circonférence du pneumatique et orienté selon le sens de rotation du pneumatique, et par un axe radial Z, perpendiculaire à la circonférence du pneumatique et orienté vers l'axe de rotation du pneumatique, l'angle (A52, A53) de la face d'attaque (52, 53) est un angle orienté positivement selon le sens trigonométrique. Dans ce même repère local, l'angle (A<52, A<53) de la face de fuite (62, 63) est un angle orienté positivement selon le sens opposé au sens trigonométrique. Selon l'invention l'angle (A52, A53) de la face d'attaque (52, 53) de tout élément en relief (32, 33) de chacune des deuxième et troisième portions latérales (22, 23) est strictement inférieur à l'angle (Α^2, A<53) de la face de fuite (62, 63) dudit élément en relief (32, 33). [0038] La figure 3 A schématise le fonctionnement mécanique d'un élément en relief 31 de la première portion médiane, sous couple freineur TF et en charge, le pneumatique ayant un sens de rotation R. L'angle A51 de la face d'attaque 51 étant strictement supérieur à l'angle
Figure imgf000014_0002
de la face de fuite 61, l'effort élémentaire de couplage CE appliqué à la face de contact 71, généré par effet de Poisson par la pression appliquée p décroissant depuis l'arête d'attaque de la face d'attaque 51 à angle de dépouille A51 élevé jusqu'à l'arête de fuite de la face de fuite 61 à angle de dépouille
Figure imgf000014_0003
faible, est de même sens que le déplacement V. Sous l'action du couple freineur TF, l'effort élémentaire de glissement GE appliqué à la face de contact 71, de sens opposé au déplacement V, s'ajoute algébriquement à l'effort élémentaire de couplage CE pour donner l'effort élémentaire résultant RE, de sens opposé au déplacement V. [0039] La figure 3B schématise le fonctionnement mécanique d'un élément en relief 32 d'une deuxième (ou troisième) portion latérale, sous couple freineur TF et en charge, le pneumatique ayant un sens de rotation R. L'angle A52 de la face d'attaque 52 étant strictement inférieur à l'angle A^2 de la face de fuite 62, l'effort élémentaire de couplage CE appliqué à la face de contact 72, généré par effet de Poisson par la pression appliquée p croissant depuis l'arête d'attaque de la face d'attaque 22 à angle de dépouille A52 faible jusqu'à l'arête de fuite de la face de fuite 62 à angle de dépouille Αό2 élevé, est de sens inverse au déplacement V. Sous l'action du couple freineur TF, l'effort élémentaire de glissement GE appliqué à la face de contact 72, de sens opposé au déplacement V, s'ajoute algébriquement à l'effort élémentaire de couplage CE pour donner l'effort élémentaire résultant RE, de sens opposé au déplacement V.
[0040] La figure 4A schématise le fonctionnement mécanique d'un élément en relief 3 1 de la première portion médiane, sous couple moteur TM et à vide, le pneumatique ayant un sens de rotation R. L'angle A51 de la face d'attaque 51 étant strictement supérieur à l'angle AÔI de la face de fuite 61 , l'effort élémentaire de couplage CE appliqué à la face de contact 71 , généré par effet de Poisson par la pression appliquée p décroissant depuis l'arête d'attaque de la face d'attaque 51 à angle de dépouille A51 élevé jusqu'à l'arête de fuite de la face de fuite 61 à angle de dépouille AÔI faible, est de même sens que le déplacement V. Sous l'action du couple moteur TM, l'effort élémentaire de glissement GE appliqué à la face de contact 71 , de même sens que le déplacement V, s'ajoute algébriquement à l'effort élémentaire de couplage CE pour donner l'effort élémentaire résultant RE, de même sens que le déplacement V.
[0041] La figure 4B schématise le fonctionnement mécanique d'un élément en relief 32 d'une deuxième (ou troisième) portion latérale, sous couple moteur TM et à vide, le pneumatique ayant un sens de rotation R. L'angle A52 de la face d'attaque 52 étant strictement inférieur à l'angle AÔ2 de la face de fuite 62, l'effort élémentaire de couplage CE appliqué à la face de contact 72, généré par effet de Poisson par la pression appliquée p croissant depuis l'arête d'attaque de la face d'attaque 52 à angle de dépouille A52 faible jusqu'à l'arête de fuite de la face de fuite 62 à angle de dépouille 52 élevé, est de sens inverse au déplacement V. Sous l'action du couple moteur TM, l'effort élémentaire de glissement GE appliqué à la face de contact 71 , de même sens que le déplacement V, s'ajoute algébriquement à l'effort élémentaire de couplage CE pour donner l'effort élémentaire résultant R¾ de même sens que le déplacement V.
[0042] La figure 5A représente des courbes canoniques d'usure types en fonction de l'effort global résultant respectivement pour un pneumatique de l'état de la technique E et pour un pneumatique selon l'invention I, en charge. En ordonnée, l'indicateur d'usure U est une perte de masse (par exemple, exprimé en g/km) ou une perte de hauteur de sculpture (par exemple, exprimé en mm km). En abscisse, est représenté l'effort global résultant RG (par exemple, exprimé en daN), appliqué sur la bande de roulement par le sol. Par rapport à un pneumatique de l'état de la technique E, l'ajout d'un effort global de couplage CGF freineur permet de décaler d'une valeur CGF la courbe canonique d'usure dans le sens des efforts globaux résultants RG décroissants. A effort global résultant freineur RGF donné, l'indicateur d'usure U décroît de la valeur UE pour un pneumatique de l'état de la technique à la valeur Ui pour un pneumatique selon l'invention, d'où un gain en usure DU. [0043] La figure 5B représente des courbes canoniques d'usure types en fonction de l'effort global résultant respectivement pour un pneumatique de l'état de la technique E et pour un pneumatique selon l'invention I, à vide. Par rapport à un pneumatique de l'état de la technique E, l'ajout d'un effort global de couplage CGM moteur permet de décaler d'une valeur CGM la courbe canonique d'usure dans le sens des efforts globaux résultants RG croissants. A effort global résultant moteur RGM donné, l'indicateur d'usure U décroît de la valeur UE pour un pneumatique de l'état de la technique à la valeur Ui pour un pneumatique selon l'invention, d'où un gain en usure DU.
[0044] L'invention a été plus particulièrement étudiée dans le cas d'un pneumatique de dimension 40.00R57, équipant un dumper rigide de 320 tonnes de charge totale, et dans le cas d'un pneumatique de dimension 24.00R35, équipant un dumper rigide de 100 tonnes de charge totale.
[0045] Le tableau 1 ci-dessous présente un exemple de répartition des charges et des efforts de couplage, entre la première portion médiane et les deuxième et troisième portions latérales d'une bande de roulement d'un pneumatique selon l'invention, le pneumatique étant monté sur un essieu arrière d'un dumper minier effectuant une alternance de cycles aller de descente en charge et de cycles retour de montée à vide. Première Deuxième Troisième Bande de portion portion latérale portion latérale roulement médiane globale
Charge 0.4*ZC 0.3*ZC 0.3*ZC Zc
appliquée Z, en
charge sous
couple freineur
Effort de +X*0.4*ZC -X*0.3*ZC -X*0.3*ZC -X*0.2*ZC couplage C, en
charge sous
couple freineur
Charge 0.8*ZV 0.1 *ZV 0.1 *ZV Zv
appliquée Z, à
vide sous
couple moteur
Effort de +X*0.8*ZV -X*0.1 *ZV -X*0.1 *ZV +X*0.6*ZV couplage C, à
vide sous
couple moteur
Tableau 1
[0046] Dans le tableau 1 , les efforts Z sont les charges appliquées par portion de bande de roulement et globalement sur toute la bande de roulement, et les efforts C sont les efforts de couplage correspondants, générés par effet de Poisson. Le rapport C/Z=X est, par définition, le taux de couplage.
[0047] Sous couple freineur et en charge, la première portion médiane porte 40% de la charge totale Zc et les deuxième et troisième portions latérales portent 60% de la charge totale Zc, car la bande de roulement est en contact total avec le sol sur toute sa largeur. Les sens des efforts de couplage étant inversés entre portion médiane et portions latérales, l'effort de couplage global, égal à -X fois 20% de la charge totale Zc, s'ajoute à l'effort global de glissement freineur.
[0048] Sous couple moteur et à vide, la première portion médiane porte 80% de la charge totale Zy et les deuxième et troisième portions latérales portent seulement 20% de la charge totale Zy, car la bande de roulement est en contact partiel avec le sol au niveau des deuxième et troisième portions latérales. Les sens des efforts de couplage étant inversés entre portion médiane et portions latérales, l'effort de couplage global, égal à +X fois 60%> de la charge totale Zv, s'ajoute à l'effort global de glissement moteur.
[0049] Dans l'exemple précédemment décrit, les taux de couplage sont supposés identiques entre la première portion médiane et les deuxième et troisième portion latérales. Plus généralement, ces taux de couplage respectivement médian et latéraux peuvent être différents.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil destiné à un usage carrières, caractérisé par une alternance de roulages en charge sur une pente descendante et à vide sur une pente ascendante:
-le pneumatique comprenant une bande de roulement (2) ayant une largeur totale WT et comprenant une première portion médiane (21), axialement délimitée par respectivement une deuxième et une troisième portions latérales (22, 23),
-la première portion médiane (21) ayant une largeur médiane Wc au moins égale à 20% et au plus égale à 50%> de la largeur totale WT, et comprenant des éléments en relief (31), séparés les uns des autres par des découpures (41), chaque élément en relief (31) comprenant une face d'attaque (51), destinée à entrer en contact en premier avec un sol et formant, avec un plan radial (YZ), un angle (A51), et une face de fuite (61), destinée à entrer en contact en dernier avec le sol et formant, avec un plan radial (YZ), un angle (An),
-chacune des deuxième et troisième portions latérales (22, 23) ayant respectivement une largeur latérale (Ws2, Ws3) au moins égale à 25% et au plus égale à 40% de la largeur totale WT, et comprenant respectivement des éléments en relief (32, 33), séparés les uns des autres par des découpures (42, 43), chaque élément en relief (32, 33) comprenant une face d'attaque (52, 53), formant, avec un plan radial (YZ), un angle (A52, A53), et une face de fuite (62, 63), formant, avec un plan radial (YZ), un angle (A^, AÔ3), -l'angle (A51, A52, A53) de chaque face d'attaque (51, 52, 53), respectivement l'angle (AÔI, Aô2, AÔ3) de chaque face de fuite (61, 62, 63), étant formé par rapport à un plan radial (YZ) contenant l'axe de rotation du pneumatique et passant par l'arête radialement extérieure de la face d'attaque (51, 52, 53), respectivement de la face de fuite (61, 62, 63),
-l'angle (A51, A52, A53) de chaque face d'attaque (51, 52, 53), respectivement l'angle (AÔI, Aô2, AÔ3) de chaque face de fuite (61, 62, 63), étant orienté positivement selon le sens trigonométrique, respectivement selon le sens opposé au sens trigonométrique, dans un repère local XZ défini par un axe circonférentiel X, tangent à la circonférence du pneumatique et orienté selon le sens de rotation du pneumatique, et par un axe radial Z, perpendiculaire à la circonférence du pneumatique et orienté vers l'axe de rotation du pneumatique,
caractérisé en ce que l'angle (A51) de la face d'attaque (51) de tout élément en relief (31) de la première portion médiane (21) est strictement supérieur à l'angle (AÔI) de la face de fuite (61) dudit élément en relief (31) et en ce que l'angle (A52, A53) de la face d'attaque (52, 53) de tout élément en relief (32, 33) de chacune des deuxième et troisième portions latérales (22, 23) est strictement inférieur à l'angle (Α^, Αβ3) de la face de fuite (62, 63) dudit élément en relief (32, 33).
2 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon la revendication 1 dans lequel la première portion médiane (21) est symétrique par rapport à un plan équatorial (XZ) passant par le milieu de la bande de roulement (2) et perpendiculaire à l'axe de rotation (ΥΥ') du pneumatique.
3 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel l'angle (A51) de la face d'attaque (51) de tout élément en relief (31) de la première portion médiane (21) est au moins égal à 15° et au plus égal à 35°.
4 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'angle ( 51) de la face de fuite (61) de tout élément en relief (31) de la première portion médiane (21) est au moins égal à 6° et au plus égal à 12°.
5 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel la différence entre l'angle (A51) de la face d'attaque (51) et l'angle (A51) de la face de fuite (61) de tout élément en relief (31) de la première portion médiane (21) est au moins égale à 5° et au plus égale à 30°. 6 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel l'angle (A52, A53) de la face d'attaque (52, 53) de tout élément en relief (32, 33) de chacune des deuxième et troisième portions latérales (22, 23) est au moins égal à 6° et au plus égal à 12°.
7 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel l'angle (A52, AÔ3) de la face de fuite (62, 63) de tout élément en relief (32, 33) de chacune des deuxième et troisième portions latérales (22, 23) est au moins égal à 15° et au plus égal à 35°.
8 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la différence entre l'angle (Α^, 53) de la face de fuite (62, 63) et l'angle (A52, A53) de la face d'attaque (52, 53) de tout élément en relief (32, 33) de chacune des deuxième et troisième portions latérales (22, 23) est au moins égale à 5° et au plus égale à 30°.
9 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel la bande de roulement (2) est constituée par la superposition radiale d'au moins un premier matériau élastomérique radialement intérieur et d'un deuxième matériau élastomérique radialement extérieur.
10 - Pneumatique (1) pour véhicule lourd de type génie civil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel la première portion médiane (21) est constituée par un matériau élastomérique médian et chacune des deuxième et troisième portions latérales (22, 23) est constituée par un matériau élastomérique latéral différent du matériau élastomérique médian.
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