WO2018100281A1 - Procède de préparation d'un pneumatique pour des tests a l'état usé - Google Patents

Procède de préparation d'un pneumatique pour des tests a l'état usé Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres

Definitions

  • the present invention relates to pneumatic tires, and more particularly to a method for preparing a tire to estimate its performance in the worn state on snowy ground.
  • the tread of a tire is provided with a sculpture including delimited sculpture elements or elementary blocks by various main grooves, longitudinal, transverse or oblique, the elementary blocks may further comprise various incisions or slices finer.
  • the grooves are channels for evacuating water during a wet run and define the leading edges of the carving elements.
  • the tread has its maximum thickness. This initial thickness may vary depending on the type of tire considered and the purpose for which it is intended; for example, "winter" tires generally have a greater tread depth than "summer” tires.
  • the height of the elementary blocks of the sculpture decreases and the stiffness of these elementary blocks increases.
  • the increase in stiffness of the elementary blocks of sculpture results in a decrease in certain performance of the tire, such as the behavior or grip on wet or snowy ground.
  • the lifespan of the tires is variable depending on their conditions of use. But even under severe conditions of use, that is to say when driving at lateral accelerations of the vehicle, this lifetime is often greater than 10 000 kms.
  • the ASTM F 1046-01 standard describes a method of preparation of tires whose tread is planed for subsequent performance tests.
  • the objective is to reduce the thickness of the tread of the tire by a height H to bring it to a thickness comparable to that of a tire at the end of its life, that is to say when the depth grooves of the sculpture becomes close to 1, 5 to 2 mm.
  • This document proposes, after measuring the geometry of the tread, in a first step to reduce the thickness of the tread having a thickness equal to 0.95 H by planing with for example a rotary knife. and in a second step of finely planing by brushing with a sandpaper for example.
  • This document proposes an optional step of rolling the tire on a vehicle to eliminate the surface film of the tread which is highly dependent on previous planing.
  • the subject of the invention is a method for preparing a tire in order to be able to estimate the performances at a given worn state on snow-covered ground of the tire, state in which the thickness of the tread of the tire is reduced by a height H, comprising the following steps: measuring the geometry of the tread of the tire;
  • the threshold h is greater than 0.2 mm. This allows a better robustness of the tire preparation process.
  • the threshold h is less than 0.4 mm. It is found that increasing the value of this threshold and therefore the duration of the rolling vehicle no longer improves the quality of the preparation beyond this threshold.
  • the step of rolling the vehicle tire is performed on a circuit representative of a severe use of the tire.
  • the preparation method comprises an additional step of checking the tire.
  • This step may include a visual observation of the tread.
  • the surface roughness of the tread is measured, and it is verified that after the rolling step on the vehicle, the tread of the tire has a surface roughness. less than the surface roughness measured after the planing operation. This ensures that the preparation has been sufficient.
  • FIG. 1 illustrates the distribution of mileage achieved by a set of drivers of vehicles
  • FIG. 2 illustrates the evolution of snow tire performance as a function of the depth of the sculptures and their state
  • the measurement is done by means of a depth gauge which gives the difference in height between the bottom of a sculpture and the adjacent apex. Several measurement points are taken transversely and circumferentially. Usually, 15 to 25 measurements per tire are taken. The accuracy of the measurements is of the order of 0.1 mm.
  • planing of the new tire treads was achieved by means of a planing machine equipped with an abrasive head.
  • the trajectory of the abrasive head is piloted so as to control the profile of the desired tread.
  • An example of such a planing machine is shown in US 3,935,676.
  • the procedure for characterizing wear in actual use of tires consists in constituting a sample of 25 to 100 vehicles equipped with given tires, to determine for each vehicle its severity of use, that is to say the life of its tires.
  • the wear performance of such a set of tires / vehicles in a given area is described by a statistical distribution of the service lives of the tires. This is a normal log distribution (see Fig. 1).
  • the curve F (x) shows the percentage of conductors whose tires have a service life less than x.
  • the derived curve f (x) shows the probability that a given driver will reach a given mileage. Three points of the F (x) curve are widely used.
  • the D10 first decile
  • the D50 (median) represents moderate use (50% of drivers will reach at least this mileage)
  • the D90 represents a mild use ( 10%) at least drivers will reach this mileage).
  • a heavy duty road circuit or D10 is a circuit which imposes on the vehicle and its tires conditions such that the mileage of the tire life substantially corresponds to the mileage D10.
  • D10 is 20 331 km, D50 of 32 665 km and D90 of 52482 km. See article Evaluation of Tire Wear Performance, Olivier The Master, Manfred Süssner, Cesar Zarak, SAE Technical Paper Series 980256.
  • the performance on snow-covered tires is characterized with an instrumented vehicle with a single test wheel capable of measuring the performance of tires on snow-covered ground under engine torque during a straight line taxi. This test is described in ASTM F 1805-12: Standard Test Method for Single Wheel Driving Traction in a Straight Line on Snow and Ice-Covered Surfaces, Dec. 2012.
  • the criterion measured is the Ra, arithmetic average roughness value: arithmetic average of the absolute values of the deviations of the profile from the average line of the roughness profile. For each of the tires tested, the roughness of the surface of the tread was measured on 12 distinct points:
  • the four measurements are evenly distributed around the wheel.
  • the measurement method requires a strip of material about 10 mm long, so place the probe on a significant flat surface.
  • FIG. 2 very schematically shows the evolution of snow tire performance according to their depth of sculpture and their history.
  • the tires studied are Alpine 4 tires of 205/55 RI 6 91V and MICHELIN ® brand.
  • the vehicles used are Golf VI 2.0L TDI 140CV of Volkswagen ® brand; tire inflation pressures: 2.3 bars for the four tires; load: front axle tire 540 kg, rear axle tire 540 kg.
  • worn tire of the market is meant tires that have had a normal service life to get closer to the legal limit of depth of the sculptures.
  • the planed tires are new tires whose tread has been planed to reach a tread depth close to the legal limit, but still greater than it to allow road traffic.
  • the tires prepared are tires which have followed a preparation process according to the invention comprising the following steps:
  • tires are obtained with a residual tread height of the order of 2.1 mm.
  • FIG. 3 schematically illustrates the surface roughness variations of the tread of the tires studied as a function of their history.
  • the tires from actual rollings of the market have a dispersed surface roughness but relatively low.
  • the values of Ra are of the order of 2 to 5 ⁇ .
  • the tires after planing have a substantially higher surface roughness of the order of 8 to 10 ⁇ .

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Procédé de préparation d'un pneumatique pour estimer les performances à un état usé donné sur un sol enneigé du pneumatique, état dans lequel l'épaisseur de la bande de roulement du pneumatique est diminuée d'une hauteur H, comportant les étapes suivantes: -mesurer la géométrie de la bande de roulement du pneumatique; -raboter la bande de roulement du pneumatique d'une hauteur H diminuée d'un seuil h supérieur à 0,1 mm; -effectuer un roulage sur véhicule du pneumatique de telle sorte que l'épaisseur de la bande de roulement du pneumatique diminue dudit seuil h; et -déterminer la rugosité de surface de la bande de roulement dudit pneumatique.

Description

PROCEDE DE PREPARATION D'UN PNEUMATIQUE
POUR DES TESTS A L'ETAT USE
Domaine de l'invention
[0001] La présente invention est relative aux bandages pneumatiques, et plus particulièrement à un procédé de préparation d'un pneumatique pour pouvoir estimer ses performances à l'état usé sur sol enneigé.
Etat de la technique
[0002] De manière connue, la bande de roulement d'un bandage pneumatique, qu'il soit destiné à équiper un véhicule de tourisme ou un véhicule poids lourd, est pourvue d'une sculpture comprenant notamment des éléments de sculpture ou blocs élémentaires délimités par diverses rainures principales, longitudinales, transversales ou encore obliques, les blocs élémentaires pouvant en outre comporter diverses incisions ou lamelles plus fines. Les rainures constituent des canaux destinés à évacuer l'eau lors d'un roulage sur sol mouillé et définissent les bords d'attaque des éléments de sculpture. [0003] Quand un bandage pneumatique est neuf, la bande de roulement a son épaisseur maximale. Cette épaisseur initiale peut varier en fonction du type de bandage pneumatique considéré ainsi que de l'usage auquel il est destiné ; à titre d'exemple, les bandages pneumatiques « hiver » ont généralement une profondeur de sculpture supérieure à celle de bandages pneumatiques « été ». Lorsque le bandage pneumatique s'use, la hauteur des blocs élémentaires de la sculpture diminue et la raideur de ces blocs élémentaires augmente. L'augmentation de raideur des blocs élémentaires de sculpture entraîne une diminution de certaines performances du bandage pneumatique, comme le comportement ou l'adhérence sur sol mouillé ou enneigé.
[0004] Il est donc nécessaire de ne pas se limiter à tester les bandages pneumatiques à l'état neuf mais de réaliser aussi des tests de performance à l'état usé, notamment sur sols mouillé ou enneigé.
[0005] La durée de vie des pneumatiques est variable en fonction de leurs conditions d'usage. Mais, même dans des conditions d'usage sévère, c'est-à-dire lors de roulages à accélérations latérales du véhicule élevées, cette durée de vie est souvent supérieure à 10 000 kms.
[0006] Pour limiter les coûts liés à l'obtention d'un pneumatique usé, on propose de raboter la bande de roulement, c'est-à-dire de diminuer par découpe ou brossage l'épaisseur de la bande de roulement du pneumatique d'une hauteur correspondant à celle qui serait obtenue par usure en roulage du pneumatique.
[0007] Or, on a constaté qu'un pneumatique dont la bande de roulement a été rabotée ne présente pas des niveaux de performance, notamment en test sur sol enneigé, équivalents à ceux d'un pneumatique usé naturellement. [0008] La norme ASTM F 1046-01 décrit un mode de préparation de pneumatiques dont la bande de roulement est rabotée en vue de tests ultérieurs de performances. L'objectif est de diminuer l'épaisseur de la bande de roulement du pneumatique d'une hauteur H pour l'amener à une épaisseur comparable à celle d'un pneumatique en fin de vie, c'est-à-dire lorsque la profondeur des rainures de la sculpture devient proche de 1 ,5 à 2 mm. [0009] Ce document propose, après avoir mesuré la géométrie de la bande de roulement, dans une première étape de diminuer l'épaisseur de la bande de roulement d'une épaisseur égale à 0,95 H par rabotage avec par exemple un couteau rotatif et dans une deuxième étape de réaliser un rabotage fin par brossage avec un papier de verre par exemple.
[0010] Ce document propose ensuite une étape optionnelle de roulage du pneumatique sur un véhicule pour éliminer la pellicule de surface de la bande de roulement qui est fortement fonction des rabotages précédents.
[0011] Mais ce document ne donne pas de conditions concrètes pour la préparation de pneumatiques pour pouvoir estimer leur performance sur sol enneigé.
Description brève de l'invention [0012] L'invention a pour objet un procédé de préparation d'un pneumatique pour pouvoir estimer les performances à un état usé donné sur sol enneigé du pneumatique, état dans lequel l'épaisseur de la bande de roulement du pneumatique est diminuée d'une hauteur H, comportant les étapes suivantes : - mesurer la géométrie de la bande de roulement du pneumatique ;
- raboter la bande de roulement du pneumatique d'une hauteur H diminuée d'un seuil h supérieur à 0,1 mm ; et
- effectuer un roulage sur véhicule du pneumatique de telle sorte que l'épaisseur de la bande de roulement du pneumatique diminue d'une hauteur supérieure ou égale au seuil h ; et
- déterminer la rugosité de surface de la bande de roulement dudit pneumatique.
[0013] Les essais réalisés par les Demanderesses ont montré que la deuxième étape de rabotage de la bande de roulement doit obligatoirement être complétée par un roulage sur véhicule pour amener le pneumatique et sa bande de roulement en particulier dans un état proche de celui obtenu par une usure naturelle. Cette deuxième étape doit entraîner une diminution significative de l'épaisseur de la bande de roulement pour être efficace.
[0014] En effet, les études ont montré qu'une opération de rabotage crée une rugosité de surface non représentative de l'état usé d'un pneumatique. [0015] Avantageusement, le seuil h est supérieur à 0,2 mm. Cela permet une meilleure robustesse du procédé de préparation du pneumatique.
[0016] Très avantageusement, le seuil h est inférieur à 0,4 mm. On constate en effet qu'augmenter la valeur de ce seuil et donc la durée du roulage sur véhicule n'améliore plus la qualité de la préparation au-delà de ce seuil. [0017] De préférence, l'étape de roulage du pneumatique sur véhicule est réalisée sur un circuit représentatif d'un usage sévère du pneumatique.
[0018] Cela permet d'obtenir la diminution d'épaisseur du seuil h en un nombre de kilomètres raisonnable compris entre 500 et 2 000 km et de préférence entre 800 et 1 500 km. [0019] Avantageusement, le procédé de préparation comprend une étape additionnelle de vérification du pneumatique.
[0020] Cette étape peut comporter une observation visuelle de la bande de roulement. [0021] De préférence, après l'opération de rabotage, on mesure la rugosité de surface de la bande de roulement, et on vérifie qu'après l'étape de roulage sur véhicule, la bande de roulement du pneumatique a une rugosité de surface inférieure à la rugosité de surface mesurée après l'opération de rabotage. [0022] Cela permet de garantir que la préparation a été suffisante.
Description des Figures
[0023] L'invention sera mieux comprise à l'aide du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 illustre la distribution des kilométrages atteints par un ensemble de conducteurs de véhicules ;
- la figure 2 illustre l'évolution des performances neige de pneumatiques en fonction de la profondeur des sculptures et de leur état ; et
- la figure 3 présente l'influence de l'histoire des pneumatiques sur la rugosité de surface de leur bande de roulement.
Description détaillée de l'invention Méthodes de test
A Mesure de la géométrie d'une bande de roulement d'un pneumatique
[0024] La mesure se fait au moyen d'une jauge de profondeur qui donne la différence de hauteur entre le fond d'une sculpture et le sommet adjacent. On prend plusieurs points de mesure transversalement et circonférentiellement. Usuellement on prend de 15 à 25 mesures par pneumatique. La précision des mesures est de l'ordre de 0,1 mm.
B Rabotage de la bande de roulement d'un pneumatique
[0025] Le rabotage des bandes de roulement des pneumatiques neuf a été réalisé au moyen d'une machine de rabotage équipée d'une tête abrasive. On pilote la trajectoire de la tête abrasive de façon à maîtriser le profil de la bande de roulement recherché. Un exemple d'une telle machine de rabotage est présenté dans le document US 3,935,676.
C Test d'usure sévère de pneumatiques
[0026] La procédure pour caractériser l'usure en usage réel de pneumatiques consiste à constituer un échantillon de 25 à 100 véhicules équipés de pneumatiques donnés, à déterminer pour chaque véhicule sa sévérité d'usage, c'est-à-dire la durée de vie de ses pneumatiques. La performance d'usure d'un tel ensemble pneumatiques / véhicules dans une zone déterminée est décrite par une distribution statistique des durées de vie en service des pneumatiques. C'est une distribution log normale (voir fïg. 1). [0027] La courbe F(x) montre le pourcentage de conducteurs dont les pneumatiques ont une durée de vie inférieure à x. La courbe dérivée f(x) montre la probabilité qu'a un conducteur donné d'atteindre un kilométrage donné. Trois points de la courbe F(x) sont largement utilisés. Le D10 (premier décile) représente une usure sévère (au plus 10% des conducteurs atteindront ce kilométrage), le D50 (médian) représente un usage modéré (50% des conducteurs atteindront au moins ce kilométrage) et le D90 représente un usage doux (10%) des conducteurs au moins atteindront ce kilométrage).
[0028] Un circuit routier à usage sévère ou D10 est un circuit qui impose au véhicule et à ses pneumatiques des conditions telles que le kilométrage de durée de vie des pneumatiques correspond sensiblement au kilométrage D10. [0029] Dans l'exemple de la figure 1, D10 est de 20 331 km, D50 de 32 665 km et D90 de 52482 km. Voir l'article Evaluation of Tire Wear Performance, Olivier Le Maître, Manfred Sùssner, César Zarak, SAE Technical Paper Séries 980256.
D Tests de performance neige
[0030] La performance sur sol enneigé des pneumatiques est caractérisée avec un véhicule instrumenté avec une roue unique de test capable de mesurer les performances des pneumatiques sur sol enneigé sous couple moteur lors d'un roulage ligne droite. Ce test est décrit dans la norme ASTM F 1805 - 12 : Standard Test Method for Single Wheel Driving Traction in a Straight Line on Snow and Ice-Covered Surfaces, Dec. 2012.
E Mesure de la rugosité de surface d'une bande de roulement de pneumatique [0031] Les mesures de rugosité ont été effectuées à l'aide d'un rugosimètre Mitutoyo SI 400 dans un laboratoire climatisé.
[0032] Le critère mesuré est le Ra, valeur de rugosité moyenne arithmétique : moyenne arithmétique des valeurs absolues des écarts du profil par rapport à la ligne moyenne du profil de rugosité. [0033] Pour chacun des pneumatiques testés, la rugosité de la surface de la bande de roulement a été mesurée sur 12 points distincts :
- 4 sur l'épaule droite ;
- 4 au centre ;
- 4 sur l'épaule gauche.
[0034] Les quatre mesures sont réparties uniformément au tour de roue.
[0035] La méthode de mesure nécessite une bande de matériau longue d'environ 10 mm, il faut donc placer le palpeur sur une surface plate significative.
Essais [0036] La figure 2 présente de façon très schématique l'évolution de la performance neige de pneumatiques en fonction de leur profondeur de sculpture et de leur histoire.
[0037] Les pneumatiques étudiés sont des pneumatiques Alpin 4 de dimensions 205/55 RI 6 91V et de marque MICHELIN®. Les véhicules utilisés sont des Golf VI 2.0L TDI 140CV de marque Volkswagen® ; pressions de gonflage des pneumatiques : 2,3 bars pour les quatre pneumatiques ; charge : pneumatique de l'essieu avant 540 kg, pneumatique de l'essieu arrière 540 kg.
[0038] On compare les performances d'un pneumatique neuf à celles de pneumatiques usés du marché, rabotés et préparés selon l'un des procédés selon l'invention.
[0039] Par pneumatique usé du marché, on entend des pneumatiques qui ont eu une vie de service normale jusqu'à se rapprocher de la limite légale de profondeur des sculptures.
[0040] Les pneumatiques rabotés sont des pneumatiques neufs dont la bande de roulement a été rabotée pour atteindre une profondeur de sculptures proche de la limite légale, mais toujours supérieure à celle-ci pour autoriser les roulages sur route.
[0041] Les pneumatiques préparés sont des pneumatiques qui ont suivi un procédé de préparation selon l'invention comportant les étapes suivantes :
- mesurer la géométrie de la bande de roulement des pneumatiques ;
- raboter la bande de roulement des pneumatiques jusqu'à avoir une hauteur de sculptures résiduelle de 2,3 mm ; - mesurer la rugosité de surface de la bande de roulement après rabotage ;
- effectuer un roulage de l'ordre de 1000 km sur véhicules dans des conditions d'usage sévère ; et
- réaliser une mesure de rugosité de surface de la bande de roulement après roulage. [0042] On obtient ainsi des pneumatiques avec une hauteur de sculpture résiduelle de l'ordre de 2,1 mm.
[0043] Les performances sur sol enneigé de l'ensemble des pneumatiques étudiés ont été testées comme précédemment décrit.
[0044] On constate que très logiquement les pneumatiques neufs avec une hauteur de sculpture maximale ont les meilleurs performances et que les pneumatiques issus du marché présentent des performances bien inférieures quoiqu'avec une dispersion notable.
[0045] Les pneumatiques rabotés et testés après rabotage ont une performance signifïcativement supérieure à celle des pneumatiques issus du marché et cela confirme qu'ils ne peuvent pas être utilisés pour réaliser des tests significatifs pour prévoir la performance sur sol enneigé de pneumatiques.
[0046] En revanche, les pneumatiques issus d'une préparation selon l'invention présentent des performances proches de celles des pneumatiques issus du marché. Cela montre que la troisième étape de préparation est critique pour pouvoir obtenir des pneumatiques proches de ceux du marché. [0047] La figure 3 illustre de façon schématique les variations de rugosité de surface de la bande de roulement des pneumatiques étudiés en fonction de leur histoire.
[0048] Les pneumatiques issus de roulages réels du marché ont une rugosité de surface dispersée mais relativement faible. Les valeurs de Ra sont de l'ordre de 2 à 5 μιη.
[0049] Les pneumatiques après rabotage ont une rugosité de surface sensiblement plus élevée de l'ordre de 8 à 10 μιη.
[0050] Les pneumatiques préparés, c'est-à-dire ayant eu un roulage de 1 000 km dans des conditions d'usage sévère après leur rabotage ont eu leur hauteur de sculpture diminuée d'une hauteur h de l'ordre de 0,2 mm et leur rugosité de surface diminuée jusqu'à des valeurs de l'ordre de 5 μιη.
[0051] Ces valeurs de rugosité sont comparables à celles des pneumatiques issus du marché et on a aussi constaté que les performances sur sol enneigé de ces pneumatiques préparés sont proches de celles des pneumatiques issus du marché.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d'un pneumatique pour estimer les performances à un état usé donné sur sol enneigé dudit pneumatique, état dans lequel l'épaisseur de la bande de roulement dudit pneumatique est diminuée d'une hauteur H, comportant les étapes suivantes :
- mesurer la géométrie de la bande de roulement du pneumatique ;
- raboter la bande de roulement dudit pneumatique d'une hauteur H diminuée d'un seuil h supérieur à 0,1 mm ;
- effectuer un roulage sur véhicule dudit pneumatique de telle sorte que l'épaisseur de la bande de roulement dudit pneumatique diminue d'une hauteur supérieure ou égale audit seuil h ; et
- déterminer la rugosité de surface de la bande de roulement dudit pneumatique. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le seuil h est supérieur à 0,
2 mm.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le seuil h est inférieur à 0,4 mm.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de roulage du pneumatique sur véhicule est réalisée sur un circuit représentatif d'un usage sévère dudit pneumatique.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape de roulage comprend entre 500 et 2 000 km.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape de roulage comprend entre 800 et 1 500 km.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de vérification comporte une observation visuelle de la bande de roulement dudit pneumatique.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, après l'opération de rabotage, on mesure la rugosité de surface de la bande de roulement, et on vérifie qu'après l'étape de roulage sur véhicule, la bande de roulement du pneumatique a une rugosité de surface inférieure à la rugosité de surface mesurée après l'opération de rabotage.
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US3935676A (en) 1975-03-24 1976-02-03 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire tread grinding

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NO NAME: "Standard Guide for Preparing Artificially Worn Passenger and Light Truck Tires for Testing1 ASTM Standards: F 421 Test Method for Measuring Groove and Void Depth in Passenger Car Tires", 14 June 2004 (2004-06-14), XP055391969, Retrieved from the Internet <URL:ftp://185.72.26.245/Astm/2/01/Section 09/ASTM0902/PDF/F1046.pdf> [retrieved on 20170718] *

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