PNEUMATIQUE

Domaine de l'invention [0001] La présente invention est relative aux pneumatiques, et plus particulièrement à une méthode de test de la résistance à une perte de pression consécutive à une perforation d'un pneumatique.

État de la technique

[0002] Lors d'une perforation de la paroi d'un pneumatique par un objet perforant tel une vis ou un clou, ou « crevaison », l'air de gonflage du pneumatique peut s'échapper par la perforation et la perte de pression consécutive entraîner une mise à plat du pneumatique et un arrêt du véhicule.

[0003] Le délai entre la perforation et la mise à plat du pneumatique est très variable, en fonction notamment de la taille de l'objet perforant mais aussi de la poursuite ou non du roulage avec l'objet perforant en place dans la paroi du pneumatique. Ce roulage entraîne des mouvements relatifs entre l'objet perforant et la paroi du pneumatique ce qui agrandit souvent la perforation et accélère le débit de fuite.

[0004] Pour résoudre ce problème des crevaisons qui date du début même de l'utilisation des roues chaussées de pneumatiques gonflés, la solution usuelle est de s'arrêter et de remplacer la roue concernée par une roue de secours.

[0005] D'autres solutions ont été imaginées et sont disponibles sur le marché pour éviter d'avoir à utiliser une roue de secours.

[0006] Le document US 5 916 931 présente un récipient aérosol comportant une émulsion aqueuse de latex mélangée avec différents produits dont des produits fibreux et un gaz propulseur. En cas de pneumatique à plat, ce récipient est prévu pour être fixé à la valve du pneumatique et pour envoyer dans la cavité interne du pneumatique le gaz propulseur et l'émulsion d'obturation / réparation. Le pneumatique est alors regonflé au moins partiellement, l'émulsion colmate la perforation et on peut recommencer à rouler, à vitesse réduite d'abord pour bien répartir Pémulsion sur toute la surface interne du pneumatique puis normalement.

[0007] Il existe aussi des kits de réparation, proposés par certains constructeurs automobiles en lieu et place d'une roue de secours. Cela a pour intérêt de réduire le poids de la voiture, donc sa consommation de carburant et de libérer de l'espace sous le plancher du coffre.

[0008] Le kit de crevaison se compose d'un compresseur, d'une bouteille de produit d'étanchéité, d'un câble de raccordement électrique et d'un flexible d'air. Une fois la bouteille de produit fixée sur le compresseur, le flexible d'air vissé sur la bouteille et sur la valve du pneumatique et le câble électrique branché sur l'allume cigares du véhicule, il n'y a plus qu'à mettre l'interrupteur du compresseur sur « on », tout en laissant tourner le moteur pour ne pas décharger la batterie.

[0009] Le produit d'étanchéité se vide dans le pneumatique en environ 30 secondes pendant lesquelles la pression dans le flexible d'air va monter jusqu'à environ 6 bars. Ensuite, l'air gonflera le pneumatique et la pression de gonflage théorique sera atteinte dans les 10 minutes. Une fois la pression atteinte, il n'y a plus qu'à éteindre le compresseur et démonter le kit.

[0010] Une fois le pneumatique regonflé, il faut prendre rapidement le volant, parcourir 10 km et vérifier la pression du pneumatique à l'aide du compresseur et du flexible d'air pour la porter au niveau requis.

[0011] Une fois le pneumatique crevé réparé, il convient de ne pas dépasser les 80 km/h et de faire contrôler ou changer son pneumatique rapidement. Le kit de réparation des pneumatiques n'est qu'une réparation temporaire.

[0012] Les manufacturiers de pneumatiques ont aussi proposé des pneumatiques pourvus sur leur paroi intérieure ou dans leur structure d'une couche de produits élastiques, visqueux ou pâteux, appelés « produits auto -obturants », permettant une obturation des perforations. Le document WO 2008/080556 Al présente un exemple d'un tel pneumatique. Ces pneumatiques ne sont pas en tant que tel increvables, mais les perforations sont normalement refermées ou obturées par le produit auto-obturant. [0013] Les fabricants de ces différentes solutions présentent tous des résultats remarquables d'obturation des perforations grâce à leurs produits, notamment lors d'une perforation suivie d'un retrait immédiat de l'objet perforant. Mais, aucune méthode de test correspondant aux conditions usuelles de roulage n'existe et ainsi il est très difficile de connaître l'efficacité réelle de ces différentes solutions et de les comparer entre elles.

Description brève de l'invention

[0014] L'invention a pour objet une méthode de test de la résistance d'un pneumatique à une perte de pression consécutive à une perforation, caractérisée en ce qu'elle comporte les étapes suivantes : - créer dans la paroi du pneumatique une pluralité de perforations en insérant à travers la paroi une pluralité d'objets perforants ;

- faire rouler le pneumatique comportant les objets perforants sur une distance donnée avec une pression de gonflage régulée ;

- arrêter le roulage ; et

- déterminer pour chaque perforation un indice de résistance à la perte de pression basé sur une estimation du débit de fuite de la perforation.

[0015] Cette méthode de test a l'avantage d'être très sélective en raison du roulage effectué en présence d'une pluralité d'objets perforants. Ce roulage entraîne des déplacements relatifs des objets perforants et de la paroi du pneumatique qui peuvent élargir les perforations et rendre beaucoup plus difficile leur obturation ou le maintien de leur obturation. L'utilisation d'une pluralité d'objets perforants de types et de diamètres variés couplé à un roulage à pression régulée permet avec un seul pneumatique d'obtenir de nombreux résultats de résistance à la perforation et donc de limiter le nombre d'essais nécessaires. Il est avantageux de réguler la pression de gonflage du pneumatique testé pour compenser des fuites éventuelles susceptibles d'apparaître pendant le roulage, particulièrement en cas d'éjection d'objet perforant. Cela permet d'étudier la performance des perforations liées aux autres objets perforants présents dans le pneumatique.

[0016] Cette méthode de test est particulièrement utile pour les pneumatiques comportant un produit auto -obturant, par exemple une couche de produit auto-obturant disposée sur sa paroi intérieure ou dans sa paroi. [0017] Lorsque le pneumatique ne comporte pas de produit auto -obturant, à l'arrêt du roulage et avant de déterminer l'indice de résistance à la perte de pression, on met en place dans la cavité interne du pneumatique un produit d'obturation.

[0018] Cette méthode de test permet donc de tester dans des conditions réalistes toutes les solutions de remplacement d'une roue de secours en cas de crevaison, et notamment les bombes anti-crevaison et les kits de réparation. Bien entendu, cette mise en place d'un produit d'obturation à l'intérieur de la cavité interne du pneumatique est à effectuer en suivant le mode opératoire propre à chaque solution d'obturation testée.

[0019] Selon un mode particulier de mise en œuvre, lorsque un objet perforant est resté en place pendant le roulage, on détermine un indice de résistance à la perte de pression avec objet perforant en place (Ip) basé sur une estimation du débit de fuite.

[0020] Lorsque un objet perforant a été éjecté pendant le roulage, on peut déterminer un indice de résistance à la perte de pression après éjection de l'objet perforant (I _E ) basé sur une estimation du débit de fuite. [0021] On constate que ces deux indices Ip et I _E sont complémentaires.

[0022] Alternativement, la méthode de test selon l'invention peut comporter les étapes complémentaires suivantes après l'arrêt du roulage :

- extraire l'objet perforant de chaque perforation ayant l'objet perforant en place ; et

- déterminer pour chaque perforation dont l'objet perforant a été éjecté au cours du roulage ou extrait à l'issue du roulage un indice de résistance à la perte de pression (I _E ) basé sur une estimation du débit de fuite.

[0023] De préférence, la méthode de test comporte l'étape complémentaire de redéterminer après un temps donné, de l'ordre de 5 à 20 mn, pour chaque perforation dont l'objet perforant a été éjecté au cours du roulage ou extrait à l'issue du roulage un indice de résistance à la perte de pression (I ₁₀ ) basé sur une estimation du débit de fuite.

[0024] On peut ensuite avantageusement calculer un indice de résistance à la perte de pression moyen (I _M ) pour l'ensemble des perforations.

[0025] Les trois indices ainsi obtenus Ip, I _E et I ₁₀ , ainsi que l'indice moyen I _M permettent de caractériser de façon très sélective la résistance à la perte de pression consécutive à une perforation d'un pneumatique, que ce pneumatique soit équipé dès l'origine d'un produit auto-obturant ou non.

[0026] La méthode peut aussi avantageusement comporter après l'arrêt du roulage, l'extraction de tous les objets perforants en place et la détermination du ou des indices de résistance à la perte de pression l'étape complémentaire suivante :

- faire rouler le pneumatique gonflé sans objet perforant en place ; et

- déterminer pour chaque perforation un indice de résistance à la perte de pression basé sur une estimation du débit de fuite.

[0027] La distance de roulage complémentaire sans objet perforant peut être comprise entre 100 et 500 km.

[0028] Cette étape complémentaire de roulage permet d'évaluer la tenue dans le temps de l'obturation réalisée par le dispositif d'obturation/réparation étudié.

[0029] De préférence, la distance de roulage du pneumatique gonflé comportant l'objet perforant à travers sa paroi est supérieure à 200 km et très préférentiellement supérieure à 500 km.

[0030] Le roulage du pneumatique peut être effectué sur un volant.

[0031] Ce volant a de préférence un développement supérieur à 16 m.

[0032] De préférence, le pneumatique est gonflé avant d'insérer les objets perforants à travers sa paroi. [0033] Cela facilite l'insertion des objets perforants.

[0034] Pendant le roulage, la pression de gonflage du pneumatique est de préférence régulée et très préférentiellement régulée à une pression comprise entre 1,8 et 3 bars.

[0035] De préférence, la vitesse de roulage est supérieure à 90 km/h et très préférentiellement comprise entre 90 et 160 km/h. [0036] De façon avantageuse, on fait varier la vitesse de roulage par paliers de vitesses croissantes.

[0037] Ces paliers de vitesses croissantes permettent d'accélérer le test et d'augmenter sa sélectivité. [0038] Avantageusement la pluralité d'objets perforants comprend des vis et des clous de diamètres variés.

[0039] Le diamètre des objets perforants est de préférence de 1 à 5 mm.

[0040] Avantageusement, la pluralité d'objets perforants comporte de 3 à 30 objets perforants, préférentiellement entre 8 et 20.

[0041] Les objets perforants peuvent être insérés dans le sommet du pneumatique à partir de la surface extérieure des sillons de sculpture du pneumatique.

[0042] Ils peuvent aussi être insérés dans les motifs de sculpture du pneumatique.

[0043] Avantageusement, on utilise un agent tensio-actif pour visualiser et apprécier qualitativement le débit de fuite de chaque perforation.

[0044] On peut utiliser le barème suivant pour apprécier le débit de fuite d'une perforation :

- 100 : aucune bulle n'est visible, pas de fuite ;

- 80 : nano-fuite, de très petites bulles de diamètre inférieur à 0,1 mm, visibles seulement à la loupe ;

- 60 : micro-fuite, petites bulles visibles à l'œil nu, de diamètre compris entre 0,1 et 1 mm ;

- 0 : fuite, bulles évolutives de diamètre supérieur à 1 mm, ou pas de bulle en raison d'un débit d'air trop important. [0045] Il est aussi avantageux de déterminer un indice global en combinant les notations de chaque objet perforant et en les pondérant avec une courbe de fréquence d'apparition des objets en clientèle.

[0046] Cela permet de disposer d'un indice unique approprié pour qualifier la résistance à la perforation d'un pneumatique donné dans des conditions de roulage elles-aussi données. [0047] On peut par exemple se référer à la courbe de distribution des diamètres des clous observés dans un pays donné. Description des Figures

[0048] Les figures annexées illustrent différents aspects de la méthode de test de la résistance à une perte de pression d'un pneumatique dans le cas d'un pneumatique comportant une couche auto -obturante sur sa paroi intérieure : - la figure 1 présente quelques objets perforants ;

- la figure 2 est une courbe, en fréquence cumulée, de la distribution des diamètres de clous observée en Chine et aux États-Unis ;

- la figure 3 est une vue de dessus partielle d'un sommet de pneumatique comportant trois perforations ;

- la figure 4 illustre le cas d'une perforation avec débit de fuite nul ;

- les figures 5 (a) et (b) illustrent le cas d'une perforation avec très faible débit de fuite ;

- la figure 6 illustre les cas d'une perforation avec faible débit de fuite ;

- les figures 7 (a) et (b) illustrent les cas d'une perforation avec fuite rapide ; et

- la figure 8 montre le résultat d'un test de résistance à la perforation. Description détaillée de l'invention

[0049] On teste un pneumatique 1 de dimension 205/55 R 16 Michelin Energy 3 pourvu d'une couche de produit auto-obturant telle que présentée dans la demande WO 2008/080556 Al précitée.

[0050] La figure 1 présente quelques exemples d'objets perforants couramment utilisés pour la méthode de test. Il s'agit de clous 21 de diamètre 3 mm, de clous 22 de diamètre 4 mm et de clous 23 de diamètre 5 mm ainsi que de vis 25 de diamètre 3,5 mm.

[0051] Les diamètres de ces objets perforants sont tout à fait réalistes des objets perforants rencontrés dans des conditions réelles de roulage. La figure 2 présente en fréquence cumulée la distribution des clous observés sur des routes en Chine et aux États- Unis. On constate que l'ensemble des clous de diamètres inférieurs ou égaux à 5 mm correspond à plus de 90 % des objets rencontrés.

[0052] Après avoir monté le pneumatique sur une roue appropriée et l'avoir gonflé à 2,5 bars, on attache rigidement le pneumatique et la roue sur un moyeu rotatif non représenté et on insère à travers le sommet 3 du pneumatique 1 une pluralité d'objets perforants. [0053] La figure 3 présente en vue de dessus partielle le sommet 3 du pneumatique 1. La sculpture du pneumatique comporte deux sillons longitudinaux, intérieur 7 et extérieur 9 ainsi qu'une épaule extérieure 5 avec un ensemble de sillons latéraux 11. Par intérieur ou extérieur, on se réfère au côté du pneumatique destiné à être monté vers l'intérieur du véhicule ou vers l'extérieur du véhicule, la sculpture de ce pneumatique étant asymétrique. A la figure 3, on voit trois perforations par des clous 21 disposées dans le sillon longitudinal intérieur 7, le sillon longitudinal extérieur 9 et dans le sillon latéral 11 de l'épaule extérieure 5.

[0054] Sur l'ensemble du sommet, on a inséré trois clous 21 de diamètre 3 mm et de longueur comprise entre 45 et 60 mm, trois clous 22 de diamètre 4 mm et de longueur similaire et trois clous 23 de diamètre 5 mm et de longueur similaire ainsi que trois vis 25 de diamètre 3,5 mm et de longueur comprise entre 35 et 50 mm. Les objets perforants sont régulièrement répartis sur la circonférence du sommet. Le clou 21 disposé dans le sillon 1 1 de l'épaule sont placés à une distance comprise entre 20 et 30 mm du sillon longitudinal extérieur 9.

[0055] Il est aussi possible de perforer le sommet du pneumatique à partir des motifs de la sculpture mais cela demande des efforts de pénétration supérieurs. Cela modifie aussi les conditions d'éjection des objets perforants lors du roulage.

[0056] On fixe ensuite l'ensemble pneumatique et roue gonflé sur le moyeu d'une rouleuse de diamètre supérieur à 16 m pour se rapprocher des conditions de roulage sol plan.

[0057] Les conditions de roulage sont les suivantes : la pression de gonflage est régulée, par exemple à 2,5 bars, la charge appliquée est de l'ordre de 90 % de la capacité de charge du pneumatique, la température dans l'enceinte de la rouleuse est régulée à environ 20°C et le roulage est un roulage droit, sans couple ni dérive ni carrossage appliqués.

[0058] On fait rouler le pneumatique dans ces conditions avec des paliers de vitesse de 10 km/h de 100 à 150 km h, chaque palier durant 1 heure. Le test complet dure ainsi 6 heures et 750 km.

[0059] Pendant le roulage, environ 70 % des clous de 5 mm de diamètre sont expulsés et environ 30 % des clous de 4 mm de diamètre le sont aussi. Les clous de diamètre 3 mm restent normalement dans le sommet du pneumatique. Les vis ne sont pas non plus expulsées pendant le roulage, le filetage augmente l'effort nécessaire pour les extraire.

[0060] Il est à noter que dans le cas de certains types ou dimensions de pneumatiques, les clous de diamètre 3 mm peuvent aussi être expulsés. [0061] Après le roulage, une phase de refroidissement de 4 heures au minimum est respectée.

[0062] Le résultat du test est une observation qualitative des fuites de chaque perforation, avant extraction (si l'objet perforant est toujours présent après le roulage), après extraction et environ 10 mn après l'extraction. [0063] Les fuites sont évaluées avec l'aide d'un agent tensio-actif, par exemple une bombe aérosol de la marque « 1000 bulles ». Le produit est projeté sur la perforation et l'observateur note la présence, la taille et le nombre des bulles avec l'aide d'une loupe et sous un fort éclairage.

[0064] Les figures 4 à 7 illustrent les différents cas observés avec les objets perforants en place (Fig. 4, 5(a), 6 et 7(a)) et après son extraction ou éjection (Fig. 5(b), 7(b)).

[0065] A la fig. 4, on voit un clou 21 traversant une perforation 41 disposée dans le sillon longitudinal 9 du pneumatique. On ne voit aucune bulle, il n'y a pas de fuite, la perforation est notée 10 ou 100%.

[0066] A la figure 5(a), on voit un objet perforant 21 traversant une perforation 51 disposée dans le sillon longitudinal 9 du pneumatique. L'application du produit tensio-actif permet de visualiser un grand nombre de très très petites bulles 51 , seulement visibles à la loupe et de diamètre inférieur à 0,1 mm. Il s'agit d'une très faible fuite, notée 8 ou 80%.

[0067] A la figure 5(b), on voit une perforation 52 faite par un objet perforant qui a été expulsé ou extrait. La perforation 52 est aussi située dans le sillon longitudinal extérieur 9 du pneumatique. L'application de produit tensio-actif permet aussi de visualiser un grand nombre de très très petites bulles 51, visibles à la loupe et de diamètre inférieur à 0,1 mm. On donne la même notation 8 ou 80%.

[0068] A la figure 6, on voit un objet perforant 21 traversant une perforation 61 disposée dans le sillon longitudinal extérieur 9 du pneumatique. Là l'application du produit tensio- actif permet de visualiser un ensemble de petites bulles 63 de diamètre sensiblement compris entre 0,1 mm et 1 mm. Il s'agit d'une faible fuite notée 6 ou 60%.

[0069] A la figure 7(a), on voit un objet perforant 21 traversant une perforation 71 disposée toujours dans un sillon longitudinal du pneumatique. L'application du produit tensio-actif permet de visualiser une seule grosse bulle 73 de diamètre supérieur à 1 mm. On est en présence d'une fuite notée 0 ou 0%.

[0070] A la figure 7(b), on voit dans le sillon longitudinal du pneumatique une perforation 72 dons l'objet perforant a été expulsé pendant le roulage ou extrait après l'arrêt. De la même manière, on ne voit qu'une seule grosse bulle 73 de diamètre supérieur à 1 mm. Il s'agit d'une fuite notée 0 ou 0%.

[0071] Les tableaux suivants présentent les résultats du test.

Tableau 1

[0072] Le tableau 1 ci-dessus présente les résultats observés lors de la mise en place des objets perforants dans le sommet du pneumatique. 12 objets perforants ont été insérés, de quatre types différents et chaque type à trois positions comme indiqué.

[0073] On note que l'insertion des vis 25 entraîne dans cet exemple l'apparition d'une fuite immédiate. Cependant celle-ci disparaît usuellement lors du roulage du pneumatique.

Tableau 2 - Indice Ip

Tableau 2 Après le roulage, objets perforants en place dans le pneumatique

Clou ø 5mm Clou ø 4mm Clou ø 3mm Vis ø 3,5 mm

Position SLI SLE ST SLI SLE ST SLI SLE ST SLI SLE ST

Note X X X 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Tableau 3 : rappel du barème de notation

[0074] Le tableau 2 donne les résultats obtenus pour les objets perforants qui sont restés en place dans le sommet du pneumatique. Comme précédemment indiqué, les clous de diamètre 5 mm ont été éjectés, mais aucune perforation avec les objets en place ne présente de fuite. Les indices Ip pour toutes les perforations avec objet perforant en place sont tous égaux à 10.

Tableau 4 - Indices ½- Lo

[0075] Le tableau 4 donne les résultats obtenus après le roulage et après l'extraction de tous les objets perforants encore en place. On note qu'il y a deux notes, la première au temps tO, immédiatement après l'extraction et tlO, 10 minutes après celle-ci.

[0076] On peut remarquer la plus grande dispersion des résultats obtenus pour les objets de plus grand diamètre et que les résultats sont meilleurs 10 minutes après l'extraction qu'immédiatement après celle-ci.

[0077] La figure 8 donne une visualisation graphique I ₁₀ des résultats obtenus à tlO en fonction de la nature des objets perforants.

[0078] Aucune fuite n'est observée pour les clous de diamètres 3 et 4 mm et les vis restées dans le pneumatique, mais il y a une dégradation à 67 % pour les clous de diamètre 5 mm et à 87% pour les vis après leur extraction. [0079] On peut aussi calculer un taux de couverture en pondérant les indices I ₁₀ par la distribution des diamètres de clous en clientèle (voir Fig. 2). Dans le cas décrit, cela amène à une valeur globale de 94 %, ce qui est un excellent résultat.

[0080] Le même pneumatique a ensuite subi un roulage complémentaire après la détermination des indices de résistance à la perte de pression après éjection ou retrait des objets perforants pour toutes les perforations. On a constaté à la fin de ce roulage complémentaire que tous les indices étaient de 10 ou 100%, il n'y avait plus de fuites.

[0081] La note de synthèse telle que précédemment décrite n'est pas la seule envisageable. D'autres notes de synthèse sont possibles, combinant par exemple la note des clous et la note des vis, avec une certaine pondération. Bien évidemment les notes des différentes étapes du test sont aussi utilisables séparément (par exemple la note des clous ou des vis avant arrachage et après arrachage).

[0082] Le test décrit concernait un pneumatique équipé lors de sa fabrication d'une couche de produit auto-obturant. Comme il a déjà été indiqué, le test décrit permet aussi de tester les autres solutions telles les bombes anti-crevaison et les kits de réparation.

[0083] Des essais ont été réalisés avec ces autres solutions. On constate que les performances d'obturation sont pratiquement de 100% pour toutes les solutions lors d'une crevaison avec retrait instantané de l'objet perforant. En revanche, lors d'un roulage avec objet perforant en place, dès 200 à 300 km de roulage, la performance des bombes anti- crevaison devient nulle, le produit sort par les perforations. En ce qui concerne les kits de réparation, leurs performances sont meilleures mais diminuent très fortement aussi avec la longueur du roulage effectué avec les objets perforants en place.

[0084] Le test ainsi décrit a l'avantage d'être très sélectif et d'être basé sur l'analyse des débits de fuite de chaque perforation et non sur une perte de pression ce qui permet d'obtenir de nombreux résultats avec un seul pneumatique.