Brevet FR3026056A1 — publié le 20160325

PNEUMATIQUE DONT LA BANDE DE ROULEMENT COMPORTE UN GRADIENT DE COMPRESSIBILITE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention concerne un pneumatique comportant deux flancs, un sommet pourvu radialement extérieurement d'une bande de roulement, une structure de renfort de type carcasse, au moins une armature de sommet, et des moyens permettant de réduire le bruit de roulement. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] On connaît des pneumatiques pourvus de dispositifs ou moyens permettant de réduire le bruit de roulement. La plupart du temps, les atténuateurs de bruit sont en mousse avec de nombreuses porosités et sont disposés soit contre la paroi interne de la bande de roulement ou contre la jante. Ces inserts, du fait de leur volume important, présentent une masse sensiblement importante. Ils constituent par ailleurs un composant additionnel au niveau de la roue. [0003] Le document EP 2554617 décrit un pneumatique pourvu d'une couche de mousse anti-bruit collée à l'intérieur du pneumatique, sous la bande de roulement. Un adhésif à base de silicone est appliqué sur la surface réceptrice avant l'application de la couche de mousse. Le procédé d'application en deux étapes, dont l'étape d'application de la couche de mousse implique une manipulation fastidieuse d'une couche difficile à manipuler, est complexe, coûteux et sujet à des aléas. [0004] La demande W02012161314 décrit un pneumatique comportant une paire 25 de tringles, une couche de carcasse de forme toroïdale et s'étend entre la paire de tringles et une partie de bande de roulement qui a une surface de contact avec la route. La partie de bande de roulement comprend une section centrale qui n'inclut P10-3412fr pas une couche de caoutchouc mousse, et une section extérieure qui comprend la couche de caoutchouc mousse. Les niveaux de compressibilité entre le centre et l'épaule diffèrent mais le centre, étant dépourvu de mousse, est également dépourvu des propriétés d'absorption de cette dernière. [0005] Le document W02012146868 décrit un pneumatique comportant une bande de roulement ayant une couche de roulage constituée d'un matériau alvéolaire ayant une épaisseur E et un taux d'expansion supérieur ou égal à 50%. La couche de roulage comporte des éléments de sculpture creux. Au moins 95% des éléments de sculpture creux satisfont aux deux conditions suivantes a) et b): a) un élément de sculpture est séparé d'au moins un autre élément de sculpture creux d'une distance inférieure ou égale à DP = 7 mm, et b) l'élément de sculpture a une profondeur au moins égale à 80% de l'épaisseur E de la couche de roulage. Les divers modes de réalisation présentés comportent une couche de mousse dont la composition est uniforme sur toute la surface de roulement. Il existe donc un besoin pour un pneumatique avec des caractéristiques d'atténuation du bruit de roulement ne présentant pas les inconvénients des solutions actuelles. Il existe également un besoin pour un pneumatique pourvu de moyens réduisant l'impact du bruit de roulement, sans affecter la masse de la roue. [0006] Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention prévoit différents 20 moyens techniques. EXPOSE DE L'INVENTION [0007] Tout d'abord, un premier objet de l'invention consiste à prévoir un 25 pneumatique présentant un niveau sonore réduit. [0008] Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un pneumatique présentant un niveau sonore réduit, sans détérioration importante des caractéristiques de résistance au roulement. P10-3412fr [0009] Encore un autre objet de l'invention consiste à prévoir un pneumatique présentant un niveau sonore réduit, sans détérioration importante des caractéristiques liées à l'usure. [0010] Encore un objet de l'invention consiste à prévoir un pneumatique présentant un niveau sonore réduit, sans augmentation significative de la masse. 100111 Pour ce faire, l'invention prévoit tout d'abord un pneumatique comportant deux flancs, un sommet pourvu radialement extérieurement d'une bande de roulement, ladite bande de roulement ayant une épaule à chaque extrémité axiale, une structure de renfort de type carcasse, au moins une armature de sommet, la bande de roulement comportant une couche d'absorption de l'énergie acoustique s'étendant d'une épaule à l'autre et ladite couche étant constituée de matériaux dont les caractéristiques de compressibilité varient du centre vers les épaules avec, en se dirigeant du centre vers les épaules, une augmentation de la compressibilité. [0012] La présence de la couche anti-bruit permet une réduction du niveau de bruit interne (souvent désigné par le terme anglais « Road Noise ») perçu par l'utilisateur final. Par la même occasion, on constate une réduction ou une suppression des bruits de cavité. [0013] Selon un mode de réalisation avantageux, la couche d'absorption d'énergie 20 acoustique comporte un matériau absorbant agencé selon deux zones de niveaux d'expansion différents. [0014] De manière avantageuse, les deux zones de niveaux d'expansion différents consistent en une zone d'épaules et une zone centrale, avec un matériau mousse plus expansé dans la zone d'épaules que dans la zone centrale de la bande de 25 roulement. [0015] Dans une variante avantageuse, la couche d'absorption d'énergie acoustique comporte par ailleurs une zone à très haut taux d'expansion, prévue P10-3412fr radialement intérieurement à la zone d'épaules et dont le taux d'expansion est supérieur à celui de la zone d'épaule et de la zone centrale. [0016] Selon un mode de réalisation, la zone à très haut taux d'expansion est agencée uniquement au niveau des épaules, radialement intérieurement à la zone d'épaule. [0017] Selon un autre mode de réalisation, la zone à très haut taux d'expansion est répartie sur toute la largeur de la bande de roulement, radialement intérieurement à la zone d'épaule et à la zone centrale. [0018] De manière avantageuse, la zone d'épaules comprend un prolongement axial intérieur radialement intérieur à la zone centrale. 10019] Egalement de manière avantageuse, l'écart entre les taux d'expansion des différentes zones est au moins de 10% et plus préférentiellement supérieur à 20%. [0020] De manière avantageuse, les taux d'expansion sont compris, pour la zone centrale entre 30% et 40%, pour la zone d'épaules entre 60% et 80%, et pour la 15 zone à très haut taux d'expansion entre 80% et 100%, et de préférence entre 95% et 100%. [0021] Selon encore un mode de réalisation avantageux, la couche d'absorption de l'énergie acoustique est composée d'un mélange habituel dans le pneumatique comprenant un élastomère (tel que NR, SBR, PB, etc), une charge (telle que le 20 noir de carbone ou la silice), des plastifiants (tels que des résines ou des huiles), des additifs de vulcanisation ou d'autres matériaux tels que les thermoplastiques, ou l'un ou plusieurs des matériaux suivants : le polyuréthane, le polyéthylène, le polypropylène, le polyimide, le polychloroprène, le caoutcouc EPDM, l'éthylènecoacétate de vinyle et leurs mélanges. 25 [0022] De manière avantageuse, la couche d'absorption de l'énergie acoustique s'étend de façon continue d'une épaule à l'autre du pneumatique. P10-3412fr DESCRIPTION DES FIGURES [0023] Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 4, présentées uniquement à des fins d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique d'une coupe transversale d'un premier exemple de pneumatique selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique d'une coupe transversale d'une variante de réalisation de l'exemple de la figure 1 ; - la figure 3 est une représentation schématique d'une coupe transversale d'un autre mode de réalisation du pneumatique selon l'invention ; - la figure 4 est une représentation schématique d'une coupe transversale d'une variante de réalisation de l'exemple de la figure 3. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION DEFINITIONS : [0024] Dans le présent document, on entend par « mousse » ou « matériau mousse », un matériau élastomère comportant des cellules ou bulles plus ou moins expansées, selon les zones où elles sont disposées. Les cellules fortement expansées disposent d'un potentiel d'amortissement acoustique plus élevé que les cellules moins expansées. Par contre, les caractéristiques recherchées de faible résistance au roulement et d'usure, varient en sens inverse. Il est donc avantageux de disposer les mousses élastomères d'une façon à optimiser les caractéristiques de réduction du niveau sonore, tout en minimisant les pertes d'autres caractéristiques également utiles pour la durabilité du produit et les qualités de comportement de ce dernier. Un tel matériau peut être fabriqué par exemple tel que décrit dans la demande FR2974539, à l'aide d'un agent porogène comprenant du p,p'-oxybis (« benzene sulfonyl ») hydrazide. P10-3412fr [0025] On entend par « mode de cavité » un mode vibratoire selon lequel le roulage d'un pneumatique sur une surface présentant des macro rugosités cause une excitation de la structure du pneumatique, mais aussi une excitation de l'air situé à l'intérieur de la cavité du pneumatique. La colonne d'air présente à l'intérieur de la cavité du pneumatique vibre selon son ou ses modes d'excitation naturelle. Le premier mode naturel, désigné par le terme « premier mode de cavité », se situe généralement entre 200 Hz et 250 Hz pour un pneumatique de véhicule automobile, en fonction de la dimension du pneumatique. Lors de la résonnance, il y a création d'une pression acoustique sur l'ensemble monté comprenant une roue et un pneumatique pouvant entrainer la vibration de cet ensemble monté. Ces vibrations sont ensuite transmises au centre de la roue, puis à l'habitacle, au moyen d'une propagation par la structure du véhicule. Puisqu'il s'agit d'une vibration sonore structurale, la structure du véhicule peut avoir une influence importante sur la performance globale. [0026] La figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'un pneumatique 1 selon l'invention, présenté en coupe transversale. Les deux flancs 2 sont surmontés d'un sommet 4. Une structure de renfort de type carcasse 5 assure le maintien de l'ensemble, tandis qu'une ou plusieurs armatures de sommet 6 sont prévues pour renforcer cette zone du pneumatique. La portion de bande de roulement radialement externe, c'est-à-dire celle en contact avec la surface de roulement lors du roulage, comporte une couche 10 (ou un arrangement) d'absorption de l'énergie acoustique. Cette couche se prolonge de façon continue d'une épaule à l'autre, en passant par le centre de la bande de roulement. Une telle continuité assure une efficacité maximale, en évitant que l'énergie puisse transiter par une éventuelle discontinuité. [0027] Tel qu'illustré aux figures 1 à 4, la couche d'absorption d'énergie acoustique est constituée de matériaux dont les caractéristiques de compressibilité varient du centre vers les épaules avec, en se dirigeant du centre vers les épaules, une augmentation de la compressibilité. La couche 10 est réalisée en matériau P10-3412fr mousse expansé. Le niveau d'expansion de la mousse dépend de la zone concernée de la couche. [0028] Dans l'exemple de la Figure 1, le matériau de la couche 10 d'absorption d'énergie acoustique est agencé en deux zones 11 et 12 ayant chacune un niveau d'expansion distinct, soit une zone d'épaules 11 entourant une zone centrale 12 de part et d'autre. Le matériau mousse est plus expansé dans la zone d'épaules 11 que dans la zone centrale 12. Dans l'exemple de la figure 1, le niveau d'expansion du matériau mousse de la zone d'épaules est de sensiblement 70% et celui de la zone centrale est de sensiblement 35%. Ce type d'architecture offre le double avantage de bien contenir le niveau des vibrations acoustiques tout en minimisant les détériorations de performances de résistance au roulement et d'usure. [0029] La Figure 2 illustre une variante de réalisation de l'exemple de la figure 1 dans laquelle la zone d'épaules comporte une portion radialement intérieure à la zone centrale se prolongeant d'une épaule à l'autre en passant radialement intérieurement à la zone centrale. Les taux d'expansion sont similaires à ceux mentionnés ci-dessus. Cette variante constitue un compromis avantageux en regard des caractéristiques recherchées de faible résistance au roulement et de faible niveau d'usure. [0030] Les Figures 3 et 4 illustrent une variante de réalisation dans laquelle le matériau mousse de la couche 10 d'absorption d'énergie acoustique comporte une troisième zone 13, occupée par un matériau mousse à forte expansion, prévue radialement intérieurement à la zone d'épaules 11. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, cette zone 13 de matériau mousse à forte expansion s'étend axialement uniquement au niveau des épaules. Dans la variante illustrée à la figure 4, cette zone 13 de matériau à forte expansion se prolonge d'une épaule à l'autre, en passant par le centre. Elle est surmontée radialement extérieurement au centre par la zone centrale 12 de matériau mousse de faible expansion, et au niveau des épaules par la zone 11 d'épaules avec un matériau mousse d'expansion intermédiaire. P10-3412fr [0031] Selon divers modes de réalisation, différents matériaux peuvent être utilisés pour former les zones d'absorption d'énergie sonore. On utilise avantageusement un ou plusieurs mélanges typiquement utilisés pour la mise en oeuvre de pneumatiques, comprenant un élastomère (tel que NR, SBR, PB, etc), une charge (telle que le noir de carbone ou la silice), des plastifiants (tels que des résines ou des huiles), des additifs de vulcanisation ou d'autres matériaux tels que les thermoplastiques, ou l'un ou plusieurs des matériaux suivants : polyuréthane, le polyéthylène, le polypropylène, le polyimide, la mélamine, le polychloroprène, le caoutchouc EPDM, l'éthylène-coacétate de vinyle et leurs mélanges. Chaque zone peut être constitués d'un ou plusieurs matériaux. Des zones de plusieurs natures et/ou formes et/ou profils et/ou dimensions peuvent être appliquées sur un même pneumatique. [0032] Les Figures et leurs descriptions faites ci-dessus illustrent l'invention plutôt qu'elles ne la limitent. En particulier, l'invention et ses différentes variantes 15 viennent d'être décrites en relation avec un exemple particulier comportant un agencement au niveau de la bande de roulement du pneumatique. [0033] Néanmoins, il est évident pour un homme du métier que l'invention peut être étendue à d'autres modes de réalisation dans lesquels en variantes, on prévoit des répartitions différentes des zones respectives, avec des zones plus ou 20 moins larges et/ou épaisses, etc., en fonction des caractéristiques recherchées. [0034] Les signes de références dans les revendications n'ont aucun caractère limitatif. Les verbes "comprendre" et "comporter" n'excluent pas la présence d'autres éléments que ceux listés dans les revendications. P10-3412fr REVENDICATIONS1. Pneumatique (1) comportant deux flancs (2), un sommet (3) pourvu radialement extérieurement d'une bande de roulement (4), ladite bande de roulement ayant une épaule à chaque extrémité axiale, une structure de renfort (5) de type 5 carcasse, au moins une armature (6) de sommet, caractérisé en ce que la bande de roulement comporte une couche (10) d'absorption de l'énergie acoustique s'étendant d'une épaule à l'autre et en ce que ladite couche est constituée de matériaux dont les caractéristiques de compressibilité varient du centre vers les épaules avec, en se dirigeant du centre vers les épaules, une augmentation de la 10 compressibilité. 2. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel la couche (10) d'absorption d'énergie acoustique comporte un matériau absorbant agencé selon deux zones (11, 12) de niveaux d'expansion différents. 15 3. Pneumatique selon la revendication 2, dans lequel les deux zones de niveaux d'expansion différents consistent en une zone d'épaules (11) et une zone centrale (12), avec un matériau mousse plus expansé dans la zone d'épaules (11) que dans la zone centrale (12) de la bande de roulement. 20 4. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche (10) d'absorption d'énergie acoustique comporte par ailleurs une zone (13) à très haut taux d'expansion, prévue radialement intérieurement à la zone d'épaules (11) et dont le taux d'expansion est supérieur à celui de la zone 25 d'épaule (11) et de la zone centrale (12). 5. Pneumatique selon la revendication 4, dans lequel la zone (13) à très haut taux d'expansion est agencée uniquement, radialement intérieurement à la zone d'épaule (11). 30 P10-3412FR 6. Pneumatique selon la revendication 4, dans lequel la zone (13) à très haut taux d'expansion est répartie sur toute la largeur de la bande de roulement (10), radialement intérieurement à la zone d'épaule (11) et à la zone centrale (12). 7. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la zone d'épaules (11) comprend un prolongement axial intérieur radialement intérieur à la zone centrale (12). 8. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'écart entre les 10 taux d'expansion des différentes zones (11, 12, 13) est au moins de 10% et plus préférentiellement supérieur à 20%. 9. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les taux d'expansion sont compris, pour la zone centrale (12) entre 30% et 40%, pour la 15 zone d'épaules (11) entre 60% et 80%, et pour la zone à très haut taux d'expansion (13) entre 80% et 100%, et de préférence entre 95% et 100%. 10. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche d'absorption de l'énergie acoustique est composée d'un mélange habituel 20 dans le pneumatique comprenant un élastomère, une charge, des plastifiants, des additifs de vulcanisation ou d'autres matériaux tels que les thermoplastiques, ou l'un ou plusieurs des matériaux suivants : le polyuréthane, le polyimide, le polychloroprène, le caoutchouc EPDM, l'éthylène-coacétate de vinyle et leurs mélanges. 25 11. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche (10) d'absorption de l'énergie acoustique s'étend de façon continue d'une épaule à l'autre du pneumatique. P10-3412FR