Brevet FR3057808A1 — publié le 20180427

PNEUMATIQUE AVEC UNE BANDE DE MOUSSE AMORTISSANTE Domaine de l'invention [0001] La présente invention est relative aux pneumatiques, et plus particulièrement aux pneumatiques comportant sur leur surface interne une bande de mousse destinée à amortir 5 les bruits de cavité liés à la mise en résonance de l'air contenu dans la cavité interne des pneumatiques lors du roulage (« résonance de cavité »). État de la technique [0002] Le développement de la technique automobile avec en particulier l'apparition des véhicules à propulsion électrique renforce les exigences des consommateurs en termes de 1() bruits acceptables dans l'habitacle des véhicules. [0003] Les bruits de cavité peuvent être particulièrement gênants car ils se situent dans une gamme de fréquence tout à fait audible. [0004] Il est connu de disposer dans la cavité interne des pneumatiques une bande de mousse amortissante, voir par exemple US 7,886,789 B2. 15 [0005] Ce document présente un pneumatique comportant un sommet, deux flancs et deux bourrelets, une gomme intérieure faisant face à une cavité interne du pneumatique, une bande de mousse amortissante de bruit fixée sous le sommet à la gomme intérieure, dans lequel la largeur axiale de la bande de mousse est constante ou décroit progressivement de son extrémité radialement extérieure vers son extrémité radialement 20 intérieure. [0006] Sur des véhicules très haut de gamme avec des indices de vitesse Y ou ZR par exemple, les constructeurs demandent des niveaux de performance très élevés. Les bandes de mousse ont la particularité d'être également des isolants thermiques qui ont pour conséquence d'augmenter la température à l'intérieur du sommet, ce qui peut engendrer 25 une performance inférieure sur des tests à haute vitesse. [0007] On cherche comment amortir la résonance de cavité de façon efficace tout en conservant une excellente performance à vitesse élevée. 2016PAT00377 FR 3057808 -2 Description brève de l'invention [0008] L'invention a pour objet un pneumatique comportant un sommet, deux flancs et deux bourrelets, une gomme intérieure faisant face à une cavité interne du pneumatique, une bande de mousse amortissante de bruit fixée sous le sommet à la gomme intérieure, la bande de mousse présentant une surface de liaison avec la gomme intérieure, une surface libre sensiblement parallèle à la surface de liaison et deux parois latérales. Ce pneumatique est caractérisé en ce que le rapport entre la surface libre mesurée en projection radiale sur la gomme intérieure et la surface de liaison de la bande de mousse est supérieur à 1,08. [0009] A volume de mousse identique, cette géométrie de la bande de mousse a 10 l'avantage de limiter l'échauffement du sommet du pneumatique en raison de la diminution de la surface de liaison avec la gomme intérieure. [0010] De préférence, le rapport entre les surfaces libre et de liaison de la bande de mousse est inférieur à 1,40 et plus préférentiellement inférieur à 1,20. [0011] Au-delà de cette valeur, la stabilité de la bande de mousse peut être insuffisante, 15 notamment lors de fortes sollicitations du pneumatique en virage. [0012] Selon un premier mode de réalisation, la bande de mousse présente une section méridienne sensiblement de forme trapézoïdale. [0013] Selon un mode de réalisation préférentiel, la bande de mousse présente une section méridienne sensiblement en forme de trapèze rectangle. 20 [0014] Cette forme simplifiée présente l'avantage de valider aisément le positionnement de la bande de mousse lors de son installation à l'intérieur du pneumatique à l'aide de la paroi latérale orientée radialement. [0015] La bande de mousse peut présenter une section méridienne avec une paroi latérale convexe. 25 [0016] Cette forme de paroi latérale a l'avantage d'augmenter le volume de mousse de la bande de mousse à hauteur radiale donnée. En effet, une hauteur radiale trop élevée peut être pénalisante pour le montage du pneumatique sur une j ante. 2016PAT00377 FR 3057808 -3 [0017] La bande de mousse peut aussi présenter une section méridienne avec une paroi latérale concave. [0018] Une telle paroi latérale concave a l'avantage de faciliter la circulation de l'air le long de la gomme intérieure à proximité de la paroi et ainsi de limiter l'échauffement du 5 sommet. [0019] Selon un autre mode de réalisation préférentiel, la bande de mousse présente une section méridienne avec une paroi latérale comportant, radialement de l'intérieur vers l'extérieur, une partie radiale suivie d'une partie inclinée axialement de liaison avec la surface de liaison. [0020] La bande de mousse comporte ainsi une section méridienne avec une première partie sensiblement rectangulaire suivie d'une partie avec un ou deux biseaux inclinés axialement. La largeur axiale de cette bande de mousse est bien délimitée ce qui facilite sa mise en place précise dans un pneumatique. [0021] Les parois latérales en biseau peuvent être concaves ou convexes. [0022] Selon un mode de fixation préférentiel, la bande de mousse est fixée à la gomme intérieure par collage et très préférentiellement, le collage est réalisé avec une couche adhésive à base d'un polyéther silanisé. [0023] L'utilisation d'une telle couche adhésive présente aussi l'avantage de ne comporter aucun solvant ni aucun isocyanate. Elle permet aussi d'améliorer la fixation de 20 la bande de mousse même dans des conditions de roulage humides et chaudes, mais aussi à de très basses températures. [0024] La fixation par collage permet d'utiliser des bandes de mousse continues circonférentiellement ou discontinues. [0025] La surface de collage effective entre la surface de liaison de la bande de mousse et 25 la gomme intérieure est de préférence comprise entre 15 et 100 % de la surface de liaison et très préférentiellement comprise entre 20 et 45 %. Une telle limitation de la surface collée permet de diminuer la quantité de colle. Cela permet de limiter les sollicitations à hautes vitesses dues aux masses additionnelles et ainsi, d'améliorer les performances à hautes vitesses du pneumatique. 2016PAT00377 FR 3057808 -4 [0026] La mousse de la bande de mousse amortissante est avantageusement une mousse de polyuréthanne à cellules ouvertes. Préférentiellement, son volume est compris entre 5 et 40% du volume intérieur de la cavité du pneumatique et sa densité est comprise entre 0,01 et 0,05. 5 [0027] De préférence, le sommet du pneumatique comporte des éléments de renforcement orientés circonférentiellement et préférentiellement comportant des renforts aramide. Ces éléments assurent un frettage du sommet du pneumatique et ainsi limitent les échauffements à haute vitesse. Description des Figures 10 [0028] La nature et les divers avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit, conjointement avec les dessins annexés, sur lesquels les mêmes numéros de référence désignent partout des parties identiques, et dans lesquels : - la figure 1 présente une coupe méridienne ou axiale d'un pneumatique équipé d'une 15 bande de mousse selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 présente une bande de mousse avec une section en forme de trapèze rectangle ; - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'une bande de mousse avec une paroi latérale convexe ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'une bande de mousse avec une paroi latérale concave ; - la figure 5 est une vue en coupe axiale d'une bande de mousse avec deux parois latérales comportant un biseau , - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 avec des biseaux concave et convexe ; et 25 - les figures 7 et 8 présentent en coupes selon le plan médian du pneumatique des bandes circonférentiellement continue et discontinue. Description détaillée de l'invention [0029] La figure 1 représente de manière schématique une coupe radiale d'un bandage pneumatique ou pneumatique incorporant une bande de mousse circonférentielle 20 selon 30 un mode de réalisation de l'invention. 2016PAT00377 FR 3057808 -5 [0030] La figure 1 indique les directions axiale X, circonférentielle C et radiale Z ainsi que le plan médian EP (plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique qui est situé à mi-distance des deux bourrelets 4 et passe par le milieu de l'armature de sommet 6). [0031] Ce pneumatique 1 comporte un sommet 2 renforcé par une armature de sommet 5 ou ceinture 6, deux flancs 3 et deux bourrelets 4, chacun de ces bourrelets 4 étant renforcé avec une tringle 5. L'armature de sommet 6 est surmontée radialement extérieurement d'une bande de roulement caoutchouteuse 9. Une armature de carcasse 7 est enroulée autour des deux tringles 5 dans chaque bourrelet 4, le retournement 8 de cette armature 7 étant par exemple disposé vers l'extérieur du pneumatique 1. L'armature de carcasse 7 est 10 de manière connue en soi constituée d'au moins une nappe renforcée par des câbles dits « radiaux », par exemple textiles ou métalliques, c'est-à-dire que ces câbles sont disposés pratiquement parallèles les uns aux autres et s'étendent d'un bourrelet à l'autre de manière à former un angle compris entre 80° et 90° avec le plan circonférentiel médian EP. Une couche de gomme intérieure étanche 10 (en anglais « inner liner ») s'étend d'un bourrelet à 15 l'autre radialement intérieurement relativement à l'armature de carcasse 7. [0032] Le pneumatique 1 comprend une bande de mousse amortissante de bruit 20 fixée à la surface de la couche étanche 10. Cette bande 20 comporte une surface 21 de liaison avec la couche étanche 10, une surface libre 22 sensiblement parallèle à la surface de liaison et deux parois latérales 23 et 24. La section droite de la bande de mousse 20 est 20 sensiblement constante circonférentiellement et est de forme sensiblement trapézoïdale. La surface libre a une largeur axiale L et la surface de liaison une largeur 1. Le rapport entre ces deux longueurs est supérieur à 1,08 et préférentiellement inférieur à 1,40 et très préférentiellement inférieur à 1,20 pour ne pas limiter la stabilité en roulage de la bande de mousse. La mesure de ce rapport doit être faite en projection radiale. Comme la section de la bande de mousse ne varie pas circonférentiellement, le rapport des largeurs axiales est égal au rapport des surfaces libre et de liaison. [0033] La figure 2 présente en coupe axiale une bande de mousse amortissante 30 de forme sensiblement de trapèze rectangle. La paroi latérale 33 est inclinée et la paroi 34 est radiale. Cela permet de faciliter une mise en place précise de la bande de mousse à 30 l'intérieur de la cavité interne du pneumatique. 2016PAT00377 FR 3057808 -6 [0034] La figure 3 présente une section d'une bande de mousse 40 similaire à la bande 30 dans laquelle la paroi latérale 43 est convexe. Cela permet de conserver un volume de mousse très proche de celui d'une bande de section rectangulaire et ainsi de ne pas limiter la capacité d'absorption du bruit de cavité. 5 [0035] La figure 4 présente une bande de mousse 50 similaire aux deux précédentes dans laquelle la paroi latérale 53 est concave. Cette concavité facilite la circulation de l'air le long de la paroi 53 et ainsi limite l'échauffement du sommet en regard de cette paroi 53. [0036] La figure 5 présente un autre mode de réalisation selon l'invention, dans lequel la bande de mousse 60 a deux parois latérales qui comportent des parties radiales 631 et 641 10 ainsi que deux parties en biseau 632 et 642. Ces biseaux sont ici droits. Ils sont très aisément réalisés. [0037] La figure 6 illustre une bande de mousse 70 qui comprend une paroi latérale avec un biseau 732 concave et une paroi latérale avec un biseau 742 convexe. [0038] Les bandes de mousse amortissante peuvent être en forme d'anneaux fixés à la 15 surface de la couche de gomme intérieure étanche 10 comme le montre la figure 7. Ces bandes peuvent aussi être discontinues comme le montre la figure 8. Dans ce dernier cas, la bande peut être fixée par une couche adhésive ou un scotch double face et la discontinuité est de préférence la plus faible possible pour ne pas entrainer de problème d'uniformité du pneumatique. Les deux extrémités 81, 82, de la bande de mousse discontinue sont de 20 préférence elles-aussi en biseau pour limiter les risques de fissuration en roulage. [0039] Entre la surface interne du sommet 2 du pneumatique et la bande de mousse 20, 80 se trouve une couche adhésive 21 qui assure l'adhésion de la bande sur la couche étanche 10. [0040] Cette couche adhésive 21 peut être de nature très variée. Elle est de préférence 25 réalisée à base d'un polyéther silanisé. [0041] Les adhésifs utilisés sont à base de polyoxypropylènes fonctionnalisés méthoxysilane en bout de chaîne : 2016PAT00377 FR 3057808 -7 CH3 CH3 CH3 H3C0 OCH3 Si O CHCH20 Si OCH3 H3C0 [0042] Un polyoxypropylène de haut poids est d'abord fonctionnalisé avec un groupement allyle à chacune des deux extrémités de la chaîne puis est hydrosilylé pour obtenir en final un polyéther téléchélique fonctionnel méthyldiméthoxysilane. 5 [0043] Ces polymères combinent assez bien les avantages des silicones (tenue au vieillissement) et des polyuréthannes (cohésion du matériau). Ils sont exempts d'isocyanate et de solvant. [0044] Une formulation typique d'adhésif ou mastic à base de polyéther silanisé peut contenir en plus du polyéther fonctionnel : charge(s), plastifiant, pigment, promoteur 10 d'adhésion, agent de déshydratation, catalyseur, agent thixotrope et optionnellement antioxydant et/ou stabilisant UV suivant l'usage. [0045] Un exemple de formulation (Kaneka DKB-5 sealant) (1) est présenté dans le tableau suivant : Type de composant Nature du composant pce pcm Polyéther silanisé (STPE) S303H (Kaneka Corporation) 100 33 Charge Carbonate de calcium (CaCO3) 120 40 Plastifiant Di-iso-undécyl-phtalate (DIUP) 50 16.6 Pigment Oxyde de titane blanc (Ti02) 20 6.6 Agent thixotrope Cire polyamide ou Silice pyrogénée 5 1.7 Agent de déshydratation Vinyltriméthoxysilane 2 0.7 Promoteur d'adhésion N-2-aminoéthyl-3-aminopropyltriméthoxysilane 3 1 Catalyseur durcisseur Bis-acétylacétonate de dibutyl-étain 1.5 0.5 Total 301.5 100 [0046] (1) CABOT - CAB-O-SIL TS-720 in MS-Polymer Sealants (2010) 15 [0047] pce: partie en poids pour 100 parties d'élastomère, ici le polyéther silanisé ; [0048] pcm : pourcentage en poids relativement à 100 g d'adhésif 2016PAT00377 FR 3057808 -8 [0049] Après application de l'adhésif à base de polyéther silanisé (Silyl-Terminated PolyEther ou STPE), celui-ci polymérise avec l'humidité de l'air (2). [0050] Cette polymérisation s'effectue en deux étapes : Étape 1 : Conversion par hydrolyse du méthoxysilane en silanol : Me POLYETHER-1-OMe + H2O OMe Me -POLYETHER-Si-OH + Me0H 5 OMe Étape 2 : Condensation du silanol avec un méthoxysilane pour former un pont siloxane : Me Me -POLYETHER-Si-OH + Me0-1-POLYETHER- ÔMe OMe Me Me POLYETHER-1-0-1-POLYETHER- Me0H OMe OMe (2) CRAY VALLEY - One-component Moisture Curing Methoxysilane Sealants (2001) 10 [0051] Des adhésifs à base de polyéther silanisé sont disponibles commercialement notamment auprès de la société Bostik : BOSTIK-Simson-ISR-7003, c'est un adhésif mono-composant. [0052] Ces adhésifs permettent une excellente tenue des bandes de mousse à haute ainsi qu'à basse température. 2016PAT00377 FR 3057808 -9 Essais [0053] Des simulations de l'échauffement de pneumatiques équipés de bandes de mousse amortissante du bruit de cavité ont été réalisées. Les conditions de simulation sont un roulage à 230 km/h avec une charge de 487 daN et une pression de gonflage de 2,5 bar, 5 c'est-à-dire la charge nominale prévue pour ce type de pneumatiques. La masse des bandes de mousse est de 250 grammes et la masse de colle est de 70 grammes. [0054] Les pneumatiques concernés sont de dimensions 255/35 ZR 20 Pilot Super Sport de marque MICHELIN®. [0055] La bande de mousse du pneumatique témoin est une bande circonférentielle 10 continue de 140 mm de large et 35 mm d'épaisseur, soit une section de 49 cm2. [0056] La bande de mousse du pneumatique de l'essai est une bande circonférentielle continue de section trapézoïdale ayant une section de 49 cm2, une largeur de surface libre de 160 mm, une largeur de surface de liaison de 120 mm, une épaisseur de 35 mm et un rapport des surfaces libre et de liaison de 1,33. 15 [0057] Le résultat des essais de simulation est une diminution d'une dizaine de degrés dans la zone du sommet du pneumatique en regard des deux parois latérales de la bande de mousse de section trapézoïdale. [0058] Cette diminution de la surface de liaison de la bande de mousse relativement à la surface libre permet ainsi, associée à un positionnement axial astucieux en fonction des 20 sillons circonférentiels de la sculpture du pneumatique ainsi que des conditions de roulage imposées par la suspension des véhicules (carrossage...), de limiter l'échauffement du sommet dans des conditions extrêmes de test des pneumatiques et de roulage des véhicules qui en sont équipés. 2016PAT00377 FR REVENDICATIONS1. Pneumatique comportant un sommet, deux flancs et deux bourrelets, une gomme 5 intérieure faisant face à une cavité interne du pneumatique, une bande de mousse amortissante de bruit fixée sous ledit sommet à ladite gomme intérieure, ladite bande de mousse présentant une surface de liaison avec ladite gomme intérieure, une surface libre sensiblement parallèle à la surface de liaison et deux parois latérales, caractérisé en ce que le rapport entre la surface libre mesurée en projection radiale sur la gomme intérieure et la 10 surface de liaison de la bande de mousse est supérieur à 1,08. 2. Pneumatique selon la revendication 1, dans lequel le rapport entre les surfaces libre et de liaison de la bande de mousse est inférieur à 1,40 et plus préférentiellement inférieur à 1,20. 15 3. Pneumatique selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la bande de mousse présente une section méridienne de forme sensiblement trapézoïdale. 4. Pneumatique selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la bande de mousse 20 présente une section méridienne sensiblement en forme de trapèze rectangle. 5. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bande de mousse présente une section méridienne avec une paroi latérale convexe. 25 6. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bande de mousse présente une section méridienne avec une paroi latérale concave. 7. Pneumatique selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la bande de mousse présente une section méridienne avec une paroi latérale comportant une partie radiale 30 suivie d'une partie inclinée axialement de liaison avec la surface de liaison. 2016PAT00377 FR 3057808 8. Pneumatique selon la revendication 7, dans lequel la partie inclinée de la paroi latérale est convexe. 9. Pneumatique selon la revendication 7, dans lequel la partie inclinée de la paroi latérale 5 est concave. 10. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bande de mousse est continue circonférentiellement. 10 11. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la bande de mousse est discontinue circonférentiellement. 12. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fixation de la bande de mousse sur la gomme intérieure est réalisée par collage. 15 13. Pneumatique selon la revendication 12, dans lequel le collage de la bande de mousse sur la gomme intérieure est réalisé avec une couche adhésive à base d'un polyéther silanisé. 20 14. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, dans lequel la surface de collage entre la bande de mousse amortissante et la gomme intérieure est comprise entre 15% et 100% de la surface de liaison, préférentiellement comprise entre 20 et 45%. 2016PAT00377 FR