WO2016046615A1 - Pneumatique dont la bande de roulement comporte un gradient de rigidité - Google Patents

Pneumatique dont la bande de roulement comporte un gradient de rigidité Download PDF

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    • B60C11/0327—Tread patterns characterised by special properties of the tread pattern
    • B60C2011/0334—Stiffness

Definitions

  • the invention relates to a tire having two sidewalls, a crown provided radially outwardly of a tread, a carcass-type reinforcement structure, at least one crown reinforcement, and means for reducing rolling noise. .
  • the application WO2012161314 describes a tire comprising a pair of rods, a toroidal carcass layer and extends between the pair of rods and a tread portion which has a surface contact with the road.
  • the tread portion includes a central section that does not include a foam rubber layer, and an outer section that includes the foam rubber layer. Compressibility levels between the center and
  • the invention provides different technical means.
  • a first object of the invention is to provide a tire having a reduced noise level.
  • Another object of the invention is to provide a tire with a reduced noise level, without significant deterioration of the rolling resistance characteristics.
  • Yet another object of the invention is to provide a tire having a reduced noise level, without significant deterioration of the characteristics related to wear. Another object of the invention to provide a tire having a reduced noise level without significant increase in mass.
  • the invention firstly provides a tire having two sidewalls, a crown provided radially outwardly of a tread, said tread having a shoulder at each axial end, a reinforcing structure of carcass type, at least one crown reinforcement, the tread comprising an acoustic energy absorption layer extending from one shoulder to the other, said layer being made of materials of which the rigidity characteristics vary from the center towards the shoulders with, from the center towards the shoulders, a decrease in rigidity, said acoustic energy absorption layer comprising a material arranged according to two zones of levels of rigidity and hardness different, the difference between the hardness levels of the different zones being at least 10 Shore A units between each zone.
  • the presence of the anti-noise layer allows a reduction of the internal noise level (often referred to as the "Road Noise") perceived by the end user. At the same time, there is a reduction or suppression of cavity noise.
  • the difference between the hardness levels of the different zones is greater than 15 Shore A units between each of the zones.
  • the hardness level is included for the central zone between 60 and 70 Shore A and preferably 65 Shore A, and for the shoulder zone between 40 and 60 Shore A, and preferably 50 Shore. AT.
  • the acoustic energy absorbing layer is composed of a usual mixture in the tire comprising an elastomer (such as NR, SBR, PB, etc.), a charge (such as black carbon or silica), plasticizers (such as resins or oils), vulcanizing additives or other materials such as thermoplastics, or one or more of the following: polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyimide, polychloroprene, EPDM rubber, ethylene vinyl coacetate and mixtures thereof.
  • an elastomer such as NR, SBR, PB, etc.
  • a charge such as black carbon or silica
  • plasticizers such as resins or oils
  • vulcanizing additives or other materials such as thermoplastics, or one or more of the following: polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyimide, polychloroprene, EPDM rubber, ethylene vinyl coacetate and mixtures thereof.
  • the absorption layer of the acoustic energy preferably extends continuously from one shoulder to the other of the tire.
  • the area of lower stiffness extends continuously from one shoulder to the other passing radially inwardly with respect to the higher stiffness layer.
  • the thickness of the area of lower rigidity is less than that of the zone of higher rigidity.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a cross section of a first example of a tire according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a cross section of an alternative embodiment of the example of FIG. 1.
  • the term "cavity mode” means a vibratory mode according to which the rolling of a tire on a surface having macro roughness causes an excitation of the tire structure, but also an excitation of the tire. air located inside the tire cavity.
  • the air column present inside the cavity of the tire vibrates according to its natural excitation mode or modes.
  • the first natural mode referred to as the "first cavity mode” is generally between 200 Hz and 250 Hz for a motor vehicle tire, depending on the size of the tire.
  • the resonance there is creation of an acoustic pressure on the mounted assembly comprising a wheel and a tire that can cause the vibration of this mounted assembly.
  • These vibrations are then transmitted to the center of the wheel, then to the cabin, by means of a propagation by the structure of the wheel. vehicle. Since this is a structural sound vibration, the vehicle structure can have a significant influence on overall performance.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a tire 1 according to the invention, shown in cross section.
  • the two sides 2 are surmounted by a vertex 4.
  • a carcass-type reinforcement structure 5 maintains the assembly, while one or more crown reinforcement 6 are provided to reinforce this area of the tire.
  • the portion of the radially outer tread that is to say the one in contact with the running surface during running, comprises a layer 10 (or an arrangement) for absorbing the acoustic energy. This layer extends continuously from one shoulder to the other, through the center of the tread. Such continuity ensures maximum efficiency, avoiding that the energy can pass through a possible discontinuity.
  • the acoustic energy absorbing layer 10 is made of materials whose stiffness characteristics vary from the center to the shoulders with, from the center to the shoulders, a decrease in rigidity. This provides a good compromise to achieve a good level of absorption of acoustic energy while ensuring good rigidity of the central area to minimize wear and rolling resistance.
  • the material of the acoustic energy absorbing layer 10 is arranged in two areas 1 1 and 12 each having a distinct level of rigidity, a shoulder zone 11 surrounding a central zone 12 on either side.
  • the level of rigidity is lower in the shoulder zone 11 in comparison with that of the central zone 12.
  • the hardness of the material of the shoulder zone is substantially 50 shore A and the the central zone is approximately 65 shore A.
  • FIG. 2 illustrates an alternative embodiment of the example of Figure 1 wherein the shoulder zone has a radially inner portion to the central zone extending from one shoulder to the other passing radially inwardly to the central area.
  • the hardness levels of the materials are similar to those mentioned above. This variant is an advantageous compromise with regard to the desired characteristics of low rolling resistance and low level of wear.
  • different materials may be used to form the areas.
  • one or more mixtures typically used for the implementation of tires comprising an elastomer (such as NR, SBR, PB, etc.), a filler (such as carbon black or silica), plasticizers (such as resins or oils), vulcanizing additives or other materials such as thermoplastics, or one or more of the following: polyurethane, polyethylene, polypropylene,

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Abstract

Pneumatique (1) comportant deux flancs (2), un sommet (3) pourvu radialement extérieurement d'une bande de roulement (4), une structure de renfort (5) de type carcasse, au moins une armature (6) de sommet, la bande de roulement comportant une couche (10) d'absorption de l'énergie acoustique s'étendant d'une épaule à l'autre et constituée de matériaux dont les caractéristiques de rigidité varient du centre vers les épaules avec, en se dirigeant du centre vers les épaules, une diminution de la rigidité.

Description

PNEUMATIQUE DONT LA BANDE DE ROULEMENT COMPORTE UN GRADIENT DE RIGIDITE
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 grand volume, 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 WO2012161314 décrit un pneumatique comportant une paire 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 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
CONFIRMATION C0PY l'épaule diffèrent mais le centre, étant dépourvu de mousse, est également dépourvu des propriétés d'absorption de cette dernière.
[0005] 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 moyens techniques.
EXPOSE DE L'INVENTION
[0007] Tout d'abord, un premier objet de l'invention consiste à prévoir un 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.
[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.
[0011] 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, ladite couche étant constituée de matériaux dont les caractéristiques de rigidité varient du centre vers les épaules avec, en se dirigeant du centre vers les épaules, une diminution de la rigidité, ladite couche d'absorption d'énergie acoustique comportant un matériau agencé selon deux zones de niveaux de rigidité et de dureté différents, l'écart entre les niveaux de dureté des différentes zones étant au moins de 10 unités Shore A entre chacune des zones.
[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, l'écart entre les niveaux de dureté des différentes zones est supérieur à 15 unités Shore A entre chacune des zones.
[0014] Dans une variante avantageuse, le niveau de dureté est compris pour la zone centrale entre 60 et 70 Shore A et de préférence 65 Shore A, et pour la zone d'épaules entre 40 et 60 Shore A, et de préférence 50 Shore A.
[0015] Selon encore un mode de réalisation avantageux, la couche absorbant 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 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 caoutchouc EPDM, l'éthylène- coacétate de vinyle et leurs mélanges.
[0016] La couche d'absorption de l'énergie acoustique s'étend préférentiellement de manière continue d'une épaule à l'autre du pneumatique. [0017] Dans un mode de réalisation avantageux, la zone de plus faible rigidité s'étend de manière continue d'une épaule à l'autre en passant radialement intérieurement par rapport à la couche de rigidité plus élevée.
[0018] Selon encore un mode de réalisation avantageux, l'épaisseur de la zone de 5 plus faible rigidité est inférieure à celle de la zone de rigidité plus élevée.
DESCRIPTION DES FIGURES
[0019] Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 et 2, présentées uniquement à des fins d'exemples l o 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.
15
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
DEFINITIONS
[0020] Dans le présent document, on entend par « mode de cavité » un mode vibratoire selon lequel le roulage d'un pneumatique sur une surface présentant0 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 pour5 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 entraîner 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.
[0021] 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.
[0022] Selon l'invention, la couche 10 d'absorption d'énergie acoustique est constituée de matériaux dont les caractéristiques de rigidité varient du centre vers les épaules avec, en se dirigeant du centre vers les épaules, une diminution de la rigidité. Ceci permet l'obtention d'un bon compromis pour atteindre un bon niveau d'absorption de l'énergie acoustique tout en assurant une bonne rigidité de la zone centrale afin de minimiser l'usure et la résistance au roulement.
[0023] Dans l'exemple de la figure 1 , le matériau de la couche 10 d'absorption d'énergie acoustique est agencé en deux zones 1 1 et 12 ayant chacune un niveau de rigidité distinct, soit une zone d'épaules 11 entourant une zone centrale 12 de part et d'autre. Le niveau de rigidité est inférieur dans la zone d'épaules 11 en comparaison à celle de la zone centrale 12. Dans l'exemple de la figure 1 , la dureté du matériau de la zone d'épaules est de sensiblement 50 shore A et celui de la zone centrale est de sensiblement 65 shore A. 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. [0024] 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 niveaux de dureté des matériaux sont 5 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.
[0025] Selon divers modes de réalisation, différents matériaux peuvent être utilisés pour former les zones. On utilise avantageusement un ou plusieurs mélanges î o typiquement utilisés pour la mise en œuvre 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,
15 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. Les Figures et leurs descriptions faites ci-dessus illustrent l'invention plutôt qu'elles ne la0 limitent. En particulier, l'invention et ses différentes variantes viennent d'être décrites en relation avec un exemple particulier comportant un agencement au niveau de la bande de roulement du pneumatique.
[0026] 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 5 prévoit des répartitions différentes des zones respectives, avec des zones plus ou moins larges et/ou épaisses, etc., en fonction des caractéristiques recherchées.
[0027] 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.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pneumatique (1) comportant deux flancs (2), un sommet (3) pourvu radialement extérieurement d'une bande de roulement (4), ladite bande de
5 roulement ayant une épaule à chaque extrémité axiale, une structure de renfort (5) de type carcasse, au moins une armature (6) de sommet, la bande de roulement comportant une couche (10) d'absorption de l'énergie acoustique s'étendant d'une épaule à l'autre, ladite couche étant constituée de matériaux dont les caractéristiques de rigidité varient du centre vers les épaules avec, en î o se dirigeant du centre vers les épaules, une diminution de la rigidité, ladite couche (10) d'absorption d'énergie acoustique comportant un matériau agencé selon deux zones (11 , 12) de niveaux de rigidité et de dureté différents, caractérisé en ce que l'écart entre les niveaux de dureté des différentes zones est au moins de 10 unités Shore A entre chacune des zones.
15
2. Pneumatique selon la revendication 1 , dans lequel l'écart entre les niveaux de dureté des différentes zones est supérieur à 15 unités Shore A entre chacune des zones. 0
3. Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le niveau de dureté est compris pour la zone centrale (12) entre 60 et 70 Shore A et de préférence 65 Shore A, et pour la zone d'épaules (1 ) entre 40 et 60 Shore A, et de préférence 50 Shore A. 5
4. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche absorbant l'énergie acoustique est composée d'un mélange habituel 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, 0 le polyéthylène, le polypropylène, le polyimide, le polychloroprène, le caoutchouc EPDM, l'éthylène-coacétate de vinyle et leurs mélanges.
5. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche (10) d'absorption de l'énergie acoustique s'étendant de manière continue d'une épaule à l'autre du pneumatique.
6. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la zone (11) de plus faible rigidité s'étend de manière continue d'une épaule à l'autre en passant radialement intérieurement par rapport à la couche ( 2) de rigidité plus élevée.
7. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'épaisseur de la zone (11) de plus faible rigidité est inférieure à celle de la zone (12) de rigidité plus élevée.
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