Brevet FR2458456A1 — publié le 19810102

La présente invention se rapporte d'une façon géné- rale aux roues de véhicules et elle concerne plus parti- culièrement une structure de roue d'avion qui accroît la sécurité de sa résistance lors de la crevaison du pneumati- que monté sur elle, alors que cette roue roule à grande vitesse sur une piste. Lorsqu'un pneumatique éclate au décollage ou à l'atterrissage le deuxième pneumatique d'une paire de roues jumelées risque également d'éclater sous l'effet de la char- ge accrue et souvent excessive à laquelle il est soumis. Lorsque ceci se produit et que l'avion roule à grande. vitesse, la carcasse des pneumatiques risque de désagréger de sorte que les bords des jantes des roues portent direc- tement sur la surface de la piste de telles conditions peuvent provoquer la rupture des roues suivie de la péné- tration de morceaux de ces roues dans les moteurs et/ou de détériorations de la cellule, ce qui accroît considérable- ment le danger et l'éventualité de perte de l'avion. Au cours d'essai simulant un pneumatique à plat sur un avion tel qu'un Douglas DC-10, on a constaté que, lorsqu'une roue montée en porte-à-faux roule sans pneuma- tique, le bord intérieur de la jante supporte la majeure partie de la charge appliquée. Ceci est dû au fléchissement de l'essieu et/ou de la roue, à la rigidité de la roue et/ou à la configuration générale de cette roue. On a par ailleurs constaté que, lors d'un accident comportant la crevaison d'un pneumatique, la roue devrait être capable de rouler au moins à 3 km sans se briser tout en supportant une charge représentant environ 95 % de la charge maximum statique exercée sur elle par la masse totale maximum de l'avion. Par exemple, dans le cas d'un avion DC-10 série /40 une roue en aluminium forgée pesant 96 kg peut avoir à supporter une charge d'environ 26.000 kgs. Il est donc impératif que, dans une situation de détresse, chacune des roues montées soit capable de supporter la charge quel que soit l'état, gonflé ou dégonflé, de son pneumatique. L'invention suppose donc une analyse de conception rappor- tée à la répartition des contraintes dans la structure de la roue et à la déformation de la roue et de son essieu. Cette analyse doit être complétée avec la répartition des forces exercées sur les bords de jante de manière que l'endurance à la fatigue pendant une très courte période soit soigneusement équilibrée entre les deux bords de jante. Le but de l'invention est de fournir une configu- ration de roue d'avion qui élimine le risque de rupture de la roue en conférant à cette roue une plus grande résis- tance de structure sans accroître excessivement sa masse, ce qui permet à la roue de parcourir sans se briser une distance beaucoup plus grande, en roulant sur la piste. De cette manière, l'avion peut réussir un arrêt maîtrisé même si les pneumatiques sont à plat et s'il roule sur les bords des jantes de ses roues. Suivant un aspect de l'in- vention, une roue d'avion perfectionnée comporte des bords intérieur et extérieur de hauteurs différentes, la diffé- rence de hauteur étant telle que le bord extérieur a une plus grande hauteur, ce qui assure une répartition à peu près uniforme de la charge sur les deux bords des jantes dans le cas d'une crevaison du pneumatique de la roue. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux au cours de la description qui va suivre, d'un mode de réalisation représenté, aux dessins annexés sur les différentes figures desquelles les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes organes. la Fig. 1 est une vue partielle, en perspective et en coupe, montrant un exemple type de roue d'avion, le pneumatique monté sur cette roue étant représenté en trait mixte; la Fig. 2 est une vue partielle, en perspective, d'une roue d'avion montrant des formes modifiées du rebord intérieur et extérieur qui répondent aux objectifs de l'invention; et la Fig. 3 est une vue partielle en élévation et en coupe de rebords de la jante de la roue de la Fig. 2, cette Figure montrant les modifications apportées aux rebords intérieur et extérieur. Sur les dessins, la Fig. 1 montre un pneumatique d'avion normal (représenté en trait interrompu) monté sur une roue désignée dans son ensemble par la référence 10. Suivant la technique classique, mais non nécessairement, la roue 10 est en deux parties et comprend une partie intérieure 12 et une partie extérieure 14, qui sont assem- blées par des boulons ou autres organes de fixation pour former une structure de roue complète. Pour la clarté du dessin, on a omis de représenter divers éléments de cette roue comme, par exemple, les moyens qui assemblent les deux parties 12 et 14 de la roue ainsi que d'autres détails qui n'ont pas d'influence sur la portée de l'invention. Par ailleurs, pour les besoins de la description, les termes intérieur et extérieur sont utilisés en considérant le mon- tage de l'essieu de la roue sur la jambe du train d'atter- rissage de l'avion, comme indiqué par les flèches a et a2. La jambe du train d'atterissage porte un chariot pour roues multiples, d'une façon bien connue. La partie intérieure 12 de la roue 10 comprend nor- malement un moyeu 16 destiné au montage de la roue sur un ensemble essieu/palières, (non représenté) et relié à ce qui est connu dans la technique sous l'appellation de "puits de jante de roue" 18 par l'intermédiaire d'un voile 20. La Fig. 1 est prise du côté intérieur de la roue 10 et, de ce fait, le fond de la jante 18 se termine par une portée intérieure de talon de pneumatique intérieure 22, et un bord de jante 24. Le bord de jante 24 peut avoir différentes configurations, celle représentée sur le dessin comporte une nervure supérieure 24a et une nervure en porte-à-faux 24b et elle est caractérisée par une hau- teur de FHi et une largeur FWî De même, la partie extérieure 14 de la roue com- prend également une portée de talon 26 qui se termine par un bord extérieur 28 ayant une hauteur FH2 et une largeur Fw2. La portée de talon 26 se termine, à son extrémité in- térieure, par un voile 30 qui est fixé au voile 20 de la partie 12 de la roue, les voiles 20, 30 portant des moyens d'assemblage des deux parties de la roue en une structure d'un seul tenant, étanche à la pression. Naturellement, la roue peut également être constituée par un élément d'une seule pièce et, dans ce cas, les voiles 20, 30 constituent un voile unique. Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, lorsqu'un pneu- matique monté sur une telle roue crève et roule à grande vitesse à l'état dégonflé, il tend à être désagrégé par l'action des bords de la jante de la roue sur la surface de la piste. Dans ces conditions, la charge supportée par la - roue est pratiquement supportée sur le bord intérieur 24 en raison du fléchissement de la roue et de l'essieu monté sur la jambe du train d'atterrissage. Pour cette raison, l'invention concerne une confi- guration de roue d'avion, qui sera décrite en regard des Fig. 2 et 3, et qui est pratiquement incassable lorsqu'elle est en charge et roule sur les bords-de sa jante. On obtient ce résultat grâce à une distribution des efforts dans la structure de la roue telle que les bords extérieur et in- térieur supportent pratiquement la même charge. La réparti- tion de la charge et la répartition consécutive des con- traintes qui étaient jusqu'à présent la cause de la ruptu- re des roues lorsque ces contraintes étaient concentrées dans le bord intérieur, est obtenue en augmentant la hau- teur FH2 du bord extérieur de la jante de manière qu'il existe une différence de hauteur prédéterminée a FH entre le bord intérieur 24' et le bordlextérieur 28'. La modifi- cation du bord extérieur 28' pour établir une différence de hauteur de bord L FH peut être obtenue par un certain nombre de techniques. Par exemple, la roue 10' peut rece- voir initialement une configuration dans laquelle le profil en hauteur du bord extérieur de la jante est aug- mentée des FH2 et, dans ce cas,AFH2= A FH* En variante, la roue 10' peut être réalisée par forgeage, moulage, ou autre de la façon habituelle, avec des bords intérieur et extérieur de même hauteur (FHl = FH2), la hauteur FHl du bord intérieur étant ensuite réduite de AFH, par-usina- ge, ou autre après la fabrication de la roue, pour obte- nir le aFH voulu, ainsi que représenté sur la Fig. 3. On peut également utiliser une combinaison des techniques men- tionnées plus haut, dans laquelle la roue 10' est initiale- ment fabriquée avec bord extérieur dont la hauteur est accrue jusqu'à une hauteur égale à FH2 + à FH2, puis le bord intérieur 24' est usiné pour réduire sa hauteur jus- qu'à une valeur de FHi - Hl Dans cet exemple, la somme des variations de hauteur des bords FHl' + à FH2, est égale à à FH, qui est la différence de hauteur necessai- re, spécifiée pour la roue particulière considérée. Naturellement, il sera évident pour l'homme de l'art que le profil du bord extérieur, auquel on incorpore la différence de hauteur A FH, est régie par les normes en vigueur telles que celles de la Tire & Rim Association. Dans ces conditions, les paramètres interdépendants de la roue constitués par le rapport FR du bord et sa hauteur FH sont optimisés pour un ensemble particulier roue-pneu- matique et, par suite une variation de la hauteur FH du bord ne doit pas affecter ces paramètres. Egalement dans ce but, le profil de la hauteur du bord qui est ajouté. La hauteur A FH est limitée par une tangente F au bord de rayon FR. La tangente Ft coupe la droite verticale partant de la racine Fh du bord et forme un angle de divergence j qui est fixé pour le pneumatique particulier monté sur la roue. Le bord de hauteur FH2 + a FH2 a donc un profil délimité du côté intérieur par la tangente Ft qui formé un angle de divergence minimum a comme indiqué sur la Fig. 3. Il est possible d'apporter une modification sup- plémentaire à la roue pour augmenter encore la solidité de sa structure et cette modification est effectuée sur le bord intérieur 24'. Ainsi que le montre le dessin, cette modification consiste à accroître le module de la section du bord intérieur de manière qu'il en résulte un accrois- sement A Fw4 de largeur de ce bord et que, de ce fait, la largeur de la surface de roulement 32 de ce bord soit augmentée. On peut apporter diverses modifications à la géométrie du bord pour obtenir l'accroissement du module de section mais le dessin ne montre qu'une seule configu- ration qui comporte une addition de matière désignée par la reférence F. Quelle que soit la géométrie du bord in- térieur, il est clair que la modification de ce bord doit tenir compte de la répartition générale du poids et cepen- dant atteindre le résultat désiré d'accroissement de la résistance du bord, à la charge qui lui sera appliquée. Au cours d'essais effectués sur des roues compor- tant des bords de jantes modifiés de la manière décrite plus haut, on a obtenu les résultats suivants. Une roue d'origine pour appareil Douglas DC-10, avait roulé en l'absence de pneumatique gonflé, sur environ 216m avant que la rupture ne se produise. En augmentant le module de section du bord intérieur par utilisation d'une matière additionnelle Fmi pour renforcer ce bord intérieur, on a obtenu une roue analogue capable de parcourir une dis- tance de 2487 m avant la rupture. Finalement, en prévoyant une différence de hauteur A F H entre les bords en combi- naison avec un accroissement du module de section du bord intérieur, on a obtenu une roue analogue qui a parcouru 8640 m avant la rupture. L'invention apporte donc une nette amélioration de la sécurité de roulement d'une roue d'avion qui est soumise à des conditions de travail exceptionnelles comportant un pneumatique dégonflé et qui roule à grande vitesse sur les bords de la jante. -REVENDICATIONS- 1. Roue d'avion destinée à être montée sur un train d'atterrissage en combinaison avec une jambe de train d'atterrissage, et comprenant un bord intérieur et un bord extérieur qui délimitent des portées de talons pour un pneumatique monté sur cette roue, les termes inté- rieur et extérieur étant relatifs aux positions par rapport à la jambe du train d'atterrissage, cette roue étant carac- térisée en ce qu'elle présente une différence de hauteur entre le bord intérieur 24' et le bord extérieur 28', qui est telle que la hauteur du bord extérieur est supérieure d'une valeur prédéterminée A FH à celle du bord intérieur, et qu'elle assure une répartition à peu près égale de la charge sur les deux bords de la roue lorsque le pneumati- que monté sur cette roue est dégonflé. 2. Roue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la différence de hauteur entre les bords est établie par la configuration donnée'au bord extérieur 28'. 3. Roue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la différence de hauteur entre les bords est établie par la configuration donné au bord intérieur 24'. 4. Roue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la différence de hauteur entre les bords est établie par un accroissement de la configuration en hauteur t ?H2 du bord extérieur-en combinaison avec une réduction ( d FH1) de la hauteur du bord intérieur (24'). 5. Roue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le profil du bord de plus grande hauteur est limité du côté intérieur par une tangente (Ft) à l'arrondi du bord, qui fait un angle minimum avec une ligne verticale partant de l'arrondi de la racine du bord (28'). 6. Roue perfectionnée suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un module de section du bord intérieur accru qui augmente la résistance de ce bord inférieur. 7. Roue perfectionnée suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le module de section accru provoque un accroissement de la largeur du bord intérieur (24') qui donne à ce bord une surface de roulement (32) plus large. 8. Roue d'avion perfectionnée comprenant une par- tie intérieure et une partie extérieure assemblées pour former une structure d'un seul tenant de support d'un pneumatique, la partie intérieure (12) comportant un moyeu (16), une jante (18) reliée à ce moyeu par un voile et se terminant par une portée de talon intérieure (22) et par un bord intérieur (24,24') ayant une 'hauteur (FR11) et une largeur (Fwi), tandis que la partie extérieu- re (14') comporte une portée de talon extérieure se ter- minant par un bord extérieur (28> ayant une hauteur (F H2) et une largeur (FW2), et raccordée au voile (30) à sa partie intérieure,cette roue étant caractérisée en ce que le bord extérieur (28') a une hauteur (FH2) augmentée qui établit une différence de hauteur (A FH) entre les bords intérieur et extérieur, en vue d'assurer l'uniformi- té de la répartition de la charge sur les bords de jante de la roue lorsque le pneumatique monté sur elle est dégon- flé et que la roue roule sur une surface dure. 9. Roue suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le profil résultant de l'accroissement de hauteur (A F) est limité du côté intérieur par une tangente à l'arrondi. (FR) du bord qui fait un angle minimum (A) avec une ligne verticale partant de la racine (Fh) du bord. 10. Roue suivant la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un accroissement du module de la section du bord intérieur (24'). 11. Roue suivant la revendication 10, caractérisée en ce que l'accroissement du module de section correspond à un accroissement de la largeur FWl du bord. 12. Roue suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la différence de hauteur s FH entre les bords est obtenue par un accroissement de la hauteur du bord extérieurd'une hauteur à F2 tel que F = F 13. Roue suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la différence de hauteur à F H entre les bords correspond à une diminution de la hauteur du bord inté- rieur d'une hauteur A FHl telle que LFH1 =A FH. 14. Roue suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la différence FH entre les hauteurs des bords est obtenue par un accroissement de la hauteur du bord extérieur d'une valeur t FH2 combinée à une diminution de la hauteur du bord intérieur de AFH1 telle que l'effet combiné donne la différence désirée.a FH2 + t FHl = A FH'