Brevet FR2549445A1 — publié le 19850125

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, à des dispositifs de sécurité pour trains d'atterrissage d'avions et elle a trait plus particulièrement à un ensemble de soupape sensible à la température et à la pression qui empêche que le pneu éclate sous l'action de la surpression engendrée par la chaleur accumulée pendant les situations de freinage à haute énergie. On a utilisé depuis quelques années des bouchons fusibles dans les ensembles de roue et pneu d'avion en tant 10 que dispositifs de précaution pour les cas o des températures excessives sont engendrées au cours d'un freinage à haute énergie Les bouchons contiennent une matière eutectique qui est conçue pour fondre à une température inférieure à la limite de température de sécurité du type par15 ticulier de pneu Lorsque la température de fusion spécifique est atteinte, le bouchon fusible se ramollit et/ou fond dans une mesure telle qu'il est expulsé sous l'effet de la pression accrue du pneu, décomprimant ainsi le pneu et empêchant l'éclatement et/ou explosion du pneu. Des dispositifs de ce type sont décrits et représentés dans les brevets antérieurs suivants: US n Re 26 137 (G.E Stanton); US-n 2 001 686 (R H Moore et autres); US n 3 138 406 (R K Chamberlain); US n 3 269 402 (R F Horner); US n 3 517 683 (H R Chandler); US n 3 559 668 (R L Crossman); US n 3 991 804 (M E Wilson); brevet US n 4 365 643 (Masclet et autres); et brevet britannique n 782 559 (Bendix Corp). Bien que ces dispositifs de la technique antérieure fonctionnent convenablement dans les applications 30 pour lesquelles ils sont prévus, ils ne sont pas utilisables en pratique sur les avions modernes qui volent à de plus grandes vitesses et portent des charges de plus en plus lourdes Ceci est du au fait que tous ces dispositifs de la technique antérieure sont conçus pour faire fondre le bou35 chon fusible à une limite de température particulière à la suite de quoi il se produit un dégonflage complet du pneu correspondant Dans ces circonstances, un pneu dégonflé qui roule à grande vitesse provoque une accumulation de chaleur dans la carcasse du pneu et une destruction totale fi5 nale par explosion du pneu En outre, il a été démontré que, lorsqu'un pneu d'une paire de pneus d'une jambe de train d'atterrissage est dégonflé, le pneu opposé porte la charge accrue, ce qui peut également provoquer sa destruction Quoiqu'il en soit et dans la situation d'un a10 vion roulant à grande vitesse avec un pneu dégonflé, le résultat est extrêmement dangereux et peut être catastrophique pour l'avion Par conséquent, les bouchons fusibles de la technique antérieure, tout en empêchant que le pneu particulier soit soumis à une surpression résultant de l'ac15 cumulation de chaleur, ne constituent pas une réponse définitive au problème du dégonflage du pneu et au danger qu'il engendre pour un avion fortement chargé roulant à grande vitesse. Par conséquent, la présente invention apporte une solution au problème en réalisant un ensemble de bouchon fusible et de soupape qui protège un pneu d'une surpression en évacuant la surpression à une limite de température particulière mais qui maintient également une pression de sécurité minimale dans le pneu Ceci permet au pneu de continuer à fonctionner et de porter sa part de la charge jusqu'à ce que l'avion soit arrêté en toute sécurité. Les avantages ci-dessus de l'invention sont atteints dans un dispositif pour décomprimer des pneus d'a30 vion qui comprend un bouchon fusible et un piston sollicité par ressort, le bouchon et le piston étant tous deux disposés à l'intérieur d'un unique alésage du dispositif Le bouchon peut fondre et s'écouler hors de l'alésage lorsque la température de la roue s'élève au-dessus de la limite spécifique établie par la matière eutectique qui libère le piston pour qu'il puisse s'écarter d'une position en appui étanche dans l'alésage, dans laquelle il est sollicité par ressort en appui à l'intérieur d'une bague d'étanchéité, sous l'action d'une surpression qui règne à l'intérieur du 5 pneu et qui surmonte la force de sollicitation du ressort. Le piston, cependant, se referme dans une position d'étanchéité lorsque la pression tombe au-dessous d'une valeur insuffisante pour surmonter la force de sollicitation du ressort. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel: la Fig 1 est une vue en coupe verticale d'un 15 dispositif de sécurité de pneu selon la présente invention montrant le dispositif dans son état de fonctionnement dans des conditions normales deetempérature et de pression; la Fig 2 est une vue en coupe verticale semblable à la Fig 1 mais montrant le dispositif dans sa po20 sition de décharge d'une surpression; et la Fig 3 est une vue en coupe verticale semblable à la Fig 2 mais montrant le dispositif dans sa position de fermeture de la soupape pour maintenir une pression de sécurité minimale dans le pneu de manière à per25 mettre la poursuite du fonctionnement du pneu. On se référera maintenant au dessin dans les diverses figures duquel les mêmes références désignent les mêmes pièces et/ou éléments; sur ce dessin, on a désigné par la référence générale 10 un bouchon fusible à soupape selon la présente invention, tel qu'il peut être monté dans une roue 12 d'avion L'intérieur de la roue 12, c'est-àdire la partie qui porte les talons (non représentés) du pneu, a été désigné par la référence numérique 12 i tandis que l'extérieur a été désigné par la référence numérique 12 o Par conséquent, il existe une pression Pl de gonflage du pneu à l'intérieur de l'ensemble roue/pneu et il existe une pression P 2 à l'extérieur de l'ensemble et, dans les conditions de fonctionnement normales, telles que représentées sur la Fig 1 du dessin Pl > P 2. Le bouchon fusible 10 à soupape comprend un corps cylindrique 16 qui est reçu à l'intérieur d'un alésage 14 formé dans la roue 12 La retenue du corps 16 dans l'alésage 14 peut être effectuée par divers moyens et, notamment, par des filets de vis 18, comme représenté Le corps 16 est 10 noyé dans la roue 12 et une collerette d'extrémité 20 limite sa pénétration dans l'alésage 14 Suivant une variante, le corps 16 peut s'étendre à l'extérieur de l'alésage et, dans ce cas, la collerette 20 est en butée contre la surface extérieure 12 o de la roue 12. Le corps 16 est caractérisé par le fait qu'il comporte un alésage axial B qui comprend une première partie d'alésage interne Bl qui se termine, à l'intérieur du corps, à sa jonction avec une seconde partie d'alésage B 2 d'un diamètre légèrement inférieur Ainsi, une différence de diamé20 tre d'alésage ou épaulement Bd existe entre les parties d'alésages B 1 et B 2 La seconde partie d'alésage B 2 s'étend à travers la partie intermédiaire de l'alésage B et se termine à sa jonction avec une troisième partie d'alésage B 3 qui a un diamètre légèrement-inférieur à celui de la partie d'a25 lésage B 2 La partie d'alésage B 3 a une très courte longueur axiale par rapport à celle aussi bien de la partie d'alésage Bl que de la partie d'alésage B 2 et elle se termine à sa jonction avec une partie d'alésage tronconique BT qui s'étend sur le reste de la longueur du corps 16. Un ensemble de soupape est axialement positionné à l'intérieur de l'alésage B du corps 16 et cet ensemble comporte une-bague d'étanchéité 22, un piston 30 et un ressort 40 La bague d'étanchéité 22 est une bague annulaire qui a un diamètre externe tel qu'elle est montée à force -dans la troisième partie d'alésage B 3 et elle est, en outre, caractérisée par le fait qu'elle comporte un alésage tronconique 22 a, un joint d'étanchéité torique 24 étant monté d'une manière classique dans une rainure formée dans l'alésage 22 a Le piston 30 comporte une extrémité de tête 32 et une extrémité de tige 34, l'extrémité de tête 32 étant positionnée du côté de l'extérieur 12 o de la roue par rapport à la bague d'étanchéité 22 L'extrémité de tête 32 comporte un bord périphérique tronconique 32 a qui est complémentaire de l'alésage tronconique 22 a de la bague d'étanchéité 22 de 10 sorte qu'une étanchéité est produite entre les deux et le joint d'étanchéité garantit l'existence d'une telle relation étanche L'extrémité de tige 34 du piston fait saillie vers l'intérieur et axialement dans les parties d'alésage B 2 et B 1 et porte une rondelle 36 dans une rainure 38, à l'extré15 mité intérieure de la tige La rondelle 36 a un diamè'tre inférieur au diamètre de l'alésage Bl mais supérieur au diamètre de l'alésage B 2 de sorte qu'elle peut se déplacer facilement dans la direction axiale à l'intérieur de la partie d'alésage Bl mais est empêchée d'entrer dans la partie d'a20 lésage B 2 par la différence entre les diamètres des parties d'alésage au niveau de l'épaulement BdAinsi, de ce fait, le ressort 40 est monté autour de la tige 34 de piston et a un diamètre tel qu'il est en butée, à une extrémité, contre la rondelle 36 et, à l'extré25 mité opposée, contre la bague d'étanchéité 22 Dans ces circonstances, on reconnaitra que le piston 30 est sollicité dans une position de fermeture de la soupape par la force du ressort de sorte que le bord périphérique tronconique de la tête de piston est en appui étanche à l'intérieur de 1 l'alé30 sage 22 a de la bague d'étanchéité et qu'une telle étanchéité est garantie par le joint torique 24. Enfin, et pour compléter l'ensemble de bouchon à soupape, un bouchon 42 en matière eutectique remplit l'alésage B dans sa partie d'alésage tronconique BT Indépendam35 ment du ressort 40 qui sollicite le piston dans une disposi- tion de fermeture à l'intérieur de la bague d'étanchéité 22, la présence du bouchon eutectique 42 empêche tout déplacement vers l'extérieur du piston tant que ce bouchon n'a pas été enlevé La matière eutectique est choisie de façon qu'elle fonde et s'échappe de l'alésage BT à une température inférieure à la limite de température de sécurité pour l'ensemble roue/pneu De telles matières sont connues et utilisées par les spécialistes de cette technique et il suffit, par conséquent, d'indiquer ici que le 10 bouchon eutectique fond et libère la partie d'alésage 8 T lorsque la température de la roue atteint la limite de température supérieure requise établie par la matière eutectique. En service, l'ensemble de bouchon à soupape a été 15 représenté sur la Fig 1 dans son état de fonctionnement à des température et pression normales Dans ces conditions, le piston 30 est en appui dans une disposition relative étanche à la pression à l'intérieur de la bague 22 et la matière eutectique 42 est retenue dans le corps du fait de 20 la présence de l'alésage tronconique BT La Fig 2 représente l'état qui existe lorsque la température de la roue s'est accrue suffisamment pour faire fondre le bouchon eutectique 42 Lors d'un tel accroissement de température, la pression régnant dans le pneu s'accroit naturellement 25 également et cette pression accrue a été désignée par la référence PT' La pression PT est la condition de surpression à l'intérieur du pneu qui résulte de l'accroissement de température et elle a une grandeur telle qu'elle surmonte la force du ressort 40 et repousse le piston 30 hors de 30 sa position en appui étanche à l'intérieur de la bague 22. Du fait de l'absence du bouchon en matière eutectique, le piston 30 peut se déplacer vers l'extérieur ce qui assure l'évacuation de la surpression à l'atmosphère L'importance de la décharge est commandée par le diamètre de l'alésa35 ge 22 a de la bague 22 et par l'importance de la course du piston, désignée sur le dessin par la lettre "d". Par conséquent, et comme représenté sur la Fig 3, à laquelle on se référera, lorsque la surpression a été évacuée dans une mesure telle que la pression qui règne à l'intérieur du pneu tombe au-dessous de celle qui est requise pour surmonter la force du ressort 40 comme indiqué par la référence PL' le piston est tiré vers l'arrière par la force de sollicitation du ressort dans sa disposition relative étanche à l'intérieur de la bague d'étanchéité 22. 10 Ceci a pour effet d'arrêter l'évacuation à la pression prédéterminée PL de sorte que les talons du pneu restent intacts en appui contre les rebords de la jante et que le pneu peut continuer de fonctionner en organe support de charge de l'ensemble de train d'atterrissage. 15 R E V E N D I C A T I O N S 1 Un dispositif de sécurité conçu pour être monté dans une roue ( 12) d'avion pour libérer un pneu d'une surpression engendrée dans l'ensemble roue/pneu par la chaleur au cours d'un freinage à haute énergie, ce dispositif comprenant un corps cylindrique ( 16) reçu dans la roue ( 12) et comportant un alésage axial (B) qui s'étend depuis l'extérieur ( 12 o) jusqu'à l'intérieur ( 12 i) de l'ensemble roue/pneu, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il 10 comprend: un bouchon ( 42) en matière eutectique monté dans l'alésage, dans l'extrémité située du côté de l'extérieur de l'ensemble roue/pneu de ce dernier et conçu pour fondre à une température prédéterminée de la roue; et une soupape ( 22, 30, 40) également montée dans l'alésage dans l'extrémité située du côté de l'intérieur de l'ensemble roue/pneu de ce dernier, cette soupape étant sollicitée vers une position dans laquelle elle obture l'alésage dans des conditions normales de pression du pneu et 20 étant également maintenue dans la position de fermeture par la présence du bouchon eutectique contenu dans l'alésage; le bouchon eutectique ( 42) fondant et s'échappant de l'alésage (B) du corps ( 16) lorsque la température de la roue atteint une limite supérieure prédéterminée pour permettre le fonctionnement de la soupape qui s'ouvre sous l'action de la surpression régnant à l'intérieur du pneu et qui surmonte la force de sollicitation pour évacuer la surpression à l'extérieur, ladite soupape étant ramenée à la position de fermeture lorsque la pression du pneu est 30 tombée à une valeur insuffisante pour surmonter la force de sollicitation appliquée à la soupape. 2 Dispositif de sécurité selon la revendication 1, dans lequel l'alésage (B) du corps ( 16) comporte une partie tronconique (BT) au voisinage de son extrémité si- tuée du côté extérieur de l'ensemble roue/pneu qui retient la matière eutectique ( 42) à l'intérieur de l'alésage et caractérisé en ce que la soupape comporte: une bague d'étanchéité annulaire ( 22) position5 née de manière fixe à l'intérieur de l'alésage (B) par rapport au bouchon eutectique ( 42); un piston ( 30) ayant une extrémité de tête ( 32) qui vient en appui contre la bague annulaire ( 22) dans une disposition relative étanche et une tige ( 34) qui s'étend 10 vers l'intérieur à travers la bague; et un ressort ( 40) monté autour de la tige de piston et emprisonné entre la bague annulaire et des moyens ( 36) montés sur l'extrémité de la tige pour solliciter normalement le piston dans une disposition relative fermée a15 vec la bague. 3 Dispositif de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague ( 22) comporte un alésage tronconique ( 22 a) et le piston ( 30) comporte, autour de son extrémité de tête, un bord périphérique tronconique 20 ( 32 a) qui est complémentaire de l'alésage tronconique de la bague de façon à assurer l'étanchéité entre eux. 4 Dispositif de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un organe d'étanchéité torique ( 24) est monté dans une rainure formée dans l'alésage tronconi25 que ( 22 a) de la bague pour assurer l'étanchéité avec le piston ( 30). Dispositif de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alésage (B) du corps ( 16) comporte une première partie d'alésage (B 1), située du côté 30 intérieur de l'ensemble roue/pneu, qui a un diamètre légèrement supérieur au diamètre d'une partie d'alésage intermédiaire (B 2) et en ce qu'une rondelle ( 36) est montée sur l'extrémité de la tige ( 34) de piston, cette rondelle emprisonnant le ressort ( 40) entre elle et la bague annu35 laire ( 22), cette rondelle ayant un diamètre inférieur au diamètre de la première partie d'alésage (B 1) mais supérieur au diamètre de la partie d'alésage intermédiaire (B 2) pour limiter ainsi l'importance du déplacement du piston lorsqu'il est dans une position d'ouverture.