Brevet FR2619534A1 — publié le 19890224

PNEUMATIQUE AVION à STRUCTURE RADIALE FERMEE L'apparition des avions commerciaux à forte capacité chaque et l'augmentation des performances des avions militaires ont conduit les manifacturiers de pneumatiques à améliorer les performance des pneus notamment en ce qui concerne : - La charge supportée ( augmentation de pression interne ) - La capacité d'amortissement ( augmentation de la surface en contact avec le sol ) - La diminution du poids du pneumatique - l'amélioration de la trajectoire de roulement - La diminution dé l'échauffement - La diminution de l'usure - La diminution de ltencombrement Le pneumatique à structure géodésique a été , jusqu'à ces dernières années, le seul type de pneumatique employé .Toutefois, 1 'augmentation de la pression interne , ça ition de l'augmentation de la cnarge et de la limitation de l'encombrem.ent a condjit à un renfor- -ceent de structure, d'o une augmentation de poids, une réduction de la caDacit- d'amortissement et une augmentation d'échauffement et d'usure certains manufacturiers ont proposé un pneumatique de type radial pour repondre au problème de la charge et de l'aug.entation des performances, en considérant qu'à pression interne égale le pneumatique radial est plus léger qu'un pneumatique géodésique, que son amortissement réclame moins d'énergie à dissiper, qu'il y a donc diminution de 11ache. -fement et de l'usure et que la trajectoire de roulement est améliora Il aoparai t toutefois que la structure radiale appliquée à une constru-c- -tion classique ( pneumatique à structure ouverte ) atteigne rapidement ses limites d'utilisation Le présent brevet repose sur deux constataticns - dans une structure fermée la somme des tensions interne s'annule alors que dans une structure ouverte la somme des tensions est égale à la réaction des extrémités de cette structure . Donc, à charge égale une structure fermée est plus légère qu'unie structure ouverte. - la capacité de charge dépend de la relation 5 x p , S étant la surface en contact avec le sol et p la pression de gonfla On a donc intérêt à augmenter au maximum la flexibilité du pneuTatique Cela suppose que la pression interne déterminant la structure scit indépendante ou trés peu dépendante de la flexibilité de cette structure La capacité de charge Co détend de la surface en contact sol DO du pneumatique sous charge statique So , multipliée ar a presse interne @ :So = So x p La capacité la charge dymanique @@ dépend dépend de la surface maximum en contact sol Sm déterminée par la valeur maximum de l'amor- -tissement multipliée par la pression interne p : Sm = Sm. x p Cn a intérêt a ce que So soit le plus grand possible Par ailleurs, sur le plan de l'énergie Si a est le poids de l'avion et h sa hauteur de chuts On a : a = Oa x h Cette énergie Ja est consommée à l'attérrissage par - l'énergie absorbée par l'aplatissement du pneumatique Jp - l'énergie absorbée par les amortisseurs de l'avion On a :: #a = Wp + jt L'énergie absorbée par le pneumatique 'Up est égale à l'énergie théorique d'aplatissement #tp moins l'énergie consommée par le pneu -matique DOur se déformer pi , énergie sui se dissipe en cnaleur et en usure . Cn a donc intérêt à diminuer au maximum pi La présente invention caractérise un pneumatique avion ."ermetvant l'utilisation d'une pression interne maximum pour un minimum de poids et un amortissement maximum tel que l'énergie upi consomma, e par le pneumatique pour son écrassement maximum soit ré. au minimum pour obtenir ces conditions, la structure du pneumatique est du type radial , avec carcasse à structure fermée ( tumulaire ) figure II et ceinture composite fg. III a , IIIb , III c, offrant à la fois une grande rigidité radiale et une faible rigidité trans -vesale. Une explication détaillée ci-aprés montrera plus en détail les caractéristiques de la présente invention . Cette explication n'est donnée qu a titre d'exemple . Toute modification qui n'alté- -rerait pas les caractéristiques de la présente invention rantre de plein droit dans l'application du présent brevet La fg. Iaest un croquis schématisant la flexion d'un flanc de pneumatique - La fg. Ib est un croquis expliquant le rôle du rebord da jante dans la limitation du degré de flexibilité du flanc sous variation de charge - La fg. II est un croquis définisant la structure de la carcasse tubulaire - La fg. IIIa est un' croquis montrant la forme de la ceinture sous charge statique - La fg.IIIb est un croquis montrant la forme de la ceinture sous charge dynamique - La fg. IIIc est une vue de dessus de la ceinture avec l'orientation des tablés - La fg. IV est la coupe d'un pneumatique tubulaire avion suivant les revendications caractérisant l'invention L'énergie consommée par un pneumatique pendant son écrasement sous charge dynamique dépend du degré de rigidité'de sa structure et en particulier de la déformation des flancs et de la ceinture et de la rigidité de la zone talon .Sous charge F l'énergie consommée par la déformation d'un flanc sera d'autant plus élevée ( fg. Ia ) que la valeur de a) et (x) seront faibles (a0 étant la distance entre la ligne AO et la tangente au flanc O étant le centre de l'axe de la roue A le point extrême de contact du pneumatique avec le sol et T l'axe de la tringle (x) étant la distance entre A point- extreme de contact du pneumatique avec le sol et la projection verticale de T sur la ligne horizontale issue de A La présente invention revendique une caractéristique particulière du flanc du pneumatique tel que(a)et(x)sont importants par rapport à la construction actuelle ( flanc travaillant en flexion et non au flambage ) et que la flexibilité de ce flanc est variable sous l'action d'une charge telle que son degré de flexibilité diminue avec l'augcentation de la charge fg. Ib Le flanc sous charge statique est appuyé en AI sur le sol et en T1 sur le rebord de jante. Sa déformation est définie par (d?) et (X1) . Lorque la charge augmente la déformation du flanc est telle qu'il s'appuie en A2 au sol et en T2 sur le rebord de jante qui définit une valeur(a2)et 2)inférieure à(11) et(X1); ; Plus la charge augmente plus l'aplatissement augmente plus les uaîeurs(ên)et(Xn)sont inférieures à (81) et(X1), donc plus de rifgidité du flanc A l'aplatissement maximum les points Tm et Am sont pratiquement sur une verticale , ce qui définit la largeur maximum du rebord de jante La présente invention est donc caractérisée par un flanc à forte courbure dont la rigidité en flexion croit au fur et à mesure de son écrasement par la réaction du rebord de jante sur lequel s'appuie la partie supérieure de ce flanc , telle que la valeur de (a1) et(Xl)diminue par rapport à leur valeur initiale quand la valeur de llécrasement augmente La fg. II représente la structure de la carcasse radiale et tubulaire , ce qui permet une absence de réaction due aux efforts sur les tringles et par conséquent l'annulation de toute rotation dans la zone talon , et l'absence de tout effet sur la flexibilité du flanc L'équilibre de tension en chaque point de la courbe de flanc est défini par la courbe à tension répartie connue en soi caractérisée en ce que cette courbe est établie non pas à partir d'un exe vertical mais pour chaque cas de charge à partir de la généra -trice OTA , O étant le point d'interception de l'axe du pneuma -tique avec l'axe de sa section ;T étant l'axe de la tringle et A le point extreme de contact sol , définissant ainsi des angles o(-,, &alpha; ----&alpha;m avec la verticale Afin de faciliter la construction de la structure fermés la carcasse est caractérisée par un assemblage de deux parties suivant la fg. iI - une partie torique supérieure constituée d'un tissu caout -chouté ( 1 ) dont les cabris internes sont placés radialement Do par rapport à l'axe du pneumatique , replié toriqùement autour de 2 tringles ( 3 ) souples tel que le débordement du repli soit égal à (eJ - une partie torique aoférieure constituée d'un tissu caout -chouté ( 2) contournant les tringles ( 3) et se prolongeant sur le tissu (1) sur lequel il est collé d'une largeur (2), largeur suffi- -sante pour assurer, par adhérence entre les 2 tissus ( 1 et 2 ) le transmission de l'effort T , tension maximum ( pression + force centrifuge + forces diverses ) Le rôle de la ceinture dans un pneumatique radial est de limiter à une valeur déterminée le diamètre nominal de ce pneumatique sous pression interne nominale . La ceinture joue également un rôle stabilisateur sur la trajectoire d fait de son développement sur le sol au roulage . La stabilisation étant une fonction de l'angle géodésique de cette ceinture .Dans le cas d'une ceinture pour I pneumatique avion , la résistance à la pression interne, conduit à diminuer l'angle d'inclinaison des plis, de façon à augmenter la rigidité radiale, ce qui a pour effet d'augmenter également la rigidité transversale et diminuer la stabilisation longitudinale La présente invention est caractérisée par une ceinture composite constituée d'une ceinture unifilaire de largeur égale ou voisine de la largeur de la surface en contact sol du pneumatique sous charge statique, prise en sandwich entre 2 nappes géodésiques constituant la ceinture directionnelle de largeur égale ou voisine de la surface en contact sol du pneumatique sous charge dynamique maximum Une telle ceinture travaille de façon particulière La partie centrale unifilaire fg. 111e présente une trés grande rigidité radiale .Elle est calculée pour résister à la pression interne , aux forces centrifuges et aux forces diverses sans présenter un allongement supérieur à 2 % . Sa largeur égale ou voisine de la surface en contact avec le sol sous charge statique délimite parfaitement le diamètre nodal du pneumatique .Cet élément unifilaire constitué d'un fil caoutchouté enroulé circon -férpnciellement est pris en.sandwich entre les éléments de la ceinture géodésique qui lui assure son directionnel La partie externe de la ceinture est constituée de deux nappes de tissu caoutchouté comportant des fils inclinés ( angle = r 25 / 350 ) formant une ceinture géodésique de faible rigidité donc se déformant facilement dans le plan transversal mais assurant une bonne stabilité directionnelle Sous l'action d'une augmentation de charge dynamique fg. IIIb , l'écrasemer. du pneumatique est facilité d'une part par la souplesse des flancs, d'autre part par la facile déformation des extrémités de ceinture que permet la construction de la ceinture ci-dessus définie , revendiquée par la présente invention La fg.IIIc met en évidence la partie rigide de la ceinture et la partie souple de ses extrémités La construction d'une telle ceinture ne dépend pas de l'état ouvert ou fermé de la structure de la carcasse . La reven -dication de la présente invention s'applique donc tout aussi' bien à une structure ouverte qu a une structure fermée La fg.IV montre, à titre d'exemple , la section d'un tel pneumatique Le pneumatique avion radial tubulaire comprend une chambre à air interne en butyle ( 4 ) qui est enveloppée par une nappe en tissu caoutchouté ( 1) dont les fils constituent cette nappe sont orientés à 0 par rapport à l'axe du pneumatique Cette nappe est retournée à ses extrémités autour de 2 tringles en fibre de verre ou autre matériau souple à l'exclusion de l'acier Le retournement autour de la tringle se prolonge d'une longueurle) tel que le pli intérieur (2) également constitué d'une nappe en tiss caoutchouté à - contourne la tringle (3) et se prolonge sur la nappe (1) d'une longueur égale à ()sur laquelle elle est collée La force d'adhérence entre les tissus (1) et (2) sur la longueur ( > est supérieure à la tension maximum T qui circule dans la carcasse . Des gommes de jante (5) et gommes de rembourage (6) sont placées judicieusement pour obtenir, aprés vulcanisation , la section exacte du pneumatique La ceinture est composée d'un élément (7) constitué d'un tissu caoutchouté dont les fils ( textiles ou composite, fibre de carbone par exemple ou kevlar ) sont inclinés de 25 à 350- par rapport à l'axe de la section du pneumatique , collé sur le circon -férence du tore défini par la surface du tissu (1) aprés gonflage de la chambre à air (4) . Sur cet élément (7), d'une largeur égale à la largeur maximum de la surface en contact sol sous charge dynamique maximum, est enroulé circonférentiellement un fil ( 8 ) en matériau composite, sur une largeur égale ou voisine à la largeur de la surface en contact sol sous charge statique.. Sur la surface ainsi constituée est posé un second tissu caoutchouté (9)égal mais symétrique angulairement au tissu ( 7 ) constituas ainsi une ceinture géodésique . Eventuellement une gomme de liaison (10) peut être interposée entre les extrémités des tissus (7) et (9) et en prolongement de la nappe unifilaire ( 8) Deux gommes de flanc en aoutchouc (11) sont appliquées sur les côtes du tissu en caoutchouc (1) et remontent jusqu'à la liaison des gommes de jante (5) . Une bande de roulement en caoutchouc (12) est collée sur la ceinture (9) L'assemblage d'une telle structure se fait à partir d'un tambour cylindrique d'un diamètre voisin du diamètre de la jante sur lequel on pose en premier l'élément (5) puis (2) puis (6) puis la chambre à air dégonflée et aplatie ( 4 ) . Sur cette chambre à air on pose le tissu ( 1) et à une distance tQ) des extrémités les deux tringles (3).On replie (1) autour de (3) On gonfle alors la chambre à air (4) en maintenant le tissu (,) ses extrémités au diamètre des tringles (3) -. On ontient ainsi un tore de diamètre D à la base duquel on applique les trir,çles ( et le tissu (1) et sur lequel on replie le tissu (2) sur une longueur ) Sur la circonférence de diamètre D on enroule un tissu (7) puis un fil unifilaire (8) que l'on recouvre par un tissu ( > ) . La paroi du tore est garnie sur les flancs de 2 bandes C- caoutchouc (11) qui peuvent éventuellement être posées à plat avec le tissu (1) et sur le dessus une bande de roulement (12 ) en caoutchouc L'ensemble est vulcanisé de manière connue en soi , sauf que la vapeur utilisée pour le chauffage interne est , dans ce cas, remplacée par de l'air ou un gaz neutre chauffé à haute température ( 170 / 1800 ) sous une pression de 7 à g bars REL MDIraTIC\S ; - Pneumatique avion de type radial à structure fermée , carac= par une carcasse radiale de section fermée constituée de deux éléments assemblés autour de deux tringles et d'une ceinture composite, rigide dans le plan radial mais souple dans le pld transversal 2 - Pneumatique avion de type radial à structure fermée, suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que les 2 éléments (1) formant l'enrobage radial de la carcasse débordent l'un sur l'autre d'une largeur 1 telle que l'adhérence entre les deux éléments puisse résister à la tension maximum circulant dans la carcasse 3 - Pneumatique avion de type radial à structure fermée, suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que le ceinture est constituée de 2 éléments : - un élément de largeur égale ou voisine à la valeur de la largeur du pneumatique en contact avec le sol sous charge statique, co posé d'u- fil en matériau composite enrobé de caoutchouc et enroulé circonférentielleMent sur l'élément inférieur de la ceinture géodésique. Cet élément de grande rigidité radiale est calculé pour absorber les réac ions de la pression interne de la fc; centrifuge et des forces diverses - un élément composé de 2 tissus caoutchoutés dont les f. (textiles ) constituant sont inclinés de + 25 / 350 de largeur égale ou voisine à la largeur du pneumatiqu en contact avec le sol sous charge dynamique maximum formant une ceinture géodésique à l'intérieur de laque l'élément unifilaire est pris en sandwich telle que la rigidité transversale est minimum aux extrémités de la dite ceinture et tel que l'angle des cablés correspond à l'angle de la développée de la surface en contact.av le sol sous une charge variant de la charge statique à la charge dynamique maximum .Cet élément assurant le directionnel de l'ensemble ceinture 4 - Pneumatique avion de type radial à structure fermée , suivant la revendication 1 , caractérisée par un flanc à flexibilité variable tels que les paramètres de déformation caractérisés par (a) et (x) diminuent avec l'augmentation de la charge (a) étant la distance entre la ligne AD et la tangente au flanc AT , O étant le centre de l'axe de la roue , A le de contact du pneumatique avec le sol , et T l'axe de la tringle. (x) étant la distance entre A point extreme de contact du pneumatique avec le sol et la projection verticale de T sur la ligne horizontale issue de A 5- Pneumatique avion de type radial à structure fermée , suivant la revendication 1 , caractérisée en ce que la courbe de tension répartie, définissant la courbure du flanc , est établie, non pas par rapport à un axe vertical mais pour chaque cas de charge, suivant la génératrice O A .... O A m , D étant l'axe du pneumatique , A m le point de contact sol extreme du pneu -matique sous charge dynamique maximum 6 - Pneumatique avion de type radial en structure fermée , suivant la revendication 1 , caractérisée en ce que le flanc est maintenu dans sa flexion sous charge par un rebord de jante telle que la flexibilité de ce flanc diminue avec l'augmentation de la charge