Brevet FR2614582A1 — publié le 19881104

La présente invention se rapporte à un produit feuilleté de renforcement pour un pneumatique et à un pneumatique radial renforcé l'utilisant, et plus particulièrement à un perfectionnement de la durabilité de la nappe de carcasse et de la couche de ceinture utilisant des cordes de haute élasticité dans le pneumatique radial pour un avion roulant à vitesse rapide sous une haute pression interne et une forte charge. Le pneumatique radial renforcé conventionnel, par exemple, le pneumatique radial pour avion 1 comprend une carcasse 5 d'un certain nombre de nappes de carcasse, chacune contenant des cordes de fibre organique 4 agencées sensiblement parallèlement les une aux autres en direction axiale du pneumatique et couvertes d'un caoutchouc de revêtement 3 en tant qu'une partie d'une portion de flanc 2, comme le montrent les figures 6 et 7, et une ceinture formée d'un certain nombre de couches superposées autour d'une portion de couronne de la carcasse 5 (non représentée) et contenant des cordes agencées circonférentiellement au pneumatique ou à un petit angle par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique. La corde 4 de la carcasse 5 est généralement une corde en nylon. Ces derniers temps, on a utilisé une corde de fibre organique ayant un fort module d'élasticité, telle qu'une corde en Kevlar (marque de fabrique) ou analogue pour la corde 4. Comme le montre la figure 7, les cordes 4 des deux nappes de la carcasse 5 sont utilisées afin d'être empilées les unes sur les autres au même pas P. Lorsqu'un tel pneumatique radial d'avion fonctionne à vitesse rapide sous une haute pression interne et une forte charge, la déformation par déflexion du pneumatique pendant la rotation sous la charge est importante et correspond à environ 25 % à 40 % de la hauteur en coupe du pneumatique. Par suite, la déformation de la portion de flanc 2 dans le pneumatique devient importante et en particulier la déformation par flexion est très grande avec pour résultat la présence d'un effort répétitif important de compression F à l'intérieur de la carcasse 5. Comme le montre la figure 8, la ceinture 15 se compose d'une structure feuilletée à quatre couches consistant en une première couche de ceinture 15a à une quatrième couche de ceinture 15d. Dans la formation de la ceinture 15, une seule corde 18 couverte d'un caoutchouc de revêtement 17 est d'abord enroulée en hélice d'une extrémité de la première couche 15a et est agencée parallèlement en direction circonférentielle. Alors, la seconde couche 15b est empilée sur la première couche 15a, l'extrémité initiale de la corde enduite de caoutchouc de la seconde couche 15b de la ceinture étant placée juste sur la seconde corde enduite de caoutchouc et enroulée de la première couche 15a en regardant à partir de son extrémité initiale. De cette manière, on empile, en succession, les première à quatrième couches 15a à 15d, les unes sur les autres, pour former la ceinture 15. Par suite, les cordes 18 de la ceinture sont à l'état feuilleté ou empilé vers le haut et vers le bas entre les couches adjacentes de ceinture (en direction radiale du pneumatique). Par exemple, lorsque la corde 4 dans la carcasse 5 comme le montre la figure 6 est une corde de haute élasticité ayant un moindre allongement tel qu'une corde en acier ou une corde en Kevlar, la portion de flanc 2 du pneumatique radial i se trouve fortement déformée, provoquant une déformation par flexion de la carcasse 5. En particulier, les cordes 4 de la nappe interne SA de la carcasse 5 sont soumises à un effort répétitif important de compression F et la fatigue de la corde 4 est accélérée ce qui diminue sa résistance et en conséquence cela pose un problème par le fait que la durée de vie à la fatigue de la corde se trouve fortement réduite. Par ailleurs, comme le montre la figure 7, la distance R0 entre la nappe externe de carcasse 5B et la nappe interne de carcasse 5A dans la carcasse 5 se réduit à une distance R1 et en conséquence un effort important de cisaillement est produit dans une limite 5a entre les nappes de carcasse et dans un espace 4a entre les cordes des nappes de carcasse, favorisant l'écaillement entre la corde 4 et le caoutchouc de revêtement 3 ou la fatigue par compression du coutchouc 3, avec pour résultat une dégradation considérable de la durée de vie à la fatigue de la carcasse. Dans la ceinture, les cordes des couches adjacentes sont empilées les unes sur les autres vers le haut et vers le bas et sont faites d'une fibre de polyaramide ayant un module élevé d'élasticité ou analogue, donc lorsque le pneumatique fonctionne sous une charge, la ceinture n'a aucune place pour atténuer un choc de l'extérieur et en conséquence il y a à c. raindre un affaiblissement de la ceinture vis-à-vis d'un choc extérieur. Lorsque ce type de pneumatique radial renforcé fonctionne à vitesse rapide, tout en étant soumis à une forte déformation, diverses études ont été faites concernant la grandeur de la déformation par flexion et de l'effort de compression de la corde dans la carcasse, la grandeur de l'effort de cisaillement entre les nappes de carcasse et entre les cordes, la durée de vie à la fatigue de la carcasse, l'épaisseur du caoutchouc de la nappe de carcasse, l'agencement des cordes dans la nappe de carcasse et analogues et en conséquence, on a pu confirmer ce qui suit. En effet, tandis que l'épaisseur du caoutchouc entre les nappes de carcasse augmente et également que la distance entre les cordes dans la nappe de carcasse augmente, l'effort de cisaillement entre les cordes et entre les nappes de carcasse se réduit mais le poids du pneumatique et la quantité d'accumulation de chaleur augmentent de manière non souhaitable. En particulier, lorsqu'on utilise une corde de haute élasticité, la différence de tension entre la nappe interne de carcasse et la nappe externe de carcasse augmente et la fatigue de la nappe interne de carcasse devient plus importante. Par ailleurs, tandis que la distance entre les cordes de la nappe de carcasse augmente, l'effort de cisaillement entre les cordes devient faible, mais la résistance de la nappe de carcasse diminue avec pour résultat une augmentation du nombre de nappes de carcasse. Cela provoque l'augmentation du poids du pneumatique et de la quantité' d'accumulation de chaleur, dégradant la durabilité du pneumatique. la présente invention a par conséquent pour objet un pneumatique radial renforcé ayant une meilleure durabilité, o l'agencement des cordes dans le produit feuilleté de renforcement pour une utilisation dans la carcasse ou la ceinture du pneumatique utilisant une corde de fibre organique, en particulier une corde de haute élasticité, est régulé pour réduire l'effort produit autour de la corde. Selon un premier aspect de l'invention, on prévoit un produit laminé ou feuilleté de renforcement pour pneumatique comprenant un certain nombre de couches de renforcement empilées les unes sur les autres, chacune des couches contenant des cordes agencées sensiblement parallèlement les unes aux autres et couvertes d'un caoutchouc de revêtement; et les cordes de couches adjacentes de renforcement sont agencées parallèlement les unes aux autres et un axe central de la corde dans l'une des couches de renforcement est décalé à peu près d'un-demi pas de celui de l'autre couche de renforcement dans une direction en coupe transversale de la corde. Selon un second aspect de l'invention, on prévoit un pneumatique radial renforcé comprenant deux portions de bourrelet, une carcasse s'étendant entre lesdites portions de bourrelet et composée d'un certain nombre de nappes de carcasse, chacune contenant des cordes agencées sensiblement parallèlement à la direction axiale du pneumatique et couvertes d'un caoutchouc de revêtement, et une ceinture superposée autour d'une portion de couronne de ladite carcasse et composée d'au moins deux couches de ceinture, chacune contenant une ou plusieurs cordes enroulées en hélice sensiblement parallèlement à lréquateur du pneumatique et couvertes d'un caoutchouc de revêtement, caractérisé en ce que ladite carcasse ou ladite ceinture se compose d'un produit feuilleté de renforcement comprenant un certain nombre de couches de renforcement empilées les unes sur les autres, chacune desdites couches contenant des cordes agencées sensiblement parallèlement les unes aux autres et couvertes d'un caoutchouc de revêtement; et les cordes des couches adjacentes de renforcement sont agencées parallèlement les unes aux autres et un axe central de la corde dans l'une des couches de - renforcement est décalé à peu près d'un demi-pas de celui de l'autre couche de renforcement dans une direction en coupe transversale de la corde. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la face inférieure de la couche de renforcement c8té supérieur dans le produit feuilleté de renforcement est toujours en contact avec la face 26 1 4 5 82 supérieure de la couche de renforcement côté inférieur afin que les cordes de chaque couche de renforcement ne pénètrent pas dans l'autre couche de renforcement. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématique annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un premier mode de réalisation du pneumatique radial renforcé selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe partiellement agrandie faite suivant une ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe schématique illustrant le comportement du produit feuilleté de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe partielle d'un second mode de réalisation du pneumatique radial renforcé selon l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe partielle agrandie d'une partie principale de la figure 4; - la figure 6 est une vue en coupe d'une partie principale du pneumatique radial renforcé conventionnel; - la figure 7 est une vue en coupe partielle agrandie faite suivant une ligne VII-VII de la figure 6; et - la figure 8 est une vue en coupe partielle agrandie d'une partie principale d'un autre pneumatique radial renforcé conventionnel. Dans le produit feuilleté de renforcement selon l'invention, les cordes de la couche de renforcement c8té supérieur sont décalées d'environ un demi-pas des cordes de la couche adjacente de renforcement c8té inférieur, de manière que la distance entre les cordes des couches supérieure et inférieure de renforcement puisse être grande, pour qu'ainsi l'effort du caoutchouc produit entre les cordes des couches de renforcement du fait de la déformation à la flexion ou d'un choc externe puisse être réduit. Par ailleurs, lorsqu'un tel produit feuilleté de renforcement composé de deux couches de renforcement est appliqué à la carcasse du pneumatique radial renforcé selon l'invention, les cordes de la nappe interne de carcasse et de la nappe externe de carcasse sont décalées d'environ un demi-pas les unes par rapport aux autres de manière que, lorsque la carcasse utilisant des cordes de.- haute élasticité est soumise à une grande déformation à la flexion, les cordes de la nappe externe de la carcasse s'approchent d'un espace entre les cordes de la nappe interne de la carcasse et que, de même, les cordes de la nappe interne s'approchent d'un espace entre les cordes de la nappe externe de la carcasse et en conséquence, la déformation par compression des cordes dans la nappe interne de la carcasse devient faible. De plus, la distance entre la corde de la nappe externe et la corde de la nappe interne de la carcasse devient importante en comparaison au cas de la carcasse conventionnelle et par conséquent les efforts de cisaillement entre les nappes de carcasse et entre les cordes deviennent faibles. Par ailleurs, la face inférieure de la nappe externe de la carcasse est toujours en contact avec la face supérieure de la nappe interne afin que les cordes de chaque nappe ne viennent pas dans l'autre nappe de 26 14582 manière que, même lorsque les cordes des nappes externe et interne de la carcasse sont fortement déformées par la déformation importante à la flexion de la carcasse, les efforts de cisaillement entre les nappes de la. carcasse et entre les cordes ne deviennent Jamais excessivement importants et que la fatigue à la déformation de la carcasse soit fortement réduite. Par ailleurs, lorsque le produit feuillété de renforcement sur l'invention est appliqué à la ceinture du pneumatique radial renforcé, comme il y a une différence de phase entre les cordes de couches adjacentes de ceinture, si le pneumatique est soumis à un choc de l'extérieur, les cordes de haute élasticité pénètrent dans les caoutchoucs de revêtement adjacents supérieur et inférieur et ainsi le choc peut être amoindri. Sur les figures 1 et 2 est montré un premier mode de réalisation du pneumatique radial renforcé selon l'invention. Ce pneumatique 11 est un pneumatique radial pour avion ayant une taille de H46 x 18,0 R20 et il comprend une paire de tringles 12 de bourrelet, une carcasse 13 composée de deux nappes de carcasse 13A, 13B s'étendant de manière toroIdale entre les tringles 12 et enroulées autour de chacune des tringles 12, de l'intérieur du pneumatique vers l'extérieur, une ceinture superposée autour d'une portion de couronne 13a de la carcasse 13 et se composant d'un certain nombre.de couches, et une bande de roulement 16 couvrant la portion externe de la ceinture 15. Chacune des nappes 13A et 13B de la carcasse 13 contient des cordes 18 en Kevlar de 1500 d/2 agencées à un angle de 90 par rapport à une direction circonférentielle du pneumatique ou sensiblement parallèlement à la direction axiale du pneumatique et couvertes d'un caoutchouc de renforcement 26 14582 17. Comme on peut le voir sur la figure 2, la carcasse 13 se compose de la nappe interne 13A agencée vers l'intérieur dans la direction radiale du pneumatique et de la nappe externe 13B placée à l'extérieur de la nappe interne 13A. Par ailleurs, comme le montre la figure 2, les cordes 18A de la nappe interne 13A sont agencées afin d'être décalées d'environ 1/2 P (demi-pas) des cordes 18B de la nappe externe 13B et la nappe interne 13A et la nappe externe 13B sont empilées de manière qu'une distance h entre un plan M contenant une tangente commune aux cordes 18A de la nappe externe 13A et faisant face à la nappe externe 13B et un plan N contenant une tangente commune aux cordes 18B de la nappe externe 13B et faisant face à la nappe interne 13A soit de 0,3 mm. La ceinture 15 se compose de sept couches, chacune contenant une corde de Kevlar de 1500d/3 enroulée en hélice en direction circonférentielle du pneumatique et qui sont parallèles les unes aux autres. Le chiffre 21 est une bande d'échauffement agencée à l'extérieur de la carcasse afin d'entourer la tringle 12. Le chiffre 22 est un caoutchouc de flanc. Le reste de la construction est identique à celle d'un pneumatique radial conventionnel pour avion. On décrira ci-dessous la fonction de la présente invention. Dans le pneumatique radial pour avion 11 selon l'invention, la nappe externe de carcasse 13B et la nappe interne de carcasse 13A dans la carcasse 13 sont agencées afin qu'il y ait une distance R10 entre la corde 18B et la corde 18A en décalant le pas entre les cordes 18B de la nappe externe 13B d'environ 1/2 P par rapport au pas entre les cordes 18A de la nappe interne 13A, de manière que lorsque la carcasse 13 est soumise à une forte déformation à la flexion par la déformation par déflexion du pneumatique radial 11, les cordes 18B de la nappe externe 13B et les cordes 18A de la nappe interne 13A se déplacent pour se rapprocher des espaces entre les cordes 18A et entre les cordes 18B respectivement comme le montre une flèche sur la figure 3. Par ailleurs, les cordes 18A et 18B sont toujours maintenues afin de ne pas dépasser des plans M et N respectivement afin que des distances R11, R12 et R13 suffisantes soient maintenues entre les cordes 18A, entre les cordes 18B et entre une corde 18A et une corde 18B, respectivement. Par conséquent, les efforts de compression.des cordes 18A et 18B sont très faibles et de même les efforts de cisaillement du caoutchouc entre les cordes 18A, entre les cordes 18B et entre une corde 18A et une corde 18B sont très faibles. Par suite, la fatigue entre ces cordes et les nappes de carcasse devient faible et en conséquence la durée de vie à la fatigue.ainsi que la durabilité sont fortement accrues. L'effet de l'invention sera décrit en se référant aux deux pneumatiques de test qui suivent A et B ci-dessous. Le pneumatique de test A est le même que dans le premier mode de réalisation de la figure 1 tandis que le pneumatique de test B est le pneumatique conventionnel montré aux figures 6 et 7, o les cordes de la nappe externe de carcasse, sont juste sur les cordes de la napp.e interne de carcasselau même pas. Chacun de ces pneumatiques de test est placé sur un appareil d'essai à tambour intérieur ordinaire puis on les fait fonctionner à une charge normale sur une distance de 5000 km. Après fonctionnement, les cordes des nappes interne et externe de la carcasse sont retirées du flanc de ces pneumatiques de test A et B et leur résistance est mesurée, qui est comparée à la résistance avant roulement ou fonctionnement pour déterminer la conservation de résistance de la corde (%). Par ailleurs, la présence ou l'absence dé fissures du caoutchouc ou analogue à proximité des cordes des nappes interne et externe de carcasse est observée à l'oeil nu. Les résultats du test sont montrés au tableau qui suit. pneumatique pneumatique test A test B exemple exemple de comparaison corde de nappe conservation interne 95 78 de résistance carcasse de la corde corde de nappe (%) externe 95 90 carcasse présence ou absence absence présence de fissures sensible de fissures près des cordes Comme on peut le voir par le tableau ci-dessus, lorsque le pneu de test A est comparé au pneu de test B, la conservation de la résistance de la corde est très élevée et la durée de vie à la fatigue de la corde est largement améliorée. Par ailleurs, il y a peu de fissures du caoutchouc entre les cordes et entre les nappes de carcasse, donc l'effort de cisaillement du caoutchouc est réduit ce qui améliore fortement la durée de vie à la fatigue du caoutchouc. La figure 4 montre un second mode de réalisation du pneumatique radial renforcé utilisant le produit feuilleté de renforcement selon l'invention en tant que ceinture 15. La figure 5 est une vue en coupe schématique et partiellement agrandie de la portion de couronne du pneumatique de la figure 4. La ceinture 15 se compose de quatre couches de ceinture 15a à 15d. Dans la formation de la ceinture 15, la première couche de ceinture 15a est d'abord formée en enroulant sensiblement en hélice une corde enduite de caoutchouc obtenue en couvrant une simple corde 18 d'un caoutchouc de revêtement 17 d'une extrémité de la première couche 15a vers son autre extrémité par rapport à la direction circonférentielle du pneumatique. Alors, la seconde couche de ceinture 15b est formée sur la première 15a, o l'extrémité de départ de la corde enduite de caoutchouc pour la seconde couche 15b se trouve au milieu entre la première corde enroulée et la seconde corde enroulée de la première couche de ceinture 15a. Par ailleurs, le même processus que celui décrit ci-dessus est répété pour former les troisième et quatrième couches de ceinture 15c et 15d. Par suite, les cordes entre des couches adjacentes de ceinture sont à un état déphasé en direction vers le haut et vers le bas (ou en direction radial du pneumatique) sans placer les cordes d'une couche de ceinture côté supérieur Juste au-dessus des cordes d'une couche de ceinture côté inférieur. La résistance à la fatigue a été mesurée en utilisant deux pneumatiques de test C et D. Le pneumatique de test C est un pneumatique radial montré aux figures 4 et 5 et le pneumatique de test D est le pneumatique radial conventionnel montré à la figure 8. Dans ces pneumatiques de test, la corde de fibre de polyaramide (corde en Kevlar) de 3000d/3 a été utilisée comme corde pour la nappe de carcasse et la couche de ceinture. La résistance à la fatigue a été évaluée en mesurant une résistance résiduelle d'une corde après accomplissement du test TS0-C26C défini par la NASA. Par suite, la résistance à la fatigue du pneumatique de test C est de 135 en tant que valeur d'indice sur la base de celle du pneumatique de test D qui est 100. Comme on l'a mentionné ci-dessus selon l'invention, non seulement l'effort d'une corde dans la couche inférieure de renforcement ou la nappe interne de carcasse mais également l'effort du caoutchouc entre les cordes et entre les couches ou entre les nappes de carcasse peuvent être réduits en contrôlant l'agencement des cordes dans le produit feuilleté de renforcement utilisant des cordes en fibre organique, en particulier des cordes d'une élasticité particulièrement élevée ou dans la carcasse utilisant le produit feuilleté, ainsi la durée de vie à la fatigue de la couche de renforcement de la nappe de carcasse peut être largement prolongée pour augmenter considérablement la durabilité. Par ailleurs, lorsque le produit feuilleté de renforcement est appliqué à la ceinture du pneumatique, même si le pneumatique est soumis à un choc de l'extérieur, un tel choc peut être amoindri pour améliorer la résistance au choc. REVENDICATIONS 1. Produit feuilleté de renforcement pour pneumatique du type comprenant un certain nombre de couches de renforcement empilées les unes sur les autres, chacune desdites couches contenant des cordes sensiblement agencées parallèlement les unes aux autres et couvertes d'un caoutchouc d'un revêtement, caractérisé en ce que les cordes (18A, 18B) de couches adjacentes de renforcement (13A, 13B) sont agencées parallèlement les unes aux autres et un axe central de la corde de l'une des couches de renforcement est décalé d'environ un demi-pas de celle de l'autre couche de renforcement dans une direction en coupe transversale. 2. Pneumatique radial renforcé du type comprenant une paire de portions de bourrelet, une carcasse s'étendant entre lesdites portions de bourrelet et composée d'un certain nombre de nappes de carcasse dont chacune contient des cordes agencées sensiblement parallèlement à la direction axiale du pneumatique et couvertes d'un caoutchouc de revêtement, et une ceinture superposée autour d'une portion de couronne de ladite carcasse et composée d'au moins deux couches de ceinture, chacune contenant une ou plusieurs cordes enroulées en hélice sensiblement parallèlement à l'équateur du pneumatique et couvertes d'un caoutchouc de revêtement, caractérisé en ce que ladite carcasse (13) se compose d'un produit feuilleté de renforcement comprenant un certain nombre de couches de renforcement (13A, 13B) empilées les unes sur les autres, chacune desdites couches contenant des cordes (18A, 18B) agencées sensiblement parallèlement les unes aux autres et couvertes d'un caoutchouc de revêtement, et les cordes de couches adjacentes de renforcement sont agencées parallèles les unes aux autres et un axe central de la corde de l'une des couches de renforcement est décalé à peu près d'un demi-pas de celui de l'autre couche de renforcement en. direction en coupe transversale de la corde. 3. Pneumatique radial selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ceinture (15) se composé de plus d'un produit feuilleté de renforcement comprenant un certain nombre de couches de renforcement (15a-15d) empilées les unes sur les autres, chacune desdites couches contenant des cordes agencées sensiblement parallèlement les unes aux autres et couvertes d'un caoutchouc de revêtement, et les cordes de couches adjacentes de renforcement sont agencées parallèlement les unes aux autres et un axe central d'une corde dans l'une des couches de renforcement est décalé à peu près d'un demipas de celle de l'autre couche de renforcement dans une direction en coupe transversale de la corde. 4. Pneumatique radial selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une face inférieure d'une couche de renforcement (13B) coté supérieur dans le produit feuilleté de renforcement est toujours en contact avec une face supérieure d'une couche de renforcement c8té inférieur (13A) dans ledit produit feuilleté afin que les cordes de chaque couche de renforcement ne pénètrent pas dans l'autre couche de renforcement.