Brevet FR2670160A1 — publié le 19920612

La présente invention concerne un pneumatique destiné à être utilisé à de grandes vitesses et sous de lourdes charges et dans lequel la durabilité des talons est accrue. Récemment, on a commencé à utiliser, dans les pneumatiques destinés à être utilisés aux grandes vitesses et sous de lourdes charges, par exemple les pneumatiques d'aéronef, une carcasse à nappes radiales pour des raisons de durabilité de la structure, de performances de roulement et d'une faible consommation de carburant. Dans ces pneumatiques d'aéronef cependant, comme on les utilise dans des conditions de pression interne élevée, de lourdes charges et de grandes vitesses, la durabilité doit être accrue par rapport aux pneumatiques utilisés dans d'autres domaines. Les talons risquent en particulier de se séparer par pelage ou d'être détériorés dans la partie d'extrémité de carcasse et à son voisinage étant donné les contraintes dues à la déformation de flexion sous l'action des grandes charges au moment du décollage ou de l'atterrissage. En conséquence, on a déjà essayé de supprimer la déformation de flexion par augmentation de la rigidité des talons et par augmentation du volume des talons, ou par utilisation de couches d'armature formées de câblés de fibres organiques ou minérales. Cependant, du fait de ces mesures de renforcement de la rigidité, le dégagement interne de chaleur dû à la déformation par flexion ne peut pas être réduit, et on ne peut donc pas obtenir des effets préventifs satisfaisants contre les détériorations des talons. Les inventeurs ont donc étudié la déformation parflexion des talons par exécution d'essais de simulation de roulement au décollage et d'autres essais analogues correspondant aux indications de the Federal Aviation Administration Technical Standard Order TSO-C62c. En conséquence, on a constaté, lors de la comparaison du talon AO d'un pneumatique sans charge et du talon Al du pneumatique soumis à une charge vérifiée, comme indiqué sur la figure 2, monté sur la jante spécifiée et gonflé à la pression interne spécifiée, que le dégagement interne de chaleur du talon était plus faible lorsque la déformation hO-hl du talon étant plus faible, hO-hl étant la différence entre la hauteur initiale hO et la hauteur sous charge hl, c' est-à-dire la longueur comprise entre la surface externe des talons AO et Al suivant l'axe vertical allant du bord externe de la joue Ra de la jante et le bord supérieur de la joue Ra de la jante comme indiqué sur la figure 4. Les inventeurs ont effectué d'autres recherches et ont découvert que, lors de l'utilisation d'un caoutchouc de module élevé dans la pointe de bourrage de talon, la hauteur sous charge hl augmente sans modification en pratique de la hauteur initiale hO, si bien que la déformation de talon hO-hl diminue, et que, par réduction du module de l'intérieur vers l'extérieur dans la direction axiale du pneumatique, la contrainte de cisaillement créée dans le talon à l'état sous charge pouvait être réduite afin que la durabilité des talons soit accrue. L'invention a donc essentiellement pour objet la réalisation d'un pneumatique pour grandes vitesses et lourdes charges, dans lequel la déformation de flexion des talons, le dégagement de chaleur dans les talons et la détérioration des talons, par exemple par usure contre la jante, sont réduits et permettent une augmentation de la durabilité des talons. Plus précisément, l'invention concerne un pneumatique pour vitesses élevées et lourdes charges, caractérisé en ce qu'il comprend une tringle disposée dans chacun des talons, une carcasse radiale placée entre les talons et repliée autour des tringles pour la formation de deux parties repliées vers le haut et d'une partie principale disposée entre elles, une ceinture placée radialement à l'extérieur de la carcasse, une pointe de bourrage de talon de dimension variation progressivement, placée entre la partie principale et chaque partie repliée de la carcasse et disposée radialement à l'extérieur depuis la tringle, et un flanc placé de chaque côté de la carcasse et partant de la base de talon vers le bord de la bande de roulement, le flanc comprenant un flanc inférieur et un flanc supérieur, le flanc inférieur étant disposé radialement à l'extérieur de la base de talon sur une hauteur correspondant au bord radialement le plus externe d'une joue de la jante normale, le flanc supérieur étant disposé radialement vers l'extérieur depuis le bord radialement externe du flanc inférieur, un organe de garnissage latéral de faible épaisseur étant disposé entre la carcasse et le flanc inférieur, l'organe de garnissage latéral (15) étant formé d'un caoutchouc ayant un module MP à 100 % d'allongement compris entre 5,3.106 et 9,5.106 Pa, la pointe de bourrage de talon (9) étant formée d'un caoutchouc ayant un module MA à 100 % d'allongement compris entre 7,8.106 et 12.106 Pa, le flanc inférieur étant formé d'un caoutchouc ayant un module MC à 100 t d'allongement compris entre 4.106 et 7.106 Pa, le flanc supérieur étant formé d'un caoutchouc ayant un module MS à 100 % d'allongement compris entre 106 et 4,5.106 Pa, et les valeurs des modules MP, MA, MC et MS à 100 t d'allongement présentant la relation : MS De préférence, la hauteur radiale HP du bord radialement externe de l'organe de garnissage latéral (15) par rapport à la ligne de base de talon est supérieure à la hauteur radiale HA du bord radialement externe de la pointe de bourrage de talon par rapport à l'axe de base de talon, et la hauteur HP est inférieure à la moitié de la hauteur H de la section du pneumatique, et la hauteur HA est supérieure à la hauteur radiale HR du bord radialement externe de la joue de la jante par rapport à l'axe de base de talon. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe dVun pneumatique selon l'invention ; la figure 2 est une coupe agrandie d'un talon de ce pneumatique ; la figure 3 est une coupe schématique représentant la déformation de flexion du talon ; et la figure 4 est un graphique représentant la relation entre les hauteurs hO, hl de la face externe des talons et la température résultante des talons. Sur les figures 1 et 2, le pneumatique 1 est un pneumatique à carcasse radiale 46 x 17R20 d'aéronef, et il est représenté sous forme normalement gonflée mais sans charge, lorsque le pneumatique est monté sur la jante spécifiée R sans application d'une charge au pneumatique qui est gonflé à la pression interne spécifiée. Le pneumatique a une partie 5 de bande de roulement, une paire de parties axialement distantes 3 de talon et une paire de parties 4 de flancs placée entre elles. Le pneumatique comporte une tringle annulaire 2 disposée dans chaque partie 3 de talon, une carcasse toroïdale 7 disposée entre les parties 3 de talon et repliée autour des tringles. La carcasse 7, dans ce mode de réalisation, est composée d'une carcasse interne 7A et d'une carcasse externe 7B placée à ltextérieur de la carcasse interne 7A. La carcasse interne 7A comporte plusieurs nappes, quatre dans cet exemple, qui sont repliées autour des tringles 2 de l'intérieur vers l'extérieur du pneumatique afin que deux parties repliées vers le haut 71 et une partie principale 70 placée entre elles soient réalisées. La carcasse externe 7B comporte plusieurs nappes, deux dans cet exemple, repliées autour des tringles 2 de l'extérieur vers l'intérieur du pneumatique afin que les parties repliées 71 de la carcasse interne 7A soient recouvertes. La partie 74 de bord radialement interne de la carcasse externe 7B se termine à un emplacement qui se trouve radialement à l'intérieur du centre de la tringle, dans le caoutchouc de la base de talon. Dans le cas des nappes de carcasse de ce mode de réalisation, on utilise des câblés de fibres organiques, par exemple de rayonne, de polyester de "Vinylon", de "Nylon", de polyamide aromatique ou analogue. Les câblés de chaque nappe de carcasse sont placés radialement et forment un angle de 70 à 90" avec l'équateur du pneumatique. Dans cet exemple, les nappes de carcasse (ou les câblés) sont inclinés en alternance par rapport à l'équateur du pneumatique, de la nappe la plus à l'intérieur à la nappe la plus à l'extérieur, afin que les nappes adjacentes de carcasse se recoupent mutuellement. La partie 5 de bande de roulement a des organes 10, 14 et 18 de renforcement de ceinture disposés radialement à l'extérieur de la partie bombée de la carcasse et à l'intérieur du caoutchouc de la bande de roulement. Dans cet exemple, les organes de renforcement de ceinture comprennent une ceinture 14 de nappe sommet la plus à l'intérieur radialement, placée sur la carcasse, une ceinture 10 de bande placée sur la ceinture 14 de nappe sommet, et une ceinture protectrice 18 radialement la plus à l'extérieur, placée radialement à l'extérieur de la ceinture 10 de bande. La ceinture de nappe sommet 14 est composée de deux nappes. La largeur de la ceinture 14 est comprise entre 65 et 85 % et de préférence entre 70 et 78 % de la largeur maximale W de la section du pneumatique. Les parties de bords de la ceinture 14 de nappe sommet sont distantes de la carcasse, et la distance comprise entre elles augmente progressivement vers les bords de la ceinture. La ceinture médiane 10 en forme de bande est composée de huit nappes de câblés. La largeur de cette ceinture 10 est comprise entre 70 et 85 % de la largeur maximale W de la section du pneumatique et est légèrement supérieure à celle de la ceinture 14 de nappe sommet. Les bords des nappes de la ceinture de bande sont alignés suivant un axe incliné presque parallèlement à la surface externe du pneumatique dans la région d'épaulement comme indiqué sur la figure 1, et la distance minimale intermédiaire L1 est comprise entre environ 3 et 15 mm. Les câblés de ceinture de bande forment des angles de O à 20 avec l'équateur du pneumatique, et on utilise à cet effet des câblés ayant un module élevé d'élasticité. La ceinture protectrice 18 a une largeur inférieure à celle de la ceinture 10 de bande, mais elle a une largeur suffisante pour recouvrir la plus grande partie de la ceinture de bande et pour donner la résistance à la coupe. Chacune des parties 3 de talon a une pointe 9 de bourrage de talon formée de caoutchouc, entre la partie principale 70 de carcasse et chaque partie repliée 71 de la carcasse interne 7A. La pointe 9 de bourrage de talon est disposée radialement vers lrextérieur à partir de la tringle 2 et sa largeur diminue progressivement. En outre, chaque partie de talon 3 a un caoutchouc 15 de garnissage latéral ayant une faible épaisseur et placé à la surface externe de la carcasse le long de laquelle il est disposé, c'est-à-dire la surface externe de la partie principale de la carcasse externe 7B. Le caoutchouc 15 de garnissage latéral, dans cet exemple, a, comme représenté sur la figure 2, des parties inclinées de bords 15B et 15C de chaque côté de sa partie principale 15A, ayant la plus grande épaisseur (t), et la section a une forme générale de croissant. De préférence, l'épaisseur maximale t est comprise entre 2,5 et 4,5 mm et entre 10 et 18 % du diamètre moyen de la tringle. La position du caoutchouc 15 de garnissage latéral est telle que sa partie centrale principale 15A est immédiatement à l'intérieur d'un point P de la surface externe du pneumatique, en direction axiale, le point P étant un point d'inflexion qui se trouve entre la surface axiale de gonflement vers l'extérieur de la partie inférieure du flanc et la surface axiale de gonflement vers l'intérieur de la partie supérieure de talon. Le bord radialement interne 15a du caoutchouc 15 de garnissage latéral se termine à un emplacement qui se trouve radialement à l'intérieur du bord radialement externe de la tringle 2. En outre, un organe 16 d'armature et de renforcement est placé radialement à l'intérieur du caoutchouc 15 de garnissage latéral afin qu'il soit raccordé, au bord radialement externe, au bord interne 15a. L'organe de remplissage de renforcement 16 est placé le long de la carcasse externe 16B vers l'intérieur du pneumatique et se termine à un emplacement qui est axialement à l'extérieur du bord externe de la carcasse. Un flanc 17 de caoutchouc est placé de chaque côté de la carcasse 7. Le flanc 17 est placé de la partie inférieure de la partie 3 de talon jusqu'au bord de la partie 5 de bande de roulement, par l'intermédiaire de la partie 4 de flanc, délimitant la surface latérale du pneumatique, si bien que le caoutchouc précité 15 de garnissage latéral est recouvert. Chaque flanc 17 est composé de deux parties de matériaux différents, une partie radialement interne 20 et une partie radialement externe 21 (appelées dans la suite "flanc inférieur 20" et "flanc supérieur 21" respectivement). Le flanc inférieur 21 est disposé sur le bord radialement externe de la joue Ra de la jante, de la partie inférieure de talon jusqu'à une hauteur suffisante pour que le contact du flanc supérieur 21 avec la joue Ra de la jante soit évité à un état fortement fléchi du pneumatique soumis à une condition de charge extrêmement grande. En conséquence, l'étendue radiale vers l'extérieur du flanc inférieur 20 est déterminée de manière qu'elle comprenne la partie (Y) qui est adjacente à la partie supérieure de la joue qui est repliée axialement vers l'extérieur et n'est pas au contact de celle-ci en l'absence de charge mais est à son contact lorsque le pneumatique est monté sur la jante normale R et est gonflé à sa pression normale tout en étant soumis à une charge égale à 200 % de sa charge nominale. Le module à 100 % d'allongement MP du caoutchouc de garnissage latéral est compris entre 5,3.106 et 9,5.106 Pa, le module à 100 % d'allongement MA du caoutchouc de la pointe de bourrage de talon est compris entre 7,8.106 et 12.106 Pa, le module à 100 % d'allongement MC du caoutchouc du flanc inférieur est compris entre 4.106 et 7.106 Pa, et le module à 100 % d'allongement MS du caoutchouc du flanc supérieur est compris entre 1.106 et 4,5.106 Pa. En outre, les modules MP, MA, MC et MS remplissent la condition MS Le module précité à 100 % d'allongement et l'allongement (%) et la contrainte (106 Pa) à la rupture de ces couches de caoutchouc 9, 15, 20 et 21 et du caoutchouc de recouvrement de la carcasse 7 sont résumés dans le tableau suivant. TABLEAU 1 Module à Allongement à Contrainte à 100 %, 106 Pa la rupture % la rupture, 106 Pa Pointe de bourrage 7,8 - 12 150 - 200 12 - 16 Garnissage latéral 5,3 - 9,5 250 - 350 20 - 25 Flanc inférieur 4,0 - 7,0 200 - 350 10 - 25 Flanc supérieur 1,0 - 4,5 450 - 600 15 - 23 Couche de carcasse 4,0 - 7,0 200 - 350 15 - 30 Comme on utilise un caoutchouc dur ayant un module à 100 % d'allongement compris entre 7,8.106 et 12.106 Pa pour la pointe de bourrage de talon 9, la rigidité du talon augmente et réduit la déformation hO-hl des talons. En outre, le flanc inférieur 20 est formé de caout 6 chouc relativement mou ayant un module à 100 * de 4.10 à 7.106 Pa, et le caoutchouc de garnissage latéral 15 a un 6 à 100 % compris entre 5,3.106 et 9,5.10 6 module à 100 * compris entre 5,3.106 et 9,5.106 Pa qui est inférieur à celui de la pointe de bourrage de talon 9 et supérieur à celui du flanc inférieur 20 et il est placé entre la pointe de bourrage de talon et le flanc inférieur, si bien que la rigidité du talon augmente avec réduction des variations discontinues de rigidité, et la contrainte de cisaillement est réduite et permet une augmentation de la durabilité des talons.En outre, comme le module à 100 % du flanc inférieur 20 est au moins égal à 4.106 Pa, les détériorations externes telles qu'une usure par frottement contre la jante due au fléchissement du pneumatique, peuvent être réduites. De cette manière, la détérioration des talons peut être évitée efficacement par les effets de synergie d'une plus faible contrainte de flexion et d'un plus faible dégagement de chaleur étant donné la plus faible déformation des talons et l'effet de compensation des contraintes de cisaillement. En outre, la hauteur radiale HP du bord radialement externe 15b du caoutchouc 15 de garnissage latéral est supérieure à la hauteur radiale HA du bord radialement externe 9a de la pointe de bourrage de talon 9 et est inférieure à la moitié de la hauteur H de la section du pneumatique, chaque hauteur étant considérée par rapport à l'axe de base de talon 3A. La hauteur HA de la pointe de bourrage de talon 9 est supérieure à la hauteur radiale HR du bord radialement externe de la joue Ra de la jante par rapport à l'axe de base de talon 3A. L'augmentation de la rigidité à la flexion du talon nécéssite une hauteur HA de pointe de bourrage 9 supérieure à la hauteur HR de la joue Ra de la jante. En outre, le réglage de la hauteur HP du bord radialement externe 15b du caoutchouc 15 de garnissage latéral à une valeur supérieure à la hauteur HR augmente efficacement la rigidité à la flexion du talon. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire de donner à cette hauteur HP une valeur supérieure à la moitié de la hauteur H de la section du pneumatique. Le flanc inférieur 20 doit recouvrir la totalité du caoutchouc de garnissage 15 latéral, si bien que la hauteur radiale RC du bord radialement externe par rapport à l'axe de base de talon 3A est supérieure à la hauteur HP du caoutchouc 15 de garnissage latéral. Cependant, si la hauteur HC est excessive, le flanc inférieur suit difficilement la déformation du flanc 4. En conséquence, la différence HC - HP est de préférence réglée à une valeur comprise entre 0,5 et 2,5 fois l'épaisseur du flanc inférieur 20. En outre, la partie radialement externe de bord du flanc inférieur 20 et la partie radialement interne de bord du flanc supérieur 21 sont inclinées et raccordées à recouvrement si bien que, au niveau du raccord S, le flanc supérieur est placé axialement à l'extérieur du flanc inférieur, et la hauteur HS du bord radialement interne du flanc supérieur par rapport à l'axe de base de talon 3A est inférieure à la hauteur HP, si bien que la zone de liaison augmente et le module change progressivement et empêche la séparation entre les flancs inférieur et supérieur. La partie de bord radialement externe du flanc supérieur 21 est inclinée et est placée entre la carcasse et le bord de la ceinture, dans cet exemple la ceinture 14 de nappe sommet. Des pneumatiques d'aéronef de dimension 46 x 17R20 ayant la structure représentée sur la figure 1 ont été préparés, avec des pointes de bourrage de talon, des caoutchoucs de garnissage latéral, des flancs inférieurs et des flancs supérieurs ayant des modules à 100 t d'allongement qui varient comme indiqué dans le tableau 2. Les pneumatiques éprouvés ont été soumis à des essais de simulation de roulement sur piste (charge 100 *) pour la mesure de la durabilité des talons en fonction du document the Federal Aviation Administration Technical Standard Order TSO-C62c. Les résultats figurent dans le tableau 2 et sont donnés par un indice tel que le mode de réalisation de référence est égal à 100. Plus l'indice est grand et plus le résultat est bon. TABLEAU 2 Pneuma- lOOM Résultat Evaluatique tion Ex. MA > MP > MC A résisté à 300 cycles d'essai 100 Réf. 1 MA > MC > MP Une séparation s'est manifestée 30 dans la partie initiale de l'es sai, entre la nappe de carcasse et le caoutchouc de garnissage latéral dans la région de con tact de la joue du talon Réf. 2 MP > MC > MA Comme ci-dessus 40 Réf. 3 MC > MP > MA Comme ci-dessus 30 Réf. 4 MA > MP=MC A résisté 300 cycles d'essai, 80 mais une séparation s'est pro duite dans les nappes internes de carcasse MA : caoutchouc de pointe de bourrage de talon MP : caoutchouc de garnissage latéral MC : caoutchouc de flanc inférieur On note ainsi que ces modes de réalisation ont une excellente durabilité des talons. En outre, par rapport au pneumatique 2 de référence, ce mode de réalisation a présenté une température des talons inférieure d'environ 5 "C dans les mêmes conditions, et la déformation des talons a diminué de 1 à 1,5 %. En outre, aucune détérioration, telle qu'une usure par frottement sur la jante ou une fissuration, n' a été observée lors de l'inspection après l'exécution de 1 'essai. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art aux pneumatiques qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pneumatique pour vitesses élevées et lourdes charges, caractérisé en ce qu'il comprend une tringle (2) disposée dans chacun des talons (3), une carcasse radiale (7) placée entre les talons et repliée autour des tringles pour la formation de deux parties repliées vers le haut et d'une partie principale disposée entre elles, une ceinture (10) placée radialement à l'extérieur de la carcasse, une pointe (9) de bourrage de talon de dimension variation progressivement, placée entre la partie principale et chaque partie repliée de la carcasse et disposée radialement à l'extérieur depuis la tringle, et un flanc (4) placé de chaque côté de la carcasse et partant de la base de talon vers le bord de la bande de roulement, le flanc comprenant un flanc inférieur et un flanc supérieur, le flanc inférieur étant disposé radialement à l'extérieur de la base de talon sur une hauteur correspondant au bord radialement le plus externe d'une joue de la jante normale, le flanc supérieur étant disposé radialement vers l'extérieur depuis le bord radialement externe du flanc inférieur, chaque talon (3) comportant, entre la carcasse et le flanc inférieur, un organe de garnissage latéral de faible épaisseur, l'organe de garnissage latéral (15) étant formé d'un caoutchouc ayant un module MP à 100 % d'allongement compris entre 5,3.106 et 9,5.106 Pa, la pointe de bourrage de talon (9) étant formée d'un caoutchouc ayant un module MA à 100 % d'allongement compris entre 7,8.106 et 12.106 Pa, le flanc inférieur étant formé d'un caoutchouc ayant un module MC à 100 % d'allongement compris entre 4.106 et 7.106 Pa, le flanc supérieur étant formé d'un caoutchouc ayant un module MS à 100 % d'allongement compris entre 106 et 4,5.106 Pa, et les valeurs des modules MP, MA, MC et MS à 100 % d'allongement présentant la relation : MS 2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur radiale HP du bord radialement externe de l'organe de garnissage latéral (15) par rapport à la ligne de base de talon est supérieure à la hauteur radiale HA du bord radialement externe de la pointe de bourrage de talon par rapport à l'axe de base de talon, et la hauteur HP est inférieure à la moitié de la hauteur H de la section du pneumatique, et la hauteur HA est supérieure à la hauteur radiale HR du bord radialement externe de la joue de la jante par rapport à l'axe de base de talon.