Brevet FR2669582A1 — publié le 19920529

La présente invention concerne un pneumatique destiné à un aéronef et qui permet une réduction du poids du pneumatique et une augmentation des performances de l'aéronef au point de vue du coût en carburant. Récemment, on a commencé à utiliser des structures à carcasse radiale même pour les pneumatiques utilisés dans des conditions de lourdes charges et de grande vitesse, tels que les pneumatiques d'aéronef, pour des raisons de performances de durabilité de la structure et de performances de roulement. En outre, les étoffes pour pneumatiques ayant des câblés (A) tissés avec de fins fils de trame (B), tels que représentés sur la figure 7(a), sont utilisées habituellement comme nappes de carcasse du pneumatique pour aéronef. Cependant, lorsqu'on utilise ces étoffes pour la carcasse, comme représenté sur la figure 7(b), dans les positions de tissage des fils de trame (B), les câblés (A) de la carcasse s'écartent beaucoup en prenant une forme sinueuse dans la direction de l'épaisseur des nappes. En conséquence, l'épaisseur de chaque nappe augmente, alors que les câblés (A) de la carcasse, dans les positions de tissage, sont extrêmement proches du revêtement interne (C) formé à la surface interne de la carcasse. Dans le cas d'un pneumatique d'aéronef et afin que le choc au décollage ou à l'atterrissage soit amorti, le fléchissement dans la direction radiale du pneumatique lorsque celui-ci est soumis à une charge est très grand, car il est compris entre 28 et 35 %. En conséquence, la résistance mécanique est réduite dans la partie voisine E des câblés A de carcasse lorsqu'ils sont soumis à des charges; et des fissures ont tendance à se former depuis cette partie voisine E. En conséquence, dans le pneumatique classique, le revêtement interne C a été composé de caoutchouc naturel ayant une excellente résistance à la coupure, à la fatigue et d'autres propriétés excellentes, afin que cette rupture du pneumatique provenant des fissures soit empêchée. Le caoutchouc naturel a cependant une perméabilité aux gaz relativement élevée, de manière bien connue, et il faut une épaisseur d'environ 2,5 mm au moins pour que le pneumatique d'aéronef gonflé à une pression interne élevée reste étanche, si bien que le poids total du pneumatique devient élevé. L'invention a donc essentiellement pour objet la réalisation d'un pneumatique pour aéronef permettant la résolution des problèmes précités, dans lequel la distance comprise entre les câblés de la carcasse et le revêtement interne est à peu près uniforme et est comprise entre le quart et le double du diamètre D du câblé de la carcasse, et le revêtement interne est formé de caoutchouc butyle contenant un caoutchouc butyle halogéné à raison de 60 parties en poids au moins, si bien que l'espace interne du pneumatique reste étanche et l'épaisseur de la paroi du revêtement interne est réduite avec suppression de la formation des fissures ou analogues. Dans un premier aspect de l'invention, un pneumatique pour aéronef comporte une carcasse composée d'au moins une nappe de câblés formant un angle de 75 à 90" avec l'équateur du pneumatique, et un revêtement interne disposé à la surface interne de la carcasse de manière qu'il recouvre la surface interne de la carcasse, et dans lequel la distance (t) comprise entre les câblés de la carcasse et le revêtement interne, en direction perpendiculaire à la carcasse, est comprise entre le quart et le double du diamètre (D) du câblé de carcasse, et le revêtement interne est composé d'une composition de caoutchouc butyle contenant du caoutchouc butyle halogéné à raison d'au moins 60 parties en poids du caoutchouc du matériau. Ainsi, dans le pneumatique pour aéronef selon l'invention, la distance (t) comprise entre les câblés de carcasse et le revêtement interne est rendue uniforme, dans une plage comprise entre le quart et le double du diamètre D du câblé de carcasse, le câblé de carcasse étant exclu de cette région. En conséquence, une concentration locale de contraintes agissant sous charge peut être supprimée, et les points de faible résistance peuvent être éliminés si bien que la formation des fissures ou analogues peut être évitée. En conséquence, bien que la durabilité du pneumatique soit conservée, il est possible de former un revete- ment interne à l'aide de caoutchouc butyle ayant une faible perméabilité à l'air, et son épaisseur peut être considérablement réduite. De plus, pour que les propriétés de vulcanisation simultanée et d'adhérence à la carcasse soient meilleures, le caoutchouc butyle contient de préférence du caoutchouc butyle halogéné à raison d'au moins 60 parties en poids et de préférence en mélange d'au moins 90 parties en poids, si bien que l'adhérence à la carcasse est améliorée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront bien 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 d'un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une coupe partielle permettant la description de la distance comprise entre les câblés de carcasse et le revêtement interne la figure 3 est un graphique représentant la relation entre la teneur en caoutchouc butyle halogéné et la perméabilité à l'air ; les figures 4(a) et 4(b) sont des vues schématiques en perspective destinées à la description d'un dispositif utilisé pour la formation des nappes de carcasse ; les figures 5(a) et 5(b) sont respectivement une vue en perspective et une vue en élévation latérale permettant la description d'un autre dispositif de formation de nappes de carcasse ;; la figure 6 est un schéma utile pour l'explication de la réalisation des nappes de carcasse ; et les figures 7(a) et 7(b) sont des schémas permettant la description de la technique antérieure. Le pneumatique 1 représenté sur la figure 1 est un pneumatique d'aéronef du type 46X17R20 qui est monté sur une jante normale R et qui est gonflé à la pression interne normale. Le pneumatique 1 comprend une partie 3 de talon ayant une tringle annulaire 2 à l'intérieur, un flanc 4 partant de la partie de talon 3 vers l'extérieur dans la direction radiale du pneumatique, et une partie 5 formant bande de roulement, disposée entre les extrémités externes des deux flancs 4. En outre, le pneumatique 1 possède une carcasse 6 disposée entre les parties 3 de talon qu'elle chevauche, et un revêtement interne 8 placé à la surface interne de la carcasse afin qu'une cavité interne H reste étanche. La carcasse 6 comporte, dans ce mode de réalisation, une couche interne 7A composée de plusieurs nappes 7a de carcasse, quatre par exemple, qui sont repliées autour de la tringle 2 de l'intérieur vers l'extérieur du pneumatique, et une couche externe 7B composée de plusieurs nappes externes 7b, par exemple deux, qui s'enroulent de l'extérieur vers l'intérieur du pneumatique afin qu'elles entourent la partie repliée 71 de la couche interne 7A. La nappe interne de carcasse 7a comporte un corps principal 70 de forme toroïdale placé de la partie 5 de bande de roulement vers les parties 3 de talon par l'inter- mêdiaire des parties de flanc 4, et la partie repliée 71 aux deux extrémités du corps 70. La nappe externe 7b a un corps principal 73 de forme toroïdale, et une partie 74 enroulée vers le bas aux deux extrémités du corps 73. En outre, les nappes interne et externe 7a, 7b de carcasse ont des câblés 18 faisant un angle de 75 à 90" avec l'équateur du pneumatique et, dans ce mode de réalisation, la carcasse 6 est formée par variation de cette direction de manière que les câblés individuels 18 de carcasse se recoupent et soient inclinés mutuellement en alternance dans la direction circonférentielle, entre les nappes qui se recouvrent. On peut utiliser, comme câblés 18 de carcasse, par exemple des câblés de fibres organiques, notamment de rayonne, de polyester, de "Vinylon", de "Nylon" et de polyamide aromatique. Selon l'invention, dans la nappe 7al de carcasse la plus à l'intérieur, en face de l'espace interne H, la distance t comprise entre le câblé 18 et le revêtement interne 8, en direction perpendiculaire à la carcasse 6, c'est-à-dire la distance comprise entre le câblé 18 et la surface interne, est rendue uniforme et a une valeur comprise entre le quart et le double du diamètre D du câblé 18 de carcasse, et les positions de faible résistance mécanique à la déformation du pneumatique sont éliminées et des fissures ne peuvent pas se former. A cet effet, dans ce mode de réalisation, une nouvelle structure est utilisée pour la nappe 7 de carcasse, les câblés 18 étant disposés à plat sans variation dans la direction de l'épaisseur des nappes. Ainsi, la nappe 7 de carcasse a une forme de feuille comprenant un ensemble 20 de câblés, les câblés 18 étant placés parallèlement les uns aux autres dans un même plan sans être reliés par un fil de trame, et l'ensemble 20 des câblés est enfoui dans un caoutchouc 19 de revêtement. En conséquence, par rapport aux nappes classiques constituées d'étoffes pour pneumatiques, l'épaisseur des nappes peut être notablement réduite avec conservation de l'épaisseur de revêtement du caoutchouc 19 à une valeur équivalente. En conséquence le poids est réduit avec réduction du dégagement interne de chaleur. On peut utiliser de préférence, comme caoutchouc 19 de revêtement, une composition de caoutchouc dont l'ingrédient principal est le caoutchouc naturel ayant d'excellentes propriétés de résistance à la coupe, à la fatigue, au vieillissement et au dégagement de chaleur. Dans la nappe 7 de carcasse selon l'invention, comme la force de retenue assurée par les fils de trame est éliminée, il est possible de placer les câblés avec précision dans le même plan. Cependant, comme les câblés 18 sont indépendants, leur disposition peut être fortement perturbée pendant l'opération de mise en forme. Cependant, l'opération de mise en forme est réalisée par utilisation d'un nouveau dispositif proposé par l'inventeur. Ainsi, comme l'indiquent les figures 4(a) et 4(b), l'ensemble 20 de câblés composé des câblés 18 enroulés à partir de chaque bobine 30 et disposés parallèlement les uns aux autres par un guide 31, est revêtue, sur une épaisseur spécifiée, d'un caoutchouc 19 de revêtement dans une filière 33, avec formation de cette manière d'un corps 35 en forme de ruban dont la largeur et l'épaisseur sont uniformes.Ensuite, l'enroulement en spirale du corps 35 du ruban sur un tambour 36 ayant un diamètre externe correspondant à la dimension du pneumatique permet la formation d'une couche d'un corps cylindrique 37. Ensuite, le corps est coupé le long de la fente 38 sur le tambour, en direction transversale, si bien qu'une nappe de carcasse constituée d'une feuille large et homogène est réalisée. Le guide 31 est sous forme d'un bloc, ayant par exemple des trous 39 de guidage destinés au passage des câblés 18 avec des espacements égaux suivant un axe comme indiqué sur la figure 7(b). Les câblés 18 sont placés parallèlement les uns aux autres dans le même plan, du côté aval, grâce à l'utilisation de la tension existant entre la bobine 30 et le rouleau 40 de maintien.La filière 33 comprend un corps 33A de base ayant un compartiment 42 de caoutchouc communiquant avec une boudineuse 41 et l'ensemble 20 des câblés qui passent à l'intérieur, et un corps 33B d'extrémité monté de façon amovible aux extrémités avant et arrière du compartiment 42 de caoutchouc et ayant un trou 43. Le corps 33B d'extrémité est monté afin que le trou 43 soit placé coaxialement à l'ensemble 20 des câblés. En conséquence, le corps 35, de section correspondant à la forme de l'ouverture du trou 43, est formé avec l'ensemble 20 des câblés enrobé à son centre. Le corps de base 33A a un orifice 42A d'évacuation de l'excès de caoutchouc, communiquant avec le compartiment 42 de caoutchouc. I1 est aussi possible d'utiliser un autre dispositif représenté sur les figures 5(a) et 5(b). Ainsi, par utilisation d'un tambour 23 ayant des gorges parallèles 22 permettant le positionnement et le logement des câblés 18, plusieurs câblés 18 sont maintenus parallèles les uns aux autres à la circonférence externe du tambour 23. Pendant l'application de la pièce 19A de caoutchouc de revêtement à la surface externe du tambour 23 avec une épaisseur uniforme, une pièce analogue 19B de caoutchouc de revêtement est appliquée à l'autre face de l'ensemble 20 des câblés, en fonction de la surface externe de la pièce 19A de caoutchouc de revêtement qui a déjà été appliquée. En conséquence, les câblés 18 sont placés parallèlement les uns aux autres dans le même plan dans le caoutchouc 19, sans s'écarter dans le sens de l'épaisseur. L'expression "placés dans le même plan" indique que les câblés de carcasse sont parallèles, leur centre étant disposé entre les plans critiques supérieur et inférieur S1, comme représenté sur la figure 6. Chaque plan critique S1 est séparé du plan de référence S par une distance "Q" égale au dixième du diamètre D des câblés 18 de carcasse. Cette distance "Z" est de préférence inférieure ou égale au douzième du diamètre D et de préférence au quatorzième de ce diamètre. Le diamètre D désigne le diamètre minimal parmi les diamètres du cercle entourant les câblés 18. Selon l'invention et afin que la résistance à la fissuration de la nappe interne 7al soit meilleure, la distance t est définie dans la plage précitée. Si la distance t est inférieure au quart du diamètre D, les câblés 18 de carcasse de la nappe la plus à l'intérieur 7al sont excessivement proches du revêtement interne 8 si bien qu'une fissure provoquée par la liberté du câblé apparaît lorsque le pneumatique se déforme. Si t dépasse deux fois le diamètre D, l'épaisseur du pneumatique augmente excessivement, et la masse du pneumatique augmente, alors que la température interne augmente et risque de provoquer une rupture thermique du caoutchouc. Selon l'invention, et grâce à la résistance aux fissures qui est augmentée grâce à cette définition de la distance t, il est possible de former le revêtement interne 8 par utilisation d'une composition de caoutchouc formée de caoutchouc butyle contenant du caoutchouc butyle halogéné à raison d'au moins 60 parties en poids du caoutchouc, et en conséquence l'épaisseur T du revêtement interne 8 peut être réduite à 1 mm environ et le poids total du pneumatique peut aussi être réduit avec augmentation des performances de retenue de l'air et conservation de la durabilité. Par ailleurs, comme le caoutchouc butyle halogéné contient un halogène comme élément constituant, lorsqu'il est chauffé à une température élevée, il risque de subir un durcissement thermique et cette tendance s'accentue lorsque la teneur en halogène est accrue. Dans le caoutchouc, on utilise du caoutchouc butyle normal comme caoutchouc résiduel en plus du caoutchouc butyle halogéné. Ce caoutchouc, comme indiqué sur la figure 3, réduit le rapport de mélange du caoutchouc butyle halogéné et augmente la perméabilité à l'air tout en abaissant les performances de vulcanisation simultanée avec le caoutchouc 19 de la carcasse. En conséquence, selon l'invention, dans le caoutchouc, la teneur en caoutchouc butyle halogéné est au moins égale à 60 parties en poids et est de préférence au moins égale à 90 parties en poids. Si cette teneur est inférieure à 60 parties en poids, les performances à la vulcanisation simultanée sont extrêmement réduites, et donnent lieu à une tendance à provoquer la séparation du caoutchouc 19 de la carcasse. Le caoutchouc peut aussi être mélangé à des adjuvants connus, par exemple un constituant destiné à augmenter le renforcement tel que le noir de carbone, un constituant destiné à augmenter les propriétés de traitement et un adjuvant de vulcanisation, tel qu'une huile de traitement, un agent retardeur destiné à empêcher le grillage du caoutchouc, jouant le rôle d'un agent retardateur de la vulcanisation sur le caoutchouc butyle, par exemple de l'oxyde de magnésium ou du sulfure de mercaptobenzothiazyle (MBTS), un agent promoteur de vulcanisation tel que du blanc de zinc, et un agent de vulcanisation tel que du soufre. Dans ce mode de réalisation, une pointe de bourrage de talon 9 comprenant un élément de caoutchouc de dimension variant progressivement à partir de la tringle 2, dans la direction radiale, est placée dans la partie 3 de talon afin que la rigidité augmente. En outre, une couche 10 de ceinture est formée radialement à l'extérieur de la carcasse 6, et une nappe sommet 11 est placée entre la couche 10 de ceinture et la carcasse 6. La nappe sommet 11 est formée par exemple de deux nappes îla disposées par variation de la direction de manière que les câblés puissent se recouper entre les nappes. Dans ce mode de réalisation, la largeur de la nappe sommet est réglée entre 70 et 85 % de la largeur W en coupe du pneumatique, de préférence entre 73 et 78 %. La couche de ceinture 10 comprend plusieurs nappes 10a, par exemple au nombre de huit, composées chacune de câblés de ceinture faisant un angle de 0 à 30 avec l'équateur du pneumatique. Les câblés 10a de ceinture ont une largeur qui diminue progressivement en direction radiale vers l'extérieur si bien que l'ensemble de la ceinture a une section trapézoïdale variant progressivement. La largeur de la couche 10 de ceinture est déterminée afin qu'elle soit comprise entre 70 et 80 % de la largeur W du pneumatique en coupe. En outre, la plus courte longueur L comprise entre la surface externe du pneumatique et l'ex trémité externe de la couche 10 de ceinture est réglée entre 3 et 15 mm. Exemples Des pièces d'essai (55 x 55 mm et 4 mm d'épaisseur) formées d'une composition de caoutchouc utilisable dans le revêtement interne 8 selon l'invention, ont été fabriquées avec la spécification du tableau 1. On a mesuré les propriétés des pièces d'essai, c'est-à-dire le temps de grillage TL2 à l'aide d'un rhéomètre, le temps de vulcanisation à 90 %, le couple maximal et l'adhérence à la carcasse. Le temps de grillage TL2 déterminé au rhéomètre, le temps de vulcanisation à 90 * et la valeur du couple maximal ont été mesurés à une température de 150 "C par utilisation de l'appareil du type R-100 de Monsanto. L'adhérence à la carcasse a été mesurée par collage du caoutchouc de la carcasse et d'une pièce d'essai, par pressage et par vulcanisation à une pression de 30 bars et une température de 140 "C pendant 40 min, avant essai selon la méthode de la norme JIS K 6301. Les résultats des essais figurent dans le tableau 1. TABLEAU 1A Exemple Exemple Exemple Exemple 1 2 3 4 Caoutchouc - butyle halogéné ; parties en poids (*1) 65 80 90 100 - butyle normal ; paries en poids (*2) 35 20 10 0 - naturel ; parties en poids 0 0 0 0 Adjuvents - noir de carbone (*3) % 60 60 60 60 - huile de traitement % 10 10 10 10 - acide stéarique % 2 2 2 2 - oxyde de magnésium % 0,5 0,5 0,5 0,5 - MBTS (*4) 1,5 1,5 1,5 1,5 - blanc de zinc % 3 3 3 3 - soufre % 0,5 0,5 0,5 0,5 Perméabilité de l'air 0,61.10-10 .,60.10-10 0,60.10-10 0,60.10-10 (à 80 C) cm .cm/cm.s.torr Essai au rhéomètre - temps de grillage (min) 7,6 5,1 4,6 4,0 - temps de vulcanisation à 90 % (min) 126,0 110,3 100,1 86,5 - couple maximal (Nm) 216 234 150 266 Adhérence à la carcasse (N/cm) 70 78 83 82 *1 "Bromobutyl 2255" (Exxon) *2 "Butyl 265" (Exxon) *3 "Niteron 55S" (Nippon Steel Chemical) *4 sulfure de mercaptohenzothiazyle TABLEAU 1B Technique Compa- Compa- Compa- Compa antérieure ratif 1 ratif 2 ratif 3 ratif 4 Caoutchouc - butyle halogéné ; parties en poids (*1) 0 50 70 95 55 - butyle normal ; parties en poids (*2) 0 0 0 0 0 - naturel ; parties en poids 100 50 30 5 0 Adjuvants - noir de carbone (*3) % 60 60 60 60 60 - huile de traitement % 10 10 10 10 10 - acide stéarique % 2 2 2 2 2 - oxyde de magnésium % 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - MBTS (*4) 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 - blanc de zinc % 3 3 3 3 3 - soufre % 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Perméabilité de l'air 1,60 1,20 1,00 0,65 0,60 (à 80 C) cm .cm/cm .s.torr x10-10 x10-20 x10-10 x10-10 x10-10 Essai au rhéomètre - temps de grillage (min) 9,0 - temps de vulcanisation à 90 % (min) 138,0 - couple maximal (Nm) 207 Adhérence à la carcasse (N/cm) 52 *1 "Bromobutyl 2255" (Exxon) *2 "Butyl 265" (Exxon) *3 "Niteron 55S" (NIppon Steel Chemical) *4 sulfure de mercaptobenzothiazyle REVENDICATION Pneumatique pour aéronef, du type qui comprend une carcasse (6) composée d'au moins une nappe (7) de câblés (18) faisant un angle de 75 à 90C avec l'équateur du pneumatique et disposée sous une bande de roulement (5) et dans des flancs (4) jusqu'à des parties (3) de talon et s'enroulant autour de tringles (2) de talon, et un revêtement interne (8) disposé à la surface interne de la carcasse (6) afin qu'il recouvre la surface interne de cette carcasse (6), caractérisé en ce que la distance (t) comprise entre les câblés (18) de la carcasse et le revêtement interne (8) en direction perpendiculaire à la carcasse (6) est comprise entre le quart et le double du diamètre (D) d'un câble de carcasse (18), et le revêtement (8) est formé d'une composition de caoutchouc butyle contenant du caoutchouc butyle halogéné à raison d'au moins 60 parties en poids du caoutchouc.