Brevet FR2809053A1 — publié le 20011123

La présente invention concerne des pneumatiques qui ont un profil de bande de roulement lisse, à l'exception de la présence d'aquacanaux ou canaux d'eau. Il est généralement reconnu dans la technologie des pneumatiques que les pneumatiques utilisables sur un avion doivent être capables de travailler dans des conditions de très grandes vitesses et de fortes charges, par comparaison avec les pneumatiques utilisés sur les automobiles, les autobus, les camions et véhicules terrestres similaires. Comme on l'entend ici, un pneumatique est "utilisable sur un avion" si le pneumatique a une taille et un indice de charge ou indice de pliage ("ply- rating"), tels que spécifiés dans YEARBOOK OF THE TIRE AND RIM ASSOCIATION (Annales de l'Association du Pneu et de la Jante) ou YEARBOOK OF THE EUROPEAN TYRE AND RIM TECHNICAL ORGANIZATION (Annales de l'Association Technique Européenne du Pneu et de la Jante) pour l'année de fabrication du pneumatique, ou dans la spécification actuelle des forces armées des E.U.A. "MIL-PRF- 5041". Dans l'art antérieur, le "NYLON" est un matériau de renforcement préféré pour les pneumatiques d'avion, car il est tolérant et n'est pas aussi sujet à la fatigue que d'autres matériaux disponibles. Cependant, un renfort de "NYLON" ne possède pas une résistance mécanique élevée et, pour un avion gros porteur, il faut de nombreux plis de "NYLON" dans la structure d'un pneumatique d'avion. Il est également reconnu qu'un aramide est particulièrement avantageux comme élément de renforcement dans les pneumatiques pour grandes vitesses, eu égard à son haut module (80 000 MPa) et sa grande stabilité dimensionnelle. Comme on l'entend ici, le terme "aramide" désigne une fibre artificielle dont il est généralement admis que la substance fibrogène est un polyamide aromatique synthétique à longue chaîne dans lequel au moins 85 % des liaisons amide sont attachées directement à deux noyaux aromatiques. Un exemple représentatif d'aramide ou polyamide aromatique est un poly(p-phénylène-téréphtalamide). Les pneumatiques d'avions sont parfois construits avec une bande de roulement lisse, c'est-à-dire que la bande de roulement n'a pas de cannelures ni de lamelles. Habituellement, les pneumatiques d'avion sont réalisés avec des cannelures circonférentielles, c'est-à-dire que la bande de roulement est lisse à l'exception de la présence des cannelures circonférentielles. Dans une configuration classique pour les avions, la bande de roulement comporte quatre cannelures circonférentielles qui établissent environ 15 pour cent de surface vide dans l'empreinte lors du contact au sol. Les cannelures circonférentielles aident à éviter l'aquaplanage lorsqu'un avion utilisant ces pneumatiques décolle et atterrit, et aident dans une certaine mesure à éviter un dérapage latéral de l'avion. Un objectif permanent dans la technologie est d'améliorer les propriétés d'usure, les propriétés antidérapantes et d'autres propriétés fonctionnelles des pneumatiques d'avion. Un pneumatique selon la présente invention comprend au moins une paire de talons annulaires, au moins un pli de carcasse enroulé autour des talons, une bande de roulement disposée au- dessus de la ou des plis de carcasse dans une région de couronne ou de sommet du pneumatique, et des flancs disposés entre la bande de roulement et les talons. La bande de roulement a une épaisseur de 5,08 mm à 12,7 mm. Deux aquacanaux ou canaux d'eau, ayant chacun une largeur représentant 4, 5 % à 7 % de la largeur de la bande de roulement et une profondeur représentant 63 % à 83 % de l'épaisseur de la bande de roulement, sont disposés dans la bande de roulement. La largeur de la partie centrale de la bande de roulement, entre les aquacanaux, représente 90 % à 110 % de la largeur totale des deux parties de la bande de roulement en épaulement. Une forme de réalisation représentée du pneumatique est réalisée avec quatre plis de carcasse en "NYLON" et deux nappes de sommet en aramide. Les tailles des pneumatiques particuliers qui ont été construits pour les essais initiaux sont 5.00-5, 6.00-6, X6.0-6, 6.50-8, 6.50-10, 22X6.75-10, 7.00-6 et 8.50-10. Le pneumatique de l'invention a des spécifications de charge et des spécifications de gonflage convenant pour l'utilisation sur un avion. Différents termes employés dans la présente descrip- tion sont définis ci-dessous: "Talon" désigne la partie du pneumatique consistant en un élément de tension annulaire enveloppé par des câblés de plis et conformé, avec ou sans autres éléments de renforcement, tels que languettes, raidisseurs, apex, bandelettes sous talon, gardes-pointes et bandelettes talon, pour s'adapter à la jante prévue. "Carcasse" désigne la structure de pneumatique autre que la structure de ceinture, la bande de roulement, le matelas et la gomme de flanc sur les plis, mais incluant les talons. "Couronne" désigne la partie circonférentielle la plus externe de la carcasse, sensiblement dans les limites de largeur de la bande de roulement. "Plan équatorial (PE)" désigne le plan perpendicu- laire à l'axe de rotation du pneumatique et passant par le centre de sa bande de roulement. "Empreinte" désigne la partie en contact ou surface de contact de la bande de roulement du pneumatique avec une surface plate à vitesse nulle et sous charge et pression nominales. "Empreinte nette-à-globale" désigne l'empreinte réelle d'un pneumatique gonflé sous charge, et c'est le rapport de la surface en contact avec le sol de la bande de roulement à la surface d'empreinte de la bande de roulement totale incluant les zones vides des cannelures. "Cannelure" désigne une zone vide allongée dans une bande de roulement, qui peut s'étendre circonférentiel- lement ou latéralement autour de la bande de roulement, d'une manière rectiligne, courbe ou en zigzag. Les canne- lures restent normalement ouvertes dans l'empreinte du pneumatique. "Lamelles" désigne de petites fentes moulées dans les côtes du pneumatique qui subdivisent la surface de la bande de roulement et améliorent les caractéristiques de friction d'entraînement. Les lamelles ont tendance à se fermer complètement dans l'empreinte d'un pneumatique. "Charge et pression de gonflage normales" désigne la pression de gonflage et la charge nominales spécifiques assignées par l'organisme de normalisation approprié pour la jante et les conditions de service prévues pour un pneumatique de taille spécifique. Des exemples de normes se trouvent dans Tire and Rim Association Manual et European15 Tire and Rim Technical Organization. "Pneumatique" désigne un dispositif mécanique stratifié de forme globalement toroidale (habituellement un tore ouvert) ayant des talons et une bande de roulement constitués de caoutchouc, de produits chimiques, de tissus et d'acier ou d'autres matériaux. Lorsqu'il est monté sur la roue d'un véhicule à moteur, le pneumatique assure la friction d'entraînement au moyen de sa bande de roulement et contient le fluide qui soutient la charge du véhicule. "Radial" et "radialement" sont employés pour désigner des directions orientées radialement par rapport à l'axe de rotation du pneumatique. "Épaulement" désigne la partie supérieure du flanc, juste au-dessous du bord de la bande de roulement. "Flanc" désigne la partie d'un pneumatique comprise entre la bande de roulement et le talon. "Bande de roulement" désigne un composant en caoutchouc moulé qui, lorsqu'il est lié à l'enveloppe d'un pneumatique, inclut la partie du pneumatique qui vient en contact avec la route lorsque le pneumatique est gonflé normalement et sous charge normale. "Largeur de bande de roulement" désigne la longueur d'arc de la surface de bande de roulement en contact avec la route dans la direction axiale, c'est-à-dire dans un plan parallèle à l'axe de rotation du pneumatique.5 "Pli en retournement" désigne une extrémité d'un pli de carcasse qui s'enroule autour d'un talon seulement. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en regard des dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 montre une vue frontale d'une partie de la bande de roulement du pneumatique d'avion de l'invention. La Figure 2 montre une vue en perspective d'une partie du pneumatique d'avion de l'invention. La Figure 3 montre une coupe transversale d'une forme de réalisation à carcasse radiale du pneumatique d'avion de l'invention. La Figure 4 montre une coupe transversale d'une forme de réalisation à carcasse diagonale du pneumatique d'avion de l'invention. En se référant maintenant aux Figures 1 à 3, le pneumatique représenté 10 de l'invention comporte une bande de roulement 12 qui contient deux aquacanaux circonférentiels ou canaux d'eau 14. Les aquacanaux 14 divisent la bande de roulement 12 en trois parties d'appui 15, 17, 19. La partie centrale 17 de la bande de roulement a une largeur qui représente 90 pour cent à 110 pour cent de la largeur totale des deux parties de la bande de roulement en épaulement , 19. La bande de roulement du pneumatique a une épaisseur de 5,08 à 12,7 mm. Les aquacanaux 14 ont chacun une largeur représentant 4,5 pour cent à 7 pour cent de la largeur de la bande de roulement telle que mesurée par la largeur nominale de la bande de roulement, et ont une profondeur représentant 63 pour cent à 83 pour cent de l'épaisseur de la bande de roulement. La largeur et la profondeur des aquacanaux 14 établissent dans la bande de roulement 12 un volume vide qui est égal ou supérieur à celui observé dans les pneumatiques de l'art antérieur. Dans une empreinte du pneumatique de l'invention, les aquacanaux 14 représentent 100 % de la surface vide de l'empreinte. L'homme de l'art sait que les pneumatiques d'avion sont construits avec jusqu'à 4 paires de talons et jusqu'à 22 plis de carcasse et 0 à 12 plis de ceinture, selon leur usage prévu. Dans la forme de réalisation à carcasse radiale représentée (Figure 3), il est utilisé deux ceintures coupées 36, 38 renforcées de câblés à haut module, ayant un nombre de fils de 5,5 à 8,7 f.p.c (fils par centimètre) et un angle de câblé de 12 à 22 par rapport au PE du pneumatique. Dans la forme de réalisation à carcasse diagonale représentée (Figure 4), il est utilisé deux ceintures coupées 46, 48 renforcées de câblés à haut module, ayant un nombre de fils de 5,5 à 8,7 f.p.c et un angle de câblé de 20 à 40 par rapport au PE du pneumatique. Dans la forme de réalisation représentée, des câblés d'aramide enduits d'un adhésif RFL (latex au résorcinol/ formaldéhyde) et ayant un nombre de fils de 7,9 f.p.c. sont utilisés dans les ceintures. Les câblés à haut module utilisés dans l'invention peuvent être constitués, par exemple, d'aramide ou d'acier, ou tout autre matériau à haut module ayant des propriétés similaires, ou d'une combinaison de tels matériaux à haut module. Ces câblés de renforcement peuvent comprendre des fils de tout titre ou denier approprié et de toute torsion appropriée. Ces câblés à haut module peuvent être traités pour accroître leur force de liaison au caoutchouc, et les câblés de renforcement en aramide peuvent être enduits d'un adhésif ou d'une association adhésif/époxyde. Les câblés à haut module utilisés dans la forme de réalisation repré- sentée sont en aramide de 1500/3 deniers et ont une torsion de 6,9/6,9. Comme on l'emploie ici, l'angle des câblés de renforcement dans le pneumatique est exprimé en valeur absolue, quelle que soit la direction générale d'orientation, étant entendu que, dans la plupart des structures à ceintures coupées, mais non dans toutes, les câblés de renforcement dans les ceintures coupées alternées sont orientés dans la direction opposée par rapport au PE du pneumatique. Dans la forme de réalisation représentée, les câblés de renforcement dans les ceintures coupées alternées ont l'angle d'orientation opposé. Les pneumatiques de la forme de réalisation représentée sont destinés à être utilisés comme pneumatique principal sur un avion à usage général, tel que le Cessna 172. En regard maintenant de la Figure 3, un pneumatique radial représenté de l'invention est fabriqué en utilisant une paire de talons 32 autour desquels sont enroulés deux plis de carcasse en "NYLON" 34. Des ceintures en aramide 36, 38 sont disposées sur les plis de carcasse 34, dans la région de couronne du pneumatique. Les plis de carcasse 34 et les ceintures en aramide 36, 38 sont construits comme cela est normal dans ce type de pneumatique et comprennent, dans les plis de carcasse 34, du câblé en "NYLON" de 0,56 mm de diamètre à 13,8 f.p.c., avec une jauge de traitement totale de 0,71 mm; et, dans les ceintures en aramide 36, 38, des câblés en aramide de 0,79 mm de diamètre à un nombre de fils de 7,87 f.p.c., avec une jauge de traitement totale de 1,12 mm. Comme on peut le voir sur la Figure 3, les aquacanaux 14 ont une forme globalement arrondie au fond de l'aquacanal, et un contour arrondi là o les parois de l'aquacanal rencontrent les parties lisses de la bande de roulement 12. Comme on l'emploi ici, le terme "aquacanal" désigne une cannelure circonférentielle extra-large ayant des parois de cannelure arrondies conçues spécifiquement pour canaliser l'eau hors de la zone de contact de l'empreinte du pneuma- tique. La disposition des aquacanaux 14 ménage une plus large côte centrale, ce qui aide à améliorer les caractéris- tiques d'usure du pneumatique, car la surface de contact nette de la bande de roulement reste approximativement la même que celle observée dans les pneumatiques de l'art antérieur ayant moins de volume vide dans les cannelures circonférentielles. On est convaincu que le pneumatique de10 l'invention offre également un meilleur comportement sur piste mouillée du fait que le volume des cannelures est plus proche du centre du pneumatique que dans les pneumatiques cannelés de l'art antérieur, ce volume étant plus efficace à cet emplacement pour canaliser l'eau. Chacun des plis de carcasse 34 comprend plusieurs éléments de renforcement orientés à 750 à 90 dans une construction à carcasse radiale, et à 300 à 50 dans une construction de pneumatique à carcasse diagonale, tous les angles étant pris par rapport au plan équatorial (PE) du pneumatique. Comme on l'entend ici, le "plan équatorial" d'un pneumatique est un plan qui est perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique et passe par le centre de la bande de roulement du pneumatique. Dans chacune des formes de réalisation représentées, les plis de carcasse comprennent des plis de carcasse en retournement 34, 43. Chacun des plis de carcasse en retour- nement est replié axialement et radialement vers l'extérieur autour de chacune des âmes de talons 32, 42. Pour des détails au sujet des choix possibles d'angles de plis dans un pneumatique, on fait référence à la demande de brevet US NO 156 624 (déposée le 17 février 1988). En regard maintenant de la Figure 4, dans la forme de réalisation représentée à carcasse diagonale de l'inven- tion, un pneumatique 40 comprend au moins une paire de talons 42 autour desquels sont enroulés des plis de carcasse 44. Des ceintures à haut module 46, 48 sont disposées au-dessus des plis de carcasse dans une région de couronne du pneumatique. Les plis de carcasse 44 comportent une partie en retournement 43. Les aquacanaux 14 et les parties lisses de la bande de roulement 15, 17, 19 et les flancs 22 ont sensiblement la même forme et les mêmes proportions que ceux représentés pour le pneumatique à carcasse radiale décrit en regard de la Figure 3. On a construit pour les essais des pneumatiques tels que représentés sur la Figure 4, fabriqués en utilisant des tringles à section rectangulaire, une structure de carcasse comprenant quatre plis de carcasse en retournement et deux ceintures en aramide, et une épaisseur de bande de roulement de 6,35 à 8, 64 mm (selon la taille).15 Aux fins de la présente invention, les ceintures sont sensiblement bidimensionnelles, l'homme de l'art sachant que de telles ceintures ont une épaisseur totale du paquet de ceintures d'environ 3 mm. Pour le pneumatique de la forme de réalisation représentée sur la Figure 4, la longueur des plis est d'environ 1,37 m, étant entendu que la longueur et la largeur peuvent varier selon la taille et la structure du pneumatique. Les pneumatiques d'avion du genre représenté ici sont qualifiés par un essai sous charge par paliers, o les pneumatiques soumis à une charge spécifique sont entraînés à diverses vitesses croissant par paliers jusqu'à un maximum, et, sous une plus forte charge, sont entraînés de nouveau en passant par les paliers de vitesse. Un pneu est qualifié s'il termine en restant intact 61 cycles de cet essai aux charges et vitesses indiquées. L'invention est illustrée davantage en référence aux exemples suivants. EXEMPLE 1 Un pneumatique à carcasse diagonale, tel que représenté sur la Figure 4, est construit selon les spéci- fications suivantes. SPÉCIFICATIONS DE PNEUMATIQUE Configuration de bande 2 cannelures, de roulement côte centrale (C/L) Désignation de jante de roue 6.00-6 Code AEA N04-2A FOA Indice de charge 794 kg (1750 lbs) Indice de vitesse 257,5 km/h (160 mph) Gonflage nominal (à 20 C) 2,9 bars (42 psi) Code du moule AR-548 Profondeur de sculpture moulée 7,1 mm (0,28 pouce) Rayon nominal en charge 175 mm (6,9 pouces) & Tolérance admissible (+7,6/-6,9 mm) à la Charge et au Gonflage (+0,30/-0, 27 pouce) nominaux Balourd statique max. 0,05 Nm (7 in-oz) EXEMPLE 2 Les pneumatiques fabriqués selon les spécifications décrites dans l'Exemple 1 ont été soumis à un essai statique selon les normes et conditions de l'Administration Fédérale d'Aviation [Federal Aviation Administration (FAA)]. DONNÉES D'ESSAI STATIQUE Poids du pneumatique 4,6 kg (10,2 lb) Rayon en charge 177 mm (6,96 pouces) (à la charge et au gonflage nominaux) Dimensions (au gonflage nominal) Diamètre externe 434 mm (17,09 pouces) Largeur de section 158 mm (6,23 pouces) Diamètre d'épaulement 356 mm (14,03 pouces) à 136 mm Largeur d'épaulement 125 mm (4,92 pouces) à 392 mm Pression d'éclatement 26,9 bars (390 psi) (S/N 92440201) Balourd Dans les limites Vitesse de diffusion Type à chambre EXEMPLE 3 Les pneumatiques tels que spécifiés dans l'Exemple 1 sont également soumis à un essai dynamique selon les règles directrices de la FAA. DONNÉES D'ESSAI DYNAMIQUE * Site d'Essai des Pneumatiques: Centre Technique de Goodyear - Akron 1. 50 cycles de décollage à grande vitesse 2. 10 cycles de roulement au sol sur 7620 m (25.000 ft) à 64,4 km/h (40 mph) A. 8 cycles à 794 kg (1750 lb) B. 2 cycles à 953 kg (953 lb) 3. 1 cycle de décollage en surcharge à grande vitesse. * La perte de pression de gonflage mesurée après achèvement de l'essai cidessus ne dépasse pas * % en une période de 24 heures. * Les conditions d'essai ci-dessus répondent à toutes les conditions requises par les spécifications de référence ou les dépassent. * Le pneumatique considéré a satisfait aux conditions d'essai de TSO-C62d. * Pneumatique du type à chambre. Bien que l'invention ait été illustrée et décrite sous certains aspects particuliers, l'homme l'art comprendra que diverses variantes et modifications peuvent lui être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Pneumatique comprenant au moins une paire de talons annulaires (32; 42) , au moins un pli de carcasse (34; 44) enroulé autour desdits talons (32; 42), une bande de roulement (12) disposée au-dessus dudit ou desdits plis de carcasse dans une région de couronne dudit pneumatique, et des flancs (22) disposés entre ladite bande de roulement et lesdits talons, caractérisé en ce que ladite bande de roulement a une épaisseur de 5,08 mm à 12,7 mm et comporte deux aquacanaux (14) ayant chacun une largeur représentant 4,5 % à 7 % de la largeur de la bande de roulement et une profondeur représentant 63 % à 83 % de l'épaisseur de la bande de roulement, et la largeur de la partie centrale (17) de ladite bande de roulement, entre les aquacanaux, représente 90 % à 110 % de la largeur totale des deux parties en épaulement (15, 19) de la bande de roulement. 2. Utilisation d'un pneumatique selon la revendication 1 sur un avion.