Brevet FR2823698A1 — publié le 20021025

les trous (5) homologues des feuilles rassemblées. La présente invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale destiné à porter de lourdes charges et gonflé à des pressions relativement fortes, et en particulier un pneumatique pour avions. Les armatures de carcas se radi ales de tel s pneumatiques comportent généralement plusieurs nappes d'éléments de renforcement textiles, qui sont ancrées dans chaque bourrelet à au moins un élément de renforcement annulaire et le plus souvent à une seule tringle. Les éléments de renforcement des dites armatures sont enroulés autour o de ladite tringle de l' intérieur à l' extérieur en formant de retournements dont les extrémités respectives sont radialement espacées par rapport à l'axe de rotation du pneumatique. Les conditions sévères sous lesquelles sont utilisés les pneumatiques pour avions sont telles que l' endurance des bourrelets est faible, en particulier au niveau des retournements de l' armature de carcasse. Une amélioration notable des performances est obtenue par la séparation des nappes de l'armature de carcasse en deux groupes. Le premier groupe comprend les nappes de l' armature de carcasse axialement intérieures dans la zone des flancs et bourrelets, les dites nappes étant alors enroulées autour d'une tringle d'ancrage dans chaque bourrelet en allant de l' intérieur à l' extérieur du pneumatique. Le deuxième groupe est constitué d'au moins une nappe axialement extérieure dans la zone ci- dessus, nappe généralement partiellement enroulée autour de la tringle en allant de l'extérieur à l'intérieur du pneumatique. De telles dispositions sont connues et montrées par exemple dans le brevet US 4 244 414 (fgure 2). L'endurance des bourrelets ainsi constitués peut être améliorce par la présence dans chaque bourrelet d'une nappe de renforcement supplémentaire enroulée autour de la tringle et formant ainsi un brin axialement extérieur et un brin axialement intérieur, ladite nappe de renforcement étant la nappe la plus proche du profilé caoutchouteux de - 2 remplissage ou bourrage, généralement triangulaire et radialement au-dessus de la tringle d'ancrage. Une telle architecture est montrée dans le brevet US 5 285 835. De méme il a été proposé une solution consistant à disposer le(les) bord(s) de la (des) dite(s) nappes axialement extérieures entre les retournements des nappes axialement intérieures. L'endurance des bourrelets de pneumatiques pour avions se doit cependant d'être améliorée, en particulier lorsque les dits bourrelets subissent de fortes surcharges pouvant leur conférer des écrasements de l'ordre de 50% et plus de leur hauteur. Le o progrès à attendre d'une mise au point de l'architecture des bourrelets semble étre, du moins actuellement, assez limitée, du fait même du nombre nocessaire de nappes de carcasse, généralement formées d'éléments de renforcement en polyamide aliphatique, pour supporter la tension due à la pression dite d'épreuve qui, comme connu, doit être égale à quatre fois la pression de service. Le nombre important des dites nappes de carcasse entraîne de manière évidente la multiplication des extrémités libres d'éléments de renforcement, la multiplication des interfaces entre nappes, des pertes hystérétiques plus importantes et donc des températures de fonctionnement plus élevées, autant de facteurs propices à l'accroissement de la fatigue des bourrelets et à leur endurance limitée. La solution proposée par la présente invention pour améliorer l'endurance des bourrelets d'un pneumatique d'avion réside dans le remplacement des nappes de carcasse en polyamide aliphatique par des nappes de carcasse formoes d'éléments de renforcement composites. Conformément à l'invention, un pneumatique d'avion, gonflé à pression élevée, avec une bande de roulement, une armature de sommet et une armature de carcasse radiale comprenant au moins deux nappes axialement intérieures formées d'éléments de renforcement textiles, les dites deux nappes étant enroulées autour d'au moins une so tringle dans chaque bourrelet de l'intérieur à l'extérieur en formant des retournements - 3 et au moins une nappe axialement extérieure d'éléments textiles, superposée radialement aux nappes intérieures sous l' armature de sommet pour s' étendre le long des retournements des dites nappes intérieures dans les bourrelets, est caractérisé en ce que les éléments de renforcement radiaux de toutes les nappes de l' armature de s carcasse sont des câbles formés par retordage d'au moins un filé de filaments, ledit filé ayant un module d'élasticité en kaction au moins égal à 2000 cN/tex, avec un filé de filaments surtordus, de module d'élasticité à la traction au plus égal à 1500 cN/tex, les dits modules d'élasticité des dits filés étant mesurés pour une force de traction égale à 0,1 fois la force de rupture d'un f lé. Les modules d'élasticité à la traction des dits filés résultent, comme connu en soi, des courbes représentant les forces de traction en fonction de l'allongement relatif obtenues sur les filés en tant que tels. s Les câbles composites ou câbles hybrides utilisés ci-dessus sont connus. Le brevet US 3 977 172 enseigne leur utilisation pour renforcement d'un produit manutacturé. Le brevet US 4 893 665 revendique l'utilisation de câbles, formés d' au moins deux fils constitués de polyamide aromatique et d'une âme sous forme d'au moins un filament de polyamide aliphatique ou de polyester. Le même type de câble est particulièrement utilisé comme éléments de renforcement d'une armature de sommet pour avions. Le brevet EP 335 588 décrit l'utilisation particulièrement avantageuse de câbles composites comme éléments de renforcement circonférentiels d'une nappe de recouvrement d'une armature de sommet de travail à deux nappes de câbles métalliques croisés d'une nappe à la suivante. Il est avantageux, dans le cas d'un pneumatique pour avion, que les câbles soient formés d'au moins deux filés (on entend par filé un fil composé de plusieurs filaments) à haut module d'élasticité et d'un seul filé à bas module d'élasticité, les dits câbles présentant le meilleur compromis entre les deux propriétés que sont l'allogement du o pneumatique et la résistance des dits câbles à la fatigue. Les trois filés ci-dessus sont individuellement surtordus et sont ensuite retordus ensemble pour former l'élément de renforcement. On obtient ainsi, comme connu en soi, des câbles présentant une courbe représentative de la force de traction en fonction de l'allongement relatif s qui se compose substantiellement de deux parties: une première partie o le module d'élasticité en traction est faible, une deuxième partie o ledit module est élevé. Si l'on définit, comme connu, un point de transition T comme étant le point d' intersection entre la courbe force de traction en fonction d'allongement ú et une droite parallèle à l' axe des ordonnées de ladite courbe passant par le point d' intersection des tangentes à ladite courbe respectivement aux points correspondant à l'allongement relatif nul s0 et o à l'allongement relatif à la rupture SR, la première partie se définit entre l'allongement s0 et l'allongement ST et la deuxième partie entre l'allongement ST et l'allongement SR. Afin que soit conférce au profil de l' armature de carcasse une stabilité dimensionnelle certaine que ce soit circonférentiellement et/ou méridiennement, il est important que l'allongement relatif sT au point de transition T soit compris entre 1% et 7%. Le rapport de la pente de la tangente à la courbe force de traction -allongement relatif au point d'allongement relatif nul sur la pente de la tangente à la courbe force de traction -allongement relatif au point d'allongement relatif à la rupture est avantageusement compris entre 0,08 et 1,0, alors que la force de rupture d'un élément de renforcement est préférentiellement supérieure à 70 cN/tex. Les nappes de cables composites ou cables hyDrides, décrites ci-dessus sont obtenues par enrobage des dits cables dans un mélange caoutchouteux dit de calandrage, le nombre de câbles par cm de nappe, mesuré perpendiculairement à la direction des dits câbles étant calculé pour avoir la résistance sous force de tension nécessaire. Afin d'accro^tre encore la durée de vie des bourrelets du pneumatique concerné, le(s) mélange(s) de calandrage des nappes de carcasse axialement intérieures, enroulées autour de la tringle d'ancrage pour former des retournements, ont des modules sécants d' extension de valeur inférieure au(x) module(s) sécants d' extension des mélanges de calandrage de la(des) nappe(s) axialement extérieure(s). Les dits modules sont des - 5 modules d' extension mesurés à 10% d'allongement relatif et conformément à la norme ASTM D 412). Le module du mélange unique de calandrage des nappes axialement intérieures est avantageusement compris entre 4,5 et 6,0 MPa, alors que le module du mélange unique des nappes axialement extérieures est compris entre 10,0 et 14,0 MPa. L' armature de sommet pour pneumatique pour avion est. comme connue en soi, composée d'une armature de travail généralement formée d'éléments de renforcement textiles, et d'une armature de protection formée d'au moins une nappe d'éléments métalliques ou d'éléments en polyamide aromatique. L'armature de travail est o généralement composée en allant radialement de l'intérieur à l'extérieur par au moins une nappe d'éléments de renforcement circonférentiels (est dit circonférentiel un élément de renforcement faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre -8 et + 8 ), et par au moins un binappe de deux couches d'éléments croisés obtenues par enroulement en zigzag autour d'un support plus ou moins cylindrique et en allant d'un bord à l'autre de ladite armature, d'une bande d'au moins un élément de renforcement jusqu'à formation d'au moins des dites deux couches d'éléments faisant avec la direction circonférentielle des angles de directions opposées compris entre 8 et 30 . Les éléments de renforcement de l'armature de sommet de travail sont avantageusement des câbles composites de même nature et de même structure que les câbles formant l'armature de carcasse. Il s'ensuit un nombre de couches réduit pour obtenir la même résistance à la tension, ledit nombre plus faible conduisant à de multiples avantages que sont la diminution de poids, la facilité de fabrication accrue, un coût de mise en _uvre moindre, un sommet global moins épais avec pour conséquences des températures de fonctionnement plus basses, mais aussi des temps de cuisson plus courts tout en ayant une répartition plus régulière des températures de cuisson dans le pneumatique non encore vulcanisé. Par ailleurs, l'utilisation de câbles composites pour l'armature de travail permet, par rapport à l'utilisation de câbles en Nylon, d'avoir un mélange de bande de roulement moins sujet aux contraintes de tension, et en conséquence une meilleure résistance à l'attaque de l' ozone en fonds de o creux (moins de craquelures), une meilleure résistance à la propagation des dites - 6 craquelures ou d'entailles initiées par des objets étrangers au pneumatique, une meilleure performance en usure, une meilleure résistance à la formation d'écailles sur la bande de roulement, ainsi qu'une meilleure résistance aux perforations de ladite bande de roulement dues aussi à des objets étrangers. Les avantages ci-dessus seront d'autant plus prononcés que le module de calandrage des dites couches d' armature de sommet de travail aura une valeur intermédiaire entre les valeurs correspondantes de modules pour mélanges de calandrage respectivement des nappes de carcasse axialement extérieures et intérieures. Le dit module, de même o définition et mesuré dans les mêmes conditions que le modules ci-dessus cités, est avantageusement compris entre 7,5 et 9,5 MPa. Les caractéristiques et autres avantages de l'invention seront mieux compris à l' aide de la description d'un exemple non limitatif, à laquelle est annexé un dessin sur lequel s * - la figure 1 montre schématiquement, vu en section méridienne, un pneumatique conforme à l' invention, et * - la figure 2 montre la sculpture d'une bande de roulement pour pneumatique conforme à l' invention, o L' exemple donné est celui d' un pneumatique de dimension normalisée 1400 x 530 R 23 (normes de la 'Tire and Rim Association'). L' armature de carcasse 1 est formée de quatre nappes 1A à 1D de câbles textiles radiaux. Il faut entendre par câbles radiaux d'un pneumatique d'avion des câbles faisant avec la direction circonférentielle des angles pouvant être compris dans l'intervalle 90 15 . Parmi les s dites quatre nappes, deux nappes 1A et 1B, axialement intérieures dans les flancs et bourrelets, sont enroulées dans chaque bourrelet 2 autour d'une tringle 3, ayant dans le cas étudié une section transversale circulaire, en allant de l'intérieur à l'extérieur du pneumatique P. pour former des retournements lOA et lOB. Les extrémités des dits retournements sont distants de la base du bourrelet, représentée par une ligne YY' o parallèle à l'axe de rotation du pneumatique et passant par le point d'intersection de la paroi verticale du bourrelet et de la génératrice tronconique de son siège, des hauteurs respectives h et h2. La hauteur h, la plus petite, est la hauteur du retournement 1 OA de la première nappe 1A axialement intérieure, alors que la hauteur h2, la plus grande, est la hauteur du retournement 1 OB de la deuxième nappe 1 B axialement intérieure. s Les deux hauteurs h et h2 sont respectivement égales à 20% et 15% de la hauteur H du pneumatique sur jante, égale à 394 mm. Par définition, la hauteur du pneumatique monté et gonflé, est. vue en section méridienne, la distance radiale mesurce entre le point de la bande de roulement le plus éloigné de l'axe de rotation et une parallèle audit axe distante dudit axe d'une quantité égale au rayon nominal normalisé de la o jante de service. Axialement entre les retournements lOA et lOB et les parties principal es de nappes de carcasse intéri eures et radialement au- des sus de la tringle est disposé un profilé de caoutchouc de forme sensiblement triangulaire 5. Les nappes lC et 1D d'armature de carcasse axialement extérieures ont leurs bords lOC et lOD qui recouvrent axialement à l'extérieur et de manière adjacente les retournements 10A et lOB des nappes 1A et 1B d'armature de carcasse 1. Les dites nappes 1C et 1D sont enroulées autour de la tringle d'ancrage 3 sur une portion ou arc circulaire correspondant à un angle au centre de cercle circonscrit à la tringle au plus égal à 180 , de sorte que les extrémités des dites nappes 1C et 1D soient radialement o situces au-dessous de la droite parallèle à l'axe de rotation passant par le centre de gravité de la section de tringle 3. Les nappes 1A à 1D d'armature de carcasse du pneumatique d'avion considéré sont formées de câbles composites constitués de deux filés en polyamide aromatique, chaque filé ayant un titre de 330 tex, individuellement surtordu d'une torsion en S de 230 tours/m, et d'un filé en polyamide aliphatique et plus précisément en Nylon et dont le titre est égal à 188 tex, ledit filé étant individuellement surtordu d'une torsion en S de 230.tours/m. Les trois filés ainsi préalablement tordus sur eux-mêmes sont ensuite retordus ensemble avec une torsion en Z de 230 tours/m pour former le câble so prêt à l'usage en nappes. La courbe force de traction fonction de l'allongement relatif d'un câble ainsi constitué possède un point de transition T pour un allongement relatif ET égal à 3, 8%, alors que le rapport des pentes des tangentes à ladite courbe respectivement pour les allongements nul et à la rupture est de 0,175. Ledit cable a une force de rupture de 120 daN. Le mélange caoutchouteux, qui enrobe les câbles composites des nappes 1A et lB d'armature de carcasse, est à base de caoutchouc naturel et a, à l'état vulcanisé, un module sécant d'extension, à 10% d'allongement relatif, égal à 5,4 MPa, ledit module étant mesuré dans les conditions préconisces par la norme citée au-dessus. Le mélange o caoutchouteux qui enrobe les cables composites des nappes 1C et 1D d'armature de carcasse, touj ours à base de caoutchouc naturel, a un module de même nom et mesuré dans les mémes conditions, égal à 12,0 MPa. Les couches de mélange caoutchouteux de faible épaisseur qui sont éventuellement disposées entre nappes de carcasse et/ou qui bordent les extrémités de nappes suivent la même loi des modules: toute couche s afférente aux nappes 1A et 1B a un module inférieur au module de toute couche afférente aux nappes 1 C et 1D. L' armature de carcasse radiale 1 est surmontée radialement d'une armature de sommet 6 comprenant d'une part une armature de travail 6T et radialement à l'extérieur une o armature de protection 6P. L'armature de travail 6T est obtenue par enroulement, en zigzag sur une forme plus ou moins cylindrique et en allant d'un bord à l'autre de ladite armature, d'une bande de 8 câbles composites de même nature et même structure que les câbles utilisés en nappes de carcasse. L'enroulement se réalise d'abord avec un angle de 5 et se prolonge jusqu'à obtenir une couche complète de s cables à 5 , puis l' angle de pose est changé en 9 , l' enroulement continuant jusqu' à obtention du nombre de couches croisées nécessaires, c'est-à-dire 6 pour la dimension concernée. Le mélange caoutchouteux d'enrobage des cables de la bande utilisée est à base de caoutchouc naturel et a un module sécant d' extension, mesuré dans les mêmes conditions que les modules précédents, égal à 8,5 MPa. L' armature de sommet de so protection 6P se compose d'au moins une nappe formée d'éléments en polyamide aromatique 330/2 retordus à 450 tours/m, les éléments faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 45 et 70 et plus précisément dans le cas décrit égal à 60 . L' armature de protection peut aussi être formée d'une nappe d'éléments de renforcement métalliques, ondulés dans le plan de la nappe, s conformément au brevet US 4 402 356, avec une orientation de l'axe moyen d'ondulation de 90 5 ou 0 5 par rapport à la direction circonférentielle. Une bande de roulement 7, des flancs 8, des couches extérieures de protection des bourrelets 9, des proflés de remplissage de bourrelets 11, 12, ainsi qu'une couche o caoutchouteuse intérieure 13 complètent, comme connu, la constitution du pneumatique étudié. L' architecture décrite ci-dessus, avec une armature de carcasse 1 et une armature de sommet de travail 6T composée d'éléments de renforcement composites, du fait méme is de la stabilité dimensionnelle du pnenmatique obtenue, permet l'utilisation avantageuse d'une sculpture avec blocs. La bande de roulement 7 comprend cinq nervures, une nervure centrale 70, puis deux nervures intermédiaires 71, les bords de bande de roulement 7 étant deux nervures latérales 72, et les dites nervures étant axialement séparées par des rainures circonférentielles 73. Les nervures intermédiaires o 71 et les nervures latérales 72 sont circonférentiellement divisées en blocs par des rainures transversales 75 dont les extrémités axialement intérieures 750 sont légèrement plus proches du plan équatorial XX' du pneumatique que ne le sont les parois axialement intérieures 730 des rainures longitudinales 73 les plus proches dudit plan, et la nervure centrale 70 étant exempte de rainures 75 la traversant. Les dites :5 rainures kansversales 75 sont logèrement courbes avec une orientation moyenne (mesurée par l'angle que fait la droite joignant les deux extrémités avec la direction circonférentielle) comprise entre 45 et 70 , c'est-à-dire la même orientation que la nappe de protection 6P radialement sousjacente Elles sont disposées de part et d'autre du plan équatorial XX' de manière à former un dessin de sculpture non directionnel, o c'est-à-dire utilisable sans précision de sens de montage. Une combinaison - 10 d'architecture des nappes de renforcement avec la sculpture telle que décrite, d'une part permet une meilleure adhérence sur des sols rendus glissants par la poussière humidifée, et d'autre part permet une meilleure résistance lors de roulages sous très faible pression (pression inférieure au tiers de la pression de service) et à grande vitesse. Par ailleurs, un pneumatique tel que décrit cidessus a été testé suivant la norme TSO C62D, test qu'il a subi avec succès. Comparativement à un pneumatique de même dimension et comportant une armature de carcasse composée de 8 nappes en o polyamide aliphatique, l'allègement du pneumatique est de 15%, le temps de fabrication est réduit de 20%. REVENDICATIONS. 1 - Pneumatique d'avion, gonflé à pression élevée, avec une bande de roulement (7), s une armature de sommet (6) et une armature de carcasse radiale (1) comprenant au moins deux nappes (1A et 1B) axialement intérieures formées d'éléments de renforcement textiles, les dites deux nappes étant enroulées autour d'au moins une tringle (3) dans chaque bourrelet (2) de l'intérieur à l'extérieur en formant des retournements (1OA et 10B) et au moins une nappe (1C, 1D) axialement extérieure o d'éléments textiles, superposce radialement aux nappes intérieures (1A et 1B) sous l'armature de sommet (6) pour s'étendre le long des retournements (1OA et 10B) des dites nappes intérieures dans les bourrelets (2), ladite tringle (3) étant radialement surmontée d'un bourrage (5) de mélange caoutchouteux vulcanisé, caractérisé en ce que les éléments de renforcement radiaux de toutes les nappes (1A, 1B, 1C, 1D, ..) de s l'armature de carcasse (1) sont des câbles formés par retordage d'au moins un filé de filaments ayant un module d'élasticité en traction au moins égal à 2000 cN/tex, avec un filé de filaments surtordus, de module d'élasticité à la traction au plus égal à 1500 cN/tex, les dits modules d'élasticité des dits filés étant mesurés pour une force de traction égale à 0,1 fois la force de rupture d'un filé. 2 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la pente de la tangente à la courbe, représentative de la force de traction en fonction de l'allongement relatif, au point d'allongement relatif cO nul sur la pente de la tangente à ladite courbe au point d'allongement CR à la rupture étant compris enke 0, 08 et 1,0. 3 - Pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'allongement relatif CT au point de transition T. défini comme étant le point d'intersection entre la courbe représentative de la force de traction en fonction de l'allongement c et une droite parallèle à l' axe des ordonnces de ladite courbe passant par le point d' intersection des 12 tangentes à ladite courbe respectivement aux points correspondant à l'allongement relatif nul s0 et à l'allongement relatif à la rupture CR, est compris entre 1% et 7%. 4 - Pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la force de rupture s d'un élément de renforcement est supérieure à 70 cN/tex. -Pneumatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le flé à module élevé est un filé de filaments en polyamide aromatique et en ce que le filé à module faible est un filé de filaments en polyamide aliphatique. 6 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le(s) mélange(s) caoutchouteux de calandrage des nappes de carcasse (1A, 1B) axialement intérieures, enroulées autour de la tringle d'ancrage (3) pour former des retournements (1OA, lOB), ont des modules sécants d'extension de valeur inférieure aux module(s) s sécants d'extension des mélanges de calandrage de la(des) nappe(s) (1C, 1D) axialement extérieure(s). 7 - Pneumatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module du mélange unique de calandrage des nappes axialement intérieures (1A, 1B) est compris entre 4,5 o et 6,0 MPa, alors que le module du mélange unique des nappes (1C, 1D) axialement extérieures est compris entre 10,0 et 14,0 MPa. 8 - Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'armature de sommet (6) comprend au moins une armature de travail (6T), obtenue par s enroulement en zigzag, autour d'une forme plus ou moins cylindrique et en allant d'un bord à l' autre de ladite armature, d'une bande d' au moins un élément de renforcement jusqu'à formation d'au moins deux couches d'éléments croisés faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 8 et 30 , ledit élément de renforcement étant un câble composite de même nature et de même structure que les cables formant l'armature de carcasse (1). - 13 9 - Pneumatique selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'armature de sommet de travail (6T) comprend au moins, radialement entre l'armature de carcasse (1) et les couches obtenues par enroulement en zigzag, une nappe formoe d'éléments s circonférentiels de même nature et de même structure que les câbles formant l' armature de carcasse (1). - Pneumatique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le module sécant d' extension du mélange de calandrage des dites couches d' armature de sommet (6T) o de travail a une valeur intermédiaire entre les valeurs correspondantes de modules sécants d' extension pour mélanges de calandrage respectivement des nappes de carcasse axialement extérieures ( 1 C, 1 D) et intérieures ( 1A, 1B), ledit module étant compris entre 7,5 et 9,5 MPa. 11 - Pneumatique selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'armature de sommet (6) comprend, radialement au-dessus de l' armature de travail (6T) une armature de protection (6P) composce d'au moins une nappe d'éléments de renforcement en polyamide aromatique faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 45 et 70 . 12 - Pneumatique selon la revendication 1 1, caractérisé en ce que la bande de roulement présente une sculpture comprenant une nervure centrale séparée axialement d'autres nervures par des rainures circonférentielles, la nervure centrale étant circonférentiellement continue alors que les autres nervures sont divisées en blocs par