Brevet FR3029458A1 — publié le 20160610

- 1 - [0001] La présente invention concerne un pneumatique pour avion, et, en particulier, l'armature de protection d'un pneumatique pour avion. [0002] De façon générale, un pneumatique ayant une géométrie de révolution par rapport à un axe de rotation, la géométrie du pneumatique est usuellement décrite dans un plan méridien ou radial contenant l'axe de rotation du pneumatique. Pour un plan méridien donné, les directions radiale, axiale et circonférentielle désignent respectivement les directions perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique, parallèle à l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire au plan méridien. [0003] Dans ce qui suit, les expressions « radialement », « axialement » et « circonférentiellement » signifient respectivement « selon la direction radiale », « selon la direction axiale » et « selon la direction circonférentielle » du pneumatique. Les expressions « radialement intérieur, respectivement radialement extérieur» signifient « plus proche, respectivement plus éloigné, de l'axe de rotation du pneumatique, selon la direction radiale, que ». Les expressions « axialement intérieur, respectivement axialement extérieur» signifient « plus proche, respectivement plus éloigné, du plan équatorial du pneumatique, selon la direction axiale, que », le plan équatorial du pneumatique étant le plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique passant par le milieu de la bande de roulement du pneumatique. [0004] L'armature de protection d'un pneumatique est une structure cylindrique ayant pour axe de révolution l'axe de rotation du pneumatique. L'armature de protection s'étend axialement depuis une première extrémité axiale jusqu'à une deuxième extrémité axiale sur une largeur axiale L et s'étend radialement depuis une première face radialement intérieure jusqu'à une deuxième face radialement extérieure sur une épaisseur radiale moyenne T. Selon la direction radiale, l'armature de protection est un empilage d'au moins une couche de protection, constituée d'éléments de renforcement ou renforts métalliques ou textiles. Les renforts sont enrobés dans un mélange élastomérique, c'est-à-dire un matériau à base de caoutchouc naturel ou synthétique obtenu par mélangeage de divers constituants. Lorsque l'armature de protection est constituée par un empilage d'au moins deux 3029458 - 2 - couches de protection, la largeur axiale L de l'armature de protection est la largeur axiale de la couche de protection ayant la plus grande largeur axiale, et l'épaisseur radiale moyenne T de l'armature de protection est la somme des épaisseurs radiales moyennes des couches de protection. L'armature de protection est radialement 5 intérieure à une bande de roulement et radialement extérieure à une armature de travail. L'armature de protection protège essentiellement l'armature de travail des agressions susceptibles de se propager à travers la bande de roulement radialement vers l'intérieur du pneumatique. [0005] La bande de roulement est la partie du pneumatique, destinée à entrer en 10 contact avec un sol par l'intermédiaire d'une surface de roulement radialement extérieure: c'est la partie usante du pneumatique. Dans le cas d'un pneumatique pour avion, la bande de roulement, comprenant au moins un mélange élastomérique, est le plus souvent constituée par des nervures circonférentielles séparées par des creux circonférentiels, appelés sillons circonférentiels. 15 [0006] L'armature de travail, radialement intérieure à l'armature de protection, est également une structure cylindrique ayant pour axe de révolution l'axe de rotation du pneumatique. Selon la direction radiale, l'armature de travail est un empilage d'au moins deux couches de travail, constituées le plus souvent de renforts textiles enrobés dans un mélange élastomérique. Dans un pneumatique pour avion, les 20 renforts d'une couche de travail ont généralement, selon la direction circonférentielle du pneumatique, une trajectoire périodique en zigzag dont l'amplitude définit la largeur axiale de la couche de travail. L'armature de travail pilote le comportement mécanique du sommet du pneumatique. L'ensemble constitué par l'armature de travail et l'armature de protection constitue l'armature de sommet. 25 [0007] Selon les conceptions actuelles d'un pneumatique pour avion, l'armature de protection est souvent constituée par une seule couche de protection. La couche de protection comprend soit des renforts métalliques ayant une trajectoire ondulée selon la direction circonférentielle du pneumatique, soit des renforts textiles ayant une trajectoire ondulée selon la direction circonférentielle du pneumatique ou formant un 30 angle avec la direction circonférentielle du pneumatique. 3029458 - 3 - [0008] Dans le cas d'une couche de protection à renforts métalliques à trajectoire ondulée selon la direction circonférentielle du pneumatique, la masse de l'armature de protection est relativement élevée, compte tenu de la masse des renforts métalliques, ce qui est pénalisant pour la masse du pneumatique et donc de 5 la charge utile embarquée par l'avion. [0009] Que la couche de protection comprenne des renforts métalliques à trajectoire ondulée ou des renforts textiles à trajectoire ondulée ou à angle, il a été constaté que l'armature de protection peut éventuellement être insuffisante pour empêcher la migration d'objets étrangers depuis la bande de roulement jusqu'à 10 l'armature de travail, en d'autres termes qu'elle peut être insuffisamment résistante aux dommages provoqués par des objets étrangers ou « Foreign Object Damages » (FOD). En effet, compte tenu de ses conditions d'usage sévères, caractérisées par une pression de gonflage, une charge statique et une vitesse élevées, un pneumatique pour avion est particulièrement sensible à toute agression de sa bande de roulement 15 par un objet étranger perforant, présent de façon aléatoire sur la piste. En cas d'une telle agression de la bande de roulement, l'objet étranger perforant, après avoir traversé l'armature de protection, peut progresser vers l'armature de travail. En cas de perforation totale de l'armature de travail, il peut en résulter une perte de pression lente et un endommagement général de la structure du pneumatique. En cas de 20 perforation partielle de l'armature de travail, la rechapabilité du pneumatique, c'est- à-dire son aptitude à avoir sa bande de roulement remplacée après usure, peut ne plus être garantie. [0010] La présente invention a pour objectif d'augmenter la résistance de l'armature de protection d'un pneumatique pour avion à la perforation et à la coupure 25 par des objets étrangers ayant traversé la bande de roulement du pneumatique, c'est- à-dire d'améliorer la résistance de l'armature de protection aux « Foreign Object Damages ». [0011] Cet objectif a été atteint par un pneumatique pour avion comprenant : -une bande de roulement, destinée à entrer en contact avec un sol, 30 -une armature de protection, radialement intérieure à la bande de roulement, 3029458 - 4 - -l'armature de protection étant une structure cylindrique ayant pour axe de révolution l'axe de rotation du pneumatique, s'étendant axialement depuis une première extrémité axiale jusqu'à une deuxième extrémité axiale sur une largeur axiale L et s'étendant radialement depuis une première face radialement intérieure jusqu'à une 5 deuxième face radialement extérieure sur une épaisseur radiale moyenne T, -l'armature de protection comprenant des renforts enrobés dans un mélange élastomérique, ayant un diamètre D et ayant une trajectoire selon la direction circonférentielle du pneumatique, -l'armature de protection étant radialement extérieure à une armature de travail, 10 -l'armature de travail comprenant au moins deux couches de travail radialement superposées et comprenant des renforts ayant une trajectoire en zigzag selon la direction circonférentielle du pneumatique, l'armature de protection ayant une épaisseur radiale moyenne T au moins égale à 2 fois le diamètre D d'un renfort, 15 l'armature de protection comprenant respectivement sur sa face radialement intérieure et sur sa face radialement extérieure des parties en mélange élastomérique ayant une largeur axiale W au moins égale au diamètre D d'un renfort, et la trajectoire de tout renfort de l'armature de protection, selon la direction circonférentielle du pneumatique, varie radialement entre la première face 20 radialement intérieure et la deuxième face radialement extérieure, de telle sorte que l'ensemble des trajectoires des renforts de l'armature de protection constitue un treillis tridimensionnel. [0012] Le principe de l'invention est d'obtenir une armature de protection présentant à la fois une meilleure liaison mécanique au niveau de ses faces 25 radialement intérieure et extérieure respectivement avec l'armature de travail et avec la bande de roulement, et une meilleure tenue au déroulage des renforts la constituant en cas d'endommagement de ladite armature de protection, grâce à un effet de treillis tridimensionnel, c'est-à-dire un effet d'enchevêtrement des renforts. [0013] Selon l'invention, l'épaisseur radiale moyenne T de l'armature de 30 protection est au moins égale à 2 fois le diamètre D d'un renfort pour pouvoir obtenir l'effet de treillis tridimensionnel. 3029458 - 5 - [0014] Encore selon l'invention, l'armature de protection comprend respectivement sur sa face radialement intérieure et sur sa face radialement extérieure des parties en mélange élastomérique ayant une largeur axiale W au moins égale au diamètre D d'un renfort. En d'autres termes, au niveau de la face radialement 5 intérieure respectivement extérieure, il existe des parties en mélange élastomérique exemptes de tout renfort. En pratique, en fabrication, avant l'étape de cuisson du pneumatique, ces parties en mélange élastomérique correspondent à des trous interstitiels entre les renforts qui sont remplis par un mélange élastomérique au moment de la cuisson du pneumatique. Ainsi, au niveau de la face radialement 10 intérieure respectivement extérieure, il y a une alternance de parties comprenant des renforts et des parties exemptes de renforts, ces dernières contribuant à une liaison plus efficace avec les composants en interface avec l'armature de protection, tels que l'armature de travail et la bande de roulement. Pour être efficaces, ces parties en mélange élastomérique doivent avoir une dimension minimale, caractérisée par une 15 largeur axiale minimale W égale à un diamètre de renfort D. [0015] Une autre caractéristique essentielle de l'invention est que la trajectoire de tout renfort de l'armature de protection, selon la direction circonférentielle du pneumatique, varie radialement entre la première face radialement intérieure et la deuxième face radialement extérieure, de telle sorte que l'ensemble des trajectoires 20 des renforts de l'armature de protection constitue un treillis tridimensionnel. Autrement dit, la trajectoire de tout renfort, selon la direction circonférentielle, n'est pas contenue dans une surface cylindrique ayant pour axe de révolution l'axe de rotation du pneumatique. De plus cette trajectoire est ou non variable selon la direction axiale. Il en résulte que, selon la direction circonférentielle, tout renfort est 25 alternativement radialement extérieur et radialement intérieur à au moins un autre renfort. L'ensemble de tels renforts constitue ainsi une structure cylindrique ayant, dans son épaisseur radiale, une forme de treillis tridimensionnel ou d'enchevêtrement, de telle sorte que tout renfort sectionné accidentellement en un point par un objet étranger est bloqué par les autres renforts en contact et ne peut pas 30 se dérouler sur toute la circonférence. Ce treillis tridimensionnel est donc un système autobloquant garantissant le non déroulement circonférentiel complet des renforts. 3029458 - 6 - [0016] Avantageusement, l'armature de protection a une épaisseur radiale moyenne T au plus égale à 5 fois le diamètre D d'un renfort. Au-delà de cette épaisseur radiale moyenne T maximale, la protection est surabondante et la masse de l'armature de protection devient trop importante. 5 [0017] Encore avantageusement, la largeur axiale W des parties en mélange élastomérique, comprises respectivement sur la face radialement intérieure et sur la face radialement extérieure de l'armature de protection, est au plus égale à 10 fois le diamètre D d'un renfort, de préférence au plus égale à 5 fois le diamètre D d'un renfort. Au-delà de cette largeur axiale W maximale, la protection risque de devenir 10 moins efficace vis-à-vis de la migration d'objets étrangers à travers l'armature de protection. [0018] Dans tout plan méridien, le ratio R, entre la somme des largeurs axiales W des parties en mélange élastomérique, comprises respectivement sur la face radialement intérieure et sur la face radialement extérieure de l'armature de 15 protection, et la largeur axiale L de l'armature de protection, est au moins égal à 0.08, de préférence au moins égal à 0.10. Ce ratio caractérise le pourcentage de parties exemptes de renforts par rapport à la largeur axiale L de l'armature de protection. Une valeur minimale de ce ratio est nécessaire à la garantie d'une liaison mécanique suffisante de l'armature de protection, d'une part avec l'armature de 20 travail, d'autre part avec la bande de roulement. [0019] Dans tout plan méridien, le ratio R, entre la somme des largeurs axiales W des parties en mélange élastomérique, comprises respectivement sur la face radialement intérieure et sur la face radialement extérieure de l'armature de protection, et la largeur axiale L de l'armature de protection, est au plus égal à 0.20, 25 de préférence au plus égal à 0.15. Une valeur maximale de ce ratio est nécessaire à la garantie d'une liaison mécanique pas trop forte de l'armature de protection, d'une part avec l'armature de travail, d'autre part avec la bande de roulement. [0020] Selon un mode de réalisation préféré, les renforts de l'armature de protection sont regroupés en bandelettes, comprenant au moins deux renforts 30 consécutifs. L'utilisation de bandelettes de renforts, comprenant, par exemple et de 3029458 - 7 - façon non exhaustive, au moins quatre renforts est fréquente dans le domaine des pneumatiques d'avion pour obtenir une productivité de fabrication satisfaisante. [0021] Selon une variante préférée du mode de réalisation préféré, les renforts de l'armature de protection sont constitués d'au moins un matériau textile. En effet 5 un matériau textile garantit un bon compromis entre la masse et la résistance à rupture des renforts. L'utilisation de renforts textile pour l'armature de protection permet une contribution significative à la minimisation de la masse du pneumatique, et donc au gain en charge utile de l'avion. [0022] Les renforts de l'armature de protection sont le plus souvent constitués 10 d'un polyamide aliphatique ou d'un polyamide aromatique ou d'une combinaison d'un polyamide aliphatique et d'un polyamide aromatique. Les renforts en polyamide aromatique, tel que l'aramide, présentent un compromis entre la masse et la résistance à rupture meilleur que celui des renforts en polyamide aliphatique, tel que le nylon. Les renforts constitués d'une combinaison d'un polyamide aliphatique 15 et d'un polyamide aromatique, appelés également des renforts hybrides, présentent à la fois les avantages d'un polyamide aliphatique et ceux d'un polyamide aromatique, à savoir une résistance à rupture élevée, une déformabilité en traction élevée et une masse faible. [0023] Les caractéristiques et autres avantages de l'invention seront mieux 20 compris à l'aide des figures 1 à 3 suivantes, non représentées à l'échelle : -Figure 1 : demi-vue en coupe du sommet d'un pneumatique pour avion de l'état de la technique, dans un plan radial (YZ) passant par l'axe de rotation (YY') du pneumatique. -Figure 2 : coupe méridienne de l'armature de protection d'un pneumatique pour 25 avion selon l'invention, dans un plan radial (YZ) passant par l'axe de rotation (YY') du pneumatique. -Figure 3 : vue de dessus de l'armature de protection d'un pneumatique pour avion selon l'invention. 3029458 - 8 - [0024] La figure 1 représente, dans un plan radial YZ passant par l'axe de rotation YY' du pneumatique, une demi-vue en coupe du sommet d'un pneumatique 1 pour avion de l'état de la technique, comprenant une bande de roulement 2, destinée à entrer en contact avec un sol et une armature de protection 3, radialement 5 intérieure à la bande de roulement 2. L'armature de protection 3 est une structure cylindrique ayant pour axe de révolution l'axe de rotation YY' du pneumatique, s'étendant axialement depuis une première extrémité axiale El jusqu'à une deuxième extrémité axiale E2, symétrique par rapport au plan équatorial XZ (non représentée) sur une largeur axiale L et s'étendant radialement depuis une première face 10 radialement intérieure 31 jusqu'à une deuxième face radialement extérieure 32 sur une épaisseur radiale moyenne T. L'armature de protection 3 comprend des renforts 4 enrobés dans un mélange élastomérique, ayant un diamètre D et ayant une trajectoire selon la direction circonférentielle XX' du pneumatique. L'armature de protection 3 est radialement extérieure à une armature de travail 5 qui comprend, 15 dans le cas présent, quatre couches de travail radialement superposées et constituées par des renforts 6 ayant une trajectoire en zigzag selon la direction circonférentielle XX' du pneumatique. [0025] La figure 2 représente une coupe méridienne de l'armature de protection d'un pneumatique pour avion selon l'invention, dans un plan radial YZ passant par 20 l'axe de rotation YY' du pneumatique. L'armature de protection 3 a une épaisseur radiale moyenne T au moins égale à 2 fois le diamètre D d'un renfort 4, dans le cas présent, égale à environ 5 fois le diamètre D d'un renfort 4. L'armature de protection 3 comprend respectivement sur sa face radialement intérieure 31 et sur sa face radialement extérieure 32 des parties en mélange élastomérique 7 ayant une largeur 25 axiale W au moins égale au diamètre D d'un renfort 4. Cette coupe méridienne montre en outre que l'ensemble des trajectoires des renforts 4 de l'armature de protection 3 constitue un treillis tridimensionnel, résultant du fait que la trajectoire de tout renfort 4 de l'armature de protection 3, selon la direction circonférentielle XX' du pneumatique, varie radialement entre la première face radialement intérieure 31 et 30 la deuxième face radialement extérieure 32. 3029458 - 9 - [0026] La figure 3 représente une vue de dessus de l'armature de protection d'un pneumatique pour avion selon l'invention. Plus précisément, la figure 3 représente, de façon schématique, la deuxième face radialement extérieure 32 de l'armature de protection 3 s'étendant axialement depuis une première extrémité axiale El jusqu'à 5 une deuxième extrémité axiale E2 sur une largeur axiale L. De façon générale, la face radialement extérieure 32 comprend des parties en mélange élastomérique 7 pouvant avoir une forme quelconque et ayant une largeur axiale W pouvant varier, mais au moins égale au diamètre D d'un renfort 4. Ces parties en mélange élastomérique 7 sont entourées par des parties renforcées, c'est-à-dire comprenant 10 des renforts, qui correspondent aux zones hachurées de la figure 3, et constituent des zones de liaison mécanique préférentielles entre l'armature de protection 3 et la bande de roulement 2. [0027] Les inventeurs ont réalisé l'invention pour un pneumatique pour avion de dimension 46X17 R 20 dont l'armature de protection est un treillis tridimensionnel 15 de largeur axiale L égale à 200 mm et d'épaisseur radiale moyenne T égale à 4 mm. Les renforts textiles constitutifs de l'armature de protection sont en nylon, et ont un diamètre D égale 1 mm. La largeur axiale W des parties en mélange élastomérique est comprise entre 2 mm et 7 mm. REVENDICATIONS1 - Pneumatique (1) pour avion comprenant : -une bande de roulement (2), destinée à entrer en contact avec un sol, 5 -une armature de protection (3), radialement intérieure à la bande de roulement (2), -l'armature de protection (3) étant une structure cylindrique ayant pour axe de révolution l'axe de rotation (YY') du pneumatique, s'étendant axialement depuis une première extrémité axiale (El) jusqu'à une deuxième extrémité axiale (E2) sur une largeur axiale L et s'étendant radialement depuis une première face radialement 10 intérieure (31) jusqu'à une deuxième face radialement extérieure (32) sur une épaisseur radiale moyenne T, -l'armature de protection (3) comprenant des renforts (4) enrobés dans un mélange élastomérique, ayant un diamètre D et ayant une trajectoire selon la direction circonférentielle (XX') du pneumatique, 15 -l'armature de protection (3) étant radialement extérieure à une armature de travail (5), -l'armature de travail (5) comprenant au moins deux couches de travail radialement superposées et constituées par des renforts (6) ayant une trajectoire en zigzag selon la direction circonférentielle (XX') du pneumatique, caractérisé en ce que l'armature de protection (3) a une épaisseur radiale moyenne T 20 au moins égale à 2 fois le diamètre D d'un renfort (4), en ce que l'armature de protection (3) comprend respectivement sur sa face radialement intérieure (31) et sur sa face radialement extérieure (32) des parties en mélange élastomérique (7) ayant une largeur axiale W au moins égale au diamètre D d'un renfort (4) et en ce que la trajectoire de tout renfort (4) de l'armature de protection (3), selon la direction 25 circonférentielle (XX') du pneumatique, varie radialement entre la première face radialement intérieure (31) et la deuxième face radialement extérieure (32), de telle sorte que l'ensemble des trajectoires des renforts (4) de l'armature de protection (3) constitue un treillis tridimensionnel. 2 - Pneumatique (1) pour avion selon la revendication 1, dans lequel l'armature de 30 protection (3) a une épaisseur radiale moyenne T au plus égale à 5 fois le diamètre D d'un renfort (4). 3029458 3 - Pneumatique (1) pour avion selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la largeur axiale W des parties en mélange élastomérique (7), comprises respectivement sur la face radialement intérieure (31) et sur la face radialement extérieure (32) de l'armature de protection (3), est au plus égale à 10 fois le diamètre D d'un renfort (4), de préférence au plus égale à 5 fois le diamètre D d'un renfort (4). 4 - Pneumatique (1) pour avion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, dans tout plan méridien (YZ), le ratio R, entre la somme des largeurs axiales W des parties en mélange élastomérique (7), compris respectivement sur la face radialement intérieure (31) et sur la face radialement extérieure (32) de l'armature de protection (3), et la largeur axiale L de l'armature de protection (3), est au moins égal à 0.08, de préférence au moins égal à 0.10. 5 - Pneumatique (1) pour avion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, dans tout plan méridien (YZ), le ratio R, entre la somme des largeurs axiales W des parties en mélange élastomérique (7), compris respectivement sur la face radialement intérieure (31) et sur la face radialement extérieure (32) de l'armature de protection (3), et la largeur axiale L de l'armature de protection (3),est au plus égal à 0.20, de préférence au plus égal à 0.15. 6 - Pneumatique (1) pour avion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les renforts (4) de l'armature de protection (3) sont regroupés en bandelettes (8), 20 comprenant au moins deux renforts (4) consécutifs. 7 - Pneumatique (1) pour avion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les renforts (4) de l'armature de protection (3) sont constitués d'au moins un matériau textile. 8 - Pneumatique (1) pour avion selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans 25 lequel les renforts (4) de l'armature de protection (3) sont constitués d'un polyamide aliphatique ou d'un polyamide aromatique ou d'une combinaison d'un polyamide aliphatique et d'un polyamide aromatique.