WO2024200361A1 - Armatures de carcasse de pneumatique pour avion - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an aircraft tire with a radial carcass reinforcement.
- Aircraft tires are intended to carry heavy loads and to be inflated to relatively high pressures at least above 8 bars, preferably above 10 bars and up to 25 bars.
- the tires in question have rims with a diameter at least equal to 6 inches but preferably at least equal to 20 inches.
- Aircraft tires are also characterized by their high load and their deflection at nominal load and pressure which reaches 28% to 33% for civil aircraft and up to 50% for military aircraft.
- Airplanes are vehicles whose landing gear is not directional, the aircraft in flight or taxiing is steered by the manipulation of flaps on the wings or the rear stabilizer of the aircraft and not by the rotation of the tires like road vehicles.
- Aircraft tires are therefore very specific in their architecture, both for their carcasses which must withstand a very high burst pressure and their crown reinforcements composed of two layers based on slit strips and devoid of free ends in their axial ends, as shown in document EP 2499006 Bl.
- a tire having a geometry of revolution relative to an axis of rotation the geometry of the tire is generally described in a meridian plane containing the axis of rotation of the tire.
- the radial, axial and circumferential directions respectively designate the directions perpendicular to the axis of rotation of the tire, parallel to the axis of rotation of the tire and perpendicular to the meridian plane.
- the circumferential direction is tangent to the circumference.
- an aircraft tire according to the invention has a tread comprising at least 2 longitudinal grooves, each groove having an axially inner wall and an axially outer wall, two grooves, the most axially outer, being located on either side of the equatorial plane.
- An aircraft tire according to the invention also has a crown reinforcement comprising working layers comprising textile reinforcement elements, made of aliphatic polyamide or hybrid made of aliphatic polyamide and aromatic polyamide, coated with rubber compounds and making a variable angle with the longitudinal direction XX', the absolute value of which is between 0 and 45°.
- a working layer is most often obtained by a circumferential zigzag winding or by a circumferential winding in turns of a strip, on a cylindrical laying surface having as its axis of revolution the axis of rotation of the tire.
- the strip is generally made up of at least one continuous textile reinforcement coated in an elastomeric mixture and, most often, of a juxtaposition of continuous textile reinforcements, coated in an elastomeric mixture and parallel to each other.
- a working bilayer is constituted, apart from its axial ends, by two radially superimposed working layers.
- a working bilayer generally comprises more than two radially superimposed working layers.
- the number of additional working layers, in the radial direction, compared to the two working layers of the current area of the working bilayer is called the axial end excess thickness.
- the number of bilayers is determined on a meridian section at the level of the equator plane.
- An aircraft tire according to the invention also has a radial carcass reinforcement, this radial carcass reinforcement comprising carcass layers comprising a plurality of textile reinforcing elements oriented substantially radially (i.e. making an angle of between 75° and 105° with the circumferential direction), this reinforcement being anchored to at least one circumferential reinforcement reinforcement in each bead, and most often to a single one called a bead wire.
- the reinforcing elements of said carcass layers are wound around said bead wire from the inside to the outside or vice versa by forming turns whose respective ends are radially spaced relative to the axis of rotation of the tire.
- the reinforcing elements are coated in a rubber mixture called a calendering mixture.
- Each carcass layer has a first main part or forward strand, connecting one bead wire to the other and two parts or turn-ups each having a free end.
- free end it is meant that this end is not connected to another part of the carcass layer.
- Each end of the first part of each carcass layer is connected to one or other of the turn-ups having a free end, therefore none of its ends is free.
- One of the ends of each turn-up is connected to the first part called main under the bead wire, the other end is free.
- the two turns each having a free end, to be axially inside the first part of the carcass layer.
- the first main part of the carcass layer has the function of maintaining the internal pressure by taking up the tensions, in particular radial, of the sidewall.
- the turn-ups have the essential role of preventing the carcass layer from unrolling by shearing of the calendering compounds between the reinforcement layers of the carcass layers.
- unrolling it is meant that the carcass layer separates under the effect of the internal pressure of the tire from the bead wire.
- an aircraft tire intended to be inflated to a pressure at least equal to 8 bars, having a crown comprising a tread and a crown reinforcement radially inside the tread, two beads capable of holding the tire on a mounting rim, two sidewalls between the beads and the crown and a radial carcass reinforcement ensuring the connection between the beads, the sidewalls and the crown,
- An equatorial plane of the tire being the plane passing through the middle of the rolling surface and perpendicular to the axis of rotation
- the tread comprising at least 2 longitudinal grooves, two grooves, the most axially outer, being located on either side of the equatorial plane, each groove having an axially inner wall and an axially outer wall,
- the radial carcass reinforcement comprising at least one carcass layer comprising reinforcing elements coated with rubber compounds and oriented substantially radially, that is to say making an angle of between 75° and 105° with the circumferential direction
- each carcass layer being anchored to at least one circumferential reinforcement or bead wire in each bead, each carcass layer having a first main part connecting one bead wire to the other and connected at its ends to two other parts or turns each having a free end,
- the crown reinforcement comprising at least 1 pair of working layers comprising reinforcing elements coated with rubber compounds and forming a variable angle with the longitudinal direction XX' whose absolute value is between 0 and 45°, having an axial width
- the free ends of the two upturns of at least one carcass layer being positioned axially between the two axially outer walls of the two most axially outer grooves, a free end of a upturn being radially outer to the second free end of the other upturn of the carcass layer considered and being positioned axially relative to the radially inner free end so as to form an overlap of the two free ends of the two upturns of said carcass layer,
- the optimization of the beads surprisingly does not only consist of looking for the reinforcement elements with good fatigue resistance and presenting the highest possible breaking force for the lowest possible reinforcement mass.
- a surprising way to significantly reduce the stresses in the lower zone and in particular the compression of certain carcass layers, is to eliminate the presence of the free ends of the carcass layers in the bead. It is even less relevant to place these free ends in the sidewall which is the zone of maximum bending and deformation of the tire when rolling on flat ground.
- An optimal zone for placing the ends of the carcass layer turns is under the tread in the zone where the working layers take up a major part of the pressure, namely between the grooves and more precisely between the two axially outer walls of the two most axially outer grooves, these two grooves being located on either side of the equatorial plane.
- overlap is meant that a part of one upturn is pressed against a part of the other upturn, the radial distance between the two upturns, between the centers of the reinforcing elements of the two upturns, being less than the sum of the diameters of a reinforcing element of each upturn, preferably less than 1.5 times the average of the diameters of a reinforcing element of each upturn.
- the overlap allows the transfer of the forces applied to one of the upturns to the other upturn, namely the recoupling of the two upturns.
- each overlap of two turns of a carcass layer has an axial width less than one third of the axial width of the crown reinforcement, advantageously has an axial width less than one quarter of the width of the crown reinforcement.
- the axial width of the turn or of the crown reinforcement can be measured for example on a meridian section of the tire.
- Each overlap of two turns of a carcass layer has an axial width at least equal to 30 mm and at most equal to 100 mm. From 30 mm, the overlap is already on a length which allows excellent recoupling. Beyond 100 mm, the overlap can be shortened to be optimal from a mass point of view.
- the free ends of the two turns of each carcass layer are positioned axially between the two axially outer walls of the two axially outermost grooves. The advantage of arranging all the free ends of the carcass layers under the crown and not in the bead or the sidewalls is to reduce the tension variations in the carcass layers at these ends.
- each overlap of two turns of a carcass layer is positioned directly above a groove of the tread.
- the expression “directly above” means “radially inside at least within the limit of the axial coordinates delimited by”.
- the overlap is directly above a groove means that on each meridian section, the overlap is radially inside the groove at least on the axial coordinates delimited by the groove.
- the advantage of locating the covering directly above a groove is to ensure better endurance of the covering. Indeed, directly above the groove, the covering benefits from greater pressure during the curing of the tire as well as better curing, the supply of calories and pressure by the mold being higher at this point of the tire, under the raised element of the mold which creates the groove.
- the carcass layers are different either in terms of nature, or properties of the reinforcing elements of the two carcass layers, or pitch between the reinforcing elements.
- this type of architecture it is possible to further optimize the mass or endurance, to destandardize the carcass layers either in terms of distance between the reinforcing elements, or in terms of properties by playing for example on the twist of the threads of the reinforcing elements, or in terms of nature of reinforcing elements with one carcass layer in hybrid textile or not and the other with another hybrid or nylon or aramid.
- the carcass layers are different either in terms of hybrid or monomaterial nature of the reinforcing elements, or in terms of materials used, or properties of the reinforcing elements of the two carcass layers, or pitch between the reinforcing elements.
- the carcass layers are standardized in all their characteristics, that is to say in terms of hybrid or monomaterial nature of the reinforcing elements, properties of the reinforcing elements of the two carcass layers and pitch between the reinforcing elements.
- the crown reinforcement is radially external to the carcass reinforcement.
- the reinforcing elements of the carcass layers are textile reinforcing elements whose breaking force is at least equal to 35 daN.
- the breaking force is FR measured according to standard D885/D885M - 10A (2014).
- a textile reinforcing element may be a textile elementary monofilament optionally coated with one or more layers of a coating based on a non-metallic adhesive composition.
- This textile elementary monofilament is obtained, for example, by melt spinning, solution spinning or gel spinning.
- Each textile elementary monofilament is made of an organic material, in particular polymeric, or inorganic, such as glass or carbon.
- the polymeric materials may be of the thermoplastic type, such as aliphatic polyamides, in particular polyamides 6-6, aliphatic polyamides (more precisely nylon) and polyesters, in particular polyethylene terephthalate.
- the polymeric materials may be of the non-thermoplastic type, such as aromatic polyamides, in particular aramid, and cellulose, both natural and artificial, in particular rayon.
- Each elementary textile monofilament has a substantially circular section with a diameter ranging, for example, from 2 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- a textile reinforcing element may be an assembly of several elementary textile monofilaments as defined above, also called strand.
- a strand preferably comprises more than 10 elementary textile monofilaments, preferably more than 100 elementary textile monofilaments and more preferably more than 500 elementary textile monofilaments.
- a textile reinforcing element may also be an assembly of several strands as defined above.
- the materials from which the elementary textile monofilaments of each strand are made are identical.
- the materials from which the elementary textile monofilaments of each strand are made are different, the textile reinforcing element then being commonly called a hybrid textile reinforcing element.
- a tire according to the invention may comprise in the bead at least one internal tab between the bead wire and the closest carcass layer comprising textile reinforcing elements making an angle to the circumferential direction XX' of between 45° and 135, the axially outermost free end of the tab is radially less than the height of the nominal rim hook.
- a tab differs from a carcass layer in that a tab does not have a first main part connecting the two beads. It is generally positioned between the bead wire and the carcass layers. Its function may be to better distribute the shear forces between the bead wires and the carcass layers, protect the carcass from impacts or other.
- the aircraft tire (1) has a crown (2) comprising a tread (21) and a crown reinforcement (22) radially inside the tread, two beads (3) capable of holding the tire on a mounting rim, two sidewalls (4) between the beads (3) and the crown (2) and a radial carcass reinforcement (5) ensuring the connection between the beads (3), the sidewalls (4) and the crown (2).
- the equatorial plane (P) of the tire passes through the middle of the tread surface, perpendicular to the axis (YY') of rotation of the tire.
- the tread (22) comprises 4 longitudinal grooves (211). Two grooves, the most axially outside, are located on either side of the equatorial plane.
- Each groove (211) has an axially inner wall (2111) and an axially outer wall (2112).
- the radial carcass reinforcement (5) comprises a carcass layer (51) anchored to a bead wire (31) in each bead (3), the carcass layer (51) having a first main portion (52) connecting one bead wire to the other and connected at its ends to two upturns (53) each having a free end (531).
- the free ends (531) of the two upturns (53) are positioned axially between the two axially outer walls (2112) of the two grooves (211).
- a free end (531) of the upturns (53) is radially external to the second free end (531) of the other upturn (53) and is positioned axially relative to the radially internal free end (531) so as to form an overlap (6) of axial length (L), positioned vertically above a groove (211) of the tread (21).
- the crown reinforcement (22) comprising 3 pairs of working layers (221) comprising textile reinforcement elements making a variable angle with the longitudinal direction XX' of between 0 and 45°.
- the crown reinforcement has an axial width (Ll) measured on the crown layer of greatest axial width.
- An internal tab (32) is positioned between the bead wire (3) and the carcass layer (5) in order to better couple these two sub-elements of the tire.
- Figure 1 includes a zoom on the overlap (6) which makes it possible to better distinguish at the level of the overlap 6, the two upturns 53a and 53b and their free ends 531a and 531b.
- Figure 2 illustrates the invention with a carcass reinforcement (5) comprising 2 carcass layers, the free ends (531) of the upturns (53) of which are positioned under the crown (2) between the axially outermost walls (2112) of the two grooves more axially external and have an axial length (L) of overlap (6). Each overlap being positioned vertically above a different groove (211).
- This architecture can of course be extended to 3 or more layers of carcass.
- the invention was tested on a tire of standard size 790 x 275 R 15.
- the control tire has a carcass reinforcement comprising 6 layers of carcass whose ends are arranged regularly between the bottom and the top of the bead.
- the reinforcing elements are made of nylon with 3 twisted threads whose count is equal to 188 tex each.
- a tire according to the invention was manufactured with 2 layers of carcass whose free ends of the turns are positioned under the crown by making an overlap of 40 mm of axial length; width less than 25% of the axial width of the crown reinforcement, and positioned under a groove of the tread.
- A330/A330/N188 The absence of compression in the carcass layers made it possible to use hybrid reinforcement elements called A330/A330/N188, namely 2 aramid yarns of 330 tex each and a nylon thread of 188 tex each with a twist of between 220 and 280 turns.
- crowns - tread and crown reinforcement - are identical between the control tires and the tires according to the invention.
- the invention has been successfully tested according to the TSO C62e standard, which tests in particular the endurance of the tire.
- the invention also passes the burst test or test at 4 times the nominal usage pressure with a result improved by 12.5% compared to the control.
- the tire according to the invention makes it possible to reduce the mass by 2 kg compared to the control tire which meets these test criteria, i.e. a gain of almost 6% of the mass of the tire.
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Abstract
La présente invention a pour objet un pneumatique radial pour avion, comportant au moins une couche de carcasse (51) comportant des éléments de renfort, chaque couche de carcasse (51) ayant une première partie (52) principale reliant une tringle à l'autre et reliée à ses extrémités à deux autres parties ou retournements (53) ayant chacun une extrémité libre (531). Les extrémités libres (531) des deux retournements (53) d'au moins une couche de carcasse (52) sont positionnées axialement de manière à former un recouvrement (6) entre les deux parois axialement extérieures (2112) des deux sillons (211) les plus axialement extérieurs de la bande de roulement, chaque recouvrement ayant une largeur axiale (L) inférieure à un tiers de la largeur axiale (L1) de l'armature de sommet.
Description
Description
Titre : ARMATURES DE CARCASSE DE PNEUMATIQUE POUR AVION
[001] La présente invention concerne un pneumatique pour avion à armature de carcasse radiale.
[002] les pneumatiques pour avions sont destinés à porter de lourdes charges et à être gonflés à des pressions relativement élevées au minimum au-dessus de 8 bars, de préférence au-dessus de 10 bars pouvant aller jusqu’à 25 bars. Les pneumatiques visés ont des jantes ayant un diamètre au moins égal à 6 pouces mais préférentiellement au moins égal à 20 pouces. Les pneumatiques pour avions sont également caractérisés par leur charge élevée et leur flèche à charge et pression nominale qui atteint 28% à 33% pour les avions civils et jusqu’à 50% pour les avions militaires. Les avions sont des véhicules dont les trains ne sont pas directionnels, l’avion en vol ou en roulage est dirigé par la manipulation de volets sur les ailes ou de la dérive arrière de l’avion et non par la rotation des pneumatiques comme les véhicules routiers. Les pneumatiques pour avions sont dès lors très spécifiques dans leur architecture tant pour leurs carcasses qui doivent supporter une pression d’éclatement très élevée et leurs armatures de sommet composés de bi-couches à base de bandes trancanées et dénuées d’extrémités libres dans leurs extrémités axiales comme le montre le document EP 2499006 Bl.
[003] Un pneumatique ayant une géométrie de révolution par rapport à un axe de rotation, la géométrie du pneumatique est généralement décrite dans un plan méridien 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. La direction circonférentielle est tangente à la circonférence.
[004] Dans ce qui suit, les expressions «radialement intérieur», respectivement «radialement extérieur» signifient «plus proche », respectivement «plus éloigné de l’axe de rotation du pneumatique». Par «axial ement intérieur», respectivement «axial ement extérieur», on entend «plus proche», respectivement «plus éloigné du plan équatorial du pneumatique», le plan équatorial du pneumatique étant le plan passant par le milieu de la surface de roulement et perpendiculaire à l’axe de rotation.
[005] Un pneumatique d’avion selon l’invention, a une bande de roulement, comprenant au moins 2 sillons longitudinaux, chaque sillon ayant une paroi axialement intérieure et une paroi axialement extérieure, deux sillons, les plus axialement extérieurs, étant situés de part et d’autre du plan équatorial. Usuellement pour éviter des contraintes inutiles lors du montage sur la jante, un sillon le plus radial ement extérieur est le symétrique d’un autre sillon le plus radial ement extérieur par rapport au plan équateur. Les sillons ont pour fonction d’évacuer l’eau éventuellement située sur la piste afin d’assurer une bonne adhérence au pneumatique. [006] Un pneumatique d’avion selon l’invention, a également une armature de sommet comprenant des couches de travail comportant des éléments de renfort textiles, en polyamide aliphatique ou hybride constitué de polyamide aliphatique et de polyamide aromatique, enrobés de composés caoutchouteux et faisant un angle variable avec la direction longitudinale XX’ dont la valeur absolue est comprise entre 0 et 45°. Une couche de travail est le plus souvent obtenue par un enroulement circonférentiel en zigzag ou par un enroulement circonférentiel en spires d’une bandelette, sur une surface cylindrique de pose ayant pour axe de révolution l’axe de rotation du pneumatique. La bandelette est généralement constituée d’au moins un renfort textile continu enrobé dans un mélange élastomérique et, le plus souvent, d’une juxtaposition de renforts textiles continus, enrobés dans un mélange élastomérique et parallèles entre eux. L’avantage d’avoir un enroulement circonférentiel en zigzag ou un enroulement circonférentiel en spires est d’éviter, au niveau des extrémités axiales des couches de travail, la présence d’extrémités de renforts libres, susceptibles de générer des fissures dans ces zones et, par conséquent, de diminuer l’endurance de l’armature de travail et la durée de vie du pneumatique. Lors d’un enroulement circonférentiel en zigzag d’une bandelette, les couches de travail sont posées par paire, chaque paire de couches de travail constituant une bicouche de travail. Ainsi une bicouche de travail est constituée, en dehors de ses extrémités axiales, par deux couches de travail radialement superposées. Au niveau de ses extrémités axiales, une bicouche de travail comprend généralement plus de deux couches de travail radialement superposées. On appelle surépaisseur d’extrémité axiale le nombre de couches de travail supplémentaires, selon la direction radiale, par rapport aux deux couches de travail de la zone courante du bicouche de travail. Ainsi le nombre de bicouches se détermine sur une coupe méridienne au niveau du plan équateur.
[007] Un pneumatique d’avion selon l’invention, a également une armature de carcasse radiale, cette armature de carcasse radiale comportant des couches de carcasse comprenant une pluralité d’éléments de renfort textiles orientés sensiblement radialement (c’est-à-dire
faisant un angle compris entre 75° et 105° avec la direction circonférentielle), cette armature étant ancrée à au moins une armature de renforcement circonférentiel dans chaque bourrelet, et le plus souvent à une seule appelée tringle. Selon l’état de l’art les éléments de renfort de desdites couches de carcasse sont enroulés autour de ladite tringle de l’intérieur à l’extérieur ou inversement en formant des retournements dont les extrémités respectives sont radialement espacées par rapport à l’axe de rotation du pneumatique. Les éléments de renforcement sont enrobés dans un mélange caoutchouteux dit mélange de calandrage.
[008] Chaque couche de carcasse a une première partie principale ou brin aller, reliant une tringle à l’autre et deux parties ou retournement ayant chacune une extrémité libre. Par extrémité libre, on n’entend que cette extrémité n’est pas reliée à une autre partie de la couche de carcasse. Chaque extrémité de la première partie de chaque couche de carcasse est reliée à un ou l’autre des retournements ayant une extrémité libre, aucune de ses extrémités n’est donc libre. Une des extrémités de chaque retournement est reliée à la première partie dite principale sous la tringle, l’autre extrémité est libre.
[009] Pour des retournements courts, il est possible que les deux retournements ayant chacun une extrémité libre soient axialement intérieurs à la première partie de la couche de carcasse. La première partie principale de la couche de carcasse a pour fonction de maintenir la pression interne en reprenant les tensions notamment radiales du flanc. Les retournements ont pour rôle essentiel d’empêcher le déroulement de la couche de carcasse par cisaillement des mélanges calandrage entre les couches de renforts des couches de carcasse. Par déroulement, on entend que la couche de carcasse se désolidarise sous l’effet de la pression interne du pneumatique de la tringle.
[010] Les conditions sévères sous lesquelles sont utilisés les pneumatiques pour avions sont telles que l’endurance des bourrelets est une voie intéressante d’amélioration, en particulier au niveau des retournements de l’armature de carcasse.
[011] L’endurance des bourrelets de pneumatiques pour avions se doit cependant d’être améliorée, en effet lesdits bourrelets subissent de fortes surcharges avec des écrasements de l’ordre de 50% et plus de la hauteur radiale du pneumatique. Par ailleurs le nombre nécessaire de couches de carcasse, généralement formées d’éléments de renfort en polyamide aliphatique ou composites, c’est-à-dire formés de filés de modules différents, est déterminé pour supporter la tension due à la pression dite d’épreuve qui est égale à quatre fois la pression de service. Le nombre important desdites couches de carcasse entraîne de manière évidente la multiplication des extrémités libres d’éléments de renfort, la multiplication des interfaces entre couches, des pertes hystérétiques plus importantes et donc des températures de
fonctionnement plus élevées, autant de facteurs propices à une augmentation de la fatigue des bourrelets et à une limitation de leur endurance.
[012] Des solutions avec des câbles composites ont notamment été présentées par le brevet EP1381525 et particulièrement des composites formés d’au moins deux filés à haut module d’élasticité et d’un seul filé à bas module d’élasticité, plus précisément de deux filés en polyamide aromatique ou aramide, et d’un filé en polyamide aliphatique (plus précisément en Nylon).
[013] Cependant l’architecture décrite dans l’état de l’art n’est pas un optimum notamment pour deux performances essentielles des pneumatiques pour avions à savoir l’endurance et la masse. Les inventeurs se sont donnés pour objectif d’améliorer ces performances.
[014] Cette amélioration est obtenue par un pneumatique pour avion, destiné à être gonflé à une pression au moins égale à 8 bars, ayant un sommet comprenant une bande de roulement et une armature de sommet radialement intérieure à la bande de roulement, deux bourrelets aptes à maintenir le pneumatique sur une jante de montage, deux flancs entre les bourrelets et le sommet et une armature de carcasse radiale assurant la liaison entre les bourrelets, les flancs et le sommet,
• Un plan équatorial du pneumatique étant le plan passant par le milieu de la surface de roulement et perpendiculaire à l’axe de rotation,
• la bande de roulement comprenant au moins 2 sillons longitudinaux, deux sillons, les plus axial ement extérieurs, étant situés de part et d’autre du plan équatorial, chaque sillon ayant une paroi axialement intérieure et une paroi axialement extérieure,
• l’armature de carcasse radiale comportant au moins une couche de carcasse comportant des éléments de renfort enrobés de composés caoutchouteux et orientés sensiblement radialement, c’est-à-dire faisant un angle compris entre 75° et 105° avec la direction circonférentielle,
• chaque couche de carcasse étant ancrée à au moins une armature de renforcement circonférentiel ou tringle dans chaque bourrelet, chaque couche de carcasse ayant une première partie principale reliant une tringle à l’autre et reliée à ses extrémités à deux autres parties ou retournements ayant chacune une extrémité libre,
• l’armature de sommet comprenant au moins 1 paire de couches de travail comportant des éléments de renfort enrobés de composés caoutchouteux et faisant
un angle variable avec la direction longitudinale XX’ dont la valeur absolue est comprise entre 0 et 45°, ayant une largeur axiale,
• les extrémités libres des deux retournements d’au moins une couche de carcasse étant positionnées axialement entre les deux parois axialement extérieures des deux sillons les plus axialement extérieurs, une extrémité libre d’un retournement étant radial ement extérieure à la seconde extrémité libre de l’autre retournement de la couche de carcasse considérée et étant positionnée axialement par rapport à l’extrémité libre radial ement intérieure de manière à former un recouvrement des deux extrémités libres des deux retournements de ladite couche de carcasse,
• chaque recouvrement de deux retournements d’une couche de carcasse ayant une largeur axiale inférieure à un tiers de la largeur axiale de l’armature de sommet.
[015] En effet l’optimisation des bourrelets ne consiste étonnamment pas qu’à rechercher les éléments de renfort ayant une bonne tenue à la fatigue et présentant l’effort à rupture le plus élevé possible pour une masse de renfort la plus faible possible. Une manière étonnante de diminuer fortement les sollicitations en zone basse et notamment la mise en compression de certaines couches de carcasse, est de supprimer la présence des extrémités libres des couches de carcasse dans le bourrelet. Il est encore moins pertinent de disposer ces extrémités libres dans le flanc qui est la zone de flexion et de déformation maximale du pneumatique dans un roulage sur sol plan. Une zone optimale pour disposer les extrémités des retournements des couches de carcasse est sous la bande de roulement dans la zone où les couches de travail reprennent une majeure partie de la pression, à savoir entre les sillons et plus précisément entre les deux parois axialement extérieures des deux sillons les plus axialement extérieurs, ces deux sillons étant situés de part et d’autre du plan équatorial. Cette disposition permettant de supprimer une fin de couche de carcasse dans chaque bourrelet pour au moins une couche de carcasse permet de diminuer la compression dans le bourrelet des premières parties des couches de carcasse.
[016] Pour permettre d’alléger le pneumatique en diminuant le nombre de couches de carcasse, il est impératif de recoupler les extrémités libres des couches de carcasse entre elles afin que cette partie recouplée, ou recouvrement évite le déroulement des couches de carcasse par cisaillement de leurs mélanges de calandrage. En cas d’absence de recouplage, il est nécessaire de prévoir une autre couche de recouplage avec des éléments de renforcement proches des angles des couches de carcasse à savoir entre 75 et 105°. Les couches de sommet en raison de leurs angles n’ont pas la capacité de reprise des efforts transverses.
[017] Ainsi pour une bonne tenue en endurance et pour le gain optimal de l’invention, il est nécessaire d’avoir un recouvrement des deux retournements sous le sommet entre les sillons de la bande de roulement les plus axialement extérieurs, et plus précisément entre leurs deux parois axialement extérieures. Par recouvrement on entend qu’une partie d’un retournement soit plaquée à une partie de l’autre retournement, la distance radiale entre les deux retournements, entre les centres des éléments de renforcement des deux retournements, étant inférieure à la somme des diamètres d’un élément de renforcement de chaque retournement, de préférence inférieure à 1.5 fois la moyenne des diamètres d’un élément de renforcement de chaque retournement. Le recouvrement permet le transfert des efforts appliqués sur un des retournements à l’autre retournement, à savoir le recouplage des deux retournements.
[018] Pour permettre un gain effectif de masse, chaque recouvrement de deux retournements d’une couche de carcasse a une largeur axiale inférieure à un tiers de la largeur axiale de l’armature de sommet, avantageusement a une largeur axiale inférieure à un quart de la largeur de l’armature de sommet. La largeur axiale du retournement ou de l’armature de sommet peut être mesurée par exemple sur une coupe méridienne du pneumatique.
[019] Chaque recouvrement de deux retournements d’une couche de carcasse a une largeur axiale au moins égale à 30 mm et au plus égale à 100 mm. A partir de 30 mm, le recouvrement est déjà sur une longueur qui permet un excellent recouplage. Au-delà de 100 mm, le recouvrement peut être raccourci pour être optimal d’un point de vue de la masse. [020] De manière avantageuse, les extrémités libres des deux retournements de chaque couche de carcasse sont positionnées axialement entre les deux parois axialement extérieures des deux sillons les plus axialement extérieurs. L’avantage de disposer toutes les extrémités libres des couches de carcasse sous le sommet et non dans le bourrelet ou les flancs, est de réduire les variations de tension dans les couches de carcasse au niveau de ces extrémités. Avec leurs extrémités libres ainsi positionnées, il est possible d’avoir toutes les couches de carcasse en tension au niveau du bourrelet ce qui est extrêmement favorable à l’endurance. Selon les critères usuels de conception, il est alors possible de diminuer le nombre de couches de carcasse dans le pneumatique pour une même endurance et ainsi gagner en masse, ce qui est extrêmement intéressant pour les pneumatiques avion.
[021] Préférentiellement, chaque recouvrement de deux retournements d’une couche de carcasse est positionné à l’aplomb d’un sillon de la bande de roulement. L’expression « à l’aplomb de » signifie, « radial ement intérieur au moins dans la limite des coordonnées axiales délimitées par ». Ainsi « le recouvrement est à l’aplomb d’un sillon » signifie que sur chaque coupe méridienne, le recouvrement est radialement intérieur au sillon au moins sur les
coordonnées axiales délimitées par le sillon. L’avantage en situant le recouvrement à l’aplomb d’un sillon est d’assurer une meilleure tenue du recouvrement en endurance. En effet à l’aplomb du sillon, le recouvrement bénéficie d’une pression plus importante lors de la cuisson du pneumatique ainsi que d’une meilleure cuisson, l’apport de calories et de pression par le moule étant plus élevée à ce point du pneumatique, sous l’élément en relief du moule qui vient créer le sillon.
[022] Avantageusement pour un pneumatique comprenant au moins 2 couches de carcasse, les couches de carcasse sont différentes ou en termes de nature, ou de propriétés des éléments de renforcement des deux couches de carcasse, ou de pas entre les éléments de renforcement. Dans ce type d’architecture, il est possible pour optimiser plus encore la masse ou l’endurance, de déstandardiser les couches de carcasse soit en termes de distance entre les éléments de renforcement, soit en termes de propriétés en jouant par exemple sur la torsion des filets des éléments de renforcement, soit en termes de nature d’éléments de renforcement avec une couche de carcasse en textile hybride ou non et l’autre avec un autre hybride ou du nylon ou de l’aramide. Ainsi avantageusement pour un pneumatique comprenant au moins 2 couches de carcasse, les couches de carcasse sont différentes ou en termes de nature hybride ou monomatériau des éléments de renforcement, ou en termes de matériaux utilisés, ou de propriétés des éléments de renforcement des deux couches de carcasse, ou de pas entre les éléments de renforcement.
[023] Préférentiellement pour des avantages de facilité de fabrication, pour un pneumatique comprenant au moins 2 couches de carcasse, les couches de carcasse sont standardisées en toutes leurs caractéristiques, c’est-à dire en termes de nature hybride ou monomatériau des éléments de renforcement, de propriétés des éléments de renforcement des deux couches de carcasse et de pas entre les éléments de renforcement.
[024] Avantageusement pour une meilleure reprise des efforts transverses transmis par la bande de roulement à l’architecture du pneumatique, l’armature de sommet est radialement extérieure à l’armature de carcasse.
[025] Avantageusement les éléments de renforcement des couches de carcasse sont des éléments de renforcement en textile dont la force à rupture est au moins égale à 35 daN. La force à rupture est FR mesurée selon la norme D885/D885M - 10A (2014).
[026] Un élément de renforcement textile peut être un monofilament élémentaire textile éventuellement revêtu d’une ou plusieurs couches d’un revêtement à base d’une composition adhésive non métallique. Ce monofilament élémentaire textile est obtenu, par exemple, par filage au fondu, filage en solution ou filage de gel. Chaque monofilament élémentaire textile
est réalisé dans un matériau organique, notamment polymérique, ou inorganique, comme par exemple le verre ou le carbone. Les matériaux polymériques peuvent être du type thermoplastique, comme par exemple les polyamides aliphatiques, notamment les polyamides 6-6, les polyamides aliphatiques (plus précisément en Nylon) et les polyesters, notamment le polyéthylène téréphthalate. Les matériaux polymériques peuvent être du type non thermoplastique, comme par exemple les polyamides aromatiques, notamment l’aramide, et la cellulose, naturelle comme artificielle, notamment la rayonne. Chaque monofilament élémentaire textile présente une section sensiblement circulaire présentant un diamètre allant par exemple de 2 pm à 100 pm.
[027] Un élément de renforcement textile peut être un assemblage de plusieurs monofilaments élémentaires textiles tels que définis ci-dessus, également appelé brin. Un brin comprend de préférence plus de 10 monofilaments élémentaires textiles, de préférence plus de 100 monofilaments élémentaires textiles et plus préférentiellement plus de 500 monofilaments élémentaires textiles.
[028] Un élément de renforcement textile peut également être un assemblage de plusieurs brins tels que définis ci-dessus. Dans une variante, les matériaux dans lesquels sont réalisés les monofilaments élémentaires textiles de chaque brin sont identiques. Dans une autre variante, les matériaux dans lesquels sont réalisés les monofilaments élémentaires textiles de chaque brin sont différents, l’élément de renforcement textile étant alors communément appelé élément de renforcement textile hybride.
[029] Avantageusement un pneumatique selon l’invention peut comprendre dans le bourrelet au moins une languette intérieure entre la tringle et la couche de carcasse la plus proche comprenant des éléments de renforcement textiles faisant un angle à la direction circonférentielle XX’ compris entre 45° et 135, l’extrémité libre la plus axialement extérieure de la languette est radial ement inférieure à la hauteur du crochet de la jante nominale. Une languette diffère d’une couche de carcasse dans la mesure où une languette n’a pas de première partie principale reliant les deux bourrelets. Elle est généralement positionnée entre la tringle et les couches de carcasse. Elle peut avoir pour fonction de mieux répartir les efforts de cisaillement entre les tringles et les couches de carcasse, protéger la carcasse de chocs ou autre. Dans l’invention il est avantageux de ne pas mettre l’extrémité la plus axialement extérieure dans le flanc pour l’endurance de celui-ci. La dimension des jantes nominales des pneumatiques avion est fixée par le livre annuel des avions (Aircraft Year Book) édité par l’association du pneumatique et de la Jante (TRA Tyre and Rim Association).
[030] Les caractéristiques de l’invention sont illustrées par les figures 1 et 2 schématiques et non représentées à l’échelle représentant une coupe méridienne du pneumatique selon l’invention.
[031] Dans la figure 1, le pneumatique (1) pour avion, a un sommet (2) comprenant une bande de roulement (21) et une armature de sommet (22) radial ement intérieure à la bande de roulement, deux bourrelets (3) aptes à maintenir le pneumatique sur une jante de montage, deux flancs (4) entre les bourrelets (3) et le sommet (2) et une armature de carcasse radiale (5) assurant la liaison entre les bourrelets (3), les flancs (4) et le sommet (2). Le plan équatorial (P) du pneumatique passe par le milieu de la surface de roulement, perpendiculairement à l’axe (YY’) de rotation du pneumatique. La bande de roulement (22) comprend 4 sillons longitudinaux (211). Deux sillons, les plus axialement extérieurs, sont situés de part et d’autre du plan équatorial. Chaque sillon (211) a une paroi axialement intérieure (2111) et une paroi axialement extérieure (2112). L’armature de carcasse radiale (5) comporte une couche de carcasse (51) ancrée à une tringle (31) dans chaque bourrelet (3), la couche de carcasse (51) ayant une première partie (52) principale reliant une tringle à l’autre et reliée à ses extrémités à deux retournements (53) ayant chacune une extrémité libre (531). Les extrémités libres (531) des deux retournements (53) sont positionnées axialement entre les deux parois axialement extérieures (2112) des deux sillons (211). Une extrémité libre (531) des retournements (53) est radialement extérieure à la seconde extrémité libre (531) de l'autre retournement (53) et est positionnée axialement par rapport à l’extrémité libre (531) radialement intérieure de manière à former un recouvrement (6) de longueur axiale (L), positionné à l’aplomb d’un sillon (211) de la bande de roulement (21). L’armature de sommet (22) comprenant 3 paires de couches de travail (221) comportant des éléments de renfort textiles faisant un angle variable avec la direction longitudinale XX’ compris entre 0 et 45°. L’armature de sommet a une largeur axiale (Ll) mesurée sur la couche de sommet de plus grande largeur axiale. Une languette intérieure (32) est positionnée entre la tringle (3) et la couche de carcasse (5) afin de mieux coupler ces deux sous éléments du pneumatique. Elle comprend deux extrémités libres dont aucune n’est positionnée dans le flanc (3)., chacune d’entre elles étant positionnée en dessous du crochet de jante (non représenté ici). La figure 1 comprend un zoom sur le recouvrement (6) qui permet de mieux distinguer au niveau du recouvrement 6 , les deux retournements 53a et 53b et leurs extrémités libres 531a et 531b. [032] La figure 2 illustre l’invention avec une armature de carcasse (5) comprenant 2 couches de carcasse dont les extrémités libres (531) des retournements (53) sont positionnées sous le sommet (2) entre les parois les plus axialement extérieures (2112) des deux sillons les
plus axialement extérieurs et ont une longueur axiale (L) de recouvrement (6). Chaque recouvrement étant positionné à l’aplomb d’un sillon (211) différent. Cette architecture peut être bien sûr étendue à 3 ou plus couches de carcasse.
[033] L’invention a été testée sur un pneumatique de dimension normalisée 790 x 275 R 15. Le pneumatique Témoin à une armature de carcasse comprenant 6 couches de carcasse dont les extrémités sont disposées régulièrement entre le bas et le haut du bourrelet. Les éléments de renforcement sont en nylon avec 3 filets retordus dont le titre est égal à 188 tex chacun. [034] Un pneumatique selon l’invention a été fabriqué avec 2 couches de carcasse dont les extrémités libres des retournements sont positionnées sous le sommet en faisant un recouvrement de 40 mm de longueur axiale ; largeur inférieure à 25% de la largeur axiale de l’armature de sommet, et positionnés sous un sillon de la bande de roulement. L’absence de compression dans les couches de carcasse a permis d’utiliser des éléments de renforcement hybrides dit A330/A330/N188, à savoir 2 filés d’aramide de 330 tex chacun et un filet de nylon de 188 tex chacun ayant une torsion comprise entre 220 et 280 tours.
[035] Les sommets - bande de roulement et armature de sommet - sont identiques entre les pneumatiques témoins et les pneumatiques selon l’invention.
[036] L’invention a été testée avec succès suivant la norme TSO C62e testant notamment l’endurance du pneumatique. L’invention passe également le test d’éclatement ou d’épreuve à 4 fois la pression nominale d’usage avec un résultat amélioré de 12.5 % par rapport au témoin. Le pneumatique selon l’invention permet d’alléger la masse de 2 Kg par rapport au pneumatique témoin qui satisfait à ces critères de test soit un gain de près de 6% de la masse du pneumatique.
Claims
1. Pneumatique (1) pour avion destiné à être gonflé à une pression au moins égale à 8 bars, ayant un sommet (2) comprenant une bande de roulement (21) et une armature de sommet (22) radial ement intérieure à la bande de roulement (21), deux bourrelets (3) aptes à maintenir le pneumatique sur une jante de montage, deux flancs (4) entre les bourrelets (3) et le sommet (2) et une armature de carcasse radiale (5) assurant la liaison entre les bourrelets (3), les flancs (4) et le sommet (2),
• Un plan équatorial (P) du pneumatique étant le plan passant par le milieu de la surface de roulement et perpendiculaire à l’axe de rotation,
• la bande de roulement (22) comprenant au moins 2 sillons longitudinaux (211), deux sillons, les plus axialement extérieurs, étant situés de part et d’autre du plan équatorial, chaque sillon (211) ayant une paroi axialement intérieure (2111) et une paroi axialement extérieure (2112),
• l’armature de carcasse radiale (5) comportant au moins une couche de carcasse (51) comportant des éléments de renfort enrobés de composés caoutchouteux et orientés sensiblement radialement, c’est-à-dire faisant un angle compris entre 75° et 105° avec la direction circonférentielle,
• chaque couche de carcasse étant ancrée à au moins une armature de renforcement circonférentiel ou tringle (31) dans chaque bourrelet (3), chaque couche de carcasse (51) ayant une première partie (52) principale reliant une tringle à l’autre et reliée à ses extrémités à deux autres parties ou retournements (53) ayant chacune une extrémité libre (531),
• l’armature de sommet (22) comprenant au moins 1 paire de couches de travail (221) comportant des éléments de renfort enrobés de composés caoutchouteux et faisant un angle variable avec la direction longitudinale XX’ dont la valeur absolue est comprise entre 0 et 45°, ayant une largeur axiale (L 1 ),
• caractérisé en ce que les extrémités libres (531, 531a, 531b) des deux retournements (53, 53a, 53b) d’au moins une couche de carcasse (51) sont positionnées axialement entre les deux parois axialement extérieures (2112) des deux sillons (211) les plus axialement extérieurs, une extrémité libre (531b) d’un retournement (53b) étant radialement extérieure à la seconde extrémité libre (531a) de l'autre retournement (53a) de la couche de carcasse (51) considérée et étant positionnée axialement par rapport à l’extrémité libre (531a) radialement intérieure
de manière à former un recouvrement (6) des deux extrémités libres (531, 531a, 531b) des deux retournements (53, 53a, 53b) de ladite couche de carcasse (51),
• et en ce que chaque recouvrement (6) de deux retournements (53) d’une couche de carcasse (51) a une largeur axiale (L) inférieure à un tiers de la largeur axiale (Ll) de l’armature de sommet,
• et en ce que chaque recouvrement (6) de deux retournements (53) d’une couche de carcasse (51) est positionné à l’aplomb d’un sillon (211) de la bande de roulement (21)
2. Pneumatique selon la revendication 1 dans lequel les extrémités libres (531) des deux retournements (53) de chaque couche de carcasse (51) sont positionnées axialement entre les deux parois axialement extérieures (2112) des deux sillons (211) les plus axialement extérieurs.
3. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel chaque recouvrement (6) de deux retournements (53) d’une couche de carcasse (51) a une largeur axiale (L) au moins égale à 30 mm et au plus égale à 100 mm.
4. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins deux couches de carcasse (51) dans lequel les couches de carcasse (51) sont différentes en termes de propriétés des éléments de renforcement des deux couches de carcasse, ou de pas entre les éléments de renforcement.
5. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant au moins deux couches de carcasse (51) dans lequel les couches de carcasse (51) sont standardisées en toutes leurs caractéristiques.
6. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’armature de sommet (22) est radialement extérieure à l’armature de carcasse (5).
7. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les éléments de renforcement des couches de carcasse (51) sont des éléments de renforcement en textile dont la force à rupture est au moins égale à 35 daN.
8. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant dans le bourrelet (3) au moins une languette intérieure (32) entre la tringle (31) et la couche de carcasse la plus proche, comprenant des éléments de renforcement textiles faisant un angle à la direction circonférentielle XX’ compris entre 45° et 135°, ayant deux extrémités libres dans lequel l’extrémité libre la plus axialement extérieure de la languette (32) est radialement inférieure à la hauteur du crochet de la jante nominale.
9. Pneumatique selon l’une quelconque des revendications précédentes dont la pression de gonflage nominale est au moins égale à 10 bars.
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| EP1381525A1 (fr) | 2001-04-19 | 2004-01-21 | Société de Technologie Michelin | Armatures de pneumatique pour avion |
| EP2499006A1 (fr) | 2009-11-09 | 2012-09-19 | Compagnie Générale des Etablissements Michelin | Pneumatique comportant au moins deux bi-couches |
| DE102013107473A1 (de) * | 2013-07-15 | 2015-01-15 | Continental Reifen Deutschland Gmbh | Fahrzeugluftreifen |
-
2023
- 2023-03-29 FR FR2303017A patent/FR3147147A1/fr active Pending
-
2024
- 2024-03-25 WO PCT/EP2024/057964 patent/WO2024200361A1/fr unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3419810B2 (ja) * | 1993-01-14 | 2003-06-23 | 株式会社ブリヂストン | 空気入りラジアルタイヤ |
| JPH0995106A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Bridgestone Corp | 空気入りラジアル・タイヤ |
| EP1381525A1 (fr) | 2001-04-19 | 2004-01-21 | Société de Technologie Michelin | Armatures de pneumatique pour avion |
| EP2499006A1 (fr) | 2009-11-09 | 2012-09-19 | Compagnie Générale des Etablissements Michelin | Pneumatique comportant au moins deux bi-couches |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3147147A1 (fr) | 2024-10-04 |
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