FR2910381A1

FR2910381A1 - Bandage pneumatique a poids reduit

Info

Publication number: FR2910381A1
Application number: FR0707505A
Authority: FR
Inventors: Kiyoshi Ueyoko; Robert John Boehlefeld; Maure Ellen Knavish; Larry Lee Mershon
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2006-11-03
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2008-06-27
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: US20080105352A1; CN101172450B; BRPI0703950A; FR2910381B1; JP2008114841A; CN101172450A

Abstract

Un bandage pneumatique (10) possédant une carcasse (22) et une structure de renforcement de ceintures (40) est révélé. La structure de renforcement de ceintures (41) est une structure de ceinture composite possédant au moins une couche en spirale (42) interne en direction radiale et au moins une structure de renforcement de ceintures en zigzag (50) disposée à l'extérieur de ladite couche en spirale (42), en direction radiale. La largeur (Wz) de la structure de renforcement de ceintures en zigzag est inférieure à la largeur de la couche en spirale (Ws).

Description

La présente invention concerne un bandage pneumatique possédant une

carcasse et une structure de renforcement de ceintures, plus particulièrement, des bandages pneumatiques soumis à de lourdes charges et à de grandes vitesses, tels que ceux utilisés sur des aéroplanes.

Des bandages pneumatiques destinés à des applications de grande vitesse subissent un degré d'écrasement élevé dans la zone de sommet du bandage pneumatique lorsque ce dernier entre en contact avec l'aire de contact et quitte cette dernière. Ce problème est particulièrement critique sur des bandages pneumatiques pour aéroplanes dans lesquels les bandages pneumatiques peuvent atteindre des vitesses supérieures à 320 km/h lors du décollage et lors de l'atterrissage. Lorsqu'un bandage pneumatique tourne à de très grandes vitesses, la dimension de la zone de sommet a tendance à augmenter à cause des fortes accélérations angulaires et de la grande vitesse, ce qui a pour tendance de tirer la zone de la bande de roulement vers l'extérieur en direction radiale. La charge du véhicule uniquement supportée dans la petite zone du bandage pneumatique que l'on désigne par le terme aire de contact s'oppose à ces forces.

2 0 Les concepteurs des bandages pneumatiques de ce type recherchent à l'heure actuelle des bandages pneumatiques pour aéroplanes qui peuvent être utilisés à grande vitesse, sous charge élevée, tout en ayant un poids réduit. Il est bien connu dans la technique d'utiliser des couches de ceintures en zigzag dans 25 des bandages pneumatiques pour aéroplanes, comme révélé dans le document US-B 5 427 167. Des couches de ceintures en zigzag offrent l'avantage d'éliminer des bords de ceintures coupants au bord latéral externe du paquet de ceintures. La flexibilité inhérente aux couches de ceintures en zigzag favorise également les forces de dérive. Toutefois, un bandage pneumatique conçu avec des couches de ceintures en zigzag ne 30 peut supporter des charges aussi lourdes que celles requises par les types d'aéroplanes commerciaux actuels. En outre, on doit souvent accepter un compromis entre le poids et la capacité de charge. Ainsi, on a besoin d'un bandage pneumatique réceptionné pour aéroplane qui est capable de répondre aux exigences de grande vitesse, de charge élevée et de poids réduit.

35 2910381 2 Le terme "carcasse" désigne la structure du pneumatique sans compter la structure de ceinture, la bande de roulement, la sous-sculpture et le caoutchouc des flancs par-dessus les nappes, mais y compris les talons.

5 Le terme "circonférentiel" désigne des lignes ou des directions s'étendant le long du périmètre de la surface de la bande de roulement annulaire, perpendiculairement à la direction axiale. Le terme "câblé" désigne un des torons de renforcement que comprennent les nappes 10 dans le pneumatique. L'expression "plan équatorial (EP)" désigne le plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique et passant par le centre de sa bande de roulement.

15 Le terme "nappe" désigne une couche continue de câblés parallèles enrobés de caoutchouc. Les termes "radial" et "radialement" désignent des directions se rapprochant ou s'éloignant de l'axe de rotation du bandage pneumatique en direction radiale. L'expression "bandage pneumatique à nappe radiale" désigne un bandage pneumatique ceinturé ou restreint en direction circonférentielle, dans lequel les câblés de nappes qui s'étendent de talon à talon sont posés en formant des angles de câblés entre 65 degrés et 90 degrés par rapport au plan équatorial du pneumatique. L'expression "structure de renforcement de ceinture en zigzag" désigne au moins deux couches de câblés ou un ruban de câblés parallèles possédant de 2 à 20 câblés dans chaque ruban et posés pour obtenir un modèle alternant, s'étendant en formant des angles d'inclinaison entre 5 et 30 entre les bords latéraux des couches de ceintures. La figure 1 est une vue en coupe transversale schématique d'une première forme de réalisation du bandage pneumatique selon l'invention ; la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une couche de ceintures en zigzag au milieu de la structure ; 25 30 2910381 3 la figure 3 est une vue schématique en coupe agrandie d'une première forme de réalisation d'un paquet de couche composite, dans laquelle on représente la configuration de la couche de ceintures ; la figure 4 est une vue schématique agrandie en coupe d'une deuxième forme de 5 réalisation d'un paquet de couche composite, dans laquelle on représente la configuration de la couche de ceintures ; la figure 5 est une vue schématique agrandie en coupe d'une troisième forme de réalisation d'un paquet de couche composite, dans laquelle on représente la configuration de la couche de ceintures ; 10 la figure 6 est une vue schématique agrandie en coupe d'une quatrième forme de réalisation d'un paquet de couche composite, dans laquelle on représente la configuration de la couche de ceintures ; les figures 7-10 illustrent plusieurs formes de réalisation des bords de câblés de ceintures de début et de fin des couches de ceintures.

15 En figure 1, on illustre un bandage pneumatique 10 pour aéroplane à carcasse radiale. Comme représenté, le bandage pneumatique pour aéroplane comprend une paire de portions de talons 12 dans chacune desquelles est encastrée une tringle de talon 14. Un exemple d'une tringle de talon appropriée pour une utilisation dans un bandage 2o pneumatique destiné à un aéroplane est représenté dans le document US-B 6 571 847. L'homme de métier spécialisé dans la technique comprendra que l'on peut également utiliser d'autres tringles de talons 14. Le bandage pneumatique pour aéroplane comprend une portion de flanc 16 s'étendant essentiellement à l'extérieur de chacune des portions de talons 12 dans la direction radiale du bandage pneumatique et une portion de bande de roulement 20 de configuration essentiellement cylindrique s'étendant entre les extrémités terminales en direction radiale de ces portions de flancs 16. En outre, le bandage pneumatique 10 est renforcé avec une carcasse 22 s'étendant en direction toroïdale depuis une des portions de talons 12 jusqu'à l'autre portion de talons 12. La carcasse 22 comprend des nappes de carcasses internes 24 et des nappes de carcasses externes 26. Parmi ces nappes de carcasses, spécifiquement quatre nappes internes 24 viennent s'enrouler autour de la tringle de talon 14 depuis l'intérieur du bandage pneumatique jusqu'à l'extérieur de ce dernier pour former des portions relevées, tandis que de manière spécifique deux nappes externes 26 s'étendent vers le bas en direction de la tringle de talon 14 le long de l'extérieur de la portion de retournement de la nappe de carcasse interne 24. Chacune de ces nappes 2910381 4 de carcasse 24, 26 peut comprendre n'importe quel câblé approprié, spécifiquement des câblés en nylon tels que des câblés en nylon-6,6 s'étendant essentiellement perpendiculairement au plan équatorial EP du bandage pneumatique (c'est-à-dire s'étendant dans la direction radiale du bandage pneumatique). Un caoutchouc de 5 bande de roulement 28 est arrangé à l'extérieur de la structure de renforcement de ceinture 40 ou du paquet de ceintures en direction radiale. Une des nappes de carcasse 24, 26 ou plus peut également comprendre une structure de câblé en aramide et en nylon, par exemple un câblé hybride, un câblé riche en énergie ou un câblé obtenu par fusion. Des exemples de câblés appropriés sont décrits dans les documents 10 US-B 4 893 665, US-B 4 155 394 ou US-B 6 799 618. Le bandage pneumatique pour aéroplane 10 comprend en outre un paquet de ceintures ou une structure de renforcement de ceinture 40 arrangé entre la carcasse 22 et le caoutchouc 28 de la bande de roulement. En figure 3, on illustre une première forme de 15 réalisation de la structure de renforcement de ceinture 40 appropriée pour une utilisation dans le bandage pneumatique 10 à nappe radiale pour aéroplane. La structure de renforcement de ceinture 40, telle qu'on la représente, comprend une couche de ceintures 42 enroulée en spirale, interne en direction radiale, constituée d'un câblé ou d'une bande de caoutchouc 43 enrobant deux câblés ou plus les câblés étant 20 enroulés en spirale en formant un angle de plus ou moins 5 ou moins par rapport à la direction circonférentielle. De préférence, le paquet de ceintures 40 comprend deux couches de ceintures ou plus de ce type 60, 61, 70, 71, 42 formant zéro degré. Le paquet de ceintures 40 comprend en outre une ou plusieurs structures de renforcement de ceintures en zigzag 50. Chaque structure de renforcement de ceintures en zigzag 50 25 comprend deux couches de câblés. La structure de renforcement de ceintures en zigzag 50 est réalisée comme indiqué en figure 2. Une bande de caoutchouc 43 enrobant un ou plusieurs câblés 46, enroulée en général dans la direction circonférentielle tout en étant inclinée pour s'étendre entre les extrémités latérales ou les bords latéraux 44 et 45 de la structure de renforcement de ceinture 50, forme une 3 0 voie en zigzag comme représenté. La bande est enroulée de cette manière à plusieurs reprises, tandis que la bande 43 est décalé d'une distance désirée dans la direction circonférentielle de façon à empêcher la formation d'un espace libre entre les bandes adjacentes 43. En conséquence, les câblés 46 s'étendent essentiellement en zigzag dans la direction circonférentielle tout en changeant de direction de flexion au point de 35 retournement des deux extrémités 44, 45. Les câblés 46 de la structure de 2910381 5 renforcement de ceintures en zigzag 50 se croisent les uns les autres, spécifiquement en formant un angle de câblé de 5 à 30 par rapport au plan équatorial EP du bandage pneumatique, lorsque la bande 43 revient au moins une fois entre les deux extrémités latérales 44 et 45 de la nappe au sein des 360 de la circonférence comme mentionné 5 ci-dessus. De préférence, les deux couches de câblés 46 que l'on obtient dans chaque structure de renforcement de ceintures en zigzag 50 seront enrobées et inséparables dans la structure de renforcement de ceintures 50, si bien que l'on élimine des extrémités coupantes aux extrémités latérales externes 44, 45 de la structure de renforcement de ceintures en zigzag 50.

10 Comme représenté en figure 3, la structure de renforcement de ceintures en zigzag 50 est disposée à l'extérieur, en direction radiale, de la couche de ceintures en spirale 42 interne en direction radiale. La couche de ceintures en spirale 42, interne en direction radiale, est plus large que la structure de renforcement de ceintures en zigzag 50. Le 15 rapport de la largeur de la structure de renforcement de ceinture en zigzag Wz à la largeur de la couche de ceinture en spirale Ws s'élève de préférence comme suit : (1) 0,6 Wz/Ws < 1,0 20 De manière encore plus préférée, le rapport de la largeur de la structure de renforcement de ceinture en zigzag Wz à la largeur de la couche de ceinture en spirale s'élève comme suit : (2) 0,55Wz/Ws<0,98 25 Dans un aspect, le rapport est égal à : (3) 0,7 Wz/Ws < 0,9 3 0 La largeur à la fois de la structure de renforcement de ceintures en zigzag 50 et de la couche de ceinture en spirale 42 interne en direction radiale peut affecter la performance de dérive et la durabilité des bords de la ceinture. Lorsque les couches de ceintures en zigzag sont trop étroites, la performance de dérive en pâtit. Lorsque les couches de ceintures en zigzag sont trop larges, la durabilité des bords de la ceinture 35 chute.

2910381 6 En figure 4, on illustre une deuxième forme de réalisation de la présente invention possédant deux couches de ceintures 60, 61 enroulées en spirale, interne en direction radiale, une structure de renforcement de ceintures en zigzag 62 et deux couches de 5 ceintures 64, 70 enroulées en spirale, externes en direction radiale. Les couches de ceintures en spirale 64, 66 externes en direction radiale sont plus larges que la structure de renforcement de ceintures en zigzag 62. Les couches de ceintures en spirale externes 64, 66 sont de préférence également plus larges que les couches de ceintures en spirale internes 60, 61. Le rapport de la largeur de la structure de 10 renforcement de ceinture en zigzag Wz à la largeur de la couche de ceinture en spirale la plus large Ws, qui englobe la/les couches de ceintures en spirale 42 internes en direction radiale et la/les couches de ceintures en spirale 60, 61 externes en direction radiale s'élève comme suit : 15 (1) 0,6 5 Wz/Ws < 1,0 De manière plus particulière, le rapport de la largeur de la structure de renforcement de ceinture en zigzag Wz à la largeur de la couche de ceinture en spirale la plus large s'élève comme suit : (2) 0,5 <_ Wz/Ws < 0,98. La figure 5 illustre une troisième forme de réalisation de la structure de renforcement de ceinture 40. La figure 5 est similaire à la figure 4 par le fait que l'on prévoit deux 25 couches de ceintures en spirale 70, 71 internes en direction radiale, une structure de renforcement de ceintures en zigzag 72 et deux couches de ceintures en spirale 74, 76 externes en direction radiale. En outre, les extrémités de ceintures des couches de ceintures en spirale 74, 76 externes en direction radiale viennent s'enrouler autour de la structure de renforcement de ceintures en zigzag 72. La figure 5 diffère de la figure 4 30 par le fait que les couches de ceintures en spirale 70, 71 internes en direction radiale sont plus larges que la structure de renforcement de ceintures en zigzag 72 et que les couches de ceintures en spirale 74, 76, externes en direction radiale. La couche de ceinture en spirale 70, 71 interne en direction radiale représente la couche de ceinture la plus large. Le rapport de la largeur de la structure de renforcement de ceinture en 20 2910381 7 zigzag Wz à la largeur de la couche de ceinture en spirale la plus large Ws s'élève comme suit : (1) 0,6 Wz/Ws < 1,0 Le rapport de la largeur de la structure de renforcement de ceinture en zigzag Wz à la largeur de la couche de ceinture en spirale la plus large peut s'élever comme suit : (2) 0,5 Wz/Ws < 0,98.

10 La figure 6 illustre une quatrième forme de réalisation de la structure de renforcement de ceinture 40. La figure 6 est similaire à la figure 5 par le fait qu'elle possède deux couches en spirale 70, 71 internes en direction radiale et deux couches en spirale 74, 76 externes en direction radiale. Toutefois, la figure 6 possède deux structures de 15 renforcement de ceintures en zigzag 78, 80 au lieu d'une structure de renforcement de ceintures en zigzag 78. Les structures de renforcement de ceintures en zigzag 78, 80 peuvent être décalées l'une de l'autre en ce qui concerne leur largeur, la structure de renforcement de ceinture en zigzag 78 interne en direction radiale étant plus large que la structure de renforcement de ceinture en zigzag 80 externe en direction radiale. Le 2o rapport de la largeur de la structure de renforcement de ceinture en zigzag Wz à la largeur de la couche de ceinture en spirale la plus large Ws s'élève comme suit : (1) 0,6 < Wz/Ws < 1,0 25 Le rapport de la largeur de la structure de renforcement de ceinture en zigzag Wz à la largeur de la couche de ceinture en spirale la plus large peut également s'élever comme suit : (2) 0,5 5 Wz/Ws < 0,98. Dans l'une quelconque des formes de réalisation que l'on a décrites ci-dessus, les câblés peuvent être enroulés en continu d'une couche à l'autre. Dans les figures 7 à 10, on illustre diverses configurations de bord de ceinture de début 35 et de fin pour l'une quelconque des couches de ceintures enroulées en spirale que l'on 5 30 2910381 s a décrites ci-dessus. En figure 7, le bord de ceinture de début 80 et le bord de ceinture de fin 82 se chevauchent à proximité du centre de la structure de renforcement de ceinture 40. Dans la zone du chevauchement, on trouve trois couches de câblés. En figure 8, on illustre une couche de ceinture enroulée en spirale dans laquelle l'extrémité 5 de début 86 et l'extrémité de ceintures de fin 84 se chevauchent, et chaque bord de ceinture est décalé sur une distance correspondant à 'A de la largeur de ceintures, telle qu'on la mesure à partir du centre de la ceinture (1/2 largeur de ceinture comme mesuré entre un bord de ceinture 84 et l'autre bord de ceinture 86). En figure 9, on illustre le fait que l'extrémité de début 88 et le bord de ceinture de fin 90 se trouvent 10 approximativement au même endroit et sont décalés par rapport au centre sur une distance de décalage s'élevant jusqu'à ' de la largeur de ceinture, telle qu'on la mesure à partir du centre. Une des extrémités de ceinture 90 est réalisée avec une bande chevauchante 92 de telle sorte que les bandes se chevauchent approximativement à la moitié de la largeur de la bande. On obtient comme résultat la 15 présence effective de trois couches de câblés dans la zone de chevauchement. La figure 10 est identique à la figure 9, avec cette exception que les extrémités de ceinture 94, 96 sont décalés par rapport au centre jusqu'à une distance correspondant à 1A de la largeur de ceinture. Ainsi, on dispose de quatre couches effectives de câblés. La/les couches supplémentaires apportent un renforcement dans le sommet, là où les 20 contraintes les plus élevées apparaissent. Les câblés de l'une quelconque des couches de carcasse, deux couches de ceinture en spirale ou de couche de ceinture en zigzag que l'on a décrite ci-dessus peuvent être réalisé en nylon, en nylon 6,6, en aramide ou encore être constitué de leurs 25 combinaisons, y compris des structures obtenues par fusion, des structures hybrides et les structures riches en énergie qui sont bien connues de l'homme de métier spécialisé dans la technique. Un exemple d'une structure de câblé approprié pour les câbler de ceinture, pour les câblés de carcasse (ou pour les deux) comprend un composite d'aramide et de nylon, contenant deux câblés de polyamide (aramide), les structures 30 préférées de 3300 dtex avec une torsion de 6,7 est un câblé en nylon ou en nylon 6/6 possédant une structure préférée de 1880 dtex avec une torsion de 4,5. La torsion globale du câblé obtenu par fusion s'élève de préférence à 6,7. Les câblés composites possèdent de préférence un allongement à la rupture qui est supérieur à 11 % et une résistance à la traction qui est supérieure à 900 N. Le cas échéant, la densité linéaire 35 initiale est supérieure à 9000 dtex. L'allongement, la rupture, la densité linéaire et la 2910381 9 résistance à la traction sont déterminés à partir des échantillons de câblés prélevés après immersion, mais avant la vulcanisation du bandage pneumatique. De préférence, des câblés obtenus par fusion comprenant ledit composite d'aramide et 5 de nylon sont enrobés de caoutchouc possédant un module à 300 % (M 300) dans la plage de 12 MPa à 23 MPa.

Claims

REVENDICATIONS

1. Bandage pneumatique possédant une carcasse (22) et une structure de renforcement de ceintures (40), la structure de renforcement de ceintures (40) comprenant des couches renforcées avec des câblés, englobant au moins une couche de ceinture en spirale (42) interne en direction radiale et au moins une structure de renforcement de ceintures (50) en zigzag externe en direction radiale en formant au moins deux couches de câblés, les câblés étant inclinés en formant un angle de 5 à 30 par rapport au plan équatorial (E) du bandage pneumatique (10) et s'étendant en alternance jusqu'aux points de retournement à chaque bord latéral (44, 45) de la structure de renforcement de ceintures (50) externe en zigzag, et au moins une couche de ceintures en spirale (42) étant plus large que la structure de renforcement de ceintures en zigzag (50).

2. Bandage pneumatique selon la revendication 1, comprenant deux couches de ceintures en spirale (42) internes en direction radiale disposées à l'intérieur, en direction radiale, de ladite structure de renforcement de ceintures en zigzag (50), lesdites couches de ceintures en spirale (42) internes en direction radiale étant plus larges que la structure de renforcement de ceintures en zigzag (50).

3. Bandage pneumatique selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre au moins une couche de ceintures en spirale (64, 66) externe en direction radiale, en variante au moins deux couches de ceintures en spirale (64, 66) externes en direction radiale.

4. Bandage pneumatique selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel le rapport de la largeur de la structure de renforcement de ceintures en zigzag (Wz) à la largeur maximale de la couche de ceintures en spirale (Ws) se situe dans la plage de 0,6 WzJWs < 1,0. 30

5. Bandage pneumatique selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel une ou plusieurs couches renforcées avec des câblés de la structure de renforcement de ceintures (40) comprennent des câblés constitués d'un mélange de nylon et d'aramide. 35 2910381 11

6. Bandage pneumatique selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel la structure de renforcement de ceintures (40) comprend deux couches de ceintures en spirale (42) internes en direction radiale, de structure de renforcement de ceintures en zigzag (50) et deux couches de ceintures en spirale (64, 66) externes en 5 direction radiale.

7. Bandage pneumatique selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel le bandage pneumatique est un bandage pneumatique à nappe radiale pour aéroplane possédant des nappes radiales dans la carcasse (22). 10

8. Bandage pneumatique selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel au moins une des couches renforcées par des câblés de la structure de renforcement de ceintures (40) possède des câblés possédant un pourcentage d'allongement à la rupture supérieure à 11 %, et une résistance à la rupture supérieure 15 à 900 N avec une densité linéaire initiale supérieure à 9000 dtex.

9. Bandage pneumatique selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel la couche de ceintures en spirale (42) interne en direction radiale et/ou la couche de ceintures en spirale (64, 66) externe en direction radiale possèdent une 20 première et une deuxième extrémité de ceinture (80, 82) situées à proximité du centre de la structure de renforcement de ceintures (40).

10. Bandage pneumatique selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel la couche de ceintures en spirale (42) interne en direction radiale et/ou la 25 couche de ceintures en spirale (64, 66) externe en direction radiale possèdent une première et une deuxième extrémité de ceinture (84, 86) décalée par rapport au centre de la structure de renforcement de ceintures (40) sur une distance qui est inférieure ou égale à 1/4 de la largeur de la couche la plus large de la structure de renforcement de ceintures (40).

11. Bandage pneumatique selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel la structure de renforcement de ceintures (40) possède des câblés (46) enroulés en continu à partir d'une couche de ceintures en spirale (42) interne en direction radiale jusqu'à la structure de renforcement de ceintures en zigzag (50) et/ou à 2910381 12 partir d'une couche de ceintures en spirale (42) interne en direction radiale jusqu'à une couche de ceintures en spirale (64, 66) externe en direction radiale.