LU82073A1 - TIRE, ESPECIALLY FOR AIRPLANES - Google Patents
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Description
’t» L'invention est relative aux pneumatiques pour les véhicules destinés à rouler à des vitesses élevées et sous de fortes charges de sorte que, en fonctionnement, ces pneumatiques sont soumis de façon habituelle à un fléchissement important. Ces conditions sont rencontrées par exemple dans le cas des avions susceptibles de rouler au sol à des vitesses de 300 à LfOO km/h et dont les pneus sont soumis à des écrasements d‘environ 32 % de la hauteur de la section du pneu, en roulage sous charge normale.The invention relates to tires for vehicles intended to travel at high speeds and under heavy loads so that, in operation, these tires are usually subjected to significant deflection. These conditions are met, for example, in the case of airplanes capable of taxiing at speeds of 300 to LfOO km / h and the tires of which are subject to crushing of approximately 32% of the height of the section of the tire, driving under normal load.
Dans ces conditions sévères d'utilisation la chaleur interne engendrée par les flexions rapides porte les pneus à une température souvent excessive pour la résistance des élastomères et des tissus. Le constructeur est donc placé constamment devant le problème d'essayer de réduire 1'achauffement en service et, pour cela, d'utiliser les matériaux de renforcement les plus résistants afin da diminuer les épaisseurs et les masses de matière génératrices d'échauffement. Comme matériaux de renforceme: pour les pneus on dispose actuellement de câbles de diverses natures et résistances. On utilise plus généralement les câblés textiles constitués de filaments assemblés par torsioxi soit artificiels (rayonne) soit synthétique (polyamides, polyester) à cause de leur souplesse, de leur légèreté et d'une certaine '* élasticité leur permettant de se répartir les efforts. Mais l'obtention de la résistance nécessaire pour les pneus de fortes charges conduit à superposer de nombreuses épaisseurs de tissu . XI existe des câblés plus résistants, d'origine minérale, tels que les câblés en fibre de verre ou de carbone mais ils résistent mal à la fatigue, ou encore les câblés d'acier mais ces derniers manquent de souplesse pour se prêter aux fléchissements importants et ils présentent 1'inconvénient majeur d'être lourds pour Les pneus d'avion où les questions de poids et de masse dynamique sont évidemment importants. Enfin, on a bien entendu essayé dès leur apparition les câblés de polyamide aromatique ou aramide qui présentent l'avantage d'avoir, pour un faible poii spécifique, une résistance très supérieure à celle des câblés précités. Toutefois les résulfat s obtenus ne se sont pas révélés à La lia i t.eur de ce que L'on virait, pu en attendre. C’est ainsi que I or»que l'on utilise ces câblés de polyamide aromatique pour 2 * ».In these severe conditions of use, the internal heat generated by rapid flexing brings the tires to a temperature often excessive for the resistance of the elastomers and fabrics. The manufacturer is therefore constantly faced with the problem of trying to reduce the heating in service and, for this, to use the most resistant reinforcing materials in order to reduce the thicknesses and the masses of material generating heating. As reinforcement materials: for tires we currently have cables of various types and strengths. More generally, textile cords are used which consist of filaments assembled by torsioxi either artificial (rayon) or synthetic (polyamides, polyester) because of their flexibility, their lightness and a certain * elasticity allowing them to distribute the forces. However, obtaining the resistance necessary for tires with heavy loads leads to superimposing numerous thicknesses of fabric. XI there are more resistant cords, of mineral origin, such as fiberglass or carbon cords but they are poorly resistant to fatigue, or steel cords but the latter lack flexibility to lend themselves to significant deflections and they have the major drawback of being heavy for airplane tires where the questions of weight and dynamic mass are obviously important. Finally, of course, we tried the aromatic polyamide or aramid cords from their appearance, which have the advantage of having, for a low specific poii, a resistance much greater than that of the aforementioned cords. However, the resulfates obtained did not appear to be due to what we saw, could have expected. This is how I or "we use these aromatic polyamide cords for 2 *".
la construction dos ceintures de sommet de pneus radiaux pour a-vion, en calculant de façon théoriquement suffisante la résistance des ceintures, on observe souvent des ruptures brutales de ces ceintures au cours des essais simulés d'utilisation lorsque sont appliquées des surcharges semblables à celles que l'on peut avoir en service réel (par exemple lors d'un atterrissage brutal) et ,qui soumettent le pneu à des fléchissements pouvant aller jusqu'à l'affaissement total.the construction of the belts of the crowns of radial tires for airplanes, by theoretically sufficient calculation of the resistance of the belts, abrupt ruptures of these belts are often observed during simulated use tests when overloads similar to those are applied that you can have in real service (for example during a hard landing) and, which subject the tire to deflections which can go as far as total collapse.
L'invention a donc pour objectif de permettre la réalisation de pneus à performances améliorées, notamment pour utilisation à grande vitesse et/ou sous de fortes charges produisant des fléchissements importants. Elle a plus particulièrement pour > objectif de permettre l'utilisation dans ces pneus des câblés on polyamide aromatique dans des conditions telles que l'on puisse bénéficier pleinement de l'exceptionnelle résistance de ces câblés, notamment pour la constitution des ceintures de renforcement du sommet des pneus de type à carcasse radiale.The invention therefore aims to allow the production of improved performance tires, in particular for use at high speed and / or under heavy loads producing significant deflections. Its more particularly> aims to allow the use in these tires of aromatic polyamide cords under conditions such that one can fully benefit from the exceptional resistance of these cords, in particular for the constitution of the reinforcement belts of the crown radial carcass type tires.
Selon l'invention un pneu pour les usages en question et notamment pour avions, comprend un corps renforcé par une carcasse de type radial accrochée de chaque côté sur les tringles des bourrelets et une ceinture de sommet placée entre la carcasse et la bande de roulement du pneu, cette ceinture comprenant deux ou plusieurs nappes ou paires de nappes superposées constituées de ·> câblés retordus en polyamide aromatique orientés suivant des directions sensiblement longitudinales ou peu inclinées par rapport à cette direction, lesdites nappes successives de la ceinture étant constitués de câblés présentant des taux d'allongement sous charge qui vont en croissant depuis les nappes de . ceinture les plus intérieures vers les nappes les plus extérieures, les taux d'allongement des câblés étant compris entre environ 3 et 12 °j».According to the invention, a tire for the uses in question and in particular for airplanes, comprises a body reinforced by a radial type carcass hung on each side on the bead rods and a crown belt placed between the carcass and the tread of the tire. tire, this belt comprising two or more plies or pairs of superimposed plies made up of ·> twisted cords of aromatic polyamide oriented in directions that are substantially longitudinal or slightly inclined with respect to this direction, said successive plies of the belt being made up of cords having rate of elongation under load which increases from the layers of. the innermost belt towards the outermost layers, the cable elongation rates being between approximately 3 and 12 ° j ".
Comme taux d'allongement pour le choix des câblés on considère ci-dessus les taux d'allongement à la rupture de ces câblés ; mais on peut aussi se référer (en apportant les corrections-correspondantes) à des taux d'allongement à des charges déterminées v plus faibles que la charge rupture (module de traction) ou encore, de façon inverse, aux charges à appliquer pour obtenir un allongement déterminé sur les câblés, dans ce dernier cas les charges 3 caractéristiques d'allongement des câblés des nappes successives situées vers l'intérieur jusqu'aux nappes de la ceinture vont en décroissant depuis les premières nappes suivantes situées vers l'extérieur .As the elongation rate for the choice of cables, the elongation rates at break of these cables are considered above; but one can also refer (by making the corresponding corrections) to rates of elongation at determined loads v lower than the breaking load (tensile modulus) or, conversely, to the loads to be applied to obtain a determined elongation on the cords, in the latter case the 3 characteristic charges of elongation of the cords of the successive plies situated inwards to the plies of the belt decreasing from the first following plies situated towards the outside.
De préférence et pour des raisons économiques et de commodité on utilise pour les nappes successives de la ceinture des câblés retordus pour pneu d'usage courant et de constitution identique pour toutes les nappes et l'on ajuste les propriétés d'allongement de ces câblés en les soumettant à des traitements différents. Un - moyen commode pour cela consiste à utiliser des câblés de même constitution mais ayant des coefficients de torsion différents, plus élevés pour ceux des nappes extérieures que pour ceux des nappes intérieures pour obtenir les rapports d'allongement désirés.Preferably and for economic and convenience reasons, twisted cables for common tires and of identical constitution for all plies are used for the successive plies of the belt and the elongation properties of these cables are adjusted by subjecting them to different treatments. One convenient way to do this is to use cables of the same constitution but having different twist coefficients, higher for those of the outer layers than for those of the inner layers to obtain the desired elongation ratios.
Les pneus selon l'invention présentent ainsi une ceinture de sommet qui est très homogène puisque constituée avec des câblés en un même matériau, voire des câblés de même constitution, de sorte que sont évités les risques inhérents aux hétérogénéité de matériaux. En outre cette ceinture est légère, donc moins sensible aux efforts centrifuge et à la formation des ondes stationnaires aux très hautes vitesses. En fonctionnement du pneu cette ceinture est soumise normalement à des efforts d'extension circonférencielle résultant de la pression de gonflement et de la force centrifuge qui tendent à augmenter son diamètre en diminuant son rayon de courbure transversale. Ces efforts d'extension sont supportés par les ’ câblés longitudinaux ou quasi -longitudinaux des nappes successives moyennant un allongement limité. Les câblés des nappes intérieures de la ceinture ayant des taux d'alllongeraent moindres supportant une partie relativement plus importante de ces efforts par rapport à la partie des efforts qui est supportée par les câblés des nappes extérieures à taux d1 allongjnen t plus élevé. Cependant le .rapport des taux d'allongement des câblés des nappes successives étant assez faible il en résulte que les câblés des nappes extérieures contribuent quand même de façon importante à la résistance auxdits efforts d'extension excercés globalement sur l’ensemble de la ceinture. En plus de ces efforts d'extension circonférencielle dus à la pression et à la force centrifuge, la ceinture est soumise en outre à des efforts de flexion très importants et très localisés à l'entrée et à la sortie de la zone de contact du pneu sur le/ sol. A ces endroits la ceinture est cintrée longitudinalement avec des rayons de courbure très inférieurs à son rayon de courbure normale corres- k pondant à son diamètre dans Le pneu. La fibre neutre de flexion de la ceinture étant située approximativement au milieu de l'épaisseur de la ceinture (ou un peu plus vers l'intérieur du fait de l'épaisseur de la carcasse sous la ceinture) il en résulte que, à ces endroits de forte flexion, des efforts d'extension s'ajoutant à ceux de la pression de gonflement viennent s'e.xcercer principalement sur les câblés des nappes extérieures. En utilisant pour ces nappes extérieures des câblés à plus grand taux d'allongement on peut obtenir que ces efforts d'extension localisés sont supportés plus progressivement et de façon mieux répartie dans toutes les nappes de la ceinture bien avant que les câblés de l'une ou l'autre de ces nappes aient atteint leur allongement de rupture. L'ensemble de la ceinture est ainsi mieux protégée contre les efforts extrêmes d'extension dans les zones localisées de fortes flexions et elle résiste mieux aux ruptures observées particulièrement dans le cas des pneus en question soumis habituellement en service à des affaissements importants et très fréquemment à des affaissements allant jusqu'à l'écrasement complet entre le sol et la jante.The tires according to the invention thus have a crown belt which is very homogeneous since it is made up of cords of the same material, or even cords of the same constitution, so that the risks inherent in the heterogeneity of materials are avoided. In addition, this belt is light, therefore less sensitive to centrifugal forces and to the formation of standing waves at very high speeds. In operation of the tire, this belt is normally subjected to circumferential extension forces resulting from the inflation pressure and from the centrifugal force which tend to increase its diameter by reducing its transverse radius of curvature. These extension efforts are supported by the longitudinal or quasi-longitudinal cables of the successive layers with limited elongation. The cords of the inner plies of the belt having lower elongation rates supporting a relatively greater part of these efforts compared to the part of the forces which is supported by the cords of the outer plies at a higher elongation rate. However, the ratio of the elongation rates of the cords of the successive plies being quite low, it follows that the cords of the outer plies nevertheless contribute significantly to the resistance to said extension forces exerted generally on the whole of the belt. In addition to these circumferential extension forces due to pressure and centrifugal force, the belt is also subjected to very significant bending forces and very localized at the entry and exit of the contact area of the tire. On the ground. At these locations the belt is curved longitudinally with radii of curvature much less than its normal radius of curvature corresponding to its diameter in the tire. The neutral bending fiber of the belt being located approximately in the middle of the thickness of the belt (or a little more inward due to the thickness of the carcass under the belt) it follows that, at these locations strong bending, extension forces added to those of the swelling pressure are exerted mainly on the cables of the outer layers. By using cords with a higher rate of elongation for these outer plies, it is possible to obtain that these localized extension efforts are supported more gradually and better distributed in all the plies of the belt well before the cords of one either of these plies have reached their breaking elongation. The whole belt is thus better protected against extreme efforts of extension in localized areas of strong bending and it better resists the ruptures observed particularly in the case of the tires in question usually subjected in service to significant sagging and very frequently. sagging up to complete crushing between the ground and the rim.
Des exemples particuliers de réalisation sont décrits ci-après afin de mieux concrétiser l'invention :Specific exemplary embodiments are described below in order to better concretize the invention:
Exemple 1.- On réalise un pneu pour avion de la dimension 26x6.6 suivant la construction illustrée en coupe transversale sur le dessin ci-joint. Ce pneu est destiné à supporter une charge statique normale de à.àpô DaN avec une pression de gonflement de 15,5 bars et un affaissement sous charge de 32 % de la hauteur H de sa section.Example 1.- A tire for aircraft of the dimension 26x6.6 is produced according to the construction illustrated in cross section on the attached drawing. This tire is intended to support a normal static load of à.àpô DaN with an inflation pressure of 15.5 bars and a sag under load of 32% of the height H of its section.
Le pneu comprend une carcasse radiale 10 constituée de deux nappes • de câblés 11-12 accrochées de ctaque côtés sur les tringles 13 des bourrelets 14 et une ceinture de renforcement 15 s'étendant \ sous la bande de roulement 16 suivant une largeur presque égale ’ à la largeur L de la surface de roulement. Cette ceinture est constituée de quatre nappes réparties en deux paires de nappes superposées 17—18 et 19-20 en câblés de polyamide aromatique de meme constitution ΐβ7θ/ΐ/3 décitex orientes symétriquement dans chaque paire de nappes suivant des directions formant des angles de 20° environ avec la direction circonférencielle. Les câblés sont adherisés de la façon habituelle et calandres avec du caoutchouc pour former des nappes continues dans lesquelles sont découpées les nappes individuelles de ceinture. Les câblés 5 utilisés pour la première et la deuxième paire de nappes situées respectivement à l'intérieur (contre la carcasse) et à l'extérieur (sous la bande de roulement) présentent les caractéristiques suivantes : . , cables de la cables de la 1“paire de nappes 2°paire de nappes 17-18 19—20The tire comprises a radial carcass 10 made up of two plies of cords 11-12 hung from each side on the rods 13 of the beads 14 and a reinforcement belt 15 extending under the tread 16 along an almost equal width. to the width L of the running surface. This belt consists of four plies distributed in two pairs of superimposed plies 17—18 and 19-20 in aromatic polyamide cords of the same constitution ΐβ7θ / ΐ / 3 decitex oriented symmetrically in each pair of plies in directions forming angles of 20 ° approximately with the circumferential direction. The cables are adhered in the usual way and calendered with rubber to form continuous plies from which the individual belt plies are cut. The cables 5 used for the first and second pair of plies located respectively inside (against the carcass) and outside (under the tread) have the following characteristics:. , cables of the cables of the 1 “pair of tablecloths 2 ° pair of tablecloths 17-18 19—20
Torsion (tours/mètre) (retors ot cablage) 200/200 300/300 Résistance rupture (daN) 73 65Twist (turns / meter) (twists and wiring) 200/200 300/300 Breaking strength (daN) 73 65
Allongement rupture (fo) 4,2 6Elongation at break (fo) 4.2 6
Allongement sous 30 daN (fo) 2 kElongation under 30 daN (fo) 2 k
Charge pour un allongement de 2 fo (daN) 30 12,5Load for an extension of 2 fo (daN) 30 12.5
Exemple 2,— On réalisé un pneu radial pour avion du meme genre que celui de l'exemple 1 mais de la dimension 30 x 11,50-1^,50, prévu pour une charge statique de 11,3^0 daN, une pression de gonflement de 17 bars et un affaissement sous charge de 32 °/°· Le pneu comprend une carcasse radiale 10 à deux nappes semblables à 11-12 et une ceinture de sommet 15 comprenant dans ce cas six nappes réparties en trois paires de nappes dans lesquelles les cables sont orientés alternativement suivant des directions symétriques formant des angles de 20° environ avec la direction longitudinale ou circonférencielle. Bour ces nappes de la ceinture 15 on utilise des cables de polyamide aromatique 1670/1/3 décitex ayant les caractéristiques suivantes :Example 2, - A radial tire for an aircraft of the same kind as that of Example 1 but of the dimension 30 x 11.50-1 ^ 1.50 is produced, provided for a static load of 11.3 ^ 0 daN, a inflation pressure of 17 bar and slump under load of 32 ° / ° · The tire comprises a radial carcass 10 with two plies similar to 11-12 and a crown belt 15 comprising in this case six plies distributed in three pairs of plies in which the cables are oriented alternately in symmetrical directions forming angles of about 20 ° with the longitudinal or circumferential direction. Bour these plies of the belt 15 we use aromatic polyamide cables 1670/1/3 decitex having the following characteristics:
1“paire 2°paire 3°pairQ1 “pair 2 ° pair 3 ° pairQ
de nappes de nappes de nappesof tablecloths of tablecloths of tablecloths
Torsion (t/m) 200/200 300/300 400/1f00 Résistance rupture (daN) 76 65 55Torsion (t / m) 200/200 300/300 400 / 1f00 Breaking strength (daN) 76 65 55
Allongement rupture (fo) 4,2 6 9Elongation at break (fo) 4.2 6 9
Allongement sous 30 daN (fo) 2 k 6,7Elongation under 30 daN (fo) 2 k 6.7
Charge pour allongement de 2 fo daN 30 12,5 6 D'autres constructions de ceintures que celles décrites ci—dessus peuvent être déduites de ces exemples de réalisation. On peut notamment utiliser pour les nappes successives de la ceinture des cables de construction différente ou des câblés auxquels on a communiqué des taux d'allongement différents par un traitement mécanique de tension ou par un traitement thermique ou par un traitement combinant ces opérations pendant un temps déterminé.Load for extension of 2 fo daN 30 12.5 6 Other construction of belts than those described above can be deduced from these exemplary embodiments. In particular, it is possible to use, for the successive plies of the belt, cables of different construction or cables to which different rates of elongation have been communicated by a mechanical tension treatment or by a heat treatment or by a treatment combining these operations for a time. determined.
Selon un autre aspect de l'invention, on peut encore associer aux nappes de la ceinture constituées de câblés de polyamide aromatique ayant des taux d'allongement croissants comme décrit plus haut des 6 nappes supplémentaires de ceinture en d'autres cables à taux d'allongement relativement plus élevés compris entre 10 et 20 °/o et tels que les câblés en polyamide aliphatique. Cet autre aspect est illustré par l'exemple suivant.According to another aspect of the invention, it is also possible to associate with the plies of the belt made up of aromatic polyamide cords having increasing elongation rates as described above of the 6 additional plies of belt made of other cables with a rate of relatively higher elongation between 10 and 20 ° / o and such as cords in aliphatic polyamide. This other aspect is illustrated by the following example.
Exemple 3·- On réalise un pneu radial pour avion du même genre que ccelui des exemples I et 2 de dimension 30 x 11.50-14.50 avec une carcasse radiale 10 à deux nappes et une ceinture 15 à six nappes réparties en trois paires de nappes dans lesquelles les câblés sont orientés alternativement suivant; des directions symétriques formant des angles de 20°. Pour ces nappes de ceinture on utilise des câblés I670/1/3 decit ex : 1°paire 2°paire 3°paire de nappes de nappes de nappesExample 3 · A radial tire for aircraft of the same kind as that of Examples I and 2 of dimension 30 × 11.50-14.50 is produced with a radial carcass 10 with two plies and a belt 15 with six plies distributed in three pairs of plies in which cables are oriented alternately according to; symmetrical directions forming angles of 20 °. For these belt plies, I670 / 1/3 decit cables are used: 1 ° pair 2 ° pair 3 ° pair of tablecloths
Textile aramide aramide polyamide 6,6Aramid aramid polyamide 6,6 textile
Torsion (t/m) 300/300 4θθ/4θΟ 460/420 Résistance rupture (daN) 65 55 15Torsion (t / m) 300/300 4θθ / 4θΟ 460/420 Breaking strength (daN) 65 55 15
Allongement rupture (°/o) 6 9 17Elongation at break (° / o) 6 9 17
Charge pour allongement de 2Pjo (daN) 12,5 6 D'autre part on peut encore réaliser les ceintures selon 1'Inventio suivant d'autres types de construction en soi connues tels que par exemples les ceintures dans lesquelles les nappes successives ou les paires de nappes successives sont constituées de câblés orientés suivant des directions formant des angles croissants -, depuis mes napjjes intérieures vers les nappes extérieures entre par exemple 10° environ pour les nappes inférieures et 30° environ pour les nappes supérieures. De même l'une ou plusieurs des paires de nappes de la ceinture peuvent être remplacés chacune par des nappes repliées ou des nappes à bords repliés dans le sens longitudinal . 1Load for elongation of 2Pjo (daN) 12.5 6 On the other hand, belts can also be produced according to the Inventio according to other types of construction known per se, such as, for example, belts in which successive layers or pairs successive layers consist of cords oriented in directions forming increasing angles - from my inner napjjes to the outer layers for example between 10 ° for the lower layers and about 30 ° for the upper layers. Likewise one or more of the pairs of plies of the belt can each be replaced by folded plies or plies with edges folded in the longitudinal direction. 1
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