Brevet FR2164808A1 — publié le 19730803

L'invention concerne des crampons d'adhérence pour pneumatiques d'automobiles, dits clous à pneus ou clous à glace. Enfoncés sous pression dans des trous répartis sur le pourtour de la surface de roulement du pneu, ils communiquent au pneu, lors du roulement sur de la glace ou de la neige tassée par la circulation, une plus grande adhérence et par conséquent au véhicule qui en est muni une plus grande sécurité en marche. Il existe un grand nombre de formes de réalisation imaginées à partir des points de vue les plus différents, mais elles ont toutes en commun qu'elles se composent d'une monture comprenant un corps se terminant par un pied d'ancrage en forme de tête de rivet ou de plateau, corps qui est ancré dans la surface de roulement du pneu et qui reçoit dans un trou central une tige en un métal dur.La monture, composée du corps et du pied d'ancrage, est en général exécutée en un acier plus tendre que le métal dur de la tige, ou en un autre métal, mais on connaît aussi des montures en une matière céramique (modèle d'utilité allemand 1 922 385) et en matière synthétique (brevet allemand 1 680 518), cette-dernière forme de réalisation s'étant même ré vélée supérieure, en ce qui concerne le fonctionnement silencieux et les qualités de roulement, aux clous métalliques. Or, la pratique a montré qu'il faut, pour obtenir un effet optimal du clou à pneus, que le bord supérieur du clou dépasse d'une certaine quantité de la surface du Eneu, c'est-à-dire que la face en bout active de la tige en métal dur ne doit dépasser de la surface de roulement du peu que d'environ 1 à 1,2 mm. Ces conditions doivent être maintenues de façon aussi régulière que possible pendant toute la durée de roulement et dans tous les alignements des clous, en vue de l'obtention de l'effet d'ahé- rence maximal. Lorsque les tiges en métal dur dépassent de quantités différentes, il se produit un effet qui est différent, d'une part à l'intérieur de la surface d'appui du pneu où il y a en général toujours de 10 à 12 clous qui sont en prise, et d'autre part par rapport à l'autre roue.D'après les résultats d'expérience les plus récents, un dépassement trop faible et un dépassement trop important produisent des effets également mauvais, cependant qu'avec un dépassement faible il s'y ajoute que le clou glisse et exécute alors des mouvements de dérapage. Des dépassements trop importants exercent un effet défavorable sur l'adhérence du pneu sur les routes sans neige - de plus le pneu et le clou subissent une charge excessive, de sorte qu'il peut se produire des détériorations du pneu, du logement du clou et du clou lui-même. Mais plus un clou est solidement ancré pendant toute la durée de roulement du pneu, plus on est sur que l'effet est optimal. En outre, un dépassement se maintenant dans certaines limites fixées au préalable fournirait l'assurance qu'avec un effet d'adhérence encore suffisant, il ne se produirait pas de détérioration de la chaussée, surtout d'une chaussée débarrassée de la glace et de la neige, ce qui est très important du point de vue économique.Mais comme la tige de métal dur qui produit ltef- fet d'adhérence proprement dit subit par rapport au pneu une usure qui est différente, il est extrêmement difficile de maintenir de façon stre ce dépassement optimal précité lors d'une utilisation relativement prolongée s'étendant sur un grand nombre de milliers de kilomètres. I1 y a lieu de tenir compte, à ce propos, que la surface de roulement du pneu s'use, naturellement, aussi et que, dans ce cas, la face en bout du corps du clou, qui, dans des pneus entièrement neufs, est quelquefois située un peu plus bas que la surface extérieure du pneu, est exposée à une usure accrue. Afin de remédier aux inconvénients décrits, on a déjà proposé de faire le nécessaire pour obtenir des conditions de dépassement restant toujours constantes, même en cas d'utilisation de longue durée, en utilisant un clou dont on puisse corriger le réglage, ou au fond, plus exactement, une tige en métal dur dont on puisse rattraper le réglage. Pour cela, la tige en métal dur est de forme conique et est maintenue dans un perçage, conique en conséquence ou cylindrique, du corps qui la reçoit.Lorsque la face en bout de la tige vient frapper sur la chaussée quand le pneu tourne, la tige doit alors être repoussée dans le perça geO On part en l'espèce du principe que la force d'enfoncement est d'autant plus grande que le dépassement de la face en bout de la tige par rapport b la face en bout du corps du clou est sure de cette devenue plus grande par l I',/iace en Douts du corps du clou. On admet donc que lorsqu'on atteint une valeur limite déterminée pour le dépassement, la force de frappe est suffisamment grande pour pousser à nouveau la tige d'une quantité correspondante à l'intérieur de sa monture. En effet, lors du roulement du pneu agit sur la face en bout des tiges en métal dur une force déterminée, indépendante du poids du véhicule, et qui est nécessaire pour comprimer le caoutchouc qui, dans le pneu, se trouve en dessous du pied d'ancrage. C'est ainsi, par exemple, que, dans une nouvelle construction de la ceinture et avec un dépassement d'environ 1 à 1,2 mm au-dessus de la surface du pneu, il faut une pression d'environ 2 25 kg/mm2 pour enfoncer le clou dans le trou du pneu de telle sorte qu'il ne dépasse pas la surface du pneu. Si la tige en métal dur dépasse alors davantage la surface du pneu, il faut comprimer le caoutchouc d'autant plus et pour cella il faut, évidemment, plus de force. Lorsque, dans ces conditions, la tige en métal dur avance au-dessus de la surface du pneu plus que de la quantité désirée, cette force additionnelle doit suffire pour renfoncer la tige de métal dur dans le perçage d'une quantité telle que s'établissent de nouveau la pression prévue de 25 kg/mm2 et le dépassement correspondant de 1 à 1,2 mm. Donc, tant que n'agit sur cette face en bout de la tige an 2 métal dur qu'une force par exemple de 25 kgXmm2, la tige doit être maintenue de façon qu'elle ne s'enfonce pas. Mais si c'est une force de 40 kg/mm2 par exemple qui agit, il faudrait que la tige cède un peu à chaque tour de roue jusqu'à ce qu'elle stéta blisse sur la valeur normale du dépassement. L'expérience montre que les 25 kg/mm2 précités suffisent pour traverser la glace, la neige durcie par la gelée, etc,, avec le métal dur du clou et pour obtenir l'effet d'adhérence. Toute force allant au-delà, et par conséquent la détérioration des routes seraient évitées avec un dépassement toujours régulier. Au cours des essais effectués jusqu'à présent avec des tiges en métal dur coniques engagées dans des perçages coniques de montures métalliques (brevet américain 3 464 476), cette méthode s'est révélée incertaine et impraticable. Elle suppose, pour le fonctionnement, des tolérances si étroites, déterminées par un calcul compliqué, et par conséquent un usinage si précis de la tige et du perçage, qu'il n'est pas possible de les observer au cours d'une fabrication automatique ou qu'elles donnent lieu à une proportion élevée inadmissible de rebuts. I1 est clair, en outre, que le frottement de paroi entre la tige en métal dur et le perçage qui la reçoit augmente avec la profondeur de pénétration, de sorte qu'il faut une force d'enfoncement sans cesse plus grande au fur et à mesure que le clou s'use, pour la "correction désirée du réglaget'. Cette force de pénétration, nécessaire pour la correction du réglage, et qui n1 augmente pas linéairement, complique le calcul à un degré qui permet à peine de parvenir à une solution ou bien qui fait dépendre la possibilité d'utilisation pratique à un degré tel de hasards de fabrication dont on ne peut être maitre, que cette proposition doit être rangée parmi les théories qui ne peuvent pas être appliquées à la pratique. Même dans un dispositif à correction du réglage comportant perçage cylindrique, il y a des difficultés du fait qu'il n est jamais possible d'éviter quela tige en métal dur subisse de l'abrasion sur la face en bout, ce qui modifie la cote à l'endroit du diamètre le plus grand, par le moyen de quoi la relation prédéterminée, entre le diamètre de la tige en métal dur et le diamètre du perçage n'est plus vérifiées Un autre inconvénient de cette construction consiste en ce que la tige conique en métal dur ne vient s'appliquer qu'en partie dans le perçage cylindrique, et que, de ce fait, il n'y a pas de certitude que la tige corrige sa position en restant toujours au centre du perçage.La tige peut s'appliquer d'un seul coté, ce qui modifie de façon notable les conditions, et dans certains cas les anéantit quand la tige s'engage, en la creusant, dans la paroi extérieure du perçage. Même si on se base sur le fait que le coefficient de dilatation de la monture entourant la tige de métal dur est plus grand que le coefficient de dilatation de la tige en métal dur, il serait nécessaire de satisfaire à un autre facteur, à savoir au maintien d'une température déterminée, afin que la monture se dilate dans une mesure déterminée et que la tige en métal dur puisse s'enfoncer sous une pression d'enfoncement corrigée. Cette méthode aurait en même temps l'avantage qu'il suffit de tiges en métal dur sensiblement plus courtes que les clous à pneus connus jusqu'ici, avantage important parce que la tige en métal dur constitue, dans l'ensemble de la fabrication du clou à pneu, l'un des facteurs du coût les plus importants. On a également essayé déjà d'utiliser l'élasticité d'un ressort à boudin pour exercer sur la surface enveloppe, dans le cas d'une tige en métal dur conique, un effet de serrage prédéterminé, mais cet essai n'a pas non plus été couronné de succès, car en noyant, comme on l'a proposé, le ressort à boudin dans une matière synthétique constituant le corps du clou à pneu, on ôte au ressort la possibilité de s'échapper élastiquement et, de plus, les valeurs différentes des coefficients de dilatation de la matière synthétique et de l'acier à ressort conduisent, du fait des variations des températures dans la région des clous à pneu, lesquelles dépendent de la durée de la marche, de la température extérieure et de l'état de la route, à un effet de serrage variable non calculable sur la tige en métal dur. En conséquence, l'invention a pour but de parvenir à un moyen d'un genre nouveau de fixation par serrage, pouvant être prédéterminée, d'une tige en métal dur pouvant être enfoncée à l'intérieur du clou à pneu, en cas de dépassement d'une force déterminée agissant sur sa face en bout. On résout ce problème, conformément à l'invention, par le fait que la tige en métal dur, de préférence conique, n'est serrée et guidée en position centrale, qu'en certains endroits du perçage, en soi cylindrique, recevant la tige, par des nervures de serrage allant en se resserrant en direction du pied d'ancrage, cependant que par la conformation, par repoussage, des nervures de serrage, il se forme, entre les nervures de serrage ou derrière elles, des évidements qui permettent une déformation élastique et plastique des nervures de serrage. En conséquence, l'invention porte sur un clou à pneu de véhicules comprenant une tige en métal dur qui est placée dans une chemise composée d'un corps et d'un pied d'ancrage, et elle est caractérisée par le fait que sur le pourtour du perçage, en soi cylindrique, destiné à la tige en métal dur sont prévues des nervures de serrage allant en se rétrécissant en direction du pied d'ancrage, et, à coté de ces nervures, des évidements permettant la déformation élastique ou plastique des nervures de serrage. L'invention va être décrite de façon plus détaillée ci-après à l'aide de quelques exemples de réalisation et en regard des dessins joints. La figure 1 représente à peu près en grandeur naturelle une partie d'une bande de tôle avec différents stades de la fabrication d'un double cylindre formant les parois du perçage destiné à l'enfoncement sous pression de la tige en métal dur - la figure 2 représente à une échelle agrandie une partie de la figure 1 avec la pièce en talle découpée, non encore déformée, destinée à un double cylindre - la figure 3 est une coupe longitudinale du double cylindre terminé - la figure 4 est une coupe en travers faite le long de la ligne IV-IV de la figure 3 - la figure 5 est une coupe d'une forme de réalisation modifiée d'un double cylindre qui ressemble à la figure 3, avec le pied d'ancrage qui n'a pas encore éta formé - la figure 6 est une coupe longitudinale de l'objet de la figure 5, dont la conformation est terminée, avec la tige en métal dur mise en place - la figure 7 est une coupe d'un clou à pneu complet avec double cylindre noyé et conforme aux figures 3 et 4 - la figure 8 est une coupe en travers le long de la ligne VIII-VIII de la figure 7 - les figures 9 et 10 sont des coupes partielles de deux autres formes de réalisation de clous à pneu conformes à l'invention - la figure 11 est une coupe partielle d'un clou à pneu composé d'une tige en métal dur et d'un chemisage homogène - la figure 12 est une vue en plan de l'objet de la figure 90 L'agencement et le mode de fonctionnement des clous à pneu selon l'invention se décrivent le mieux d'après le déroulement de la fabrication d'une forme de réalisation préférée, description dans laquelle référence va être faite aux figures 1, 7 et 8. Dans la figure 1, on a désigné par 1 une bande de tole mulon dirige sous la forme d'une matière en forme de ruban, fournie en bobine, vers une machine d'emboutissage et de pliage automatique et à partir de laquelle il se forme d'une manière entièrement automatique, par ce qu'on appelle le procédé à étapes successives, une montureApour la tige en métal dur. Sur le dessin, on voit nettement comment, tout d'abord, on découpe dans la bande de tôle des trous 3, à la suite de quoi on repousse les nervures de serrage 4 et il se forme finalement la pièce découpée 5 avec ses contours extérieurs, pièce découpée qui est représentée à une échelle plus grande dans la figure 2.Au cours des étapes qui suivent s'effectue alors l'enroulement de la pièce découpée, tout d'abord à partir du bord 6 de droite, et ensuite, après que le cylindre intérieur 7 a été terminé avec les nervures de serrage 4 qui avancent à l'intérieur du perçage, également à partir du bord de gauche 8. il se forme alors un double cylindre, cependant que, dans la dernière phase de la succession d'opérations, on recourbe en direction du centre, pour les réunir, les pieds 9 qui dans les figures 1 et 2 se détachent vers le haut. Une coupe longitudinale de la monture terminée est représentée dans la figure 3, tandis que dans la figure 4 est représentée la coupe transversale correspondante. On injecte alors sous pression de préférence de façon automatique, autour de ces montures, une chemise 10 en matière synthétique (figures 7 et 8), et on enfonce dans le perçage 12 de la monture 2 une courte tige conique Il en métal dur. Ainsi qu'on le voit, dans le cas de l'invention la tige en métal dur peut être sensiblement plus courte que dans les clous à pneu traditionnels, sa longueur est en général d'environ 5 mm, et la conicité de préférence d'environ 4 , mais on peut tout de même imaginer l'emploi de tiges en métal dur de forme cylindrique avec arêtes inférieures 13 arrondies ou abattues. La conicité des nervures de serrage 4 est de préférence de la moitié, à peu près, de celle de la tige en métal dur, mais elle peut aussi lui être égale, donc d'environ 2 à 40 dans le cas d'une tige en métal dur selon la réalisation ci-dessus décrite. Ainsi qu'on le voit dans la figure 7, il subsiste entre le cylindre extérieur 14 et le cylindre intérieur 7, dans la région des nervures de serrage 4, des cavités ou évidements 15 qui rendent possible un mouvement élastique ou plastique d'échappement des nervures lors du dépassement d'une pression déterminée dans l'alésage du perçage0 Comme ces évidements sont, d'après l'invention, prévus intentionnellement, cette déformation est possible pour les nervures de serrage dans toutes les conditions de fonctionnement, donc indépendamment de tensions éventuelles de la monture 2 à l'intérieur de la chemise 10 en matière synthétique, tensions causées par les différences de coefficient de dilatation dans des conditions variables de température. La pression dans l'alésage du trou, qui est nécessaire à la déformation peut se calculer très exactement, car elle ne dépend pratiquement que des constantes de la matière de la monture 2. ainsi que des essais l'ont prouvé, à l'aide des nervures de serrage conformes à l'invention, on peut maintenir la pression nécessaire à la correction du réglage, qu'il faut exercer sur la tige en métal dur entre des tolérances étroites, même en cas de fabrication entièrement automatique et peu coûteuse des montures, en même temps qu'on a la garantie que la tige conique soit guidée, lors de la correction du réglage, toujours suivant le centre, et qu'il ne peut pas se produire de modification des pressions, qui se produisent lors de la correction du réglage. De cette façon, on est effectivement parvenu à obtenir que la pression superficielle entre tige et revêtement de la chaussée ne dépasse pas la valeur limite de 20 à 25 kg/Iflm2 qui est admissible et sans dommage pour le revêtement de la chaussée. Etant donné que la monture qui reçoit lz tige en métal dur constitue, ainsi que cela a été dit, un double cylindre, elle est déjà très stable, par elle-même et très résistante, de sorte qu'il est possible de fabriquer d'une manière particulièrement simple et économique un clou à pneu qui ne se compose que de la monture et de la tige en métal dur. Cette forme de réalisation est représentée dans les figures 5 et 6, et on peut voir dans la section de la figure 5 qu'en l'espèce, par la seule suppression des pieds 9, le cylindre intérieur 16 a été prolongé, avec les nervures de serrage 17 qui avancent à l'intérieur de son perçage, vers le bas de même que le cylindre extérieur 18 et qu'ils ont été amenés par refoulement ou déformation à la presse à la forme qu'on voit dans la figure 6, cependant qu'il se forme un pied d'ancrage 19.Etant donné que, ainsi qu'on le voit dans les figures 7 et 8, les trous 3 servent à l'ancrage de la monture 2 dans la matière synthétique de la chemise 10, on peut, naturellement, les supprimer dans la forme de réalisation selon les figures 5 et 6 qui présente alors un corps 20 lisse. Ainsi qu'on le voit dans les figures 9 et 10, il n'est pas absolument obligatoire que le rétrécissement du perçage par les nervures de serrage en direction de l'axe passant dans le milieu du perçage soit continu, bien au contraire on peut aussi provoquer un rétrécissement progressif du perçage par des nervures de serrage suivant une spirale ou suivant des échelons, auquel cas il faut il est vrai que les arêtes supérieures 21 des nervures de serrage en spirale 22 et les arêtes supérieures 23 des nervures de serrage en échelons 24 soient arrondies ou biseautées, de manière à assurer un guidage et un centrage strs des tiges en métal dur Il sur toute la longueur du perçage. Dans ce cas également, on prévoit, de façon analogue à la forme de réalisation de la figure 7, des évidements 25 et 26 dans lesquels la matière des nervures de serrage peut échapper. Lorsque, ainsi mulon le voit dans l'exemple représenté, les spirales et échelons ne font pas tout le tour du perçage, et ne sont, au contraire, prévus, comme pour les nervures de serrage 4, que dans quelques zones réparties sur le pourtour du perçage, les parties du perçage qui sont comprises entre ces zones forment d'autres évidements 27 et 28. il est vrai que, dans la forme de réalisation représentée, avec un double cylindre enfoncé dans la matière synthétique, ils peuvent ne pas être absolument nécessaires, parce que, dans ce cas, les intervalles 25, 26 entre les cylindres sont disponibles pour la déformation des nervures de serrage, mais dans les formes de réalisation d'une chemisage qui est exécuté, y compris les nervures de serrage,en une matière homogène, ils sont d'une importance essentielle. On peut en effet réaliser l'invention non seulement avec des clous à pneus avec chemisage en matière synthétique ou avec chemisage constitué de découpures de tôles enroulées, mais aussi bien au contraire, et ainsi que le montrent les figures 11 et 12, dans le cas de clous à pneus en métal fritté. Dans l'exemple représenté en l'espèce, les nervures de serrage 30qzi avancent à l'intérieur du perçage 29 ont été réalisées en même temps que la fabrication du chemisage 31, et constituent donc une partie de la pièce en métal fritté et, dans ce clou à pneu, ainsi que le montre la figure 12, lors du dépassement d'une pression d'une valeur fixée au préalable à l'intérieur de l'alésage, la matière des nervures de serrage 30 peut s'écraser et s'échapper dans les évidements 32 compris entre les nervures de serrage 30. Pour éviter que, lors de l'enfoncement, un copeau qui a été éventuellement arraché de la surface des nervures de serrage 4, 17 ou 30 par une tige en métal dur qui n'a pas été arrondie à son extrémité ou qui l'a été insuffisamment, bloque la continuation de ltenfoncement de la tige en métal dur, les nervures de serrage allant d'une extrémité à l'autre selon les figures 1 à 8 peuvent encore être interrompues par des gorges transversales 33 représentées dans la figure 11, gorges transversales dans lesquelles les copeaux peuvent s'échapper, auquel cas ces copeaux ne gênent alors plus la tige en métal dur quand elle continue de s'enfoncer. Dans les formes de réalisation selon les figures 9 et 10, cette possibilité de s'échapper est donnée directement par la forme en échelons ou en spirale des nervures de serrage. BEVENDICBIIONS 10) Clou pour pneumatiques de véhicules, comprenant une tige en métal dur qui est recueillie dans un chemisage formé d'un corps et d'un pied d'ancrage, caractérisé par le fait que sur le pourtour du perçage en lui-même cylindrique, destiné à la tige en métal dur (11,25, 26), sont prévues des nervures de serrage (4, 17, 22, 24, 30) allant en se rétrécissant en direction du pied d'ancrage, et, à côté de ces nervures, des évidements (15, 17, 28, 32) qui permettent la déformation élastique ou plastique des nervures de serrage. 20) Clou pour pneumatiques, selon la revendication 1, comprenant pour la tige en métal dur une monture noyée dans un chemisage en matière synthétique, caractérisé par le fait que la monture se compose de deux cylindres en tôle (7,14) engagés l'un à l'intérieur de l'autre et constituant un double cylindre, cependant que, dans le cylindre intérieur (7), les nervures de serrage (4,17, 22, 24) sont obtenues par repoussage et que dans la région comprise entre le cylindre intérieur et le cylindre extérieur sont prévus les évidements (15, 27, 28). 30) Clou pour pneumatiques, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le chemisage du clou est constitué uniquement par le double cylindre (16, 18) dont l'extrémité inférieure est transformée par repoussage, ou par compression dans un moule, pour constituer un pied d'ancrage (19). 40) Clou pour pneumatiques, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les nervures de serrage (4,17, 30) sont dans le sens de l'axe passant dans le milieu du perçage (12, 29). 50) Clou pour pneumatiques, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les nervures de serrage (22) avancent à l'intérieur du perçage suivant des spirales. 60) Clou pour pneumatiques, selon la revendication 1, carac térisé-par le fait que les nervures de serrage (24) avancent à l'intérieur du perçage suivant des échelons. 70) Clou selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que les arêtes supérieures (21, 23) des nervures de serrage (22, 24) sont arrondies ou biseautées. 80) Clou selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que les nervures de serrage qui avancent suivant des spirales ou par échelons ne sont prévues que sur des parties seulement du pourtour du perçage, entre lesquelles subsistent des évidements (27, 28, respectivement). 90) Clou selon la revendication 1, comprenant une monture constituée d'une pièce en métal fritté, caractérisé par le fait que les nervures de serrage (30) et les intervalles (32) formés entre ces nervures par les parois du perçage cylindrique constituent une partie de la pièce en métal fritté. 100) Clou selon l'une des revendications 4 ou 9, caractérisé par le fait que les nervures de serrage sont interrompues par des gorges transversales (33). 110) Clou selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tige en métal dur (11, 25, 26) présente une conicité d'environ 20 et que le rétrécissement du perçage dans la région des nervures de serrage (4, 17, 22, 24, 30) une conicité d'environ 2 à 4 . 120) Procédé de fabrication d'un clou pour pneumatiques, selon l-'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'à partir d'une tôle en forme de ruban on repousse tout d'abord, suivant un processus à phases successives, les nervures de serrage (4, 17), on emboutit ensuite la pièce de tôle découpée plane (5) et, dans des phases suivantes, on enroule d'abord à partir de -l'une des extrémités (6) le cylindre intérieur (7, 16) et ensuite à partir de l'autre extrémité (8) le cylindre ex térieur (14, 18) du double cylindre, cependant que dans la pièce conformée ainsi obtenue on loge, d'une manière en elle-même connue, une tige en métal dur (11) et que l'on injecte, d'une manière connue, autour de la pièce conformée, de la matière synthétique ou bien on donne à son extrémité inférieure la forme d'un pied (19) par un travail à la presse ou par repoussage.