Brevet FR2478549A1 — publié le 19810925

La présente invention concerne des roues compre- nant un pneumatique et plus précisément des roues qu'on peut continuer à utiliser lorsque le pneumatique s'est dé- gonflé. Plus précisément, l'invention concerne un élément annulaire rapporté qui se loge dans le pneumatique et sur la jante d'une roue afin qu'il empêche un affaissement total du pneumatique lorsque l'air s'échappe. L'idée générale de la disposition d'un élément rapporté entre les talons d'un pneumatique afin qu'il puis- se rouler après s'être dégonflé est connue depuis un certain temps. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 2 067 545 et 2 224 066 décrivent des exemples de tels éléments rap- portés. Cependant, un problème habituellement présenté par ces éléments rapportés, représentésdans ces brevets, est que, lorsque l'élément rapporté construit est suffisamment robuste pour pouvoir supporter les charges normalement en- caissées par le pneumatique gonflé et pour maintenir les talons du pneumatique sur leur siège, il devient beaucoup trop épais et rigide pour pouvoir être monté fa- cilement sur la jante de la roue. Par exemple, les élé- ments rapportés décrits dans les deux brevets précités ont des ossatures métalliques épaisses et rigides, et celui qui est décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique na 2 224 066 a en outre une partie élastomère très épaisse. Un autre inconvénient de nombreux éléments rapportés est que, étant donné leur rigidité, ils ne peu- vent pas être montés sur une jante normale mais nécessi- tent une jante divisée en parties qui doivent être séparées pour le montage de l'élément rapporté. L'élément décrit dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique n0 2 067 545 est un exemple nécessitant une jante en plusieurs parties. D'autres éléments rapportés, par exemple du type décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique no 2 224 066, nécessitent l'utilisation d'une chambre à air séparée de façon étanche du pneumatique afin que l'élément puisse sup- porter les charges lorsque le pneumatique est dégonflé. L'invention concerne au contraire une roue à pneu- matique ayant un élément élastomère rapporté qui peut être facilement monté sur une jante classique de roue tout en pouvant supporter les charges du véhicule normalement en- caissées par un pneumatique gonflé, même lorsque celui-ci est dégonflé et roule à des vitesses pouvant atteindre km/h. En-outre, l'élément élastomère rapporté maintient les talons du pneumatique en place dans leur siège sur la jante et empêche le flottement latéral ou dandinement du pneumatique pendant sa rotation. L'élément rapporté est de construction légère si bien qu'il n'augmente que très peu le poids du véhicule; cependant, il reste fermement en place entre les talons du pneumatique et ne crée pas de vibrations sous l'action de la force centrifuge, même lors- que le véhicule roule à des vitesses de 88 km/h alors que les pneumatiques sont gonflés à la pression normale. En outre, l'élément rapporté utilisé selon l'in- vention est formé comme un tout séparé du pneumatique et il est monté de manière qu'il n'affecte pas les caractéristiques du pneumatique telles que de manipulation et de résistance de roulement lorsque le pneumatique est gonflé à sa pression normale. En outre, l'élément rapporté ne nécessite aucune pression de gonflage pour le support du pneumatique lorsque celui-ci est dégonflé, et l'élément peut être monté sur une jante classique de roue en une seule pièce. A cet effet, l'élément annulaire rapporté de la roue selon l'invention a des bords radialement internes qui sont montés sur les flasques de la jante et qui coopèrent avec les talons du pneumatique qui sont aussi montés sur ces flasques. L'élément rapporté est formé de premiers tronçons distants, placés autour de la circonférence et ayant chacun une paroi rectangulaire dirigée radialement vers l'extérieur et sensiblement concentrique à la bande de roulement du pneumatique, avec deux bords latéraux qui sont chacun parallèles à l'un des bords radialement internes précités de l'élément. Chacun des premiers tronçons a une première paire de parois latérales disposées entre les deux bords latéraux précités de la paroi externe radialement et les bords Internes radialement de l'élément rapporté, et une seconde paire de parois latérales dirigées radialement vers l'intérieur depuis les deux autresbords latéraux de la paroi rectangulaire externe radialement. Toutesles pa- rois latérales sont sensiblement perpendiculaires à la pa- roi exterr'e radialement. L'élément élastomère rapporté a en outre plusieurs seconds tronçons espacés circonféren- tiellement et reliant les premiers tronçons les uns aux autres, ces seconds tronçons ayant des parois latérales dis- posées entre les secondes paires de parois des premiers tronçons et dirigées radialement vers l'extérieur et les unes vers les autres depuis les bords radialement internes de l'élément rapporté qui coopèrent avec les talons du pneumatique. - D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une élévation latérale avec des parties arrachées d'une roue selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la roue de la figure 1; - la figure 3 est une élévation suivant les flèches III de la figure 2 d'une partie de la roue de la figure 1, à savoir l'élément annulaire rapporté; et - la figure 4 est une coupe partielle agrandie de la roue de la figure 1, suivant la]gne IV-IV de celle-ci. Comme indiqué sur les figures 1 et 2, une roue 2 a une jante 4 ayant des flasques latéraux 6, un pneumatique 8 ayant des talons 9 qui se logent sur les flasques 6, et un élément annulaire élastomère rapporté 10 disposé autour de la circonférence de la jante 4.Le pneumatique 8 est re- présenté à l'état dégonflé, étant donné que, au point de la circonférence auquel la bande de roulement du pneumatique est au contactdu sol, le pneumatique 8 est partiellement af- faissé et la jante 4 est supportée essentiellement par l'élé- ment rapporté 10. L'élément élastomère rapporté 10 a des bords internes radialement 12 montés sur les flasques 6 de la jante 4 et coopérant avec les talons 9 du pneumatique. Comme indiqué.dans les parties arrachées de la figure 1, l'élément rapporté 10 est divisé en tronçons 14 et 15 qui alternent circonférentiellement. Comme indiqué sur les figures 3 et 4, chaque tron- çon 14 a une paroi externe radialement et rectangulaire 16, concentrique à la bande de roulement du pneumatique 8, avec des bords latéraux 18 disposés parallèlement aux bords in- ternes radialement 12 de l'élément rapporté. Deux parois latérales 20 sont disposées entre les bords latéraux 18 et les bords internes radialement 12. La structure en forme de caissonde chaque tronçon 14 est complétée par une seconde paire de parois latérales 22 disposées radialement vers l'intérieur à partir des bords 24 de la paroi externe 16. Dans le mode de réalisation considéré, chacune des parois latérales 22 est divisée en deux tronçons séparés par l'orifice 23 (figure 4). Chaque paroi latérale 20 et 22 est pratiquement perpendiculaire à la paroi externe ra- dialement 16 et ces parois latérales sont ainsi placées de manière qu'elles réagissent aux charges appliquées à la paroi externe radialement 16 en opposant une résistance à la compression analogue à celle des structures en caisson. Cependant, les parois latérales 20 et 22 sont suffisamment épaisses, compte tenu de leur hauteur radiale, pour qu'el- les réagissent élastiquement aux charges les plus fortes qu'elles peuvent supporter, sans jamais s'affaisser lors- qu'elles flambent. Grâce à cette construction, les tron- çons 14, en coopération avec les tronçons 15 décrits dans la suite du présent mémoire, permettent à l'élément 10 de supporter les charges appliquées au véhicule et normale- ment supportées par un pneumatique gonflé 8. La forme de caisson des tronçons 14, comme représenté sur les figures 1 et 2, contribue aussi à donner à l'élément 10 une bonne stabilité latérale et une bonne résistance au flottement latéral lorsque l'élément roule sur un pneumatique dégonflé. Les tronçons 15 de l'élément 10 ont une section triangulaire ou en V comme indiqué sur la figure 2. Chaque tronçon 15 a des parois latérales 16 qui s'inclinent vers l'intérieur, entre les parois latérales 22 des tronçons ad- jacents 14. Les parois 26 partent des bords latéraux 12 de l'élément rapporté en direction radiale vers l'extérieur et les unes vers les autres, et les parois 26 ont de préfé- rence leurs bords externes radialement qui sont raccordés par une paroi 28 formant pont (figures 2 et 3).Les parois inclinées 26, lorsqu'elles subissent des charges radiales, transmettent une partie de celles-ci en direction axiale vers l'extérieur contre les talons 9 du pneumatique. Les tronçons 15 provoquent donc l'application par l'élément rapporté 10 d'une force externe de maintien sur les talons 9 du pneumatique qui restent dans leur logement lorsque le pneumatique 8 roule en étant dégonflé. L'aptitude des bords latéraux 12 au maintien des talons 9 du pneumatique dans les sièges 6 peut être accrue par formation de surfaces internes inclinées 30 (figures 2 et 4) qui rétrécissent les bords internes radialement 12 à l'endroit o ils coopèrent avec les flasques 6. De pré- férence, ces surfaces ont une inclinaison d'environ 450 avec l'axe de rotation de la roue 2. Lorsqu'une charge est appliquée aux parois externes radialement 16 et 28, les surfaces inclinées 30 accentuent la tendance des parois 20 et 26 à fléchir vers l'intérieur. En conséquence, chacun des bords 12 exerce une force latérale vers l'extérieur contre le talon adjacent 9 qui est ainsi maintenu sur le flasque 6. Des matières-avantageuses pour la formation de l'élément élastomère rapporté 10 sont le polyuréthanne tel que "Adiprene" LW510 ou L100, ou LW550 ou L167 de E.I. DuPont Company. Alors que les matières de référence LW550 et L167 présentent l'avantage d'un plus grand module d'é- lasticité et en conséquence de ne pas se déformer facile- ment sous l'action des forces appliquées par le véhicule, les matières de référence LW510 et L100 ont de plus grandes durées d'utilisation lorsqu'elles sont soumises à la flexion et peuventêtre préférables étant donné qu'elles peuvent sup- porter des flexions plus importantes sans se briser. Les matières de référence L100 et L167 sont for- mées de diisocyanate de toluène, de prépolymères de poly- tétraméthylène et d'étherglycols. La matière L100 a un poids moléculaire supérieur à celui de la matière L167. Lors de la préparation de la matière L100 en vue de sa vulcanisation et de son moulage, 100 parties en poids de la matière L100 sont mélangées à 14 parties en poids de 4,4'-méthylène- bis-2-chloraniline ("MOCA") et 10 parties en poids de phtalate de dioctyle. Ce dernier facilite le traitement, améliore la durée d'utilisation sous flexion et réduit la rigidité mais il réduit aussi la résistance à la rupture. On peut l'utiliser ou non suivant les propriétés voulues. Le mélange est alors placé dans un moule pendant 1 à 2 h à une température de 1040C environ. Après le moulage, la partie formée. (l'élément rapporté 10 dans le cas considéré) doit continuer à être vulcanisée à température ambiante pendant plusieurs jours avant d'être utilisée dans une roue. La matière L167 est préparée et vulcanisée de la même maniè- re et dans les mêmes conditions, mais on utilise 21,5 par- ties de "MOCA" au lieu de 14 parties. Les matières L100 et L167 avec lesquelles on utilise le composé "MOCA" comme agent de vulcanisation, présentent l'inconvénient de présenter des risques po- tentiels pour les travailleurs étant donné la nature carci- nogène de leurs vapeurs avant la vulcanisation et le moulage. Les matières LW550 et LW510 ne nécessitent pas l'utilisation du composé "MOCA' comme agent de vulcanisation et ne sont pas carcinogènes. La matière LW510 a un poids moléculaire supérieur à celui de la matière LW550 et on la prépare par mélange de 100 parties en poids de la matière LW510 avec 11 parties en poids de diaminodiphénylméthane et 10 parties de phtalate de dioctyle. On peut encore utiliser ou non le phtalate de dioctyle suivant les propriétés voulues. Le mélange est placé dans un moule et vulcanisé pendant 20 h environ à 1040C. Après moulage, la pièce formée (l'élément rapporté 10) doit continuer à se vulcaniser à température ambiante pendant plusieurs jours avant d'être utilisée dans une roue. La matière LW550 est préparée et vulcanisée de la même manière et dans les mêmes conditions, mais elle né- cessite l'utilisation de 14,1 parties en poids de diamino- diphénylméthane au lieu de il parties. Il est recommandé pour la réduction du frottement entre l'élément 10 et la paroi interne du pneumatique 8, lorsque ce dernier roule en étant dégonflé, que la paroi interne du pneumatique 8 soit revêtue d'un lubrifiant. Une matière qui convient à cet effet est un mélange de 100 par- ties en poids d'un mélange d'eau et d'éthylèneglycol ayant au moins une partie d'eau pour 4 parties dréthylèneglycol, 0,05 à 2 parties en poids d'oxyde de polyéthylène, 0,15 à 2 parties en poids d'un polysaccharide et 8 parties en poids au maximum de fibres de cellulose. Ce lubrifiant est décrit en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 045 362. Lors d'essais de roues selon l'invention, on ré- alise un élément rapporté 10 ayant des parois 16, 20, 22, 26 et 28 d'environ 9,5 mm d'épaisseur. La roue a un dia- mètre nominal de jante d'environ 380 mm et l'épaisseur radiale recommandée X (figure 4) de l'élément 10 est d'en- viron 95 mm, la largeur W de l'élément étant de 140 mm environ. La longueur recommandée Y (figure 1) de chaque tronçon 14 est d'environ 89 mm, alors que la longueur re- commandée Z de chaque tronçon 15 est d'environ 63,5 mm. L'élément rapporté 10, ayant les dimensions in- diquées et formé de polyuréthanne "Adiprene" LW510 ou LW550, est introduit dans le pneumatique 8 et peut alors être facilement déformé sur les flasques 6 de la jante 4. Les essais sur route des roues ayant les-éléments 10 des dimensions indiquées et formés des polyuréthannes LW510 et LW550 montrent que ces roues supportent le poids du véhi- cule lorsque le pneumatique est dégonflé et-maintiennent les talons du pneumatique montéssur les flasques même pendant des virages serrés à des vitesses pouvant atteindre-40 km/h. En outre, ces éléments ne présentent pas de vibrations dues à la force centrifuge qui pourraient provoquer leur déchaus- sement lorsque le véhicule roule avec les pneumatiques gon- flés à la pression normale, à des vitesses pouvant atteindre 88 km/h. On obtient des distances satisfaisantes de par- cours de 4,8 à 6,4 km alors que la roue 2 a son pneumatique 8 dégonflé, et avec utilisation, à des moments différents, d'un élément rapporté 10 formé de polyuréthanne LW510 et d'un élément rapporté 10 formé de polyuréthanne LW550. Au- delà de ces distances, la matière de l'élément 10 présente une rupture par fatigue et la conduitedevient dure. Ce- pendant, avant cette rupture, la roue fonctionne comme in- diqué précédemment, et on peut améliorer la distance qui peut être parcourue à plat à l'aide des éléments rapportés par utilisation de matières analogues aux matières LW510 et LW550. mais ayant une plus grande résistance à la fatigue, par exemple les matières L100 et L167. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'-à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses élé- ments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Roue à pneumatique, capable de supporter le roule- ment d'un véhicule sur une distance limitée lorsque l'air contenu par le pneumatique s'est échappé, ladite roue com- prenant une jante (4) ayant des flasques (6) formant des sièges de talonI sur les côtés de la jante, un pneumatique (8) ayant des talons montés sur les sièges, et un élément annulaire élastomère rapporté (10) disposé autour de la circonférence de la jante (4) à l'intérieur du pneumatique (8), l'élément rapporté (10) ayant des bords internes ra- dialement (12) montés sur les flasques de la jante et coopé- rant avec les talons du pneumatique, la roue étant caracté- risée en ce que l'élément annulaire rapporté (10) comporte 1) plusieurs premiers tronçons distants (14) formés autour de la circonférence de l'élément rapporté, chaque premier tronçon (14) ayant une paroi externe radia- lement (16) de forme rectangulaire, sensiblement concentri- que à la bande de roulement du pneumatique (8) et ayant deux bords latéraux (18) sensiblement parallèles chacun à l'un des bords internes radialement (12) de l'élément, coo- pérant avec les talons du pneumatique, chacun des premiers tronçons (14) ayant aussi une première paire de parois la- térales (20) disposées entre les deux bords latéraux (18) de la paroi externe radialement (16) et les bords internes radialement (12) de l'élément rapporté, ces premiers tron- çons ayant en outre une seconde paire de parois latérales (22) disposées radialement vers l'intérieur'depuis les deux autres bords latéraux (24) de la paroi rectangulaire ex- terne radialement (16), chacune de ces parois latérales (22) étant sensiblement perpendiculaire à la paroi externe radialement (16), et 2) plusieurs seconds tronçons (15) distants cir- conférentiellement et reliant les premiers tronçons (14) les uns aux autres, les seconds tronçons (15) ayant des parois latérales (26) disposées entre les secondes paires de parois (22) des premiers tronçons, ces parois latérales (26) des seconds tronçons se rapprochant mutuellement en direction radiale vers l'extérieur depuis les bords internes radialement (12) de l'élément rapporté qui coopèrent avec les talons du pneumatique. 2. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière élastomère de l'élément rapporté (10) a un module élevé d'élasticité. 3. Roue selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément rapporté (10) est formé d'une matière à base de polyuréthanne. 4. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parois des deux tronçons (14, 15) de l'élément rapporté ont des surfaces latérales internes inclinées à proximité des bords internesradialement (12).