Brevet FR2515524A1 — publié le 19830506

La présente invention concerne une structure de ski et plus précisément des organes d'armature iso- trope, placés entre la face supérieure et la face infé- rieure ou de glisse formée de l'autre côté du ski, et qui per- -oettent une augmentation réglable de deux caractéristiques essentielles du ski, en fonction de la nature et de la quantité de matière d'armature utilisée. La popularité constante du ski de descente a attiré l'attention sur la structure des skis afin qu'un ski ayant une meilleure réponse à l'emploi des techni- ques perfectionnées de ski utilisées par les skieurs ac- tuels et donnant une plus grande vitesse du fait de ces techniques, puisse être formé Cette popularité constante a provoqué un changement des matériaux utilisés dans les skis pour la mise au point de skis ayant de meilleures caractéristiques, pour des coûts réduits de fabrication-. On ajfabriqué des skis formés de bois seul, à partir de matière composite bois-matière plastique, ainsi qu'entièrement formés de matière plastique Des skis formés entièrement d'un métal ont aussi été fabriqués, ainsi que des skis comprenant un métal dans une matière composite bois-matière plastique ou entièrement formés de matière plastique En particulier, l'apparition des skis bois-résine armée de fibres de verre et mousse de matière plastique-résine armée de fibres de verre de per- formancesélevéesa intensifié les efforts de l'industrie du ski consacrés à la résolution du problème de la réali- sation d'un ski construit à partir de matériaux de qualité et donnant de plus grandes constantes de rappel, une plus grande fréquence de résonance qui peut être sélection- née, une plus grande rigidité à la torsion qui peut aussi être sélectionnée, et à carres d'acier ayant une meil- leure résistance aux chocs. On a utilisé différentes approches pour tenter de résoudre ces problèmes lorsque des skis de meilleures performancesont apparu dans l'industrie Initialement, les skis ont été formés avec simplement une âme de bois. Pendant un certain temps, on a utilisé une âme formée d'une matière plastique, par exemple une mousse de ma- tière plastique ou un uréthanne placé dans un structure en nid d'abeilles, formée d'aluminium Cependant, étant donné les performances très élevées des skis actuels, ces skis composites sont soumis à de plus grandes contraintes de flexion telles que les constructions précitées ou bien n'ont pas pu supporter ou bien ontdonné à l'utilisa- teur du ski une sensation d'absence de réaction Aucune des structures précitées n'a permis la réalisation de skis donnant un bon compromis entre les considérations de coût élevé des matériaux, de difficultés de formation du profil des skis pendant la fabrication et portant sur d'autres problèmes, tels notamment les faibles rendements obtenus pendant les opérations de moulage et de montage utilisées dans la fabrication des skis actuels. En outre, les dessins connus de skis n'ont pas permis la réalisation de constantes élastiques comparables à celles que donnent les skis de course de performances élevées, dans les skis de loisirs ayant des longueurs prédéterminées et utilisés en général dans le public, avec une augmentation de la constante de rappel Les skis de loisirs se caractérisent en général par leur mollesse ou souplesse car ils permettent aux skieurs de virer à vitesse relativement faible Les skis rigides ou non flexibles, utilisés en général pour les courses de des- cente, sont plus difficiles à faire virer aux vitesses relativement faibles normalement atteintes par les skieurs de loisirs Une augmentation de la constante de rappel d'un ski facilite le rétablissement après un virage Ainsi, le dessin optimal d'un ski de loisirs doit donner une certaine mollesse ou souplesse mais une constante élas- tique élevée permettant à un skieur de loisirs de commencer un virage à vitesse relativement faible, grâce à la sou- plesse donnée aux skis, mais doit aussi donner une sensation plus vivante au skieur et faciliterle rétablissement du ski après virage grâce à une constante augmentée de rappel comparable à celle que présentent des skis de course de plus grand ténacité et de constante élastique centrale plus élevée. L'invention remédie aux inconvénients précités par la réalisation d'une structure de ski qui donne une plus grande constante de rappel et une sensation plus vivante pour une constante élastique globale plus faible si bien que le ski répond plus rapidement ou donne un changement plus rapide dans un virage. L'invention concerne des organes d'armature de module-élevé pour skis de descente, incorporés à une âme de bois de module relativement faible et améliorant les caractéristiques du ski. Elle concerne aussi une structure de ski de descente qui possède une constante de rappel qui est ac- crue d'une manière réglable, et qui donne une sensation plus vivante à un skieur pour une constante élastique centrale globale réduite. Elle concerne aussi une structure de ski qui augmente la fréquence de résonance du ski et sa rigidité à la torsion, d'une manière prévisible, et qui augmente aussi la résistance aux chocs des carres d'acier. Elle concerne aussi au moins une paire d'organes d'armature formés d'un matériau de module élevé pr 4 déterminé, placés entre la face supérieure et la face inférieure de glisse du ski et qui augmente les performances du ski. Elle concerne aussi des organes d'armature qui présentent une meilleure résistance au déplacement des carres par rapport au corps du ski sous l'action des chocs pendant l'utilisation. Selon un avantage de l'invention, la structure permet la formation d'un ski ayant une réponse plus rapide ou d'un ski qui permet un changement plus rapide de direc- tion en virage. Selon un autre avantage de l'invention, la struc- ture permet la formation d'un ski de performance élevée, relativement mou ou souple et donnant une sensation vivante. Selon un avantage de l'invention, la structure donne une grande rigidité à la torsion au ski. Selon un autre avantage de l'invention, cette structure permet la réalisation d'un ski souple relative- ment mou ayant une constante élevée de rappel et possédant d'excellentes caractéristiques d'accrochage et de maintien transversalement à une surface de neige ou de glace grâce à sa rigidité accrue à la torsion, adaptée à la flexion longitudinale. Plus précisément, l'invention concerne des or- ganes d'armature pour skis, disposés en direction sensi- blement perpendiculaire à la face supérieure et à la face inférieure de glisse du ski, mais vers l'intérieur par * rapport aux deux côtés opposés, ces organes d'armature étant formés d'un matériau ayant un module d'Young relati- vement élevé à la flexion par rapport au module de la matière de l'âme si bien que le ski possède une constante de rappel accrue d'une manière prévisible et une fréquence de résonance déterminée d'une manière réglable. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une perspective d'un ski ayant la structure selon l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, représentant la structure du ski selon l'invention; la figure 3 est une coupe partielle représentant une variante des bords supérieurs utilisés dans le ski selon l'invention; et la figure 4 est une coupe représentant une va- riante de structure de ski selon l'invention. La figure 1 représente en perspective un ski 10 ayant une face supérieure 11, une face inférieure 12 et deux surfaces latérales opposées 14 (une seule étant re- présentée). La figure 2 est une coupe de la structure selon l'invention La face supérieure 11 est une feuille ou couche d'acry Jonitrile-butadiène-styrène (ABS) Une cou- che 15 de résine armée de fibres de verre unidirection- nelles, ayant une épaisseur prédéterminée, est placée sous la surface supérieure 11, dans la partie centrale du ski 10 Des bords supérieurs 16 de matière plastique, disposés sur toute la longueur du ski, sont placés près de cette couche 15 à fibres unidirectionnelles sur les deux bords périphériques L'utilisation de la matière plastique dans les bords supérieurs 16, contrairement à un métal, tel que l'aluminium, dans un ski à carres pleines, a pour rôle de réduire la déformation des carres 21 pour une même charge appliquée Des organes 18 qui sont disposés perpendiculairement des bords supérieurs 16 de matière plastique jusqu'à la couche inférieure 19 de résine contenant des fibres de verre unidirectionelles, sont, placés près de chacun des côtés opposés 14 Ces der- niers sont formés de résine AES et ils ont pour rôle de protéger les organes 18 d'armature sous forme de nervures, ainsi que de former une surface externe du ski La couche inférieure 19 de fibres unidirectionnelles a aussi pour rôle de donner de la rigidité au ski Une couche 20 formée d'une feuille de caoutchouc est placée sous cette couche 19 sur toute la largeur du ski Cette couche 20 de feuille de caoutchouc facilite la liaison des carres d'acier 21 aux côtés opposés 14 et aux organes 18 d'armature et fa- cilite aussi la suppression des vibrations à l'intérieur du ski 10 pendant l'utilisation. Les carres 21 placées sous la couche 20 peuvent être à bord plein ou à bord fendu le cas échéant. On sait qu'un bord plein donne plus de vibrations au ski, lorsque tous les autres paramètres sont constants, et permet la rupture de la tension superficielle entre la surface inférieure 12 et la neige Si les carres 21 sont fendues, de manière connue dans la technique, les vibra- tions transmises au ski sont réduites. Une couche interne inférieure 22 formée de poly- éthylène ou d'aluminium est placée à l'intérieur des car- res 21 Lors d'utilisation d'aluminium, par exemple dans un ski de slalom géant, les caractéristiques de vibrations du ski sont augmentées par élévation de la fréquence de résonance du ski Dans un tel type de ski, il est souhai- table que la tension superficielle ou l'aspiration d'eau entre la surface inférieure 14 de glisse du ski et la neige soit rompue Le polyéthylène est utilisé comme rem- plissage dans cette couche inférieure interne lorsqu'une fréquence élevée de résonance n'est pas indispensable. La surface inférieure 12 du ski 10 est formée de poly- éthylène et elle constitue la grande face de contact avec la neige. On note, par observation de la surface supérieure du ski 10, qu'une couche 24 est placée-au-dessous de la. couche 15 de résine armée de fibres de verre unidirection- nelles, cette couche 24 étant formé de polyester et de fibres de verre disposées aléatoirement dans la région de la plaque de fixation Cette couche n'est utilisée que dans cette région afin qu'elle améliore la résistance de retenue des vis au ski lorsque les fixations sont mon- tées A l'extérieur de la zone de fixation, cette couche est remplacée par le bois de l'âme indiqué de façon géné- -rale par la référence 25 Une couche 23 d'une feuille de fixation est placée sous la couche 24 de polyester et de fibres de verre disposée aléatoirement dans la zone de la plaque de fixation Cette couche 23 assure la compen- sation des différences dues aux tolérances de l'âme de bois, comme indiqué de façon générale par la référence 25, en plus de sa fonction principale d'augmentation de la résistance à l'arrachement de la fixation La couche 23 peut être formée de toute matière élastomère conve- nable, bien qu'un caoutchouc ou une résine ionomère soit avantageux Lorsqu'il est comprimé par une presse, le caoutchouc ou la résine ionomère joue le rôle d'un adhésif en couche qui facilite la liaison de la couche 24 à l'âme Des espaces 27 contenant de l'air sont placés près de la couche 24 de polyester et de fibres de verre dis- poséesaléatoirement et entre les organes 18 d'armature, de part et d'autre Ces espaces ne se trouvent aussi que dans la zone de la plaque de fixation. -L'âme 25 est formée de plusieurs couches de peuplier et debouleau qui sont collées les unes aux autres afin qu'elles soient sensiblement perpendiculaires à la face supérieure 11 et à la face inférieure 12 Deux couches adjacentes de peuplier 26 qui sont collées l'une à l'autre par un adhésif convenable sont placées sur la partie externe de l'âme près des organes 18 d'armature Une couche de bouleau 28 est placée près de ces couches de peuplier. Des couches suivantes qui alternent, formées de peuplier, de bouleau et de peuplier, sont aussi collées les unes aux autres Un espace 29 en coin sépare les deux couches internes 26 de peuplier de l'âme 25 de bois et il est étroit au centre du ski mais s'élargit en se rapprochant des extrémités opposées du ski 10 Cet espace 29 en coin est un espace contenantide l'air dans lequel sont dispo- sés environ trois coins (non représentés) afin que l'âme colle ou que des couches alternées de bouleau et de peuplier puissent être repliées ou formées pendant la fabrication du ski afin qu'elles correspondent à une découpe latérale ou à une forme géométrique latérale du ski Cette découpe ou configuration géométrique latérale ainsi que le dia- gramme de flexion du ski déterminent le rayon de virage d'un ski. La figure 3 est une coupe partielle d'une variante de dessin qui peut être utilisée avec les bords supérieurs. La structure décrite précédemment comporte en outre des carres supérieures 31 (une seule étant représentée) La carre supérieure 31 est échoppée le long de sa surface externe et supérieure, contrairement à l'inclinaison régu- lière représentée sur la figure 1 En outre, les carres supérieures 31 peuvent être formées d'aluminium. La figure 4 représente une variante ayant deux jeux d'organes-d'armature, des organes 18 placés à l'exté- rieur et un second jeu d'organes 30 placés à l'intérieur. Ces organes 30 placés à l'intérieur sont disposés de part et d'autre de l'espace 29 en coin et ils augmentent encore la constante de rappel du ski et la résistance à la torsion. Il faut noter que les organes d'armature 18 et 30 peuvent être formées de graphite, d'aluminium, de résine "Aramid", de bore ou d'une autre matière convenable. La considération essentielle est la formation de ces or- ganes d'armature à l'aide d'une matière de module élevé, incorporée dans une âme de bois de module relativement faible afin que le ski formé ait un meilleur rappel et donne une sensation plus vivante pour une constante élas- tique centrale globale réduite afin que le ski ait une réponse plus rapide ou permette des changements plus rapide de direction dans les virages. Ce résultat est obtenu grâce à la relation entre les:odules d'Young à la flexion des matériaux utilisés, les conditions étant telles que la constante de proportion- nalité à la flexion-ou d'élasticité peut être représentée par l'équation E a Ainsi, une âme de bois du type considéré selon l'invention a de manière connue un module d'Young d'environ 7 109 Pa Le graphite, dans une matière composite, a un module d'Young d'environ 1,43 1011 Pa alors que celui de l'aluminium est d'environ 7,28 1010 Pa. Ainsi, la plage utilisable pour le rapport des modules des organes d'armature et de l'âme est compris entre 25/1 et 8/1 environ, la plage la plus avantageuse étant com- prise entre 12/1 et 9/1 environ La matière optimale a un rapport élevé de son module d'Young à sa densité, la densité des matériaux utilisés étant d'environ 0,40 pour le bois, 1,30 pour une matière composite contenant du graphite et 2,61 pour l'aluminium. Les constantes élastiques centrales des skis rélisés selon l'invention sont comprises entre environ 30 et 35 N/cm pour des skis de longueur comprise entre environ 190 et 205 cm Ces constantes élastiques centrales sont mesurées à l'aide d'une jauge dynamométrique de 2 150 N de capacité et un transducteur "Doric", associé à un dispositif numérique de lecture et à un dispositif à relation déplacement-force prédéterminée et à pignon "Saginaw", fonctionnant en courant continu Le déplacement prédéterminé utilisé est d'environ 2,5 cm. La résistance accrue aux chocs des carres d'acier obtenue grâce aux organes d'armature, permet la réalisa- tion d'un ski de plus grande durabilité Ce comportement est dû à la transmission de l'énergie du choc par les carres 21 et la couche 19 de fibres unidirectionnelles vers les organes d'armature L'énergie de compression du choc est alors dissipée sur toute la longueur de l'or- gane d'armature placé sur toute la surface de contact avec la neige du ski La concentration des contraintes du choc est ainsi dispersée et la durée des carres 21 d'acier est prolongée. Il faut aussi noter que les organes d'armature peuvent être collés aux autres éléments de l'âme avant le moulage du ski ou pendant le moulage, au cours de la fabrication du ski Cette technique de construction est appliquée à une construction stratifiée mais elle peut aussi être utilisée dans un procédé de fabrication à en- roulement humide ou par moulage par injection. 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 éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Ski de longueur prédéterminée, comportant une âme formée d'une matière prédéterminée ayant un module connu et délimitant une surface supérieure ( 11), une sur- face inférieure ( 12) de glisse limitée sur ses côtés op- posés par des carres métalliques ( 21), et deux côtés op- posés ( 14) sensiblement perpendiculaires aux surfaces supérieure et inférieure ( 11, 12) et placés entre elles, ledit ski étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux organes d'armature ( 18) disposés en direction sensi- blement perpendiculaire aux surfaces supérieure et infé- rieure ( 11, 12), raccordés à ces surfaces et placés à l'intérieur des deux côtés opposés ( 14), les organes d'ar- mature étant formés d'une matière ayant un module rela- tivement élevé par rapport à celui de l'âme de manière que le ski possède une constante de rappel et une fréquence de résonance élevées. 2 Ski de longueur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comporte: a) une surface supérieure ( 11), b) une surface inférieure de glisse ( 12) ayant deux côtés opposés et délimitée par des carres métalliques ( 21) disposées sur la longueur prédéterminée du ski, -c) deux côtés opposés ( 14) disposés de façon générale en direction perpendiculaire à la surface supé- rieure ( 11) et à la surface inférieure ( 12) de glisse, d) une âme de largeur prédéterminée, formée d'une matière prédéterminée ayant un module connu et placée au centre entre les deux côtés opposés e) des bords supérieurs ( 16) formés d'une ma- tière prédéterminée et placés au moins en partie au-dessous de la surface supérieure ( 11-) près des deux côtés opposés et au-dessus de ceux-ci, ces bords supérieurs-étant disposés pratiquement sur toute la longueur prédéterminée du ski, f) une couche ( 19) de matière choisie de manière prédéterminée, placée près des carres métalliques infé- rieures et au moins en partie au-dessus d'elles, cette couche ayant une épaisseur prédéterminée. g) une couche ( 24) d'une matière de fixation placée entre la couche de matière choisie de manière pré- déterminée et les carres métalliques, et h) au moins deux organes d'armature ( 18) placés à l'extérieur de l'âme et près des deux côtés opposés, vers l'intérieur par rapport à ceux-ci, ces organes d'ar- mature étant disposés sur une distance inférieure à la longueur prédéterminée du ski et étant raccordés à-une première extrémité aux bords supérieurs et à une seconde extrémité à la couche de matière choisie de manière prédé- terminée, les organes d'armature ( 18) étant en outre placés en direction générale verticale jusqu'à la surface supé- rieure ( 11) et à la surface inférieure ( 12) de glisse, ces organes d'armature étant formés d'une matière prédé- terminée d'épaisseur prédéterminée ayant un module connu qui est relativement élevé par rapport à celui de la ma- tière de l'âme afin que le ski possède une constante de rappel et une fréquence de résonance élevées. 3 Ski selon l'une des revendications I et 2, carac- térisé en ce que l'âme est formée de bois. 4 Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes d'armature ( 18) sont placés entre l'âme et les deux côtés opposés ( 14). 5 Ski selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes d'armature sont formés d'aluminium. 6 Ski selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes d'armature ( 18) sont formés de gra- phite. 7 Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme a une largeur prédéterminée, un espace ( 29) en coin étant placé sensiblement sur la longueur prédéter- minée du ski afin qu'il sépare également en deux parties la largeur prédéterminée de l'âme. 8 Ski selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'âme a un espace ( 28) en coin disposé sensiblement sur la longueur prédéterminée du ski et séparant la largeur prédéterminée de l'âme en deux parties égales. 9 Ski selon l'une des revendications 7 et 8, ca- ractérisé en ce qu'il comprend deux organes supplémentaires d'armature ( 30) placés de part et d'autre de l'espace - ( 29) en coin et disposés en direction générale perpendicu- lairement à la surface supérieure ( 11) et à la surface inférieure ( 12) de glisse. Ski selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux organes supplémentaires d'armature ( 30) sont formés d'aluminium. 11 Ski selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bords supérieurs ( 16) sont formés d'une ma- tière plastique. 12 Ski selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couche ( 19) de matière choisie de manière pré- déterminée est formée d'une résine armée de fibres de verre unidirectionnelles.