Brevet FR2615405A1 — publié le 19881125

SKI A AMORTISSEMENT REPARTI La présente invention concerne les skis utilisés en sports d'hiver, et destinés à glisser sur la neige et la glace. Les skis comportent généralement une face inférieure de glisse- ment se raccordant à deux faces latérales selon deux arêtes inférieures munies de carres métalliques, les faces latérales se raccordant à une face supérieure. Les skis ont une largeur relativement petite par rapport à leur longueur, définissant ainsi une direction longitudinale, leur extrémité avant étant recourbée vers le haut pour former une spatule. La face supérieure du ski comporte une zone intermédiaire, ou zone de fixation, pour la fixation d'une chaussure de l'utilisateur. La face inférieure du ski comprend une zone de contact, entre la ligne de contact avant et la ligne de contact arrière. Dans les skis traditionnels, l'épaisseur du corps de ski varie en fonction de la position longitudinale considérée, et présente un maximum dans la zone de montage de la fixation, zone dans laquelle les couples de flexion sont généralement les plus élevés pendant l'utilisa- tion du ski. L'épaisseur plus importante au centre et plus faible au voisinage des extrémités assure simultanément une distribution uniforme de la charge, comme l'enseigne par exemple le brevet FR-A-985 174. En ce qui concerne la structure interne du ski, les skis actuels ont généralement une structure composite dans laquelle sont combinés différents matériaux de manière que chacun d'eux intervienne de façon spécialisée, compte-tenu de la distribution des contraintes mécaniques. La structure comprend des éléments de résistance ou lames de résistance, constitués en un matériau ayant une grande résistance et une grande raideur, afin de résister aux contraintes de flexion et torsion apparaissant dans le ski. La structure comprend en outre notamment des éléments de remplissage, et parfois des éléments amortisseurs. Les deux structures composites modernes principales qui ont donné lieu à des applications à grande échelle dans le ski sont la structure en sandwich et la structure en caisson. Dans une structure en caisson, décrite par exemple dans les documents FRA-985 174 et FR-A-1 124 600 (figure 3), le ski comprend un noyau interne en matière cellulaire pouvant être partiellement creux, le noyau étant entouré par les éléments de résistance disposés en lames et cloisons constituant un caisson. Dans le cas d'une structure en sandwich, décrite par exemple dans le document US-A-4 405 149, le ski comprend un noyau central, en matière cellulaire pouvant être partiellement creux, renforcé dessus et dessous respectivement par une lame de résistance supérieure et une lame de résistance inférieure, les lames de résistance ayant des qualités de résistance et de raideur supérieures à celles du noyau lui-même. Des bandes discontinues de matériau viscoélastique contraint sont encastrées et collées dans des logements ménagés dans la face inférieure du noyau central en deux ou trois zones distinctes et écartées longitudinalement l'une de l'autre, l'une au moins étant au voisinage de la spatule, une autre étant dans la zone de patin. Dans le document CH-A-525 012, des bandes longitudinales de matériau viscoélastique sont collées sur la surface supérieure du ski à structure en sandwich. Dans tous les skis connus comportant des éléments amortisseurs en bandes de matériau viscoélastique, les bandes présentent une largeur et une épaisseur constantes selon toute leur longueur. Dans les cas o les bandes sont disposées selon sensiblement toute la longueur du ski, l'expérience montre que le confort du ski est augmenté, mais l'accrocha- ge et la tenue en cap et en virage sont insuffisants. Il a également été envisagé de limiter la longueur de la bande amortisseur à la moitié avant de la longueur du ski, c'est-à-dire à la zone comprise entre la spatule et le patin. Il s'avère cependant que cette solution intermédi- aire ne présente aucun avantage par rapport à celle avec amortisseur s'étendant sur toute la longueur du ski. Enfin, dans le cas o la bande est fractionnée en plusieurs morceaux séparés, comme le décrit ie document US-A-4 405 149, l'effet d'amortissement obtenu devient très faible, et son influence est pratiquement négligeable pour les fréquen- ces habituelles de vibrations du ski en usage normal et lorsqu'une chaussure est fixée au ski par une fixation. D'autre part, dans les structures connues, l'élément amortis- seur est un élément supplémentaire, qui complique la fabrication du ski et augmente son coût. La présente invention a notamment pour objet d'éviter les inconvénients des strutures de ski connues, en proposant une nouvelle structure conférant au ski un amortissement tout à fait approprié pour obtenir à la fois un confort remarquable et des performances techniques augmentées. Les vibrations les plus gênantes, qui tendent à apparaître sur les skis traditionnels lors de leur utilisation, sont suffisamment réduites par la structure selon l'invention pour être imperceptibles; simultanément, l'absence de vibrations dans cette même gamme de fréquences produit une augmentation sensible de l'accrochage du ski sur glace ou neige dure, de sa stabilité sur les bosses, de sa stabilité en virage, et enfin de sa glisse. Selon un autre objet de l'invention, dans un ski à structure en sandwich ou à structure en caisson, l'invention vise à définir des moyens nouveaux conférant au corps du ski des propriétés d'amortissement variable selon la position longitudinale considérée. Un autre objet de la présente invention est d'obtenir une variation avantageusement continue des propriétés d'amortissement en fonction de la position longitudinale considérée du corps de ski, sans modification majeure de structure, réalisant ainsi une homogénéité de structure et de comportement, une bonne répartition des réactions le long du ski, procurant à l'utilisateur une impression de confort et de régularité des réactions du ski. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un ski dont le corps comprend, sensiblement sur toute sa longueur, un noyau longitudinal, des éléments de résistance mécani- que, des amortisseurs internes longitudinaux en matériau viscoélastique, et des éléments de remplissage liant les éléments de résistance mécanique aux autres éléments; selon l'invention, les éléments amortisseurs internes comprennent au moins un volume en matériau viscoélastique, le volume étant continu sensiblement sur toute la longueur du corps de ski et présentant une épaisseur variable le long du corps de ski en fonction de la position longitudinale considérée; le volume est limité par les parois latérales du ski et par le noyau et l'une des parois supérieure ou inférieure du ski; le noyau comprend au moins une zone d'épaisseur réduite définissant une zone d'épaisseur plus importante du volume de matériau viscoélastique. Cette disposition confère au corps de ski des propriétés d'amortissement mécanique variable en fonction de la position longitudinale considérée, et améliore sensiblement l'amortissement obtenu. On constate en particulier que l'amortissement est efficace sur une plus grande plage de fréquen- ces. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les éléments amortisseurs sont constitués par les éléments de remplissage euxmêmes, réalisés en une matière viscoélastique. La structure du ski se trouve ainsi considérablement simplifiée. La section variable des éléments amortisseurs peut alors être obtenue en prévoyant un volume supérieur en matière viscoélastique limité latéralement par les parois laterales du ski, et limité par la face supérieure du noyau et la paroi supérieure du ski. La forme naturelle des faces latérales du ski, qui sont plus rapprochées l'une de l'autre dans la zone centrale du ski que dans les extrémités, et la variation connue d'épaisseur totale du ski selon la position longitudi- nale considérée, produisent une variation de section des éléments amortisseurs, variation que l'on rend conforme à celle recherchée en la corrigeant par une variation adéquate de l'épaisseur du noyau. La section variable des éléments amortisseurs peut également être obtenue en prévoyant un volume inférieur en matière viscoélastique limité latéralement par les parois latérales du ski, et limité par la face inférieure du noyau et par la paroi inférieure du ski. - Dans les deux cas, la variation adéquate d'épaisseur du noyau induit une variation correspondante d'épaisseur de l'élément amortisseur en matériau viscoélastique: les zones dans lesquelles l'épaisseur du noyau est amoindrie correspondent à des zones dans lesquelles l'épais- seur de matériau viscoélastique est augmentée. Selon l'invention, l'amortissement est avantageusement augmenté dans certaines zones particulières de la longueur du ski, en prévoyant dans ces zones une épaisseur réduite du noyau, en ménageant un creux dans l'une des faces supérieure ou inférieure du noyau, faces en contact avec le matériau viscoélastique. Selon un mode de réalisation, le noyau comprend sur sa face supérieure au moins un creux rempli de matériau viscoélastique. En alternative ou en complément, le noyau comprend sur sa face inférieure au moins un creux rempli de matériau viscoélastique. Une telle structure d'amortissement variable peut être appli- quée avec une structure résistante en sandwich. Mais il est remarquable de constater que cet amortissement variable peut également être appliqué à une structure résistante en caisson, et l'on augmente alors sensiblement les qualités d'accrochage du ski, par la combinaison des qualités intrinsèques du caisson et de l'effet anti-vibratoire de la structure selon l'invention. On pourra avantageusement prévoir une symétrie longitudinale du ski en disposant des éléments amortisseurs symétriquement par rapport à un plan vertical longitudinal médian du ski. Les propriétés d'amortissement réparti sont toutefois obtenues également lorsque les amortisseurs sont dissymétriques, la dissymétrie pouvant être réalisée par rapport au plan vertical longitudinal médian du ski, ou assortie en outre d'une dissymétrie variable en fonction de la position longitudinale considérée le long du ski. De préférence, la section des éléments amortisseurs varie de façon continue le long du corps de ski, produisant une variation d'amortissement mécanique continue. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisa- tion particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - les figures 1 à 5 représentent respectivement des vues en coupe longitudinale du ski selon le plan vertical longitudinal médian I-I du ski, dans cinq modes de réalisation selon l'invention; - la figure 6 est une vue de dessus en coupe partielle du ski dans le mode de réalisation de la figure 1; - les figures 7 et 8 représentent respectivement des vues en coupe transversale du ski de la figure 1 selon les plans A-A et B-B; - la figure 9 représente une vue en coupe transversale du ski de la figure 2 selon le plan vertical C-C, dans un mode de réalisation à caisson; et - la figure 10 représente une coupe longitudinale partielle du ski selon un mode de réalisation particulier. Comme le représentent les figures, un ski selon la présente invention comporte de façon générale une face supérieure 1, une face inférieure 2 ou surface de glisse, une première face latérale 3, une seconde face latérale 4, une extrémité avant recourbée vers le haut en forme de spatule 5. La face inférieure 2 du ski est cambrée vers le haut entre la ligne de contact avant 6 et la ligne de contact arrière 7. Le corps du ski, ou partie du ski comprise entre la ligne de contact avant 6 et la ligne de contact arrière 7, présente une épaisseur maximale dans sa zone centrale 8, et une épaisseur qui se réduit progressivement lorsque l'on se rapproche des lignes de contact avant 6 et arrière 7. Dans le mode de réalisation représenté en coupe sur les figures 7 à 9, le ski présente une structure à caisson de résistance mécanique symétrique par rapport à l'axe vertical longitudinal médian I-I du ski. La figure 8 représente une coupe transversale du ski selon le plan B-B des figures 1 et 6. Sur cette coupe, on voit que le ski est constitué de quatre parties principales: un noyau 10, à section sensiblement rectangulaire, une coque 20, un élément inférieur 30, et une couche de remplissage 23. Le noyau 10 peut être en différents matériaux, tel que bois ou mousse synthétique, ou autres structures alvéolaires et par exemple en nid d'abeilles en aluminium; le noyau peut également être partiellement creux, constitué par exemple de tubes métalliques ou plastiques. La coque 20, dans le mode de réalisation représenté, est une coque composite comportant une couche extérieure d'aspect 21, par exemple en matière thermoplastique, et une couche de renfort 22 constituée en une matière à grande résistance mécanique telle qu'un stratifié ou un alliage d'aluminium. Par exemple, la couche extérieure 21 est en matière thermoplas- tique telle que de l'acrylonitrile butadiène styrène, communément désigné par ABS, ou en un polyamide, ou en un polycarbonate. La couche de renfort 22 peut être réalisée à partir d'une ou plusieurs feuilles de tissu de verre, de carbone ou autres, ces couches étant avantageusement préimprégnées des résines thermoplastiques telles que des polyétherimides, ou des résines thermodurcissables telles que des époxydes ou des polyuréthanes. Le tissu de verre ou similaire est du type plutôt unidirectionnel, et comprend par exemple 90 % de fibres dans le sens de la longueur du ski, et 10 % dans le sens transversal. La couche intérieure de remplissage 23 assure la liaison entre le noyau 10 et la couche de renfort 22. La couche de remplissage 23 est constituée en matière viscoélastique. L'application dans les skis d'un tel matériau viscoélastique pour réaliser un amortissement est déjà connu, et décrit dans les documents de l'art antérieur cités précédem- ment. On pourra choisir une telle matière viscoélastique parmi les matières thermoplastiques, les résines de synthèse, les élastomères silicones, les caoutchoucs, les polychloroprènes de buthyl, les nitriles acryliques, les éthylènes, les propylènes, les ionomères. On sait qu'un matériau viscoélastique présente un comportement intermédiaire entre un solide et un liquide, et absorbe au moins partiellement l'énergie des chocs et des sollicitations de déformation. Dans un liquide, la contrainte est directement proportionnelle à la vitesse de déformation; dans un solide la contrainte est directement proportionnelle à la déformation; dans un matériau viscoélastique, la contrainte est une fonction de la vitesse de déformation et de la déformation elle-même. Dans tous les modes de réalisation, la couche de remplissage 23 en matière viscoélastique peut être étroitement solidarisée aux organes de résistance mécanique, par exemple par collage ou par tout autre procédé. L'élément inférieur 30 comprend une semelle 31 en polyéthylène constituant la face inférieure 2 du ski ou surface de glisse, des carres latérales en acier 32 et 33, et une lame de résistance inférieure 34 en un matériau mécaniquement résistant. Par exemple, la lame de résistance inférieure 34 peut avoir une structure composite, comprenant une couche inférieure en fibres de verre et une couche supérieure en aluminium ou on stratifié. La lame de résistance inférieure 34 est solidarisée, selon ses bords latéraux, aux bords latéraux inférieurs correspondants de la couche de renfort 22 de la coque 20. La couche de renfort 22 de la coque 20 présente, comme le montre la figure, une section en U inversé, constituant une lame de résistance supérieure, se raccordant elle-même à deux parois de résistance latérales solidarisées à leurs bords inférieurs aux bords latéraux de la lame de résistance inférieure 34. De la sorte, la couche de renfort 22 de la coque et la lame de résistance inférieure 34 constituent une structure en caisson fermé, entourant le noyau 10. Dans les modes de réalisation représentés, le noyau 10 a une épaisseur variable en fonction de la position longitudinale considérée le long du ski, mais a une largeur constante. La couche de remplissage 23 en matériau viscoélastique forme une première couche latérale 231 de liaison, une deuxième couche latérale 232 de liaison, un volume supérieur 233 et un volume inférieur 234 en forme de plaques reliant les couches latérales 231 et 232. Comme le représentent les figures, on comprend que la variation d'épaisseur du noyau 10 en fonction de la position longitudinale considérée le long du ski induit une variation de 2615 4405 forme et de section des volumes supérieur 233 et/ou inférieur 234 en matière viscoélastique. Par exemple, la section de la matière viscoélas- tique est plus importante sur les figures 7 et 9, c'est-à-dire dans les plans de coupe A-A et C-C, que dans le plan de coupe A-A représenté sur la figure 8. Le volume supérieur 233 est limité latéralement par les parois latérales du ski, est limité vers le haut par la paroi supérieure du ski formée par la coque 20, et est limité vers le bas par la face supérieure du noyau 10. De même, le volume inférieur 234 est limité latéralement par les parois latérales du ski, est limité vers le bas par la paroi inférieure ou élément inférieur 30 du ski, et est limité vers le haut par la face inférieure du-noyau 10. Selon l'invention, le noyau 10 comprend des zones d'épaisseur réduite, définies en ménageant un creux dans l'une des faces supérieure ou inférieure du noyau. Ainsi, par exemple, le ski représenté sur les figures 1 et 6 comprend un noyau 10 dans lequel est ménagé un creux tel que le creux 40 dans la face supérieure du noyau. Le creux 40 est entièrement occupé par de la matière viscoélastique formant le volume supérieur 233. Il en résulte que, dans la zone de creux 40 pour laquelle l'épaisseur du noyau est réduite, l'épaisseur du volume viscoélastique 233 est augmentée. Cette disposition permet de définir de manière simple, par une conformation particulière du noyau 10, des zones privilégiées dans lesquelles la section de matière viscoélastique est augmentée pour assurer un amortissement supérieur. Par exemple, tel que le représentent les figures 7 et 8, dans les zones de creux tel que le creux 40, l'épaisseur du noyau est sensiblement réduite de moitié. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1, 6, 7 et 8, le ski selon l'invention comprend un noyau dont la face supérieure présente un creux 40 au voisinage de l'extrémité antérieure du ski et un creux 41 au voisinage de l'extrémité postérieure du ski, les creux 40 et 41 étant ménagés en face supérieure du noyau. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le ski comprend un noyau dans lequel est ménagé un creux 42 au voisinage de l'extrémité antérieure du ski et un creux 43 au voisinage de l'extrémité postérieure du ski, les creux 42 et 43 étant ménagés dans la face inférieure du noyau. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le noyau 10 comprend un seul creux 44 ménagé dans la partie centrale 8 de la face supérieure du noyau 10. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le ski comprend un noyau dans lequel est ménagé un seul creux 45 dans la partie centrale 8 de la face inférieure du noyau. Dans le mode de réalisation de la figure 5, le ski comprend un noyau 10 dans lequel est ménagé un seul creux 46 au tiers antérieur du corps de ski, dans la face supérieure du noyau. Dans les modes de réalisation dans lesquels les creux sont ménagés en face inférieure du noyau, dans les zones occupées dans les creux, le ski présente une section transversale telle que représentée sur la figure 9, correspondant au plan de coupe transversal C-C de la figure 2. Dans la zone de creux, le noyau 10 présente une épaisseur réduite, par exemple réduite de moitié, tandis que le volume inférieur 234 présente une épaisseur augmentée de la même valeur. Les creux représentés sur les figures 1 à 9 ont une forme rectangulaire en coupes transversale et longitudinale. D'autres formes peuvent être utilisées selon l'invention, par exemple des formes à parois arrondies 47 telles que représentées sur la figure 10, obliques, incurvées, selon toutes variantes. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, le noyau 10 est entièrement entouré de matière viscoélastique. On pourra toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, concevoir des structures de ski dans lesquelles le noyau 10 n'est pas entièrement entouré de matière viscoélastique. Par exemple, on peut concevoir une structure ne comprenant pas de volume inférieur 234 viscoélastique, une structure ne comprenant pas de couches latérales 231 et 232 de matière viscoélasti- que, une structure ne comprenant pas de volume supérieur 233 de matière viscoélastique. Par ailleurs, les modes de réalisation représentés concernent des skis dont la structure est symétrique par rapport au plan vertical longitudinal médian I-I du ski. Les effets selon la présente invention peuvent également être obtenus avec des structures dissymétriques, par exemple comportant des parois latérales 3 et 4 de ski dissymétrique. Les parois latérales peuvent également avoir une inclinaison différente de celle représentée. La presence de la couche extérieure 21 n'est pas indispensable pour obtenir les effets particuliers selon l'invention, et l'on peut définir une structure de ski dans laquelle la couche extérieure 21 et la couche de renfort 22 sont une seule et même couche de renfort. Les modes de réalisation précédents ont été décrits en relation avec une structure mécaniquement résistante en caisson. On peut toutefois appliquer la structure selon l'invention, pour la réalisation des éléments amortisseurs, dans le cas d'une structure mécaniquement résistante de type sandwich. Le ski selon la présente invention peut être fabriqué par des moyens traditionnels, par exemple par un procédé décrit dans le document FR-A-985 174. Toutefois, le ski selon l'invention peut également être fabri- qué selon un procédé décrit dans la demande de brevet français n* 87 03119 déposée par la demanderesse. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendica- tions ci-après. 2 15 4 0 5 REVENDICATIONS 1 - Ski pour évolution sur neige, dont le corps comprend, sensiblement sur toute sa longueur,, un noyau (10) longitudinal, des éléments de résistance mécanique, des éléments amortisseurs internes longitudinaux en matériau viscoélastique, et des éléments de remplissage liant les éléments de résistance aux autres éléments, caractérisé en ce que - les éléments amortisseurs internes comprennent au moins un volume en matériau viscoélastique, le volume étant continu sensiblement sur toute la longueur du corps de ski; - le volume est limité par les parois latérales du ski et par le noyau et l'une des parois supérieure ou inférieure du ski; - le noyau comprend au moins une zone d'épaisseur réduite définissant une zone d'épaisseur plus importante du volume de matériau viscoélasti- que, de sorte que les éléments en matériau viscoélastique présentent une épaisseur variable le long du corps de ski en fonction de la position longitudinale considérée, conférant au corps de ski des propriétés d'amortissement mécanique variables en fonction de la position longitu- dinale considérée. 2 - Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments amortisseurs sont constitués par les éléments de remplissage, réalisés en une matière viscoélastique. 3 - Ski selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments amortisseurs comprennent un volume supérieur en matière viscoélastique (231) disposé au-dessus du noyau longitudinal (10) entre le noyau et la paroi supérieure du ski. 4 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que- les éléments amortisseurs comprennent un volume inférieur (232) de matière viscoélastique disposé au-dessous du noyau (10), entre le noyau et la paroi inférieure du ski. - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments amortisseurs en matière viscoélasti- que comprennent deux couches latérales de liaison en matière viscoélas- tique. 6 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les zones d'épaisseur réduite du noyau sont définies en ménageant un creux dans l'une des faces supérieure ou inférieure du noyau. 7 - Ski selon la revendication 6, caractérisé en ce que le noyau comprend sur sa face supérieure au moins un creux rempli de matériau viscoélastique. 8 - Ski selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le noyau comprend sur sa face inférieure au moins un creux rempli de matériau viscoélastique. 9 - Ski selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le noyau comprend au moins un creux au voisinage de l'une des extrémités du ski. - Ski selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le noyau comprend au moins un creux dans la zone centrale du ski.