Brevet FR2618077A1 — publié le 19890120

SKI A FACE SUPERIEURE CONVERGENTE La présente invention concerne les skis utilisés en sports d'hiver, et destinés à glisser sur la neige et la glace. Les skis généralement utilisés comportent une face inférieure de glissement 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, leur extrémité antérieure étant recourbée vers le haut pour former une spatule. L'épaisseur du ski est généralement plus importante dans la partie centrale que dans les parties antérieure et postérieure du ski. Dans les formes conventionnel- les les plus généralement utilisées, la largeur de la face inférieure du ski est plus petite dans la partie centrale que dans les parties postérieure et antérieure, la largeur étant maximale en partie antérieu- re du ski, c'est-à-dire au voisinage de la spatule. La structure interne des skis actuels est généralement une structure composite dans laquelle sont combinés différents matériaux de manière que chacun d'eux interviennent de façon spécialisée, compte-tenu de la distribution des contraintes mécaniques. La structure comprend des éléments de résistance ou lames de résistance, constituées 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. 2618 0 7 7 On a pu constater que les structures en sandwich permettent de réaliser les skis qui présentent la meilleure glisse en traces directes, c'est-àdire en déplacement dans le sens longitudinal du ski. Par contre, leurs qualités d'accrochage latéral en dévers ou en virages ne sont pas optimales, et on leur préfère pour cela les skis à structure en caisson. La structure en caisson confère au ski des propriétés d'élasticité et de résistance mécanique supérieures en flexion, et une grande résistance à la torsion selon l'axe longitudinal. On constate qu'il en résulte que de tels skis à structure en caisson présentent des qualités optimales d'accrochage latéral en dévers ou en virages sur la neige. Par contre ils sont moins performants que les skis à structure sandwich en ce qui concerne les qualités de glisse. Ainsi, avec les structures traditionnelles, il en résulte une nécessité de spécialiser les skis, selon les types d'usage que l'on veut en faire. Les skis connus ne présentent pas les qualités suffisantes permettant leur utilisation optimale en toutes neiges. La présente invention résulte d'une triple observation, et de la combinaison de ces observations permettant de définir une nouvelle structure de ski produisant des effets techniques nouveaux et' avanta- geux. La première observation est que, par variation de la largeur de la face supérieure du ski, l'on peut avantageusement faire varier l'angle d'inclinaison des faces latérales du ski en fonction. de la position longitudinale considérée le long du ski. La variation de cet angle d'inclinaison modifie la direction de l'appui latéral entre le ski et la neige. Lorsque la face latérale est peu inclinée, c'est-à-dire presque verticale, la zone correspondante du ski a du mal à pénétrer latéralement dans la neige, et la face latérale tend à frotter contre la neige. Par contre, dans les zones dans lesquelles la face latérale est plus inclinée, la pénétration latérale du ski est plus facile, le frottement contre la neige est réduit. La seconde observation concerne les réactions mécaniques du ski, principalement lorsque sa structure est de type caisson. Lorsque le caisson présente des faces latérales peu inclinées, c'est-à-dire pratiquement perpendiculaires à la face inférieure du ski, le caisson est plus rigide. Par contre, lorsque les faces latérales du caisson sont inclinées, le caisson est plus souple, et l'on se rapproche des réactions d'une structure de type sandwich. La troisième observation résulte de la possibilité de prévoir une structure composite comportant des éléments amortisseurs constitués de deux volumes de matériau visco-élastique disposés de part et d'autre d'un noyau central. Lorsqu'on augmente le volume de matériau visco- élastique, on augmente l'amortissement obtenu et, inversement, dans les zones dans lesquelles le matériau visco-élastique présente une section réduite, l'amortissement est plus faible. Partant de ces trois observations, la demanderesse a constaté que l'on obtient une structure de ski présentant des effets particuliè- rement avantageux lorsque l'on donne à la face supérieure du ski une forme particulière, dans laquelle ladite face supérieure est limitée par deux arêtes supérieures sensiblement rectilignes et qui convergent vers l'avant du ski. On comprend que, avec une telle forme, les faces latérales du ski sont très inclinées dans la zone antérieure du ski, tandis que, dans la zone postérieure du ski, les faces latérales sont peu inclinées, c'est-à-dire se rapprochent de la perpendiculaire par rapport à la face inférieure du ski. On définit ainsi une structure de ski particulière- ment bien adaptée aux skieurs débutants ou de niveau faible, ou aux skieurs qui préfèrent adopter une position en recul sur leurs skis. En effet, les faibles skieurs prennent souvent une position dans laquelle leur corps est déporté vers l'arrière sur leurs skis. La structure ainsi définie du ski assure un renforcement en torsion de l'arrière, et augmente la facilité de déclenchement de la portion antérieure du ski. Cette structure permet simultanément d'obtenir une bonne répartition des pressions sous le ski tout au long des virages, et elle favorise en outre l'écoulement de la neige sur le ski en traces directes. La forme extérieure du ski ainsi obtenue améliore les qualités aérodynamiques du ski, en favorisant la pénétration dans l'air en déplacement longitudinal. Cette forme est ainsi particulièrement bien adaptée aux skis de vitesse. Selon un mode de réalisation particulier, le corps du ski selon l'invention comprend, sensiblement sur toute sa longueur, un noyau entouré par un caisson de résistance mécanique, le caisson comportant une lame de résistance supérieure et une lame de résistance inférieure reliées par deux parois de résistance latérales, les parois de résistance latérales étant chacune parallèles à la face latérale correspondante du ski. Les variations d'inclinaison des faces latérales du ski, qui suivent les variations de largeur respectives de la face supérieure et de la face inférieure du ski en fonction de la position longitudinale considérée le long du corps de ski, induisent une variation d'inclinaison des faces latérales du caisson, et une variation avantageuse des propriétés de résistance mécanique de ce caisson. On prévoit avantageusement un noyau central bordé de deux volumes latéraux en matériau visco-élastique, chaque volume étant limité latéralement par le noyau et par la paroi latérale correspondante du ski. Les variations d'inclinaison et d'écartement des parois latérales du ski, ainsi que les variations d'épaisseur du ski, produisent une variation correspondante de section des volumes de matériau visco- élastique. Cette section évolutive confère au corps du ski des propriétés d'amortissement mécanique appropriées et réparties en fonc- tion de la position longitudinale considérée. Dans un mode de réalisation avantageux, le noyau central présente une largeur constante. 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: - la figure 1 représente une vue de dessus d'un ski selon la présente invention; - les figures 2 à 7 sont des coupes transversales du ski de la figure 1, selon les plans transversaux verticaux de coupe respectifs S-S, B-B, C- C, D-D, E-E et F-F de la figure 1; - la figure 8 représente une coupe transversale d'un ski à structure en caisson selon l'invention dans la zone S-S de la figure 1; - la figure 9 représente une coupe transversale d'un ski à structure en caisson de l'invention dans la zone C-C de la figure 1; et - la figure 10 est une coupe transversale d'un ski à structure en caisson selon l'invention dans la zone E-E de la figure 1. Comme le représentent les figures, le ski selon la présente invention comprend une face supérieure 1, une face inférieure de glissement 2, et deux faces latérales 3 et 4. La portion avant du ski 2618 0 77 est recourbée vers le haut poIdr former une spatule 5. La face inférieure 2 est bordée de deux arêtes inférieures 6 et 7 munies avantageusement de carres métalliques 60 et 70. La face inférieure 2, dans sa portion centrale représentée sur la coupe D-D de la figure 4, présente une largeur relativement réduite L7 qui augmente progressivement lorsque l'on se rapproche de chacune des deux extrémités du ski. Ainsi, la largeur est plus importante au niveau des coupes F-F de la figure 7 et B-B de la figure 3. Par contre, la face supérieure 1 présente une largeur qui varie de manière progressive et continue sur toute la longueur du ski. Ainsi, la largeur L1 dans la zone S-S est la plus réduite, *par exemple sensiblement égale à la moitié de la. largeur de la face inférieure du ski dans cette même zone; la largeur L2' dans la zone B-B est supérieure à la largeur L1; la largeur L3 dans la zone C-C est supérieure à la largeur L2; la largeur L4 dans la zone D-D est supérieure à la largeur L3; la largeur L5 dans la zone E-E est supérieure à la largeur L4; et la largeur L6 dans la zone F-F est supérieure à la largeurL5. La face supérieure 1 est limitée par deux arêtes latérales supérieures 18 et 192 qui convergent vers l'avant du ski. Cette caractéristique est essentielle, et elle détermine les propriétés particulières du ski de la présente invention. Les arêtes supérieures 18 et 19 peuvent être avantageusement de forme sensiblement rectiligne; cela facilite leur formage. L'épaisseur du ski, ou distance séparant la face inférieure 2 et la face supérieure 1, varie selon la position longitudinale considérée. Ainsi, sur les coupes représentées sur les figures 2 à 7, l'épaisseur est plus importante au niveau de la-zone centrale correspon- dant à la coupe D-D de la figure 5, et plus réduite au niveau des extrémités telles que figurées sur les coupes B-B de la figure 3 et F-F de la figure 7. La face supérieure 1 a une largeur qui varie d'une première manière définie ci-dessus. La face inférieure 2 a une largeur qui varie d'une seconde manière, sa largeur variant par exemple de manière conventionnelle selon deux lignes de cotes connues à profil latéral concave, comme le représente la figure 1. Pour permettre le raccordement entre les faces supérieure 1 et inférieure 2, tout en tenant compte des variations d'épaisseur du ski, les faces latérales 3 et 4 ont une 2618 0 7 7 inclinaison variable. Elles forment avec la face inférieure 2 un angle intérieur d'inclinaison moyenne A représenté sur la figure 5, dont la valeur varie en fonction de la position longitudinale de la section considérée. Ainsi, dans la zone centrale correspondant à la section D-D, la valeur de l'angle A est supérieure à-la valeur du même angle A dans la zone antérieure du ski correspondant aux coupes S-S ou B-B. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, les faces latérales 3 et 4 comprennent une zone inférieure, constituée par des chants respectivement 10 et 11, sensiblement perpendiculaires à la face inférieure du ski, et surmontée d'une zone supérieure respective- ment 13 et 14, présentant l'angle d'inclinaison moyenne A. Les zones inférieures 10 et 11 ont avantageusement une hauteur de quelques millimètres, et correspondent à l'emplacement des carres. De préférence, la face supérieure du ski est plus étroite que la face inférieure du ski dans chacune des zones considérées du ski. Au voisinage de l'extrémité postérieure du ski, dans la zone F-F, la face supérieure 1 est seulement légèrement plus étroite que la face inférieure 2. Il en résulte que l'angle d'inclinaison moyenne A, dans cette zone, est compris entre 60 et 90 . Par contre, en partie antérieure du ski, par exemple dans la zone B-B, la largeur L2 de la face supérieure 1 du ski est nettement inférieure à la largeur de la face inférieure 2 du ski; il en résulte que l'angle d'inclinaison moyenne A dans cette zone est inférieur à 45 . On obtient de cette manière des effets particulièrement sensibles de la forme du ski, qui lui confèrent des propriétés bien adaptées à son usage. On a représenté sur les figures 8 à 10 le détail des vues en coupe transversale d'un ski à structure en caisson et éléments amortisseurs visco-élastiques. Dans ce mode de réalisation, 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 10 représente une coupe transversale du ski au voisinage de la zone E-E. Sur cette coupe, on voit que le ski est constitué de quatre parties principales: un noyau 20 à section sensiblement rectangulaire, une coque 30, un élément inférieur 40, et une couche de remplissage 50. Le noyau 20 peut être en différents matériaux, tels que bois ou mousse synthétique, ou autres structures alvéolaires et par exemple en nid d'abeilles en aluminium; le noyau peut également être partiellement 2618 0 7 7 creux, constitué par exemple de tubes métalliques ou plastiques. La coque 30, dans le mode de réalisation représenté, est une coque composite comportant une couche extérieure d'aspect 31, par exemple en matière thermoplastique, et une couche de renfort 32 en caisson, constituée en une matière à grande résistance mécanique telle qu'un stratitifié ou un alliage d'aluminium. Par exemple, la couche extérieure 31 est en matière thermoplas- tique telle que l'acrilonitrilebutadiènestyrène, communément désigné par ABS, ou en un polyamide, ou en un polycarbonate. La couche de renfort 32 peut être réalisée à partir d'une ou plusieurs feuilles de tissu de verre, de carbone ou autres, ces couches étant avantageusement pré-imprégnées de résine thermoplastique telle que des polyéthérimides, ou des résines thermodurcissables telles que des époxydes ou des polyuréthannes. Le tissu de verre ou similaire est du type plut6t uni-directionnel, 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 50 assure la liaison entre le noyau 20 et la couche de renfort 32. La couche de remplissage 50 est constituée en matière -visco-élastique. On pourra choisir une telle matière viscoélastique parmi les matière thermoplastiques, les résines de synthèse, les élastomères silicones, les caoutchoucs, les polychloro- prènes de butyle, les nitriles acryliques, les éthylènes, les propylè- nes, les ionomères. On sait qu'un matériau visco-élastique présente un comportement intermédiaire entre un solide et un liquide, et absorbe au moins partiellement l'énergie des chocs et les sollicitations de déformation. Dans un liquide, la contrainte est directement proportion- nelle 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. La couche en matière visco- élastique peut être étroitement solidarisée aux organes de résistance mécanique, par exemple par collage ou par tout autre procédé. La couche de renfort 32 présente, comme le montre la figure, une section en U inversé, et est solidarisée à l'élément inférieur 40 formant lame de résistance inférieure. L'ensemble constitue une structu- re en caisson fermé, entourant le noyau 20. Dans le mode de réalisation représenté, le noyau 20 a une largeur sensiblement constante sur toute la longueur du corps de ski, et sa largeur est sensiblement égale à la largeur minimale de la face supérieure 1 du ski, c'est-à-dire à la largeur L1. La couche de remplissage 50 en matériau viscoélastique forme un premier volume gauche 51, et un deuxième volume droit 52. Les volumes 51 et 52 sont éventuellement reliés par une partie supérieure en forme de plaque de matière viscoélastique, et/ou par une partie inférieure également en forme de plaque de matière viscoélastique. Comme le représentent les figures, et en particulier les figures 9 et 10, on comprend que la variation d'écartement ou d'inclinaison des faces latérales 3 et 4 du ski en fonction de la position longitudinale considérée le long du ski induit une variation de forme et de section des volumes latéraux 51 et 52 en matière viscoléastique. Par exemple, la section de la matière viscoélastique est plus importante sur la figure 10 que sur la figure 9. Et, en particulier, sur la figure 8, la section de volume viscoélastique est quasiment nulle. On comprend en outre que, sur la figure 10, le caisson comporte des faces latérales sensiblement verticales, c'est-à-dire perpendiculai- res à la face inférieure 2 du ski; dans la zone représentée sur cette figure, la structure du corps de ski est de type caisson, présentant une grande résistance en torsion. Par contre, sur la figure 8, dans la zone BB, le caisson est très aplati, et les faces latérales sont quasiment inexistantes, ou très inclinées. Il en résulte que, dans cette zone, le corps de ski présente des réactions de type sensiblement identique à celles d'une structure en sandwich. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, les faces latérales 3 et 4 sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan vertical longitudinal médian I-I du ski. Il est toutefois possible de prévoir des faces latérales dissymétriques l'une de l'autre, produisant des réactions différentielles du ski. Les faces latérales du ski sont alors dissymétriques par rapport au plan vertical longitudinal médian I-I du ski, par déport transversal et/ou par inclinaisons différentes. On peut également, sans sortir du cadre de l'invention, prévoir des faces latérales non planes mais présentant un profil transversal curviligne. De même, la face supérieure 1 du ski peut présenter un profil légèrement convexe ou légèrement concave. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisa- tion quf bnt.été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendica- tions ci-après. 2618 0 77 REVENDICATIONS 1 - Ski pour évolution sur neige, comportant une face inférieure (2) de glissement se raccordant à deux faces latérales (3, 4) selon deux arêtes inférieures (6, 7), les faces latérales (3, 4) étant inclinées et se raccordant à une face supérieure (1), caractérisé en ce que la face supérieure (1) est limitée par deux arêtes supérieures (18, 19) qui convergent vers l'avant du ski. 2 - Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arêtes supérieures (18, 19) sont sensiblement rectilignes. 3 - Ski selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps du ski comprend, sensiblement sur toute sa longueur, un noyau (20) entouré par un caisson (30) de résistance mécanique, le caisson comportant une lame de résistance supérieure et une lame de résistance inférieure reliée par deux parois de résistance latérales, les parois de résistance latérale étant chacune parallèles à la face latérale correspondante (3, 4) du ski. 4 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un noyau longitudinal (20), des éléments de résistance mécaniques (30), deux volumes latéraux (51, 52) en matériau viscoélastique disposés de part et d'autre du noyau, chaque volume étant limité latéralement par le noyau et par la paroi latérale correspondante (3, 4) du ski, de sorte que les volumes latéraux ont une section évolutive et confèrent au corps du ski des propriétés d'amortis- sement mécaniques appropriées et réparties en fonction de la position longitudinale considérée. - Ski selon la revendication 4, caractérisé en ce que le noyau (20) a une largeur sensiblement constante: 6 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, en toute zone du ski, la face supérieure (1) est plus étroite que la face inférieure (2) du ski. 7 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, au voisinage de la spatule (5), la face supérieure du ski (1) présente une largeur sensiblement égale à la moitié de la largeur de la face inférieure (2). 8 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, au voisinage de l'extrémité postérieure du ski, la face supérieure (1) est seulement légèrement plus étroite que la face inférieure (2) du ski. 9 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la face inférieure (2) du ski présente une forme conventionnelle limitée par deux arêtes inférieures (6, 7) à profil latéral concave. - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, dans la zone postérieure du ski, l'angle d'inclinaison moyenne (A) des faces latérales (3, 4) du ski est compris entre 60 et 90', alors qu'en partie antérieure du ski l'angle d'inclinaison moyenne (A) des faces latérales est inférieur à 45'.