Brevet FR2611517A1 — publié le 19880909

SKI A CAISSON PROFILE 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. 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 moments 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. Par ailleurs, la demanderesse a déjà décrit, dans les demandes françaises n 86 07849, 86 07850, 86 07851 et 86 07852, des formes extérieures de skis dans lesquelles les faces latérales ou chants présentent des inclinaisons variables, les faces latérales étant destinées à entrer en contact avec la neige pour obtenir des effets particuliers notamment lors des virages. 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 optimale, compte-tenu de la distribution des contraintes mécani- ques. 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. 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 le cas d'une structure en sandwich, décrite par exemple dans les documents FR-A-1 124 600 (figures 1 et 2) et FR-A-2 069 824, 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. 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 virage ne sont pas optimales, et on leur préfère pour cela les skis à structure en caisson. Dans la structure en caisson, décrite par exemple dans les documents FR-A985 174, 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. La structure en caisson confère au ski des propriétés d'élasti- cité 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 virage sur la neige. Par contre ils sont moins performants que les skis à structure sandwich en ce qui concerne les qualités de glisse. Comme la forme extérieure du ski, le caisson présente une épaisseur variable selon la zone longitudinale considérée du ski, suivant en cela la forme extérieure du ski. Malgré cette épaisseur variable, qui conduit à donner au caisson une épaisseur et une rigidité plus importantes au centre du ski et plus faibles au voisinage des extrémités, on constate que les propriétés intrinsèques du caisson défavorisent la glisse du ski, par rapport à une structure en sandwich. Il en résulte une nécessité de spécialiser les skis, selon le type d'usage que l'on veut en faire, et l'on pourra choisir un ski à structure sandwich pour obtenir une grande vitesse, par exemple en compétition de descente, et choisir un ski à structure en caisson pour obtenir un bon accrochage sur la glace, par exemple en compétition de slalom. 2 6 1 1 5 1 7 La présente invention a notamment pour objet d'éviter les inconvénients des structures de ski connues, en proposant une nouvelle structure conférant au ski simultanément des qualités optimales de glisse telles que celles des skis à structure sandwich, et des qualités optimales d'accrochage telles que celles des skis à structures en caisson. Selon un autre objet de l'invention, dans un ski à structure en caisson, l'invention vise à définir des moyens nouveaux conférant au corps du ski des propriétés de résistance variables selon la position longitudinale considérée, sans altérer de manière sensible les proprié- tés obtenues par la structure en caisson, mais permettant d'améliorer sensiblement la glisse. Un autre objet de la présente invention est d'obtenir une variation avantageusement continue des propriétés de résistance mécani- que 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. Un autre objet de l'invention est de définir des moyens permettant de combiner, dans un même ski, les propriétés de glisse et d'accrochage obtenues par la nouvelle structure et les propriétés de réaction avec la neige obtenues par les formes extérieures du ski à chants inclinés variables. 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 entouré par un caisson de résistance mécanique, le caisson comportant une lame de résistance supérieure solidaire de deux parois de résistance latérales elles-mêmes solidaires d'une lame de résistance inférieure, l'une au moins des parois de résistance latérales présentant, par rapport à la lame de résistance inférieure, un angle intérieur d'inclinaison A variable le long du corps du ski en fonction de la position longitudinale considérée; cette inclinaison variable confère au corps de ski des propriétés de résistance mécanique variables en fonction de la position longitudinale considérée; on peut admettre que des portions de caisson dans lesquelles les angles d'inclinaison A sont proches de 90' se comportent mécaniquement comme un caisson 26115 17 traditionnel, tandis que les portions dans lesquelles les angles A sont proches de 0 se comportent mécaniquement plutôt comme une structure sandwich, la structure globale du corps de ski restant toutefois homogène, avec un noyau entouré par un caisson de résistance mécanique. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'angle d'incli- naison A dans la zone centrale du ski, ou zone de fixation, est supérieur à l'angle d'inclinaison au voisinage de l'une au moins des extrémités de la zone de contact du ski. On a constaté qu'une telle répartition de l'angle d'inclinaison permet de conserver au ski les qualités d'accrochage d'un ski à caisson traditionnel, tout en amélio- rant sensiblement ses propriétés de glisse. Ce phénomène est d'autant plus marqué lorsque c'est le voisinage de la ligne de contact avant du ski qui présente une faible valeur d'inclinaison A, ou quand ce sont les deux lignes de contact avant et arrière qui, à leur voisinage, présentent un angle d'inclinaison A faible. On pourra avantageusement prévoir une symétrie longitudinale du ski en disposant des parois de résistance latérales symétriquement l'une de l'autre par rapport à un plan vertical longitudinal médian du ski. Les propriétés d'amélioration de glisse sont-toutefois obtenues également lorsque les parois de résistance latérales sont dissymétri- ques, 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. Selon un mode de réalisation, l'angle d'inclinaison A est au plus égal à 90 , sur toute la longueur du caisson. L'angle d'inclinaison A peut avantageusement prendre une valeur très voisine de 90 dans la zone centrale du corps de ski, réalisant l'effet maximum d'une structure du type caisson. Au voisinage de l'une au moins des deux lignes de contact, l'angle d'inclinaison A peut être avantageusement choisi faible, notam- ment inférieur à 10 . De préférence, l'angle d'inclinaison A varie de façon continue le long du corps de ski, produisant une variation de résistance mécanique continue. Selon un mode de réalisation de l'invention, les parois de résistance latérales sont sensiblement parallèles aux faces latérales extérieures correspondantes du ski. On combine alors les effets de la forme extérieure du ski, permettant par exemple un comportement avantageux en virage, avec les effets de la structure particulière de caisson à angle d'inclinaison variable, c'est-à-dire avec un bon accrochage et une bonne glisse du ski. 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 en perspective d'un ski selon l'invention; - la figure 2 représente une vue de dessus du ski de la figure 1; - la figure 3 représente une vue de côté du ski de la figure I; - les figures 4, 5, 6, 7 et 8 représentent respectivement des coupes transversales du ski de la figure 2 selon les plans veticaux B-B, C-C, DD, E-E et F-F; - la figure 9 représente un vue dessus d'un autre mode de réalisation du ski selon l'invention, le ski présentant une dissymétrie variable en fonction de la position longitudinale considérée; - les figures 10, 11 et 12 représentent respectivement des vues en coupe transversale du ski de la figure 9 selon les plans verticaux Cl-Cl, D1- D1, El-El; - la figure 13 représente en vue de dessus un autre mode de réalisation du ski selon l'invention, présentant une autre forme de dissymétrie par translation latérale de la face supérieure du ski par rapport à la face inférieure du ski; - les figures 14 et 15 représentent respectivement des vues en coupe transversale du ski selon la figure 13 selon les plans C2-C2.et E2-E2; - la figure 16 illustre un mode de réalisation selon l'invention dans lequel les faces latérales du caisson sont convexes; - la figure 17 représente un mode de réalisation dans lequel les faces latérales du caisson sont concaves; et - la figure 18 représente un mode de réalisation dans lequel la face supérieure du caisson est concave. 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 épaisseurmaximale 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 sur les figures 1 à 8, 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 6 représente une coupe transversale du ski au voisinage de sa zone centrale 8, coupe selon le plan D-D. Sur cette coupe, on voit que le ski est constitué de trois parties principales: un noyau 10, à section sensiblement rectangulaire, une coque 20, et un élément inférieur 30. 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. Une couche intérieure de remplissa- ge 23 assure la liaison entre le noyau 10 et la couche de renfort 22. 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 polyétberimides, 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 de renfort 22 peut également être en alliage métallique à haute limite élastique ou en verres métalliques, voire même en une combinaison 261 '15 1 7 de ces deux matériaux. La couche de remplissage 23 peut être constituée en matière thermoplastique, soit de même nature que la couche extérieure, soit de nature différente, par exemple de nature telle que le point de ramollissement soit moins élevé. 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 341 en fibres de verre et une couche supérieure 342 en alliage d'aluminium ou en 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 structure en U inversé, constituant une lame de résistance supérieure 221, se raccordant elle-même à deux parois de résistance latérales 222 et 223 solidarisées à leurs bords inférieurs aux bords latéraux de la lame de résistance inférieure 34. De la sorte, la couche de renfort 22 de ia coque et la lame de résistance inférieure 34 constituent une structure en caisson fermé, entourant le noyau 10. Comme le représentent les figures 4 à 8, la forme et les dimensions en section du caisson varient en fonction de la zone considérée le long du ski. Ainsi, dans la zone centrale représentée dans la figure 6, le caisson admet une section trapézoïdale à parois de résistance latérales 222 et 223 faiblement inclinées par rapport au plan longitudinal médian I- I du ski. Ainsi, les parois de résistance latérales 222 et 223 définissent, avec la lame de résistance inférieure 34, un angle intérieur A, ou angle d'inclinaison, dont la valeur est proche de 90 . Sur la figure 7, dans la zone intermédiaire arrière E-E du ski, la hauteur du caisson est plus faible, et l'angle d'inclinaison A est plus faible, par exemple de l'ordre de 70 comme le représente la figure. Au voisinage de la ligne de contact arrière, dans la zone F-F, la figure 8 montre que le caisson est alors très aplati, son épaisseur étant faible, et, simultanément, l'angle d'inclinaison A est faible, par exemple 10 à 20 comme le représente la figure 8. Le noyau 10 a une épaisseur très faible. De même, dans la zone intermédiaire avant du ski représentée sur la figure 5, ou zone selon la coupe C-C, le caisson a une hauteur réduite et l'angle d'inclinaison A est faible, par exemple voisin de 45 comme le représente la figure. Et au voisinage de la ligne de contact avant 6, le caisson est très aplati et.est constitué des deux lames de résistance supérieure et inférieure accollées l'une sur l'autre; on peut considérer alors que l'angle d'inclinaison A est inférieur à 10 , voire nul. La structure de la figure 6 est une structure en caisson traditionnel, tandis que la structure de la figure 4 ou de la figure 8, bien qu'étant en forme de caisson, a le comportement d'une structure de type sandwich, par le fait que l'angle A est faible. Le passage de l'une à l'autre s'effectue graduellement, par diminution progressive de l'épaisseur du ski et diminution simultanée de l'angle d'inclinaison A, lorsque l'on passe de la zone centrale du ski représentée sur la figure 6 à une zone extrême représentée sur la figure 4 ou sur la figure 8. Sans sortir de cadre de la présente invention, on peut prévoir une structure symétrique du type des figures 1 à 8 tout en choisissant des variantes de construction. Par exemple, on peut définir une structure de ski selon l'invention dans laquelle, dans la zone centrale du ski, les parois de résistance latérales 222 et 223 sont sensiblement verticales, l'angle d'inclinaison A étant alors voisin de 90 . Dans un autre mode de réalisation, on peut prévoir dans la zone centrale un angle d'inclinaison A inférieur à 90 , par exemple 80 comme le représente la figure 6. On peut également prévoir une lame de résistance inférieure 34 homogène, comportant une couche unique de matériau résistant, ou plus de deux couches. La présence de la couche extérieure 21 n'est pas indipensable 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. Ces mêmes variantes peuvent être appliquées dans les modes de réalisation qui vont être décrits ci-dessous, dans lesquels le ski présente une structure dissymétrique en coupe transversale. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 9 à 12, le ski selon l'invention présente une dissymétrie variable le long du corps de ski en fonction de la position longitudinale considérée. Ainsi, dans la zone avant du ski, telle que représentée en coupe Cl-Cl sur la figure 10, la première paroi de résistance latérale 222 du caisson présente un angle d'inclinaison Ai plus faible que l'angle d'inclinaison A2 de la seconde paroi de résistance latérale 223; par contre, dans la zone arrière, représentée en coupe sur la figure 12, l'angle Ai est supérieur à l'angle A2, et, dans la zone centrale du ski représentée en coupe sur la figure 11, les angles A1 et A2 sont égaux. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 13 à 15, le ski est également dissymétrique, et la dissymétrie est toujours dans le même sens par rapport au plan longitudinal médian I-I du ski. Dans ce cas, l'angle d'inclinaison Ai est supérieur à l'angle d'inclinaison A2 sur toute la longueur du ski. Bien entendu, dans ces deux modes de réalisation précédents, les angles A1 et A2 varient en fonction de la position considérée le long du ski, et leur variation est du même type que celle du -mode de réalisation des figures 1 à 8: dans la zone centrale, l'angle admet une valeur maximale, et décroît lorsque l'on se rapproche des extrémités du ski. On a représenté sur les figures 16 à 18 quelques autres variantes de profil longitudinal du caisson selon l'invention. Ainsi, sur la figure 16, les parois de résistance latérales 222 et 223 sont convexes, par exemple en portion de cylindre. Sur la figure 17, les parois de résistance latérale 222 et 223 sont concaves. Sur la figure 18, la lame de résistance supérieure 221 est concave, tandis que dans les modes de réalisation précédents elle était sensiblement plane et simplement cambrée longitudinalement vers le haut. Dans les modes de réalisation qui ont été représentés, les parois de résistance latérales 222 et 223 sont sensiblement parallèles aux faces latérales extérieures respectivement 4 et 3 du ski, et, dans certains modes de réalisation, elles constituent par elle-même lesdites faces latérales extérieures. Les parois de résistance latérales, incli- nées et à inclinaison variable, combinent alors les effets de modifica- tion de comportement du caisson et du ski pour la glisse et l'accrochage, et de comportement du ski lié à la forme des faces latérales du ski. 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 .. déposée le même jour 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. il REVENDICATIONS 1l - Ski pour évolution sur neige, dont le corps comprend, sensiblement sur toute sa longueur, un noyau (10) entouré par un caisson de résistance mécanique, le caisson comportant une lame de résistance supérieure (221) solidaire de deux parois de résistance latérales (222, 223) elles-mêmes solidaires d'une lame de résistance inférieure (34), les parois de résistance latérales (222, 223) formant avec la lame de résistance inférieure (34) un angle d'inclinaison (A), caractérisé en ce que l'une au mois des parois de résistance latérales présente un angle d'inclinaison A variable le long du corps de ski en fonction de la position longitudinale considérée, conférant au corps de ski des propriétés de résistance mécanique variables en fonction de la position longitudinale considérée. 2 - Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison A dans la zone centrale du ski est supérieur à l'angle d'inclinaison A au voisinage de l'une au moins des extrémités de la zone de contact du ski. 3 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison A dans la zone centrale du ski est supérieur à l'angle d'inclinaison A au voisinage de la ligne de contact avant (6) du ski. 4 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison A dans la zone centrale du ski est supérieur à l'angle d'inclinaison A au voisinage de la ligne de contact arrière (7) du ski. - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les parois de résistance latérales (222, 223) sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan vertical longitudinal médian (I-I) du ski. 6 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les parois de résistance latérales (222, 223) sont dissymétriques. 7 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison A est au plus égal à 90' sur toute la longueur du corps de ski. 8 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison A est sensiblement égal à dans la zone centrale du ski. 9 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, au voisinage de l'une au moins des deux lignes de contact (6, 7), l'angle d'inclinaison A est inférieur à 10 . 10 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison A varie de façon continue le long du corps du ski. 11 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les parois de résistance latérales (222, 223) sont sensiblement parallèles aux faces latérales extérieures correspondantes (4, 3) du ski.