Brevet FR2615404A1 — 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. 26 15404 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 de largeur constante, 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 viscoélas- tique contraint sont encastrées et collées dans des logements ménagés dans la face inférieure du noyau central, en deux ou trois zones distinctes et écartées Iongitudinalement 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, collés sur ou sous le noyau, le noyau et les bandes présentent une largeur constante 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'accrochage 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 intermédiaire 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 le document US-A-4 405 149, l'effet d'amortissement obtenu devient très faible, et son influence est pratiquement négligea- ble pour les fréquences 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 26 1 5 4 0 4 Z615404 obtenir à la fois un confort remarquable et des performances techniques augmentées. Les vibrations les plus gênantes, qui tendent à apparaltre 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. Dans certaines applications, la présente invention permet d'obtenir une variation avantageusement continue des propriétés d'amor- tissement 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 un noyau 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, les éléments amortisseurs internes en matériau viscoélastique présentant une section transversale variable le long du corps de ski en fonction de la position longitudinale considérée; les éléments amortisseurs comprennent deux volumes latéraux en matière viscoélastique disposés de part et d'autre du noyau longitudinal, chaque volume étant limité latéralement par le noyau et par la paroi latérale correspondante du ski; le noyau longitudinal présente une largeur variable le long du corps de ski en fonction de la position longitudinale considérée, de sorte que les volumes latéraux en matière viscoélastique ont une largeur évolutive et conférent au corps de ski des propriétés d'amortissement mécanique variables en fonction de la position longitudinale considérée. Cette disposition améliore sensiblement les propriétés d'amortissement par raport aux amortisseurs en bandes, et permet en particulier d'obtenir de manière simple un amortissement efficace sur une plus grande plage de fréquences. Selon un mode de réalisation avantageux, la largeur du noyau est déterminée de telle manière que la section des éléments amortisseurs dans la zone centrale et/ou au voisinage des extrémités du ski est inférieure à la section des mêmes éléments amortisseurs au voisinage du quart antérieur et du quart postérieur de la zone de contact du ski. L'amortissement est alors maximum dans les zones les plus sollicitées du ski, pendant son utilisation avec une chaussure fixée au ski par une fixation. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les éléments amortisseurs sont constitués par les éléments de remplissage eux-mêmes, réalisés en une matière viscoélastique. La structure du ski se trouve ainsi considérablement simplifiée. Une section variable des éléments amortisseurs est alors déterminée par la largeur variable du noyau, par l'écartement et éventuellement l'inclinaison variables des parois latérales du ski, et l'écartement variable entre les faces supérieure et inférieure du ski. L'effet de variation de la section des éléments amortisseurs est avantageusement obtenu lorsque les chants du noyau sont verticaux, et à écartement variable: l'une au moins des parois latérales du ski présente alors, par rapport à la face correspondante du noyau, un écartement transversal variable le long du corps de ski en fonction de la position longitudinale considérée. 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. Selon un mode de réalisation, la section des éléments amortis- seurs varie de façon continue le long du corps de ski, produisant une variation d'amortissement mécanique continue. Selon d'autres modes de réalisation de l'invention, les faces latérales du noyau présentent des zones de moindre largeur localisées aux endroits o l'on désire accroître la section des moyens amortis- seurs. 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 7 représentent une vue de dessus en coupe partielle du ski selon 7 modes de réalisation de l'invention; - la figure 8 représente une vue de côté en coupe longitudinale du ski de la figure 6; et - les figures 9, 10 et 11 représentent respectivement des coupes transversales du ski de la figure 6 selon les plans verticaux B-B, C-C, D-D, dans un mode de réalisation à structure en caisson. 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 sur les figures 9 k 11, 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 sa zone centrale 8, coupe selon le plan C-C. 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 ú615404 , 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 6 15 4 04 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. 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. 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. Selon l'invention, le noyau 10 a une largeur variable en fonction de la position longitudinale considérée le long du ski. La couche de remplissage 23 en matériau viscoélastique forme un premier volume gauche 231, un deuxième volume droit 232. Dans le mode de réalisation représenté, les volumes gauche 231 et droit 232 sont reliés par une partie supérieure 233 en forme de plaque de matière viscoélasti- que et par une partie inférieure 234 également en forme de plaque. Comme le représentent les figures, on comprend que la variation de largeur du noyau 10, ou variation d'écartement de ses faces latérales 100 et 101 en fonction de la position longitudinale considérée le long du ski induit une variation de forme et de section des volumes latéraux 231 et 232 en matière viscoélastique. Par exemple, la section de la matière viscoélas- tique est plus importante sur les figures 9 et 11, c'est-à-dire au voisinage du quart antérieur et du quart postérieur du ski, que dans la partie centrale représentée sur la figure 10. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, les éléments amortisseurs internes en matériau viscoélastique sont continus sensiblement sur toute la longueur du corps de ski. Cela signifie que leur section transversale peut varier en fonction de la position longitudinale considérée, mais que l'élément amortisseur n'est pas interrompu, c'est-à-dire ne comporte pas de partie intermédiaire dont la section est nulle. La présente invention s'applique toutefois également à des modes de réalisation dans lesquels les éléments amortisseurs peuvent être interrompus dans une ou plusieurs zones réparties longitudinalement selon la longueur du corps de ski. Dans les zones d'interruption, l'amortissement est nul. Selon l'invention, le réglage de l'amortissement est obtenu en choisissant de manière appropriée la largeur du noyau 10 et le type de matériau viscoélastique utilisé. Ainsi, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le noyau 10 comprend une partie centrale 40 de largeur sensiblement constante, et deux zones de moindre largeur 41 et 42, localisées respectivement au voisinage de l'extrémité antérieure et de l'extrémité postérieure de la zone de contact du ski. Ces zones de moindre largeur 41 et 42 du noyau définissent des zones de plus grande largeur correspondantes des volumes viscoélastiques 231 et 232, zones produisant un amortissement plus important. Sur la figure 1, les zones de moindre largeur 41 et 42 du noyau sont symétriques par rapport à l'axe longitudinal I-I du ski. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le noyau comprend' également deux zones de moindre largeur 43 et 44, disposées au voisinage des extrémités antérieure et postérieure de la zone de contact du ski. Toutefois, dans ce mode de réalisation, les zones de moindre largeur 43 et 44 sont dissymétriques par rapport à l'axe longitudinal I-I du ski, comme le représente la figure. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, le noyau comprend une seule zone de moindre largeur 45, localisée au voisinage de l'extrémité postérieure du ski. La figure 4 représente un mode de réalisation dans lequel le noyau 10 comprend une zone de moindre largeur 46 localisée au voisinage de l'extrémité antérieure de la zone de contact du ski. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, le noyau comprend une seule zone de moindre largeur 47, localisée au voisinage de la partie centrale 8 du ski. - Dans les modes de réalisation des figures 1 à 5, les zones de moindre largeur présentent une largeur nettement réduite par rapport à la largeur des parties non rétrécies de noyau. Par exemple, sur la figure 1, les zones 41 et 42 ont une largeur sensiblement égale à la moitié de la largeur de la zone centrale 40 du noyau 10. Les zones de plus faible largeur de noyau se raccordent aux zones de plus grande largeur par des décrochements relativement abruptes. Il est toutefois possible de prévoir des décrochements en pente douce, tendant à réaliser une solution intermédiaire entre les modes de réalisation des figures 1 à 5 et les modes de réalisation des figures 6 et 7 décrits ci-dessous. Dans les modes de réalisation des figures 6 et 7, la variation de largeur de noyau est progressive. Sur la figure 6, la largeur du noyau 10 dans la zone centrale, au voisinage du plan de coupe transversal C-C, est supérieure à la largeur du même noyau au voisinage des extrémités du ski, dans les plans de coupe B-B et D-D. La largeur du noyau décroît d'une manière progressive et sensiblement continue à partir de la zone centrale du corps de ski vers chacune des extrémités antérieure et postérieure du ski. Sur la figure 7, le noyau présente une première portion postérieure 48 de largeur sensiblement constante et une seconde portion antérieure 49 dont la largeur décroît progressivement à partir de la zone centrale 8 du corps de ski vers l'extrémité antérieure du ski. La décroissance de largeur du noyau est sensiblement linéaire et continue, depuis la largeur maximale atteinte au voisinage de la zone centrale 8 du corps de ski et une largeur nulle atteinte à l'extrémité antérieure du noyau, au voisinage de l'extrémité antérieure de la zone de contact du ski. Sur les modes de réalisation représentés sur les figures, les parois latérales 100 et 101 du noyau sont verticales, c'est-à-dire perpendiculaires aux faces supérieure 1 et inférieure 2 du ski. Simultanément, les faces latérales 3 et 4 du ski sont obliques. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, prévoir des faces latérales et 101 de noyau obliques, convergeant vers le haut ou vers le bas, et des faces latérales 3 et 4 de ski verticales, ou à inclinaison variable en fonction de la position longitudinale considérée le long du ski. La présence 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. 26154 0 4 REVENDICATIONS 1 - Ski pour évolution sur neige, dont le corps comprend 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, les éléments amortisseurs internes en matériau viscoé- lastique présentant une section transversale variable le long du corps de ski en fonction de la position longitudinale considérée, caractérisé en ce que: - les éléments amortisseurs comprennent deux volumes latéraux en matière viscoélastique (231, 232) disposés de part et d'autre du noyau longitudinal (10), chaque volume étant limité latéralement par le noyau et par la paroi latérale correspondante du ski, - le noyau longitudinal (10) présente une largeur variable le long du corps de ski en fonction de la position longitudinale considérée, de sorte que les volumes latéraux en matière viscoélastique ont une largeur évolutive et conférent au corps de ski des propriétés d'amortis- sement mécanique variables en fonction de la position longitudinale considérée. 2 - Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments amortisseurs internes en matériau viscoélastique (231, 232) sont continus sensiblement sur toute la longueur du corps de ski. 3 - Ski selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la largeur du noyau (10) dans la zone centrale du ski est supérieure à la largeur du même noyau (10) au voisinage des extrémités du ski. 4 - Ski selon la revendication 3, caractérisé en ce que la largeur du noyau décrolt de manière progressive et sensiblement continue à partir de la zone centrale (C-C) du corps de ski vers chacune des extrémités antérieure (D-D) et postérieure (B-B) du ski. - Ski selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau présente une première portion postérieure (48) de largeur sensiblement constante et une seconde portion antérieure (49) dont la largeur décrott progressivement à partir de la zone centrale (8) du corps de ski vers l'extrémité antérieure du ski. 6 - Ski selon la revendication 5, caractérisé en ce que la décroissance de largeur du noyau est sensiblement linéaire et continue, 26 15 40 4 depuis la largeur maximale atteinte dans la zone centrale (8) du corps de ski et jusqu'à une largeur nulle atteinte au voisinage (50) de l'extrémité antérieure de la zone de contact du ski. 7 - Ski selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau comprend deux zones de moindre largeur (41, 42), localisées respectivement au voisinage de l'extrémité antérieure et de l'extrémité postérieure de la zone de contact du ski. 8 - Ski selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau comprend une zone de moindre largeur (46) localisée au voisinage de l'extrémité antérieure de la zone de contact du ski. 9 - Ski selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau comprend une zone de moindre largeur (45) localisée au voisinage de l'extrémité postérieure de la zone de contact du ski. - Ski selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau comprend une zone de moindre largeur (47) localisée au voisinage de la zone centrale du corps de ski. 11 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les volumes latéraux (231, 232) de matière viscoélastique sont reliés par une couche supérieure (233) de liaison en matière viscoélastique. 12 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les volumes latéraux (231, 232) de matière viscoélastique sont reliés par une couche inférieure (235) de liaison en matière viscoélastique. 13 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les éléments amortisseurs sont constitués par les éléments de remplissage, réalisés en une matière viscoélastique. 14 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les faces latérales (100, 101) du noyau sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan vertical longitudinal médian (I-I) du ski. - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les faces latérales (100, 101) du noyau sont dissymétriques. 16 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les éléments de résistance mécanique comprennent une lame de résistance mécanique supérieure (221) et une lame de 26 154O4 résistance mécanique inférieure (34) formant une structure sandwich. 17 - Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les éléments de résistance mécanique comprennent une coque (20) à section en U fermée par une lame de résistance mécanique inférieure (34), formant une structure en caisson entourant le noyau.