Brevet FR2613669A1 — publié le 19881014

La présente invention concerne les pneumatiques pour automobiles et plus particulièrement un pneumatique d'automobile dont la bande de roulement de l'enveloppe est munie de pointes rétractables pour augmenter l'adhérence du pneu sur des surfaces glissantes, pointes qui peuvent être étendues et rétractées, même pendant que le véhicule roule, par la manoeuvre d'un interrupteur par le conducteur de l'automobile depuis son siège. De nombreux dispositifs et appareils ont été conçus pour augmenter l'adhérence des pneus d'automobiles sur sol glissant. Plusieurs d'entre eux comportent des pointes ou d'autres éléments saillants rétractables, susceptibles d'être étendus ou rétractés à cet effet par rapport à la surface de roulement du pneu. Quelque-uns de ces dispositifs permettent au conducteur du véhicule de commander l'extension ou la rétraction des éléments saillants de l'intérieur de l'habitacle du véhicule lorsqu'il se présente une situation dangereuse. Cette possibilité exige généra- lement l'actionnement du système par voie électrique, hydraulique ou pneumatique pour que le coût du système reste raisonnable. Le dispositif selon la présente invention, comme certains dispositifs de l'art antérieur, utilise de l'air comprimé pour produire l'extension de pointes sur un pneu. Par conséquent, les systèmes commandés par le conducteur du véhicule et délivrant de l'air comprimé aux pneus du véhicule dans le but de régler la pression à l'intérieur de ceux-ci seront nécessairement inclus dans le passage en revue qui va suivre de l'art antérieur. Le brevet des EUA n 3 766 956 au nom de Ruave et consorts, intitulé "Tire Structure" et délivré le 23 octobre 1973, décrit un pneumatique de véhicule comportant des pointes mobiles en va-et-vient et pouvant dépasser de la bande de roulement du pneu. Un diaphragme monté à l'intérieur du pneu s'applique contre la tête des pointes et, lorsque de l'air comprimé est introduit entre le diaphragme et un élément d'appui monté dans le pneu, les parties du diaphragme s'appliquant contre les têtes des pointes se déplacent vers l'extérieur et repoussent les pointes à des positions d'utili- sation o elles font saillie. Pour faire agir le diaphragme, l'air 2 6 1 3 6 6 9 comprimé doit être appliqué individuellement à chacun des pneus alors que le véhicule est à l'arrêt. Il ne peut pas être actionné par le conducteur du véhicule depuis son siège ou pendant que le véhicule est en mouvement. Le brevet des EUA n 2 841 199 au nom de Voelkel et consorts, intitulé "Traction Increasing Assembly For Vehicle Tires" et délivré le 1er juillet 1958, décrit un appareil visant à produire les mêmes résultats que l'invention décrite ici. Cepen- dant, ce dispositif comporte des valves à air, situées dans un flanc de pneumatique, qui doivent être actionnées mécaniquement par un plongeur. Ce dernier, qui n'est pas attaché au pneumatique proprement dit, doit être aligné avec la valve à air pour actionner le système. On peut considérer que l'alignement précis nécessaire entre le plongeur d'actionnement et la valve à air disposée à l'intérieur du pneu est très difficile à obtenir et que, en plus, le système risque le plus de devenir inopérant sous les conditions mêmes o l'augmentation de l'adhérence est le plus nécessaire. Sur des routes enneigées et verglacées, la neige et la glace auront tendance à se déposer autour et entre la valve et le plongeur, immobilisant ainsi le système par le gel en l'empêchant de fonctionner. Le brevet des EUA n 2 781 813 au nom de Ferguson, intitulé "Traction Wheel Construction" et délivré le 19 février 1957, décrit des pointes rétractables, disposées dans la bande de roulement d'un pneu, qui peuvent être amenées électrique- ment à une position d'utilisation au moyen d'un petit compresseur monté dans la roue. Bien que le résultat recherché par ce concept soit semblable à celui de la présente invention, on peut considérer qu'il est irréalisable parce que des pompes à air ou des compres- seurs avec le moteur électrique d'entraînement à prévoir pour produire le volume et la pression d'air nécessaires à maintenir les pointes en position étendue d'utilisation, alors que le pneuma- tique porte le poids du véhicule, sont beaucoup trop volumineux pour pouvoir être montés dans un pneumatique. 2613 6 6 9 Le brevet des EUA n 2 491 491 au nom de Freygang, intitulé "Pneumatic Tire and Anti-Skid Means Therefor" et délivré le 20 décembre 1949, montre un pneumatique ayant un grand nombre de cavités de forme allongée, qui sont disposées en croix sur le pneu, tout autour de la périphérie de celui-ci. Toutes les cavités commu- niquent avec une source d'air comprimé commune qui, lorsque le conducteur du véhicule manoeuvre un interrupteur, envoie de l'air comprimé dans Les cavités, ce qui provoque la formation de renfle- ments sur la bande de roulement du pneu au droit des cavités. On peut considérer que ce résultat est impossible à obtenir: les bandes de roulement ne se déformeront pas suffisamment et même si cela était le cas, les renflements provoqueraient simplement une marche cahotée du véhicule. Les renflements sur le pneu ne s'accro- cheraient pas au verglas par exemple mais glisseraient simplement sur lui. On peut considérer que les pointes constituent le moyen incontournable pour empêcher le glissement de pneus de caoutchouc sur la neige compactée dure, des routes mouillées et des routes verglacées. Le brevet des EUA n 3 672 421 au nom de Anderson, intitulé "Snow Tire With Rectractable Studs" et délivré le 27 juin 1972, montre un pneu avec des pointes rétractables qui peuvent être amenées en position d'utilisation par l'envoi d'air comprimé dans des tubes à air qui s'étendent circonférentiellement autour de La paroi interne du pneu. Bien qu'il soit dit dans la description de cette invention qu'il est possible d'actionner les valves qui commandent les pointes au moyen d'un électro-aimant, on peut considérer qu'il n'en sera pas ainsi aux vitesses de rotation normales des pneus ou si les roues sont bloquées à la suite d'un freinage, ce qui se produit facilement sur des routes verglacées ou mouillées, avec le résultat que les pointes ne peuvent pas être actionnées puisque le pneu ne tourne pas et ne peut donc pas faire passer la valve devant l'électroaimant, à moins que, par hasard, la roue soit bloquée exactement à la position o l'aimant est aligné avec la valve. 2 6 13 6 6 9 Enfin, Le brevet des EUA no 1 915 161 au nom de Jordon, intitulé "Apparatus for Inflating and testing the Air pressure In Pneumatic Tires" et délivré le 20 juin 1933, décrit un dispositif pour délivrer de l'air comprimé aux quatre pneumatiques d'un véhicule, dispositif qui peut être commandé par le conducteur, comme cela est le cas pour les dispositifs décrits dans les brevets des EUA 2 146 142 et 2 213 539 au nom de Weigand et délivrés le 7 février 1939 respectivement le 3 septembre 1940. D'autres dispo- sitifs pour la commande à distance de la pression interne de pneu- matiques sont décrits dans les brevets des EUA n 2 989 999 au nom de Holbrook et délivré le 27 juin 1961 et dans le brevet des EUA n 4 154 279 au nom de Tsuruta et délivré le 15 mai 1979. Bien que ces brevets ne décrivent pas des pointes de bandes de roulement actionnées par une pression d'air, ils montrent des moyens pour délivrer et contrôler la pression d'air à l'intérieur de pneumati- ques, ce qui est un élément nécessaire à la présente invention. Aucun des documents cités de l'art antérieur ne décrit le système de commande à air comprimé selon l'invention et chacun des dispositifs qui y sont décrits possèdent ses inconvénients particuliers. Bien que le pneumatique selon la présente invention soit plus coûteux à fabriquer qu'un pneu classique, on peut consi- dérer que les avantages décrits ici suppriment les inconvénients apparus dans l'art antérieur. L'objet de l'invention est un pneumatique d'automobile comportant des pointes rétractables dans la bande de roulement. Sa bande de roulement présente des cavités de forme allongée, dont la longueur est voisine de la largeur de la bande. Les cavités sont situées près de la périphérie du pneumatique, juste sous la surface de roulement, et sont espacées tout autour du pneu, en étant orientées avec leur axe longitudinal parallèlement à l'axe de rota- tion du pneu. Un élément tubulaire ou boyau gonflable est disposé dans chaque cavité, laquelle peut être remplie par le boyau lorsque celui-ci est gonflé. Un certain nombre de pointes rétractables sont espacées transversalement à la bande de roulement au droit de chacune des cavités. Les pointes sont épaulées, elles sont incorporées dans la bande de roulement et eLLes peuvent faire saillie de celle-ci sur une distance déterminée Lorsqu'elLes sont poussées radialement vers l'extérieur du pneu par les boyaux gonflables. Les pointes revien- nent à une position au-dessous de La surface de la bande de roule- ment lorsque Les boyaux sont dégonflés. Chacun des boyaux est raccordé à une source d'air com- primé, laquelle peut être mise en communication avec les boyaux sous la commande du conducteur de l'automobile sur laquelle est monté le pneu. Lorsque Le conducteur du véhicule actionne la valve de commande pour l'application de la pression d'air comprimé et provoque ainsi le gonflage des boyaux dans les cavités des pneus, les pointes sont poussées vers l'extérieur pour dépasser de la bande de roulement des pneus. Les pointes ainsi étendues améliorent l'adhérence entre les pneus et la surface glissante sur laquelle roule le véhicule. Lorsque la pression des boyaux est détendue, les pointes sont repoussées dans le pneu, sous la surface de roulement, sous l'effet de leur contact avec La chaussée pendant la rotation du pneu. Un but important de l'invention est donc de procurer des pointes rétractables incorporées dans la bande de roulement d'un pneumatique d'automobile afin d'améliorer son adhérence sur une chaussée glissante. Un autre but de L'invention est de faire en-sorte que ces pointes puissent être étendues en cas d'urgence par le conduc- teur du véhicule, pendant que Le véhicule roule, que les roues tournent ou qu'elles soient bloquées, comme cela peut être le cas sur une surface glissante. De plus, les pointes doivent automatiquement reprendre leur position en retrait lorsque le conducteur met le système hors service et l'ensemble du dispositif doit être Léger, agir rapide- ment et fonctionner convenablement par temps froid et sous des con- ditions défavorables grâce à la simplicité du mécanisme. 2 6 13 6 6 9 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes de réalisation préférés mais nullement limitatifs, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe suivant un plan diagonal d'un pneumatique selon l'invention monté sur le tambour de frein d'une roue d'automobile; - la figure 2 est une coupe partielle à plus grande échelle de ce pneu, montrant les pointes rétractables en position étendue d'utilisation; - la figure 3 est une coupe partielle semblable mon- trant les pointes en position rétractée, le dispositif étant hors service; - la figure 4 est une coupe prise suivant la ligne 4-4 de la figure 2, mais à plus grande échelle; - la figure 5 est une coupe prise suivant la ligne 5-5 de la figure 3, mais à plus grande échelle; - la figure 6 est une coupe suivant un plan diamétral perpendiculaire à l'axe d'un pneumatique selon l'invention utili- sant un premier dispositif d'alimentation en air comprimé pour l'actionnement des pointes rétractables; - la figure 7 est une coupe semblable à celle de la figure 6, mais montrant un pneumatique utilisant un autre disposi- tif pour l'alimentation en air comprimé pour l'actionnement des pointes; la figure 8 est une coupe suivant un plan diagonal, semblable à celle de la figure 1, mais montrant un autre dispositif d'amenée de l'air comprimé pour l'actionnement des pointes rétrac- tables; - la figure 9 est une coupe à plus grande échelle correspondant à celle de la figure 2 mais se rapportant au mode de réalisation de la figure 8, montrant les pointes en position étendue; et - la figure 10 est une vue semblable à celle de la figure 9 mais montrant les pointes en position rétractée. 2613 6 69 La figure 1 représente un pneumatique 11, pour voiture de tourisme ou camion, dont la bande de roulement est munie de pointes rétractables selon l'invention et qui présente des cavités 13 de forme allongée situées près de la périphérie du pneu et mutuellement espacées autour du pneu. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, les cavités sont situées juste sous la surface de la bande de roulement 15 et s'étendent d'un bord à l'autre de cette bande. Les cavités 13 pourraient s'étendre en biais par rapport à la bande de roulement mais, selon le mode de réalisation préféré, elles sont disposées avec leur axe longitudinal parallèle à l'axe de rotation du pneu et possèdent une longueur voisine de la largeur de la bande de roulement. Les figures 4 et 5 montrent que les cavités ont une forme générale rectangulaire, mais possèdent chacune un certain nombre de prolongements latéraux formant les trous 17 qui contiennent les pointes rétractables 19. Les pointes 19 sont incorporées dans la bande de roule- ment du pneu et, dans le mode de réalisation préféré, elles sont disposées à intervalles en lignes droites transversales à la bande de roulement et situées chacune au droit d'une des cavités 13. Les pointes sont conformées pour dépasser d'une distance déterminée de la surface de roulement du pneu lorsqu'elles sont poussées vers l'extérieur par des boyaux gonflables 21 logés dans les cavités et pour reprendre une position en retrait par rapport à la surface de roulement lorsque les boyaux sont dégonflés. Les pointes 19 ont une section en T et la partie ou tige 23 pouvant dépasser à l'extérieur sur une certaine longueur est cylindrique. La tête 25 de la pointe, constituant la barre transversale du T, possède également une forme cylindrique dans le mode de réalisation préféré, afin de faciliter la fabrication et pour que l'aire de surface en contact avec le pneu reste minimale, de sorte que le frottement de la pointe dans le pneu ne l'empêche d'être poussée vers l'extérieur au gonflage des boyaux. La pointe et sa tête peuvent cependant avoir aussi d'autres formes, bien entendu. Le pneu est conformé pour limiter le déplacement radia- lement vers l'extérieur des pointes par la formation d'une butée 2613 6 6 9 pour la tête de La pointe à l'intérieur du pneu. Dans le mode de réalisation préféré, chacun des trous 17 recevant une pointe, trou qui est orienté radialement vers l'extéieur dans la bande de roulement du pneu, est composé de deux parties ayant des diamètres différents et définissant entre elles un épaulement qui constitue la butée pour la tête de la pointe. La partie radialement exté- rieure 27 du trou possède à peu près le même diamètre que la tige 23 de la pointe, tandis que la partie radialement intérieur 29 du trou possède un plus grand diamètre, correspondant approximative- ment à celui de la tête 25 de la pointe. La longueur de cette partie intérieure est suffisante pour permettre le mouvement alter- natif de la tête de la pointe entre la position étendue et la posi- tion rétractée. A l'extension, la tête de la pointe vient s'appli- quer contre l'épaulement formé à la transition entre la partie intérieure 29 de grand diamètre et la partie extérieure 27 de plus petit diamètre. Bien entendu, les extrémités radialement inté- rieures des parties 29 de grand diamètre communiquent chacune avec l'une des cavités 13 de forme allongée s'étendant transversalement à la bande de roulement du pneu. Si l'on désire un ajustement plus serré du matériau du pneu autour des pointes 19 pour empêcher l'eau de pénétrer dans la cavité contenant le boyau, et aussi pour empêcher que les pointes soient étendues sous l'effet de la force centrifuge, alors qu'elles sont censées occuper la position rétractée, des ressorts pourraient être enfilés autour des tiges cylindriques 23 des pointes, entre la bande de roulement et la tête 25 des pointes, pour vaincre la résistance accrue résultant d'un ajustement serré. Chacune des cavités 13 contient un boyau gonflable et résistant 21, boyau qui remplit la cavité et pousse les pointes radialement vers l'extérieur lorsqu'il est gonflé. Dans le mode de réalisation préféré, le boyau peut avoir une paroi latérale ondulée, mais il est possible aussi de le réaliser sous forme d'un tube cylindrique. Chacun des boyaux est raccordé à une source d'air comprimé à travers une valve 21 qui peut être commandée par le conducteur du véhicule sur lequel sont montés les pneus avec les pointes rétractables. La source d'air comprimé peut être un com- presseur entraîné par le moteur du véhicule ou électriquement, mais il peut s'agir aussi d'une bouteille d'air comprimé placée sous le capot ou dans le coffre à bagages d'une voiture. La valve 31 peut être actionnée manuellement par le conducteur ou électriquement, à distance, à l'aide d'un bouton manoeuvrable par le conducteur depuis son siège. La source d'air comprimé est combinée avec un système d'alimentation comprenant, dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1, 6 et 7, des tuyaux d'alimentation 33 qui délivrent chacun l'air comprimé, à travers un raccord tournant 37, à un distributeur 35 monté dans ou sur le moyeu d'une roue. Comme le montre la figure 6, des tubes d'amenée d'air 39 peuvent rayonner à partir du distributeur et aboutir chacun sur l'un des boyaux gonflables disposés dans les cavités 13. Ce système d'alimentation, tel que représenté sur les figures 1, 6 et 7, est décrit dans le brevet des EUA 1 915 161 au nom de Jordon, brevet qui a été cité au début et qui a plus de 50 ans. Depuis cette époque, des raccords tournants plus sophistiqués pour l'air comprimé ont été mis au point et peuvent être utilisés pour la mise en oeuvre de l'inven- tion. Comme la roue monte et descend par rapport au châssis ou à la caisse du véhicule, le tuyau d'alimentation 33 reliant chaque roue à la source d'air doit être souple, mais il ne tourne pas avec la roue grâce au raccord 37. Il est possible aussi, en variante, comme représenté sur la figure 7, de ménager un ou plusieurs canaux circonféren- tiels communiquant avec les boyaux dans le flanc du pneu et de prévoir seulement un ou deux tubes d'amenée entre le distributeur et ce canal ou chacun de ces canaux dans le flanc du pneu. Il est possible encore de faire passer les tubes d'amenée d'air 39 à travers la jante de la roue, entre le tambour de frein et la jante, puis à l'intérieur du pneu, à travers l'un des flancs de celui-ci et jusqu'aux cavités 13, comme représenté sur les figures 8-10, 2613 6 6 9 afin de protéger les tubes d'amenée d'air comprimé contre l'endom- magement en cas de frottement du pneu sur le bord d'un trottoir. La présente invention procure de nombreux avantages sur l'art antérieur, le principal étant que le système d'air pour la manoeuvre des pointes est un système fermé, de sorte qu'il peut être actionné rapidement et facilement par le conducteur du véhi- cule par simple pression sur un bouton, si le système est à commande électrique, ou en manoeuvrant un bouton de commande pour permettre à l'air comprimé de s'écouler de la source dans le système d'alimentation et d'actionner les pointes pour qu'elles dépassent de la surface de roulement du pneu. Le système peut être mis en oeuvre à peu près instantanément si le véhicule commence à déraper ou à faire un tête-à- queue, de manière à permettre au conducteur de reprendre le contrôle de son véhicule avant une collision ou avant que le véhicule ne quitte la route. Comme la valve de commande 31 possède également une position de détente, le conducteur peut détendre tout le système de façon simple. La rota- tion des roues et le contact avec la chaussée produisent ensuite automatiquement la rentrée des pointes à l'intérieur des pneus. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifica- tions, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Pneumatique d'automobile, pour voiture de tourisme ou véhicule utilitaire, comportant des pointes rétractables incor- porées dans La bande de roulement de L'enveloppe et pouvant être étendues sous l'action d'air comprimé pour faire saillie de la surface de roulement du pneumatique et améliorer ainsi l'adhérence sur une chaussée glissante, caractérisé en ce que la bande de rou- lement (15) présente des cavités (13) de forme allongée, dont la Longueur est voisine de la largeur de la bande de roulement et qui sont situées près de la périphérie du pneumatique, juste sous la surface de la bande de roulement, en étant espacées circonféren- tiellement les unes des autres, les axes longitudinaux des cavités (13) étant parallèles à l'axe de rotation du pneumatique, qu'un élément tubulaire gonflable ou boyau (21) est disposé dans chacune des cavités (13) et est capable de remplir cette cavité quand il est gonflé, que plusieurs pointes rétractables (19) sont incorpo- rées dans la bande de roulement (15) en formant une rangée trans- versale à cette bande au droit de chaque cavité (13), les pointes (19) étant conformées pour faire saillie d'une longueur déterminée à l'extérieur de la bande de roulement (15) lorsqu'elles sont poussées radialement vers l'extérieur par les boyaux (21) quand ceux-ci sont gonflés et pour reprendre une position en retrait à l'intérieur de la surface de roulement de la bande (15) quand les boyaux sont dégonflés, et que les boyaux (21) peuvent être mis en communication avec une source d'air comprimé sous la commande du conducteur du véhicule sur lequel est monté le pneumatique. 2. Pneumatique selon la revendication 1, dont les pointes (19) ont une section en T constituée d'une partie en forme de tige cylindrique (23) destinée à dépasser à l'extérieur et d'une tête (25), formant la barre transversale du T, le pneumatique étant conformé pour limiter l'extension des pointes (19) radialement vers l'extérieur par une butée pour la tête (25) de la pointe, butée qui est située à l'intérieur du pneumatique. 2613 6 6 9 3. Pneumatique selon la revendication 2, o la butée est constituée par un épaulement formé dans chacun des trous (17) recevant une pointe (19), ce trou ayant une section droite circu- laire, étant orienté radialement et étant composé de deux parties (27, 29) de différents diamètres, dont la transition forme l'épau- lement-butée, la partie radialement extérieure (27) du trou ayant à peu près le même diamètre que la tige cylindrique (23) et recevant cette tige, et la partie radialement intérieure (29) du trou ayant approximativement le même diamètre que la tête (25) de la pointe (19), la partie intérieure (29) du trou communiquant avec une cavité (13) et ayant une longueur suffisante, dans le sens radial du pneumatique, pour permettre le déplacement de la tête (25) entre la position étendue d'utilisation de la pointe (19) et sa position de retrait. 4. Pneumatique selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, o les boyaux (21) sont raccordés à la source d'air comprimé par un système d'alimentation comprenant un distributeur (35) sur ou dans le moyeu de la roue sur laquelle est monté le pneumatique, un tuyau d'alimentation (33) menant de la source d'air comprimé à ce distributeur, un raccord tournant (37) entre le tuyau d'alimentation (33) et le distributeur (35) pour que celui-ci puisse tourner avec la roue sans que le tuyau d'alimentation tourne, ainsi qu'au moins un tube d'amenée d'air comprimé (39) qui s'étend à peu près suivant un rayon à partir du distributeur (35) et qui communique avec les boyaux (21) dans les cavités (13).