Brevet FR2653384A1 — publié le 19910426

L'invention a pour objet un dispositif de roue, rouleau, galet ou analogue et, plus précisement, un tel dispositif dont le bandage est "plein", c'est à dire est formé par un anneau de matière homogène par opposition, notamment, aux roues équipées de pneumatiques avec ou sans chambre à air. Dans de tels dispositifs connus le bandage en un matériau du type élastomère, comme du caoutchouc, est solidaire d'une jante ou armature métallique propre à être emmanchée à frettage sur un moyeu pour le montage sur un essieu, dans le cas d'une roue de véhicule, ou sur un axe dans le cas d'un galet, ou sur un arbre, dans le cas d'une roulette, etc... De tels dispositifs à bandage plein doivent satisfaire à des exigences nombreuses et parfois contradictoires comme celle de tenue mécanique, thermique, de souplesse, - en particulier dans le cas de roues de véhicules pour assurer la mobilité de ces derniers et le confort de leurs utilisateurs -, mais aussi de durée de vie, notamment en ce qui concerne la conservation au cours du temps de l'adhérence entre le bandage et la jante. En ce qui concerne ce dernier point, on a déjà proposé d'améliorer la liaison du bandage à la jante en ménageant dans celle-ci des perforations formant des moyens d'accrochage "mécanique". Cette solution est cependant relativement compliquée et onéreuse de sorte qu'elle n'est pratiquement pas mise en oeuvre dans le domaine des véhicules, par exemple, o les impératifs de coût sont stricts, d'une part, mais o on cherche également, d'autre part, à diminuer le poids des bandages roulants et aussi à faciliter autant que faire se peut la maintenance, ce qui implique, entre autres choses, que les moyeux de roues ne soient pas endommagés lors du montage sur eux des jantes et du bandage qui leur est associé. Etant donné, en outre, que les utilisateurs de rouleaux, galets de roulement, ou roues à bandage plein en caoutchouc ou polyuréthanne sont parfois à la merci d'une destruction irrémédiable du bandage par fusion de celui-ci en cas d'efforts mécaniques importants, le besoin existe, dans le domaine des organes de roulement à bandage plein, de disposer d'un tel organe qui ne présente pas les inconvénients appelés ci-dessus des dispositifs connus. C'est, par conséquent, un but de l'invention de fournir un tel dispositif de roue, galet, rouleau, ou organe analogue qui, tout en présentant les mêmes avantages que les dispositifs connus eu égard à la souplesse du bandage, aux qualités de roulement, au confort procuré aux utilisateurs, ait cependant une résistance mécanique plus élévée que celle des dispositifs connus de même qu'une meilleure tenue en température en réponse à un échauffement interne lors de son utilisation. C'est, aussi, un but de l'invention, de fournir un tel dispositif qui, exploité dans des conditions semblables à celle des dispositifs connus, ait une durée de vie nettement supérieure à celle desdits dispositfs. C'est, également, un but de l'invention de fournir un tel dispositif propre à suporter, à dimensions égales, des charges plus élevées que celles des dispositifs connus tout en étant d'un poids moindre. C'est, encore, un but de l'invention de fournir un tel dispositif de faible coût dans lequel sont éliminées les difficultés rencontrées jusqu'à présent pour l'adhérence du bandage à la jante et qui, en outre, n'endommage pas le moyeu lors de l'emanchement de la roue ou analogue sur celui-ci. Ces buts sont atteints, dans un dispositif selon l'invention, par le fait que la jante dont est solidaire le bandage plein est en un matériau composite du type de ceux comportant des renforts en mats de fibres longues noyés dans une matrice du même matériau que celui constituant le bandage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le mat de fibres longues et un mat de fibres de verre qui est prévu dans la jante suivant des couches superposées noyées dans la matrice en le même matériau que celui constitutif du bandage. Dans une forme de réalisation préférée, le bandage et la matrice enfermant les mats de fibres longues constituant la jante sont obtenus au cours d'une même phase de fabrication, par exemple lors de la polymérisation du matériau mis en oeuvre pour former le bandage et la matrice. Dans une autre forme de réalisation, on procède d'abord à la fabrication de la jante puis à la solidarisation de celle-ci et du bandage plein. Quel que soit le mode de réalisation, l'invention prévoit, de façon particulièrement avantageuse, que le matériau constitutif du bandage et de la matrice de la jante soit un matériau du type des TPE (Thermoplastiques Elastomères). Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, le matériau mis en oeuvre est du type Nylon 6 élastomérisé. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel: - la fig 1 est une vue en coupe partielle, schématique, d'un dispositif selon l'invention; - la fig 2 est une vue, également très schématique, illustrant un procédé de fabrication d'un dispositif selon l'invention. L'invention est illustrée, dans ce qui suit, en référence à une roue de véhicule, comme celles équipant des chariots élévateurs ou autres appareils de manutention du même type, étant bien entendu qu'aucun caractère limitatif ne doit être attaché à cet exemple, l'invention trouvant également application pour la réalisation de galets, rouleaux, roulettes, etc... ou organes analogues à bandage plein. Dans une telle roue 10 le moyeu 11 est prévu pour coopérer avec un essieu, non représenté, d'axe A, qui est également celui de la roue laquelle comprend un bandage plein 12 et, entre le bandage et le moyeu, une jante 13 pour le montage par emmanchement à frettage de ladite jante sur le moyeu. Conformément à l'invention, la jante 13 est en un matériau composite, c'est à dire constitué par une pluralité de couches de mats 14 de fibres longues noyées dans une matrice 15 en le même matériau que celui du bandage. Dans une forme de réalisation préférée, le matériau constitutif du bandage 12 et de la matrice 15 est du type des TPE (Thermoplastiques Elastomères). Dans une réalisation ayant conduit à des résultats très satisfaisants, ce matériau est un Nylon 6 élastomérisé et les mats 14 de fibres longues sont des mats de fibres de verre. Dans un premier mode de fabrication d'un tel dispositif on produit d'abord la jante 13, par polymérisation du matériau constitutif de sa matrice dans un moule renfermant les couches superposées de mats de fibres longues, et on solidarise ensuite ladite jante au bandage plein 12. Dans un second mode de fabrication préféré, cependant, le dispositif est réalisé en une seule étape et à l'aide d'un appareillage comprenant un moule 20, figure 2, d'axe vertical 21, reposant sur une table 22 et qui comporte un cylindre intérieur ou noyau 23 et un cylindre extérieur 24, ce dernier définissant par sa face interne 25 le diamètre externe de la roue à fabriquer, tandis que la face externe 26 du noyau 23 définit le diamètre interne de la jante. Conformément à l'invention, sur cette surface externe 26 est d'abord enroulé suivant plusieurs plis ou couches 271, 272, 273, etc... une bande d'un mat de fibres longues, avantageusement un mat de fibres de verre cette opération étant suivie du remplissage en un matériau polymérisable et par coulée, - comme montré par la flèche C -, du volume V intérieur au cylindre 24. Le moule 20, ainsi garni de matériau polymérisable auquel ont été ajoutés les ingrédients usuels, comme des catalyseurs, etc... est alors porté pendant le temps requis à la température appropriée. Après démoulage, la partie la plus externe donne le bandage plein 12 de la roue et la partie interne la jante 13 à structure de matériau composite. La jante, coulée d'une pièce avec le bandage, adhère parfaitement à ce dernier et permet le montage de la roue à emmanchement sur le moyeu 11 sans abimer ce dernier. Complémentairement, le poids de la roue est considérablement réduit par rapport à celui d'une roue habituelle à bandage plein solidarisé sur une jante métallique dans laquelle, en outre, le bandage ne peut pas être réalisé en un matériau du type TPE en raison de l'impossibilité pratique de faire adhérer un tel matériau sur du métal. EXEMPLE: Une roue à bandage plein de dimensions 285 X 100 X 200 a été fabriquée par enroulement sur un noyau de épaisseurs de mats de fibres de verre d'un poids de 500 g/m2 (comme vendu par la société OWENS CORNING FRANCE) pour former les renforts de la jante, dont la matrice et le bandage, ont été réalisés par coulée d'un Nylon 6 élastomérisé, polymérisé à 140 C pendant 10mn. On obtient ainsi une roue dont le poids, de l'ordre de 1,4 kg, est nettement inférieur à celui des roues usuelles de mêmes dimensions (2,6 kg) et dont les essais au banc montrent qu'elle a une durée de vie de deux à trois fois supérieure à celle d'une roue usuelle, cette durée de vie étant mesurée du début des essais jusqu'à ce que le bandage périsse par fusion. On constate, en outre, qu'une roue selon l'invention présente, par rapport à une roue correspondante à jante métallique et à bandage de polyuréthanne de même diamètre une résistance mécanique plus élévée, une meilleure tenue en température et une possibilité de supporter des charges plus élévées. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de roue, galet de roulement, rouleau, roulette ou analogue comportant une jante et un bandage plein, caractérisé en ce que la jante (13) dont est solidaire le bandage plein est un matériau composite du type de ceux comportant des renforts (14) en mats de fibres longues noyés dans une matrice (15) du même matériau que celui constituant le bandage (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mat de fibres longues et un mat de fibres de verre qui est prévu dans la jante (13) suivant des couches (14) superposées noyées dans la matrice (15) en le même matériau que celui constitutif du bandage (12). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bandage et la matrice enfermant les mats de fibres longues constituant la jante sont obtenus au cours d'une même phase de fabrication, par exemple lors de la polymérisation du matériau mis en oeuvre pour former le bandage et la matrice. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau constitutif du bandage et de la matrice de la jante est un matériau du type des TPE (Thermoplastiques Elastomères). 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit matériau est du type Nylon 6 élastomérisé.