Brevet FR2657819A1 — publié le 19910809

- DISPOSITIF DE REGULATION DE LA RAIDEUR D'UN PNEUMATIQUE ET VEHICULE EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne le contrôle de la raideur d'un pneumatique, et est utilisable en particulier avec les pneumatiques montés sur les chariots élévateurs à fourches, encore appelés engins de manutention, ou sur les chargeuses utilisées en génie civil. L'adaptation des pneumatiques aux chariots élévateurs à fourches a été couronnée de succès Cependant, elle pose encore quelques problèmes non résolus à ce jour Ces problèmes sont essentiellement dus à une stabilité parfois insuffisante du chariot équipé de pneumatiques lorsque les fourches sont en position très élévée, levant la charge jusqu'à plusieurs mètres de hauteur. Dans cette configuration, la souplesse des pneumatiques, conjuguée avec la distance verticale à laquelle la charge est soulevée, transforme chaque mouvement dd chariot en une série d'oscillations avant arrière ou gauche droite parfois dangereuses car il peut y avoir un risque de basculement du chariot A tout le moins, ces oscillations sont extrêmement gênantes pour les manoeuvres de positionnement de la charge. Ces mouvements peuvent bien sûr être limités si le chariot est commandé sans brusquerie Mais alors c'est le rendement global qui risque d'en pâtir, et en outre, ces chariots ne comportent pas toujours des commandes suffisamment progressives pour pouvoir limiter les oscillations indésirables. Le problème à la base de l'invention consiste à chercher à concilier les avantages que possède le pneumatique du point de vue de son prix, de la résistance à l'avancement, de la durée de vie, de la filtration des vibrations en roulage, de 2 - l'adhérence, avec les avantages spécifiques du bandage plein, quant à la stabilité du chariot de manutention lorsqu'il soulève une charge à grande hauteur. Il est déjà connu d'accroître la raideur des pneumatiques utilisés pour les applications de manutention, soit en les remplissant de polyuréthane, soit en utilisant des chambres à air renforcées. Toutes ces solutions reviennent pratiquement à transformer le pneumatique pour le faire se rapprocher du bandage plein, et on perd une bonne partie de ses avantages propres. Dans une pneumatique classique, lorsque la flèche augmente, la pression du pneumatique reste sensiblement constante. Donc une augmentation de la charge supportée provoque nécessairement un accroissement de la surface de contact Une augmentation significative de la charge supportée, due par exemple à un transfert de charge, ne peut que provoquer un accroissement important de la flèche La raideur d'un pneumatique classique est donc très faiblle et c'est ce qui lui permet d'assurer un bon confort d'utilisation. Vouloir augmenter la raideur verticale d'un pneumatique revient donc à faire en sorte que le surcroît de charge désiré soit obtenu avec une variation de flèche beaucoup plus faible C'est ainsi que l'invention propose un moyen de faire croître la pression du pneumatique avec l'écrasement beaucoup plus vite que pour les pneumatiques classiques. Selon l'invention, le dispositif de régulation de la raideur d'un pneumatique monté sur une roue comportant une jante, le pneumatique et la jante définissant le volume interne du pneumatique, le volume interne étant rempli en totalité ou quasi totalité par un fluide incompressible, est caractérisé en ce qu'il comporte une vanne de connexion capable soit de 3 - maintenir ledit volume interne isolé, soit de le connecter à au moins un bloc hydropneumatique, le bloc hydropneumatique comportant, de part et d'autre d'une membrane de séparation, une capacité remplie d'un gaz de pressurisation, et une enceinte remplie du même fluide incompressible, ladite vanne de connexion assurant, lorsqu'elle est en position pour connecter le volume interne au bloc hydropneumatique, la mise en contact dudit volume interne avec ladite enceinte par des canalisations remplies du même fluide incompressible, et en ce qu'il comporte des moyens de commande de la vanne de connexion. Il est notamment proposé d'équiper les chariots élévateurs à fourches, permettant de gerber en hauteur, d'un dispositif de régulation de la raideur comme décrit ci-dessus au moins sur chacune des roues de l'essieu le plus proche des fourches afin de maîtriser le roulis de l'engin de manutention. Pour parvenir à une raideur très élevée, on remplit l'intérieur d'un pneumatique par un fluide incompressible Il peut s'agir par exemple d'eau ou bien de glycol s'il est nécessaire d'atteindre une température de congélation très basse. Lorsqu'un pneumatique est écrasé, son volume se réduit très légèrement par rapport au volume initial Cela se traduit, en cas de gonflage à l'air, par une légère augmentation de la pression interne, de quelques dizaines ou centaines de millibars suivant les conditions initiales A titre d'exemple, si l'on considère un pneumatique 225/75 R 10 XZM sans charge, gonflé à l'air à 10 bars, sa pression devient 10,380 bars lorsqu'il supporte une charge de 4475 kg La variation de volume interne correspondant à cette variation de pression et de 1,06 litre, soit 3,3 % Si maintenant, nous remplissons le pneumatique d'un liquide incompressible comme l'eau, cette cette variation de volume ne pourra pas être absorbée par le fluide interne Les armatures du pneumatique vont devoir s'allonger pour que le pneumatique reste à volume constant Les tensions dans les armatures vont augmenter fortement et par 4 - conséquent, la pression interne du fluide augmente fortement par équilibre des forces internes au pneumatique. La charge va donc varier très vite pour un faible supplément d'écrasement, ce qui est la caractéristique d'un raideur très élevée. Si ce mode d'utilisation du pneumatique permet de résoudre les problèmes de stabilité posés par les engins de manutention, il fait bien entendu perdre les avantages du pneumatique, notamment en matière de confort et de résistance à l'avancement Il a été constaté expérimentalement que le pneumatique ne devenait vraiment raide qu'à condition de le remplir intégralement d'eau Par contre, dès qu'il susbsiste un peu d'air à l'intérieur du volume interne, on s'approche très rapidement d'une raideur radiale très proche de celle d'un pneumatique gonflé à l'air seulement. L'invention permet donc d'obtenir une raideur variable en utilisant un pneumatique intégralement rempli d'eau ou de tout fluide incompressible, et en la mettant en communication à la demande avec un volume d'air suffisant pour lui rendre une raideur faible comparable à celle d'un pneumatique gonflé totalement à l'air Les moyens de commande de la vanne de connexion peuvent nécessiter une intervention du pilote de l'engin équipé, ou être automatisés. Les figures suivantes permettent de bien comprendre l'invention et d'en saisir tous les avantages. Les figures 1 et 2 schématisent la réalisation de l'invention. Les figures 3 et 4 illustrent l'application de l'invention à un engin de manutention. Aux figures 1 et 2, on aperçoit un pneumatique 10 monté sur une - jante Il de roue, des canalisations 12 et 13, une vanne de connexion 14 ainsi qu'un bloc hydropneumatique 15 comportant une capacité 16 remplie de gaz de pressurisation comme de l'air ou de l'azote On voit également une soupape 17 permettant l'introduction du gaz de pressurisation dans la capacité 16 Un fluide incompressible remplit totalement le volume interne 18 du pneumatique, les canalisations 12 et 13 et l'enceinte 19 du bloc hydropneumatique, séparée de la capacité 16 par une membrane 20. Selon les applications de l'invention envisagée, on peut bien sûr laisser subsister un peu d'air à l'intérieur du volume interne du pneumatique Il est également possible de connecter le volume interne du pneumatique graduellement à plusieurs blocs hydropneumatiques en fonction de l'évolution de raideur recherché Toutes ces adaptations sont une affaire de simple dimensionnement en fonction de l'application souhaitée Il est par exemple possible d'avoir plusieurs blocs hydropneumatiques à capacité de gaz de pressurisation identiques et d'augmenter le nombre de ces blocs hydropneumatiques en contact avec le volume interne du pneumatique pour diminuer la raideur. Pour l'application aux engins de manutention, le fluide incompressible remplit de préférence totalement le volume interne du pneumatique et il suffit de prévoir un seul bloc hydropneumatique, une vanne de connexion basculant entre une position de fermeture et une position assurant le contact entre bloc hydropneumatique et le volume interne du pneumatique De préférence la vanne de connexion et le bloc hydropneumatique sont solidaires de la roue Il est possible d'installer une commande électromagnétique de la vanne de connexion Dans ce cas, on évite l'installation de joints tournants disposés entre le volume interne du pneumatique et le bloc hydraulique On évite également de disposer des joints tournants dans la voie de commande de la vanne de connexion De manière fort avantageuse, le bloc hydropneumatique est réalisé dans une 6 - cavité faisant partie intégrante de la roue, par exemple aménagée entre deux disques de roue En variante, le bloc hydropneurivique peut être réalisé dans un élément disposé à l'intérieur de la cavité pneumatique 10, la structure dudit élément étant telle que le bloc hydropneumatique ne subit pas l'influence de la pression de gonflage interne du pneumatique. Cet élément peut être un flap, un dispositif de blocage des bourrelets, ou un appui central rapporté sur la jante. A la figure 3, on aperçoit un engin de manutention 50 équipé de fourches 51 permettant de gerber en hauteur Le mouvement des fourches 51, surtout lorsqu'elles supportent une très lourde charge, risque de déstabiliser le chariot puisqu'elles constituent une partie susceptible d'être déplacée de façon importante par rapport au reste de l'engin Cet engin comporte donc un dispositif de régulation de la raideur d'un pneumatique sur toutes les roues 52, pour un bon contrôle du roulis et du tangage Le roulis étant le phénomène le plus indésirable, il peut être suffisant d'installer un dispositif de régulation sur chacune des roues avant (les plus proches des fourches) pour le maîtriser Afin d'assurer un passage automatique sur le mode le plus raide, la vanne de connexion 14 est pourvue d'une commande par un signal électromagnétique établi par un interrupteur 53. Cet interrupteur 53 est actionné par le mouvement des fourches 51, de telle sorte que le dispositif isole le volume interne du pneumatique 10 lorsque les fourches 51 dépassent une hauteur déterminée Ainsi, chaque fois que la souplesse importante des pneumatiques 10 risque de gêner la manoeuvre de gerbage ou même risque de devenir un facteur d'accident (situation illustrée par la figure 4), l'engin de manutention 50 passe automatiquement sur un mode de fonctionnement des pneumatiques tout à fait semblable à ce que l'on obtient avec des bandages pleins Lorsque les fourches 51 sont abaissées en cours de déplacement de l'engin de manutention 50 (situation illustrée par la figure 3), on retrouve automatiquement le confort maximum procuré par des pneumatiques 10 gonflés à -7- l'air. Cette invention permet donc de résoudre les problèmes spécifiquement posés par l'utilisation des pneumatiques sur des engins de manutention à fourches La portée de l'invention n'est nullement limitée à l'exemple de réalisation décrit elle peut trouver utilisation à d'autres types de véhicule, chaque fois que l'on souhaite faire varier la raideur des pneumatiques pour quelque raison que ce soit. C'est ainsi que ce qui a été dit auparavant peut s'appliquer aux chargeuses Génie Civil sur pneumatiques Dans ce cas aussi, des oscillations importantes peuvent survenir, godet chargé et en position haute, au moment o la chargeuse est à proximité du camion Si la sécurité peut parfois être mise en danger, comme dans le cas des chariots élévateurs, ces oscillations peuvent aussi causer des problèmes de précisions de déversement du contenu du godet, au moment o celui-ci bascule le matériel lui-même peut aussi souffrir de contacts brutaux entre la chargeuse et le camion. Plus généralement, on peut installer un dispositif de ce genre sur tous les véhicules susceptibles de se trouver dans une situation similaire, c'est-à-dire tous les véhicules dont une partie peut être déplacée, mise en saillie, par rapport au reste du véhicule. Pour la commande automatique de la vanne de connexion, on peut prévoir en règle générale, un système sensible à l'état de fonctionnement du véhicule: on peut prévoir que la vanne de connexion soit actionnée via un microprocesseur programmé de façon adéquate, recevant les signaux de différents types de capteurs seuls ou combinés * accélération longitudinale ou transversale, vitesse du véhicule, commande de levée des fourches du godet, pression dans les vérins de commande de la partie du véhicule déplaçable. 8 - REVENDICATIONS 1 Dispositif de régulation de la raideur d'un pneumatique ( 10) monté sur une roue comportant une jante ( 11), le pneumatique ( 10) et la jante ( 11) définissant le volume interne ( 18) du pneumatique, le volume interne ( 18) étant rempli en totalité ou quasi totalité par un fluide incompressible, caractérisé en ce qu'il comporte une vanne de connexion ( 14) capable soit de maintenir ledit volume interne ( 18) isolé, soit de le connecter à au moins un bloc hydropneumatique ( 15), le bloc hydropneumatique ( 15) comportant, de part et d'autre d'une membrane de séparation, ( 20) une capacité ( 16) remplie d'un gaz de pressurisation, et une enceinte ( 19) remplie du même fluide incompressible, ladite vanne de connexion ( 14) assurant, lorsqu'elle est en position pour connecter le volume interne ( 18) au bloc hydropneumatique ( 15), la mise en contact dudit volume interne ( 18) avec ladite enceinte ( 19) par des canalisations ( 12, 13) remplies du même fluide incompressible, et en ce qu'il comporte des moyens de commande de la vanne de connexion. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne de connexion ( 14) et le bloc hydropneumatique ( 15) sont solidaires de la roue ( 52). 3 Dispositif selon l'une des revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fluide incompressible remplit totalement le volume interne ( 18) du pneumatique ( 10) et en ce qu'il comporte un seul bloc hydropneumatique ( 15) et une vanne de connexion ( 14) basculant entre une position de fermeture et une position assurant le contact entre bloc hydropneumatique ( 15) et volume interne du pneumatique ( 18). 4 Dispositif selon la revendication 2 et 3, caractérisé en ce que le bloc hydropneumatique ( 15) est réalisé dans une cavité faisant partie intégrante de la roue. Dispositif selon la revendication 2 et 3, caractérisé en ce que le bloc hydropneuamtique ( 15) est réalisé dans un élément disposé à l'intérieur de la cavité pneumatique ( 10), la structure dudit élément étant telle que le bloc hydropneumatique ne subit pas l'influence de la pression de gonflage interne du pneumatique. S Véhicule sur pneumatiques ( 10), dont une partie est susceptible d'être déplacée par rapport au reste du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 14 + 15) selon l'une des revendications 1 à S au moins sur chacune des roues ( 52) d'un essieu. 7 Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vanne de connexion ( 14) est commandée par un système sensible à l'état de fonctionnement du véhicule. 8 Véhicule selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un engin de manutention ( 50) équipé de fourches ( 51) permettant de gerber en hauteur, constituant la partie susceptible d'être déplacée, comportant un dispositif selon la revendication 3 ou 4, au moins sur chacune des roues de l'essieu le plus proche des fourches. 9 Véhicule selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la vanne de connexion ( 19) est pourvue d'une commande par un signal électromagnétique établi par un interrupteur ( 53), et en ce que l'interrupteur ( 53) est actionné par le mouvement des fourches ( 51), de sorte que le dispositif isole le volume interne ( 18) du pneumatique, passant ainsi à la position la plus raide, lorsque les fourches ( 51) dépassent une hauteur déterminée. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une chargeuse Génie Civil.