Brevet FR2662365A1 — publié le 19911129

La présente invention concerne une structure rigide mais élastiquement déformable utilisable notamment pour le port ou le transport de personnes et plus spécialement pour la réalisation d'accessoires et articles de sport ou de moyens de locomotion, notamment individuels. L'invention sera applicable à la fabrication d'éléments notamment incorporés dans un ensemble et qui devront présenter des propriétés de rigidité et flexibilité (par déformation élastique) pour se prêter à des contraintes locales tout en revenant à leur configuration première ; les éléments devant par ailleurs allier aux propriétés d'élasticité et de rigidité à une légèreté maximale. De tels éléments réalisés conformément à l'invention pourront être constitués de structures utilisées pour la réalisation de surfaces ou d'armatures d'articles de sport notamment de sport dit "de glisse" , tels que des skis, des patins de traîneaux ou de luges, des structures de luges, des coques de planches à voile, de canots ou de voiliers. Mais les structures réalisées conformément à l'invention peuvent également être utilisées pour la réalisation d'objets de port personnel, telles que des chaussures, chaussures de ski, bottes ou éventuellement structures de sacs plus spécialement de sacs à dos ; l'invention est également applicable à la réalisation de structures utilisées dans le cadre de moyens de locomotion, tels que des cycles. Dans tous ces cas, il est souhaitable de disposer d'éléments constituant une structure rigide éventuellement susceptible de déformation élastique tout en présentant un degré de légèreté aussi élevé que possible. On utilise, dans le cadre de la construction d'éléments et de structures du type spécifié, des matières de synthèse notamment des résines à base de polymères armés de fibres notamment de fibres de verre ou de fibre de carbone. Il est connu de chercher à évider l'élément de façon à le constituer à partir de deux parois ou coquilles écartées l'une de l'autre. On obtient ainsi un allègement considérable des éléments, par exemple des coques de canots, dériveurs ou analogues. On sait également prévoir au coeur de la matière un remplissage présentant une structure légère, par exemple en matériau synthétique alvéolaire, comme dans le cas des planches à voile. Dans tous les cas cependant, il est nécessaire de donner aux éléments ainsi construits des parois suffisamment épaisses pour conférer à l'ensemble les qualités de rigidité, éventuellement de déformation élastique, nécessaires pour les applications recherchées. L'invention concerne un produit nouveau et un procédé de fabrication permettant de réaliser de tels éléments structurels par une méthode qui développe à la fois les propriétés de légèreté, la résistance et la tenue mécanique de l'ensemble. A cet effet, l'invention concerne une structure rigide notamment pour le port ou le transport de personnes et plus spécialement pour la réalisation d'accessoires et d'articles de sport ou de moyens de locomotion individuels, caractérisée en ce que cette structure est constituée d'au moins un élément rigide, de préférence en matière synthétique, comportant une cavité intérieure remplie d'un gaz sous pression. Et plus spécialement dans le cadre de la mise en oeuvre de l'invention, on utilise un gaz sous pression, plus léger que l'air, tel que l'hélium ou l'hydrogène. On comprend que l'on réalise, dans le cadre de la mise en oeuvre de l'invention, d'une part un allègement de l'ensemble en utilisant une matière de remplissage (ici un gaz léger) qui présente au maximum les propriétés de faible densité et de légèreté qui ont été recherchées dans les matériaux alvéolaires. Mais, bien plus, en mettant en oeuvre le système de l'invention on obtient non seulement une amélioration de la légèreté mais on utilise la matière (ainsi mise en oeuvre pour ses propriétés de légèreté, à savoir le gaz sous pression) pour développer et améliorer la résistance et la tenue mécanique de la structure. En effet, le gaz sous pression tend à maintenir la structure dans sa position de repos en s'opposant à toute déformation (qui par exemple par flexion aboutirait à réduire le volume de la capacité et par conséquent à augmenter la pression), de sorte que toute déformation provoque une force élastique tendant à ramener la structure dans sa position initiale. Et, de façon inattendue, on peut ainsi réaliser la structure avec une paroi légère et ne présentant que des faibles propriétés mécaniques, la structure à l'état nu ne présentant d'ailleurs pas les propriétés de tenue minimales, cette tenue étant procurée par "gonflage" de la structure creuse grâce au gaz léger qui y est introduit dans la cavité intérieure. De préférence, selon l'invention, la cavité s'étend longitudinalement sous forme d'au moins un boudin creux dans le sens de la rigidité souhaitée de l'élément. Et plus spécialement, l'élément est constitué d'une paroi à faible tenue mécanique, la rigidité étant procurée par la pression intérieure, s'opposant aux déformations de la structure après injection de gaz sous pression dans la cavité intérieure. Facultativement, la structure comporte une pluralité de cavités voisines longiformes, parallèles et indépendantes. Selon un développement, chaque cavité longiforme possède une valve pour l'introduction du gaz initial et pour le rétablissement et le contrôle de la pression spécifique de chaque cavité. Selon un autre développement correspondant à une variante de réalisation, la structure comporte une pluralité de cavités communiquant entre-elles pour l'égalisation et la répartition de la pression uniforme obtenue par une valve unique. L'invention concerne l'application d'une structure, réalisée selon les caractéristiques ci-dessus, pour la réalisation d'un objet de port personnel, telles que des chaussures, bottes ou structures porteuses de sacs à dos. L'invention concerne également l'application d'une structure selon les caractéristiques spécifiées pour la réalisation de la structure d'un moyen de locomotion, tels qu'un cadre de vélo, une coque de bateau, une nacelle d'aéronef, de ballons ou montgolfières. Enfin, l'invention concerne également l'application d'une structure telle que précédemment définie pour la réalisation d'articles de sport, notamment de sport de glisse telles que spatules de skis, spatules de skis nautiques, planches à voile, luges. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec plusieurs formes de réalisations de l'invention présentées à titre d'exemples non limitatifs. Les Figures représentent schématiquement la réalisation d'une structure selon l'invention, utilisable et applicable notamment dans le cadre de la fabrication d'une spatule de ski. Selon la Figure 1, on a représenté une forme de réalisation vue en coupe partielle d'une spatule de ski dans laquelle est aménagée une cavité centrale qui s'étend transversalement. La spatule 1 est ainsi constituée essentiellement d'une paroi 2 s'étendant sur les deux faces respectivement supérieure 3 et inférieure 4 de la spatule. La cavité intérieure 5 est prévue ici unique et s'étend sur toute la longueur de la spatule ou sur seulement une partie. Elle est remplie d'hélium sous pression de façon à obtenir à la fois un effet d'allègement de l'ensemble tout en procurant, par la pression du gaz et sa résistance aux déformations, un effet de tenue mécanique. La Figure 2 représente une variante dans laquelle on a prévu une pluralité de cavités, respectivement 6a, 6b, 6c et 6d, qui sont disposées longitudinalement en constituant des boudins non communiquant entre-eux. Ces boudins, en forme générale de cylindre, donnent ainsi un effet de raidissement et participent à l'amélioration de la tenue de l'ensemble. Les cavités, en forme de boudin cylindrique rempli de gaz, peuvent éventuellement comporter un degré de pression différentiel s'échelonnant éventuellement selon un gradient de pression le long de la direction transversale de la spatule. On peut ainsi prévoir un effet de résistance ou de tenue mécanique supérieur au centre par rapport aux côtés ou inversement. On peut également prévoir que la spatule comporte une pluralité de boudins échelonnés sur sa longueur avec également des possibilités de répartition des pressions procurant des effets mécaniques différentiels, de sorte que l'on peut programmer la réaction et la tenue de la spatule localement, en réglant la pression de chaque cavité. La Figure 3 représente une variante de la Figure 2 dans laquelle les boudins sont prévus individuellement chacun avec une valve respectivement 7a, 7b, 7c et 7d pour permettre un gonflage de chacune de ces capacités, le gonflage pouvant (comme indiqué précédemment) être réglé en fonction du positionnement du boudin au coeur de la structure afin d'obtenir une différence de réaction mécanique de la spatule suivant les zones de celle-ci. Enfin, la Figure 4 représente une variante dans laquelle les boudins peuvent être prévus communiquant entre-eux par zones ponctuelles ; de sorte que chaque boudin conserve son unité et se présente sous forme d'un cylindre indépendant et isolé par ses parois propres, mais communiquant par au moins un ou quelques passages avec les boudins voisins afin d'aboutir à une répartition et à une égalisation des pressions. Dans ce cas, il suffit d'une seule valve 8 pour commander l'injection de gaz initial et la réinjection éventuelle pour régulariser ou rétablir la pression qui se répartit uniformément sur l'ensemble de la spatule. On voit que l'exemple ici décrit et qui concerne une spatule de ski peut être étendu à toutes sortes de structures porteuses ou résistantes, notamment dans le cadre de moyens de locomotion et peut être appliqué pour réaliser des structures plus complexes tels que des planches à voile, des coques de canots ou voiliers, des cadres de cycles, des coques nacelles ou cellules d'aéronefs ou de ballons ou montgolfières. Dans tous les cas, on obtiendra des parois structurelles parfaitement rigides et présentant des propriétés de résistance mécanique voulues, alors que l'allègement et les propriétés de légèreté seront très supérieures à tous les matériaux actuellement connus, qu'il s'agisse de matières synthétiques et à plus forte raison d'alliages légers. REVENDICATIONS 1 - Structure rigide notamment pour le port ou le transport de personnes et plus spécialement pour la réalisation d'accessoires et d'articles de sport ou de moyens de locomotion individuels, caractérisée en ce que cette structure est constituée d'au moins un élément rigide, de préférence en matière synthétique, comportant une cavité intérieure remplie d'un gaz sous pression. 2 - Structure rigide selon la revendication 1, et caractérisée en ce que ladite cavité est remplie d'un gaz sous pression, plus léger que l'air, tel que l'hélium ou 1' hydrogène. 3 - Structure rigide selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la cavité s'étend longitudinalement sous forme d'au moins un boudin creux dans le sens de la rigidité souhaitée de l'élément. 4 - Structure rigide selon l'une des revendications 1 à 3, et caractérise en ce que l'élément est constitué d'une paroi à faible tenue mécanique, la rigidité étant procurée par la pression intérieure, s'opposant aux déformations de la structure après injection de gaz sous pression dans la cavité intérieure. 5 - Structure rigide selon l'une des revendications 1 à 4, et caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de cavités voisines longiformes (6a, 6b, 6c) parallèles et indépendantes. 6 - Structure rigide selon l'une des revendications 1 à 5, et caractérisée en ce que chaque cavité longiforme possède une valve (7a, 7b, 7c) pour l'introduction du gaz initial et pour le rétablissement et le contrôle de la pression spécifique de chaque cavité. 7 - Structure rigide selon la revendication 5, et caractérisée en ce que la structure comporte une pluralité de cavités (6e, 6f, 6g) communiquant entre-elles pour l'égali- sation et la répartition de la pression uniforme obtenue par une valve unique (8). 8 - Application d'une structure, réalisée selon les caractéristiques de l'une des revendications 1 à 7 ci-dessus, pour la réalisation d'un objet de port personnel, telles que des chaussures, bottes ou structures porteuses de sacs à dos. 9 - Application d'une structure selon les caractéristiques de l'une des revendications 1 à 7 spécifiées pour la réalisation de la structure d'un moyen de locomotion, tels qu'un cadre de vélo, une coque de bateau, une nacelle d'aéronef, de ballons ou montgolfières. 10 - Application d'une structure conforme à l'une des revendications 1 à 7 ci-dessus pour la réalisation d'articles de sport, notamment de sport de glisse telles que spatules de skis, spatules de skis nautiques, planches à voile, luges.