Brevet FR2675699A1 — publié le 19921030

SKI, EN PARTICULIER SKI ALPIN La présente invention a pour objet un ski, en particulier un ski alpin, avec une largeur relativement réduite par rapport à la longueur et une extrémité antérieure recourbée vers le haut. La fréquence propre de flexion (FB) et le temps de demi-amplitude de flexion (TH) sont des valeurs physiques caractéristiques mesurables selon la norme (ONORM S 4025) qui, considérées ensemble sous le nom de "comportement d'oscillation" d'un ski alpin, fournissent des informations importantes sur le confort de marche et la réaction d'adhérence des carres du ski alpin pendant la descente Elles dépendent de la répartition des masses qui en résultent et de la répartition de la résistance à la flexion du secteur mesuré selon la norme (ONORM S 4025). En principe, un essai d'oscillation en flexion selon la norme ONORM S 4025 fournit la dépendance suivante pour la relation propre de flexion FB. FB = CN x 4 (g x E x J)/W x L 4 en Hz sec-1 o CN = un facteur dépendant de la manière dont le ski est fixé lors de l'essai W = le poids du ski par unité de longueur L = la longueur de la partie du ski oscillant librement g = l'accélération de la pesanteur E x J = la rigidité en flexion moyenne du ski. On utilise comme mesure de la rigidité en flexion E x J dans ce qui suit les valeurs caractéristiques de flexion de la partie antérieure du ski CS et de la partie médiane du ski CM ainsi que la moyenne arithmétique de CS et CM, (CS+CM)/2. Comme cela ressort de la relation décrite, le temps de demi-amplitude TH obtenu comme mesure du comportement d'amortissement dans l'essai d'oscillation selon la norme ONORM S 4025 est lié à la répartition de la rigidité en flexion, dans la mesure o, pour une construction non modifiée en ce qui concerne la structure et la disposition des matériaux et avec une répartition similaire des masses, une fréquence propre d'oscillation en flexion FB plus élevée du fait d'une plus grande rigidité en flexion a pour résultat des temps de demi-amplitude TH plus courts. Le développement des skis alpins au cours des dernières années s'est de plus en plus orienté vers l'obtention de skis plus souples et plus légers, qui devaient, du fait des tendances dans la technique des skieurs, être de mieux en mieux adaptés à des élans coupés et présenter une plus grande stabilité d'allure (confort de marche), ce qui confère une importance croissante au contact contrôlé des carres avec la piste Il est possible d'améliorer le contact des carres, et ainsi l'accrochage des carres, en améliorant le comportement d'amortissement des oscillations. En pratique, le développement vers des skis plus souples exige toutefois une réduction de la fréquence propre d'oscillation FB et, par conséquent, un accroissement du temps de demi-amplitude de la fréquence propre de flexion TH comme mesure du comportement d'amortissement des oscillations, c'est-à-dire que l'amortissement de la fréquence propre de flexion diminue. Une valeur essentielle pour l'évaluation du comportement d'amortissement des oscillations d'un ski alpin réside dans les valeurs du rapport entre la fréquence propre de flexion FB et les valeurs caractéristiques de flexion (valeur caractéristique de la partie antérieure du ski CS, valeur caractéristique de flexion de la partie médiane du ski CM et moyenne arithmétique de CS et CM). Une étude représentative réalisée depuis 1988 sur presque toutes les innovations dans le domaine du ski alpin et sur 144 modèles de différentes marques et longueurs a fourni les relations significatives exposées ci-dessous entre la répartition de la rigidité en flexion (exprimée par les valeurs caractéristiques de la partie antérieure du ski CS et de la partie médiane du ski CM et la moyenne arithmétique de CS et CM) et la fréquence propre de flexion FB. Dans les constructions de skis alpins courantes actuellement et comprises dans l'étude, des fréquences propres de flexion (FB) de 9,93 à 13,57 Hz ont été mesurées, ces fréquences propres d'oscillation correspondant à des rigidités en flexion dans le domaine mesuré de 20,3 à 35,5 N/cm pour la valeur caractéristique de flexion CS de la partie antérieure du ski et 30,5 à 49,2 N/cm pour la valeur caractéristique de flexion CM de la partie médiane du ski CM La relation ainsi trouvée entre la fréquence propre de flexion FB et les valeurs caractéristiques de flexion était: pour FB/CS de 0,32 à 0,54 cm/Nsec, pour FB/CM de 0,19 à 0,33 cm/Nsec, et pour FB/(CS+ CM)/2 de 0,26 à 0,34 cm/Nsec, la masse spécifique du ski alpin mesuré, c'est-à-dire le poids par unité de mesure du ski, défini comme étant la masse du ski divisée par sa longueur nominale, étant de 7,89 g/cm à 10,9 g/cm. La présente invention a pour objet un ski souple et léger, et qui présente en même temps d'excellentes qualités d'amortissement Le ski selon la présente invention doit ainsi présenter, sans augmentation de sa rigidité, de meilleures qualités d'amortissement et ainsi un meilleur confort de marche et une meilleure stabilité d'allure Afin d'atteindre cet objet, le ski selon la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que le rapport de la fréquence propre de flexion FB selon ONORM S 4025 et les valeurs caractéristiques de flexion mesurées selon ONORM S 4022 est supérieur ou égal à 0,55 Hz cm/Nsec pour la partie antérieure FB/CS, celui de la partie médiane du ski FB/CM est supérieur ou égal à 0,35 Hz cm/Nsec et celui correspondant à la moyenne arithmétique de la valeur caractéristique de flexion des parties antérieure et médiane du ski FB/(CM+CS)/2 est supérieur ou égal à 0,37 Hz cm/Nsec Parce que les valeurs de rapport citées ont été choisies supérieures aux valeurs indiquées, la réaction d'adhérence des carres et le comportement d'amortissement des oscillations sont sensiblement améliorés pour une géométrie et une répartition de la rigidité en flexion prédéterminées Les valeurs de rapport FB/CM, FB/CS ainsi que FB/(CM+ CS)/2 susmentionnées représentent donc pour le constructeur de skis des valeurs caractéristiques importantes pour le dimensionnement et le positionnement corrects des différentes couches de matériau. Les skis alpins avec des temps de demi-amplitude TH relativement réduits pour des fréquences propres de flexion FB élevées fournissent, outre un grand confort de marche, une importante réaction d'adhérence des carres et ainsi une réaction reproductible du ski aux mesures d'orientation du skieur dans l'utilisation de la carre du ski, par un déplacement de son poids ainsi que par des mises en charge et des retraits de charge dynamiques. Les valeurs de rapport exigées selon la présente invention dépassent de loin ce qui peut être obtenu par les répartitions de la rigidité en flexion courantes à l'heure actuelle, le relèvement des rapports de la fréquence propre de flexion et des valeurs caractéristiques de flexion CS, CM et CS+CM/2 améliorant le comportement d'amortissement au point de raccourcir sensiblement le temps de demi-amplitude TE. Ledit établissement des valeurs de rapport a en outre pour résultat, dans des conditions supposant des rapports air/eau hydrodynamiques pendant le glissement, de meilleures qualités de glissement, car la fréquence propre plus élevée, et par conséquent un comportement dynamique amélioré, font venir plus d'air sous la semelle pendant la course, ce qui permet d'obtenir une lubrification hydrodynamique. Les solutions connues jusqu'ici pour améliorer les propriétés d'amortissement d'un ski se limitaient à la disposition d'un élément d'amortissement, comme le décrit par exemple le brevet EP-AI-104 185 Un élément d'amortissement de ce type, construit en une ou plusieurs couches et monté entre la surface et la fixation du ski et supporté de manière flexible longitudinalement, améliore certes le rapport de la fréquence propre de flexion et de la valeur caractéristique de la partie médiane du ski FB/CM et de la partie antérieure du ski FB/CS ainsi que de la moyenne arithmétique FB/(CM+CS)/2 en augmentant la fréquence propre de flexion sans augmentation sensible de la rigidité en flexion (car l'élément d'amortissement est supporté de manière flexible longitudinalement) Il présente toutefois l'inconvénient que le poids du ski est sensiblement accru Dans l'ensemble, un élément d'amortissement de ce type ne permet pas d'atteindre les valeurs de rapports exigées ci-dessus. Afin d'établir la valeur de rapport exigée, différentes mesures partiellement antagonistes doivent être combinées Une première possibilité pour obtenir les valeurs de rapport indiquées consiste, selon la présente invention, en ce que l'épaisseur du ski soit augmentée dans son secteur médian tout en diminuant le poids par unité de volume dans ce secteur Alternativement ou en complément, les valeurs de rapport exigées peuvent être obtenues par une augmentation de l'épaisseur du ski dans le secteur médian avec une rigidité sensiblement inchangée de ce secteur. Une construction particulièrement avantageuse pour obtenir les valeurs de rapport indiquées consiste, conformément à un mode de réalisation préféré de la présente invention, à obtenir les valeurs de rapport souhaitées en disposant en pont par-dessus celle des couches portantes de la bande supérieure, composée de deux couches portantes au moins, qui est disposée sur le coeur du ski, des éléments de friction en élastomère ou en élastomère renforcé par fibres, dans un secteur dépassant d'au moins 5 cm vers l'extrémité du ski et vers la pointe du ski au-delà du secteur de montage de la fixation, défini par la norme ONORM S 4030, et en disposant entre la bande portante orientée vers l'intérieur dans le secteur de montage et la bande portante traversante, un matériau de moindre rigidité avec un module d'élasticité en flexion inférieur ou égal à 5000 N/mm 2 Comme cela a été mentionné au début, et comme on peut le déduire des relations générales entre la fréquence propre de flexion et d'autres valeurs caractéristiques d'un ski, une augmentation du module d'élasticité des bandes portantes a en principe pour effet un relèvement de la fréquence propre de flexion Comme, cependant, une telle mesure modifie en même temps la section et ainsi l'épaisseur du secteur concerné, une modification isolée du module d'élasticité sans tenir compte de la rigidité en flexion qui en résulte ne peut atteindre l'effet recherché Selon la présente invention, l'épaisseur de la section et le module d'élasticité sont par conséquent toujours adaptés l'un à l'autre de telle sorte que dans l'ensemble, l'établissement des rapports recherchés entre la fréquence propre de flexion et les valeurs caractéristiques de flexion soit obtenu Une augmentation simultanée du poids du ski par unité de longueur aurait elle aussi pour résultat, tous autres paramètres restant inchangés, une diminution de la fréquence propre de flexion, de sorte que tous ces paramètres doivent être adaptés les uns aux autres en conséquence pour obtenir les valeurs de rapport susmentionnées. Afin de ne pas réduire à néant à nouveau l'action des mesures prises pour l'établissement des valeurs de rapport exigées après la pose d'une fixation du ski,il est avantageux de choisir une conception dans laquelle l'épaisseur minimale de la couche de matériau du secteur dépassant de 5 cm au-delà du secteur de montage selon ONORM S 4031 en direction de l'extrémité et de la pointe du ski reste plus grande en son point de moindre épaisseur que la profondeur de pénétration des vis de la fixation prédéterminée par la norme ONORM S 4031 Il est donc essentiel d'obtenir le rapport entre la fréquence propre de flexion et les valeurs caractéristiques dans la structure du ski d'une manière telle que des vis pour fixation posées par la suite ne puissent réduire à néant les propriétés d'amortissement souhaitées. Une conception particulièrement avantageuse de la construction d'un ski consiste en ce qu'une couche portante de la bande supérieure située près du coeur se compose d'un matériau ayant un module d'élasticité en flexion élevé, de préférence plus de 60 000 N/mm 2, et que la couche portante sus-jacente d'un matériau ait un module d'élasticité inférieur, de préférence 30 000 N/mm 2, mais une grande élasticité longitudinale et de préférence un écrasement ou un étirement à la rupture de plus de 2,5 %. Les valeurs de rapport souhaitées peuvent être obtenues en particulier, dans le cadre de la présente invention, en combinant des matériaux de coeur extrêmement légers et des matériaux de bandes rigides mais légers d'une grande rigidité spécifique. La présente invention sera expliquée ci-dessous en détail à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement par les dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une première construction en coupe longitudinale d'un ski selon la présente invention; La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1; La figure 4 est une coupe longitudinale d'une variante d'un ski dans le cadre de la présente invention; La figure 5 est une vue de dessus dans le sens de la flèche V du ski de la figure 4; La figure 6 est une coupe longitudinale d'une variante d'un ski selon la présente invention; et La figure 7 est une coupe longitudinale d'une construction spéciale de bande à disposer dans le secteur médian du ski. Dans la construction selon les figures 1, 2 et 3, il est prévu que la couche portante 2 proche du coeur parmi au moins deux couches portantes traversantes 1, 2, soit interrompue dans un secteur 3 et déplacée par un élément de friction 4 supplémentaire aussi près que possible de la fibre neutre, afin que la rigidité en flexion recherchée dans le secteur médian 3, qui doit être obtenue avec une bande portante au lieu de deux, soit obtenue par un accroissement de la distance d'inertie de la bande traversante 1, c'est-à-dire une épaisseur du ski (hauteur de construction) surproportionnée dans le secteur de montage de la fixation par rapport au reste du ski En conséquence, on obtient une fréquence propre de flexion plus élevée par rapport à la rigidité en flexion, ce qui permet, en utilisant des matériaux pour skis courants, de dépasser les valeurs de rapport de FB/CM, FB/CS et FB/(CM+CS)/2 indiquées dans l'art antérieur. Il est en outre nécessaire que la bande portante 2 disposée à l'intérieur (du côté du coeur) présente une rigidité (module d'élasticité) plus grande (par exemple Titanal de 70 000 N/mm 2 ou un composite époxy-carbone d'environ 60 000 N/mm 2) que la bande traversante 1 située sur l'extérieur, qui peut par exemple être composée d'époxy-fibre de verre avec un module d'élasticité d'environ 20 000 N/mm 2, et que la partie 3 située en profondeur de la bande 2 placée près du coeur soit déplacée en direction de la fibre neutre à un point tel, que lors du montage de la fixation avec des vis pour fixation courantes et une profondeur de pénétration des vis pour fixation selon ONTORM S 4031, les vis pour fixation ne pénètrent plus dans la partie située en profondeur 3. Un autre amélioration du comportement d'amortissement des oscillations en flexion (temps de demi-amplitude TH) est obtenue par un couplage élastique croisé des deux parties 2 et 3 de la bande portante située vers l'intérieur et en profondeur avec un élément peu élastique 4, par exemple en élastomère ou en élastomère renforcé de fibres de verre. Les figures 1 à 3 représentent en 5 le coeur du ski, qui est délimité en direction de la semelle par une couche 6 Des carres en acier désignées par 7 constituent avec la semelle 9 la face inférieure du ski Une couche supplémentaire est indiquée en 10 Le matériau de remplissage entre la bande portante 1 et le secteur 3 de la seconde bande portante est désigné par 8. Dans la construction selon les figures 4 et 5, le rapport de la fréquence propre de flexion FB et des valeurs caractéristiques de flexion est amélioré en augmentant l'épaisseur du coeur du ski dans la partie médiane du ski par l'utilisation de matériaux de coeur plus souples en flexion et en même temps plus légers, de sorte que grâce à la plus grande souplesse en flexion du matériau du coeur, il ne se produit aucune augmentation de la rigidité en flexion du ski dans ce secteur si on augmente en même temps l'épaisseur de construction La construction d'un ski alpin représentée par les figures 4 et 5 prévoit donc que dans un secteur 11 dépassant de 5 cm au-delà du secteur de montage défini par la norme ONORM S 4030 vers l'extrémité du ski et vers la pointe du ski, on monte au lieu du matériau de coeur 12 monté dans les parties antérieure et postérieure du ski, des matériaux de coeur 13 extrêmement élastiques et légers et que la réduction de rigidité ainsi provoquée soit compensée par une augmentation de l'épaisseur de construction dans ce secteur. Les rapports de la fréquence propre de flexion FB et des valeurs caractéristiques de flexion peuvent en principe être obtenus, en ce qui concerne les limites minimales indiquées pour les valeurs de rapport, par une différenciation appropriée des matériaux sur la longueur du ski et, en particulier, par l'utilisation de bandes d'épaisseur et de rigidité différentes sur la longueur du ski, le module d'élastiticté et l'épaisseur de la bande étant toutefois plus réduits dans la partie médiane du ski que dans les secteurs extérieurs Une telle construction, dans laquelle des affaiblissements des bandes portantes sont prévus est représentée par exemple par la figure 6. Cette figure décrit une bande portante 14 dans laquelle l'épaisseur du secteur Il dépassant d'au moins 5 cm au- delà du secteur de montage de la fixation défini par la norme ONORM S 4030 vers l'extrémité et la pointe du ski, est plus grande que celle des secteurs s'étendant vers la pointe et l'extrémité du ski Compte tenu du fait que des bandes portantes de ce type se composent en règle générale d'un matériau d'un plus grand poids spécifique que les autres matériaux de coeur, l'affaiblissement de bandes portantes de ce type produit aussi une réduction correspondante du poids, qui s'oppose à une augmentation moins marquée du poids lors de l'accroissement du volume de matériaux de coeur d'un poids spécifique moindre. La figure 7 représente une bande spéciale qui permet d'obtenir les valeurs de rapport souhaitées Elle représente une coupe d'une telle bande, qui est conçue comme une bande en composite et présente sur la longueur du ski une même épaisseur mais une rigidité et un module d'élasticité différents selon les secteurs La structure en couches représentée sur la figure 7 prévoit que, dans la partie antérieure du ski, la bande se compose de trois ou plusieurs couches 15 ayant un module d'élasticité élevé, une bande de grande solidité au moins étant remplacée dans le composite par une bande 16 de moindre solidité, dans le secteur 11 dépassant de 5 cm au-delà du secteur de montage de la fixation défini par la norme ONORM S 4030. Enfin, les valeurs de rapport exigées entre la fréquence propre de flexion et les valeurs caractéristiques de flexion peuvent aussi être relevées dans la proportion exigée en utilisant des matériaux de bande extrêmement légers mais rigides avec une grande solidité spécifique ou une grande rigidité spécifique et en combinant de tels matériaux avec des matériaux de coeur légers et de grande solidité. il REVENDICATIONS 1 Ski, en particulier ski alpin, avec une largeur réduite par rapport à la longueur et une extrémité antérieure recourbée vers le haut, caractérisé en ce que le rapport entre la fréquence propre de flexion FB selon la norme ONORM S 4025 et les valeurs caractéristiques mesurées selon ONORM S 4022 est supérieur ou égal à 0,55 Hz cm/Nsec, pour la partie antérieure du ski FB/CS, celui de la partie médiane du ski FB/CM est supérieur ou égal à 0,35 Hz cm/Nsec et celui qui correspond à la moyenne arithmétique des valeurs caractéristiques de la partie antérieure et de la partie médiane du ski FB/(CM+CS)/2 est supérieur ou égal à 0,37 Hz cm/Nsec. 2 Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs de rapport indiquées sont obtenues en augmentant l'épaisseur du ski dans le secteur médian ( 3) et en réduisant en même temps le poids par unité de volume dans ce secteur médian. 3 Ski selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les valeurs de rapport indiquées sont obtenues en augmentant l'épaisseur du ski dans le secteur médian ( 3) avec une rigidité sensiblement inchangée dudit secteur médian. 4 Ski selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les valeurs de rapport souhaitées sont obtenues en disposant en pont par-dessus la couche portante ( 2) composant la bande supérieure, formée de deux couches portantes ( 1,2) au moins, qui est disposée sur le coeur du ski, des éléments de friction ( 4) en élastomère ou en élastomère renforcé par fibres, dans un secteur ( 3) dépassant d'au moins 5 cm au-delà du secteur de montage de la fixation défini par la norme ONORM S 4030 vers l'extrémité du ski et vers la pointe du ski, et en disposant entre la bande portante ( 3) orientée vers l'intérieur dans le secteur de montage et la bande portante traversante ( 1) un matériau ( 8) de moindre rigidité avec un module d'élasticité en flexion inférieur ou égal à 5000 N/mm 2. Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur minimale de la couche de matériau ( 8) disposé dans le secteur ( 3) dépassant de 5 cm au-delà du secteur de montage de la fixation selon ONORM S 4031 en direction de l'extrémité du ski et de la pointe du ski reste plus épaisse en son point de plus faible épaisseur que la profondeur de pénétration des vis de la fixation, prédéterminée par ONORM S 4031. 6 Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une couche portante de la bande supérieure ( 2) située près du coeur se compose d'un matériau ayant un module d'élasticité en flexion élevé, de préférence plus de 60 000 N/mm 2, et la couche portante sus-jacente ( 1) se compose d'un matériau ayant un module d'élasticité inférieur, de préférence 30 000 N/mm 2, mais d'une grande élasticité longitudinale et ayant de préférence un écrasement ou un étirement à la rupture supérieur à 2, 5 %. 7 Ski selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les valeurs de rapport souhaitées sont obtenues par la combinaison de matériaux de coeur extrêmement légers et de matériaux de bandes rigides mais légers.