Brevet FR2779385A1 — publié le 19991210

L'invention a pour objet un bandage de roulement pour roues de véhicules. Ce bandage permet d'amortir les vibrations et les chocs dans un pneumatique sans l'utilisation d'un élément sous pression comme une chambre à air. L'invention permet le remplacement d'une chambre à air qui lors d'une crevaison ou un éclatement provoque un accident ou au moins un incident mécanique. Cet avantage important s'accompagne d'une multitude d'autres avantages comme: - il n'y a plus besoin de transporter une roue de secours ou le matériel de gonflage ni d'entretien à cet effet comme des chambres à air de rechange (même si l'on emploie une mini- chambre à air de réglage de l'amortissement, car sa perforation n'engendre plus de problème de sécurité); - aucune fragilité n'est à prévoir sur les jantes, les rayons, les lames ou les bâtons et les moyeux (ni du véhicule dans son ensemble); - le dispositif s'utilise à la fois à l'avant, à l'arrière, à gauche comme à droite et avec des roues jumelées; - on peut conserver une enveloppe/carcasse légèrement coupée ou déchirée sans risque excessif lors d'une compétition cycliste par exemple; - l'utilisation d'un fond de jante n'est plus nécessaire; - le montage du dispositif selon l'invention est aussi facile que le montage d'un pneu conventionnel et utilise les mêmes outils; - il permet l'apport d'un amortissement réglable pour des véhicules utilisant des roues rigides comme des patins à roulette, une carriole, etc; - il permet une maîtrise de la température à l'intérieur du bandage; - aucunes surfaces d'usures courantes sont observées exceptées le vieillissement de la matière et donc de l'élasticité; - l'utilisation du système selon l'invention s'adapte à toutes les enveloppes/carcasses et jantes utilisées couramment; - le dispositif a un comportement routier identique dans son adhérence et son amortissement aux vibrations par rapport à un pneumatique contenant une chambre à air sous pression. L'invention s'applique notamment aux roues de cycles, de fauteuils roulants, de voiture, de camion, d'autocar, d'aéronef, etc. L'invention se propose de résoudre totalement les problèmes de crevaisons et d'éclatements d'un pneumatique sous pression et donc élimine tous les risques liés à ceux-ci. L'invention conserve toutes les qualités d'amorties et de comportement routier par rapport à un pneumatique sous pression. Les problèmes de sécurité et de sûreté que sont la crevaison ou l'éclatement du pneumatique sous pression, ont fait l'objet de nombreuses solutions s'articulant sur deux axes principaux: - l'utilisation d'un noyau dont la composition lui confère un amorti suffisant mais ce dit noyau n'a pas l'amortissement comparable à celui d'une chambre à air sous pression. Et surtout, le coût de fabrication limite son industrialisation; - et, la conception d'un pneumatique monobloc constitué d'une surface de roulement, avec des sculptures, contenant des cavités remplies ou non, réparties convenablement au coeur du pneumatique avec des nervures de renfort. Ces pneumatiques, de part leur conception, sont des organes complexes dans leurs formes et les techniques mises en jeu. Donc ils sont probablement difficiles à réaliser et à produire à un coût modique. L'état de la technique peut être défini par les brevets suivants: -FR-A-2.607.448: bandage pour roue de véhicule léger comprenant une pièce torique destinée à être montée sur la jante de la roue et présentant une élasticité radiale propre à assurer le confort du roulement par écrasement élastique partiel, ladite pièce torique étant entourée par une enveloppe de protection et de roulement, caractérisé en ce que ladite pièce torique est réalisée en une matière plastique cellulaire de densité croissante du centre vers la périphérie de la section droite de ladite pièce. -FR-A-2.600.947: roue du type à bandage caoutchouc. Une telle roue comprend en combinaison un bandage de roue en caoutchouc, de structure allégée, sensiblement en arche de pont, comportant une bande de roulement épaisse et des flancs de hauteurs réduits, formant un bandage "taille basse" et délimitant un évidement intérieur de section constante, lesquels flancs comportent à leur extrémité, des talons et des moyens de maintien des talons du bandage dans leur position normalement espacée l'un de l'autre en conformité avec la forme du bandage. -FR-A-2.655.919: chambre pour pneumatique du type increvable constituée par un coussin torique en matériau élastomère comportant des alvéoles étanches indépendants entre eux et contenant un gaz sous pression. Les alvéoles sont conformés suivant des volumes toriques de même axe que celui du coussin. L'invention tend à résoudre tous les problèmes ci-dessus cités et qui se retrouvent dans l'état de la technique. Pour retrouver toutes les qualités d'amorties d'un pneumatique sous pression sans son très grand défaut majeur: sa perforation, il faut rassembler les conditions internes au bandage d'une dissipation de l'énergie créée lors d'un choc avec une différence de niveaux ( un cahot ou un trou). Pour cela, dans une chambre à air gonflée, l'air va se répartir dans toutes les directions et ce comprimer sur lui-même. Si un choc est trop important, il y aura pincement de l'enveloppe/carcasse et de la chambre à air sur les deux rebords de la jante provoquant un éclatement. Donc, pour calquer cette dissipation d'énergie sans utiliser un gaz, qui est impossible à contenir dans une chambre à tout moment, l'invention propose de réunir des forces suffisantes dans un noyau plein (sans gaz) qui s'opposeront aux forces d'un choc. Ces forces d'opposition sont : - les précontraintes transversales s'appliquant tangentiellement au diamètre Dme permettant un partage dans toute la circonférence du noyau; et les précontraintes longitudinales se répartissant uniformément dans une section longitudinale formée par rapport à la surface de cette dite section. Pour générer ces deux types de précontraintes, au sein du noyau, on peut les réaliser de deux façons différentes: - soit en choisissant un noyau en matière composite structurée en couches successives à laquelle chaque couche aura un angle de tressage opposé aux deux couches intercalées et dont l'angle formé assurera à la structure une résistance suffisante pour dissiper les contraintes longitudinales et transversales d'un choc; - ou soit de choisir un noyau en matière élastique homogène conventionnelle et de lui donner des cotes de construction telles qu'en fonctionnement ledit noyau est déjà des précontraintes assurant l'annulation énergétique d'un choc. A cet effet, le bandage de roulement pour roues de véhicules est du type comprenant une jante destinée à recevoir un noyau torique en matière élastique homogène ou composite lui-même recouvert d'une enveloppe/carcasse. Ce noyau torique devra, pour générer au montage les précontraintes longitudinales et transversales, adapter la forme de sa section au volume que peut contenir une enveloppe/carcasse montée sur la jante appropriée. Alors, pour les véhicules dits ''légers'' o l'écrasement de contact sol/roue est faible, l'invention propose d'utiliser un noyau avec une section à surface circulaire. Pour les véhicules ''lourds'', l'invention préconise l'emploi d'un noyau avec une section à surface elliptique dont le grand côté de l'ellipse est la largueur du bandage et le petit côté est la hauteur. Il est caractérisé par le fait que le noyau torique en matière élastique homogène ou composite avec une section à surface circulaire ou elliptique améliore l'amortissement de sa propre matière par un montage, dudit noyau, en générant des précontraintes transversales ou/et longitudinales réglables et ajustables aux conditions de roulement au sol. Les conditions de roulement au sol influenceront directement l'adhérence, la maniabilité, la motricité, la sécurité, etc. Ces critères de qualité sont opposés et/ou complémentaires suivant leur objectif premier ce qui impose, suivant les conditions de roulement, de régler et d'ajuster les précontraintes Pi et Pt au sein dudit noyau. Ledit noyau torique est caractérisé par le fait que la surface circulaire ou elliptique est supérieur d'environ 1% à la surface intérieur Si de l'enveloppe/carcasse considérée. Cette caractéristique génère au montage des précontraintes longitudinales dans ledit noyau. Ledit noyau torique est caractérisé par le fait que la longueur à vide est supérieure d'environ 4 % par rapport à la circonférence de la roue à équiper. Cette caractéristique génère au montage des précontraintes transversales dans ledit noyau. On constate que ledit noyau guidé par la jante et l'enveloppe/carcasse subit une compression simple dans une section unitaire, ainsi, les précontraintes transversales se convertissent en précontraintes longitudinales ou inversement dès qu'il y a une sollicitation qui le permet. Cela se caractérise par une augmentation ou une diminution de la surface Sc ou Se et/ou de la longueur ( circonférence engendrée par le diamètre Dme). Ledit noyau torique est caractérisé par le fait qu'il permet au montage l'accumulation, la conservation et la répartition des précontraintes transversales et/ou longitudinales grâce à une très forte épaisseur par rapport à la surface engendrée par une section droite (environ 80% de la surface Sc ou Se du noyau). L'épaisseur de matière E doit être positionnée à égale distance de la périphérie du noyau mais aussi à égale distance de tous les évidements toriques intérieures. Cette caractéristique autorise la concentration des précontraintes par accumulation et la conservation par sa matière élastique. La répartition se fait naturellement par le déséquilibre d'une force extérieure sur le noyau contenant une forte concentration de précontraintes maîtrisées par un montage judicieux. Le montage tend à retrouver un équilibre des forces intérieures. Ledit noyau torique est caractérisé par le fait qu'il possède un ou plusieurs trous toriques positionnés convenablement destinés à recevoir ou non un élément amortissant ou rigide et/ou un élément de maîtrise de la température dans ledit noyau. Le choix du nombre de trous torique doit se faire en fonction des 20% de surface Sc ou Se restantes et aussi par l'espacement de ces dits trous par une épaisseur suffisante. Ledit trou torique et son élément amortissant ou rigide réglable permet de régler la tension d'amortissement du bandage de roulement complet. L'objectif de l'élément de réglage est de contrôler en libérant ou augmentant soit longitudinalement, transversalement ou les deux, les forces d'élasticité de la précontrainte. Selon un mode de réalisation possible pour un véhicule ''lourd'', le noyau torique en matière élastique homogène avec une section à surface elliptique possède deux trous toriques contenant, dans chacun d'eux, une mini-chambre à air pour régler la tension d'amortissement en augmentant ou diminuant les précontraintes longitudinales et transversales par gonflage de chaque mini-chambre à air au moyen d'un embout/valve traversant le noyau et passant (dans des plans différents) au travers de la jante par une lumière prévue à cet effet. Selon un autre mode de réalisation pour véhicule ''léger'' o la jante est destinée pour des "roues à boyaux", l'élément rigide est un cylindre torique, destiné à régler la tension d'amortissement en augmentant ou diminuant les précontraintes transversales par insertion d'un coin pour faire varier le diamètre (Dme). Le coin permet d'écarter les deux extrémités de l'élément rigide en visant l'étrier à bouts filetés en forme de U ' par rapport audit coin. Cet ensemble de réglage traverse le noyau et passe au travers du boyau (sans valve d'origine) et de la jante par la lumière prévue à cet effet. Selon un autre mode de réalisation possible o la jante est destinée pour des "roues à boyaux", l'élément rigide est un tube torique, mais aussi, cet élément rigide est un élément de maîtrise de la température permettant de diminuer ou d'augmenter la température du noyau torique grâce à la circulation d'un liquide réfrigérant dans ledit tube torique. Les deux extrémités du tube torique et l'ensemble de réglage de l'amortissement (le coin et l'étrier) traverse le noyau et passe au travers du boyau (sans valve d'origine) et de la jante par la lumière prévue à cet effet. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. Ils représentent un mode de réalisation possible selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du noyau en matière élastique homogène avec une section à surface elliptique et avec la localisation probable des précontraintes longitudinales et d'une jante pour roue dite "roue avec pneu à chambre à air", dont l'élément de réglage de l'amortissement du noyau torique est une mini-chambre à air dans chaque trou. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du noyau en matière élastique homogène avec une section à surface circulaire et d'une jante dite "roue à boyaux" dont l'élément de réglage de l'amortissement du noyau torique est un cylindre torique rigide dont le diamètre Dme est réglable. La figure 3 est une vue en coupe transversale du noyau en matière élastique composite avec une section à surface circulaire et avec la localisation probable des précontraintes transversales et d'une jante pour roue dite " roue à boyaux ", dont l'élément de réglage de l'amortissement du noyau torique est un tube torique rigide dont l'écartement des deux extrémités se fait grâce à un coin et un étrier. La figure 4 est une vue en perspective transversale d'une roue de véhicule léger mettant notamment en évidence le diamètre moyen théorique Dme. Selon l'invention, le dispositif pour amortir les vibrations et les chocs comporte principalement un noyau 4a, 4b amortissant à l'intérieur d'une enveloppe/carcasse la, lb conventionnelle. L'ensemble noyau 4a, 4b et enveloppe/carcasse la,lb se fixent sur des jantes 2a, 2b conventionnelles en utilisant les moyens de liaisons déjà connus (voir figure 1); ainsi, l'invention s'utilise avec un boyau lb sans embout/valve d'origine, contenant le noyau amortissant, collé sur une jante à boyau 2b avec des colles classiques (voir figure 2); de même, l'invention autorise l'emploi de jante à chambre à air 2a avec l'enveloppe/carcasse la et le noyau se montant à l'aide des démonte pneus. Ce noyau a une structure et une matière homogène 4a ou composite 4b conventionnelle soit en caoutchouc, en latex ou soit en fibres tressées, déjà produit industriellement en grande quantité. Ce noyau 4a, 4b a des dimensions à vide (hors des conditions de montage)qui généreront après le montage les précontraintes Pt et P1. Ce noyau 4a, 4b est monté de manière torique autour de la jante 2a, 2b et à l'intérieur de l'enveloppe/carcasse la, lb. Les dimensions de cedit noyau 4a, 4b sont: - tout d'abord, la surface circulaire Sc ou elliptique Se est supérieur d'au moins 1% à la surface intérieur Si de l'enveloppe/carcasse la, lb utilisée pour obtenir des précontraintes longitudinales Pl (voir figure 1); - ensuite, la longueur à vide est supérieure d'au moins 4% par rapport à la circonférence théorique qu'impose le diamètre Dme d'enroulement de la jante utilisée pour obtenir des précontraintes transversales Pt (voir figure 3 et 4); - encore, la surface totale de toutes les épaisseurs E est supérieure d'au moins 80% de la surface circulaire Sc ou - elliptique Se pour obtenir l'accumulation, la conservation et la répartition des précontraintes transversales Pt et/ou longitudinales Pl (voir figure 1 et 3); - enfin, le ou les trous 5 toriques occuperont les 20% restants de la surface Sc ou Se pour contenir ou non un système de réglage de la tension d'amortissement ou de maîtrise de température dudit noyau. Ce système de réglage pourra se concrétiser, entre autres, par une mini-chambre à air 6, par un cylindre rigide 7a ou un tube rigide 7b ou par un ressort torique flexible en faisant varier le diamètre Dme et/ou Dt (voir figure 1,2 et 3). Le dernier mode de réalisation (le ressort torique) n'est pas représenté sur les figures. Le dispositif représenté à la figure 1 réutilise en lieu, place, dimensions et technique l'enveloppe/carcasse la, le fond de jante 3 et la jante 2a dite pour "roue avec pneu à chambres à air" contenant le noyau 4a placé en tore par rapport au diamètre théorique Dme. Ce noyau 4a est un profilé en matière élastique homogène de section elliptique Se possédant deux trous toriques 5 contenant dans chaque trou, sur la figure 1, une mini-chambre à air 6 pour régler la tension d'amortissement de la roue. Chaque mini-chambre à air 6 sera gonflée par un embout/valve 8 traversant le noyau 4a et passant au travers de la jante 2a par la lumière 9 prévue à cet effet. Pour la figure 1, il y aura deux zones de passage pour chaque embout/valve dans des plans différents de la roue. Le dispositif représenté sur la figure 2 et 3 réutilise en lieu, place, dimensions et technique l'enveloppe/carcasse lb (sans valve) et la jante 2b dite pour "roue à boyaux" contenant le noyau placé en tore par rapport au diamètre théorique Dme. Sur la figure 2, le noyau est un tube en matière élastique homogène 4a de section circulaire Sc possédant un trou torique contenant un cylindre torique 7a pour régler la tension d'amortissement de la roue. Sur la figure 3, le noyau est un tube en matière élastique composite 4b de section circulaire Sc possédant un trou torique contenant un tube torique 7b pour régler la tension d'amortissement de la roue. Les deux extrémités du cylindre torique 7a ou du tube torique 7b seront écartées ou rapprochées l'une de l'autre par l'insertion du coin 10 en visant l'étrier 11 sur ledit coin pour faire varier le diamètre théorique Dme. Cet ensemble de réglage traverse le noyau 4 et passe au travers de la jante 2b par la lumière 9 prévue à cet effet. Ce montage permet de concentrer dans le noyau des forces d'élasticité augmentant les simples qualités de rebond de la matière (caoutchouc, latex). Ce système de réglage peut être lui aussi amortissant ou non. Ce sera alors les trois solutions présentées: - la mini-chambre à air 6 (solution amortissante), - le cylindre 7a et le tube 7b (solutions non amortissantes). REFERENCES la, lb. Enveloppe/carcasse 2a, 2b. Jantes 3. Fond de la jante 4a. Noyau en matière élastique homogène 4b. Noyau en matière élastique composite 5. Trou 6. Mini-chambre à air 7a. Cylindre 7b. Tube de circulation d'un liquide réfrigérant 8. Embout/valve 9. Lumière 10. Coin de réglage 11. Etrier à bouts filetés en forme de ' U ' Dt. Diamètre du trou Dme. Diamètre moyen d'enroulement torique du noyau monté E. Epaisseur du noyau Pt. Précontrainte transversale Pl. Précontrainte longitudinale Sc. Surface circulaire du noyau Se. Surface elliptique du noyau Si.Surface intérieur de l'enveloppe/carcasse REVENDICATTONS 1. Bandage de roulement pour roues de véhicules du type comprenant une jante (2a, 2b) destinée à recevoir un noyau (4a, 4b) torique en matière élastique lui-même recouvert d'une enveloppe/carcasse (la, lb) caractérisé par le fait que le noyau torique est en matière élastique homogène (4a) ou composite (4b) et qu'il possède une section à surface circulaire (Sc) ou elliptique (Se). 2. Bandage de roulement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau torique a au montage des précontraintes longitudinales (Pl) grâce à la surface circulaire (Sc) ou elliptique (Se) supérieur d'environ 1 % à la surface intérieur (Si) de l'enveloppe/carcasse (la, lb) utilisée. 3. Bandage de roulement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau torique a au montage des précontraintes transversales (Pt) grâce à la longueur à vide du noyau torique (4a, 4b) amortissant supérieur d'au moins 4 % à la circonférence engendrée par le diamètre (Dme) de ladite jante (2a, 2b. 4. Bandage de roulement selon la revendication 2 et/ou 3, caractérisé par le fait que le noyau torique permet au montage l'accumulation, la conservation et la répartition des précontraintes transversales (Pt) et/ou longitudinales (P1) grâce à la surface totale de toutes épaisseurs (E), positionnées à égale distance de la périphérie et des évidements toriques intérieurs dudit noyau (4a, 4b), d'environ 80 % de la surface circulaire (Sc) ou elliptique (Se) dudit noyau torique (4a, 4b). 5. Bandage de roulement selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le noyau torique possède un ou plusieurs trous toriques (5) positionnés en fonction de l'épaisseur (E). 6. Bandage de roulement selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le ou les trous toriques peuvent recevoir un élément amortissant (6) ou rigide (7a, 7b). 7. Bandage de roulement selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le ou les trous toriques peuvent recevoir un élément de maîtrise de la température (7b) à l'intérieur dudit noyau torique (4a, 4b). 8. Bandage de roulement selon la revendication 6 caractérisé par le fait que l'élément amortissant est une mini-chambre à air (6) pour régler la tension d'amortissement en augmentant ou diminuant les précontraintes longitudinales (P1) et transversales (Pt) par gonflage. 9. Bandage de roulement selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la mini chambre à air est gonflée au moyen d'un embout-valve. 10. Bandage de roulement selon la revendication 7 caractérisé par le fait que l'élément rigide est un cylindre torique (7a) ou un tube torique (7b) pour régler la tension d'amortissement en augmentant ou diminuant les précontraintes transversales (Pt) par insertion du coin (10) pour faire varier le diamètre (Dme). 11. Bandage de roulement selon la revendication 7 caractérisé par le fait que l'élément de maîtrise de la température est un tube torique (7b) dans lequel circule un liquide réfrigérant permettant de diminuer ou d'augmenter la température dudit noyau torique. 12. Bandage de roulement selon la revendication 10 caractérisé par le fait que le coin (10) permet d'écarter les deux extrémités de l'élément rigide (7a, 7b) en visant l'étrier à bouts filetés en forme de ' U ' (11) par rapport au dit coin (10). 13. Bandage de roulement selon la revendication 9 à 10 caractérisé par le fait que l'embout/valve (8) ou le cylindrique torique (7a) ou le tube torique (7b) ou le coin (10) traverse le noyau (4a, 4b) et passe au travers de l'enveloppe/carcasse (lb) (sans valve d'origine) et de la jante (2a, 2b) par la lumière (9) prévue à cet effet.