Brevet FR2791607A1 — publié le 20001006

La présente invention concerne un tube élastique à paroi épaisse, son procédé de fabrication et un bandage muni d'un tel tube destiné à équiper une roue, notamment de vélo. La présente invention concerne plus spécifiquement un bandage muni d'un tube de longueur supérieure à la circonférence dudit bandage mesurée à son centre de sorte que le tube est comprimé lorsqu'il est installé à sa position dans le bandage. De tels tubes sont déjà décrits dans la littérature. C'est ainsi que US-A-4.324.279 et EP-A-0.025.674 décrivent un tube à paroi épaisse, voire un élément cylindrique sans lumière pour EP-A- 0.025.674, et leur utilisation comme " chambre à air " increvable pour roue de véhicule. Depuis longtemps les manufacturiers de pneumatiques se sont préoccupés de rendre les roues increvables. C'est ainsi que l'on peut citer encore la demande de brevet plus ancienne luxembourgeoise n 40.689 qui décrit des bandages élastiques destinées à l'équipement des roues de véhicules notamment de combat. Mais les jantes sont d'une grande variété de diamètres et il en est de même du diamètre des bandages. Ces derniers ne sont de plus pas réellement standardisés. En effet entre des bandages préconisés pour un diamètre donné et une dimension de jante donnée commercialisés par deux manufacturiers différents, on peut trouver des différences sensibles. Il serait donc souhaitable de disposer d'une chambre sans air du type évoqué ci-dessus qui soit disponible dans une large gamme de dimensions, mais d'un coût réduit, notamment en évitant le stockage de nombreuses références différentes. Ces pneumatiques devraient être le plus standardisés possible. De plus il serait souhaitable que l'on puisse conférer des qualités et des réactions différentes à un même tube. Ces tubes standards devraient donc être personnalisables. Or après de longues recherches, la demanderesse a découvert qu'un tube cylindrique fendu radialement sur toute sa longueur résolvait 2 2791607 notamment les problèmes ci-dessus. On connaît encore des tubes de structure générale ci-dessus, mais de composition peu dense, généralement de structure alvéolaire, donc de faible dureté, pourvus d'une lumière de grand diamètre relativement à leur diamètre extérieur, utilisés pour le calorifugeage de tuyaux. C'est pourquoi la présente demande a pour objet un tube à paroi épaisse de section sensiblement circulaire essentiellement constitué d'un matériau élastique, caractérisé en ce que le diamètre de sa lumière représente moins de 25 % de son diamètre extérieur, en ce qu'il est fendu radialement, sur toute sa longueur, entre sa lumière et l'extérieur, et en ce que sa dureté évaluée à l'aide d'un duromètre Shore A est comprise entre 10 et 90. Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre, le tube a ses molécules internes rangées en courbes concentriques pour créer une pince élastique. En d'autres termes on préfère des tubes directement obtenus avec une section de forme circulaire aux tubes par exemple obtenus à partir d'une barre parallélépipédique usinée pour lui conférer une section circulaire. Dans la présente demande et dans ce qui suit, I'on entend par " sensiblement circulaire" circulaire ou ovaloiïde. Cette dernière forme est plus adaptée aux voitures et analogues. Le matériau élastique peut être par exemple le caoutchouc naturel ou un élastomère. C'est de préférence un matériau élastique dont la capacité d'amortissement est importante. Si l'on évalue la capacité d'amortissement du matériau élastique par sa tangente Delta (8) de l'angle de perte qui est le rapport mathématique du module visqueux (G") du matériau élastique divisé par le module élastique en cisaillement (module de Young ou G'), cette capacité d'amortissement Tangente Delta (dans une plage à 20 C) est supérieure à 0,6 dans une gamme de fréquence entre une fréquence f et une fréquence 2f qui est située entre 100 Hz et 1 MHz, de préférence supérieure à 0,6 dans une gamme de fréquence entre une fréquence f et une fréquence 2f qui est située entre 1 kHz et 1 MHz, notamment supérieure à 1 dans une gamme de fréquence entre une fréquence f et une fréquence 2f qui est située entre 1 KHz et 100 KHz. 3 2791607 Parmi les élastomères, on peut citer par exemple ceux du type butyle, butadiène-styrène, butadiène-acrylonitrile, néoprène, silicone, alcool polyvinylique et notamment les élastomères viscoélastiques mis en oeuvre par vulcanisation commercialisé par la Société SMAC (Toulon-France) sous la dénomination SMACTANE . On retient particulièrement le SMACTANE 50 de dureté de 50 Shore A, avec un allongement à la rupture de 850 % pour une résistance à la rupture de 9,5 MPa. Le diamètre de la lumière du tube à paroi épaisse selon l'invention représente moins de 25 % de son diamètre extérieur, de préférence entre 15 et 25 %, notamment entre 16 et 22 %, tout particulièrement environ 18 %. Sa dureté Shore A est comprise entre 10 et 90, de préférence comprise entre 20 et 80, tout particulièrement comprise entre 30 et 80. Le tube à paroi épaisse selon l'invention est fendu radialement, sur toute sa longueur, entre sa lumière et l'extérieur. Selon l'invention, on peut écarter les parois de la fente radiale du tube en y insérant un insert qui peut être de même nature ou non que celle du tube lui même. On peut aussi éliminer un secteur en effectuant deux fentes radiales et le remplacer ou non par un insert de nature différente de celle du tube lui même, de même dimension de manière à conserver le diamètre d'origine du tube ou de dimension différente. L'élimination d'un secteur sans le remplacer par un autre secteur permet l'adaptation à un diamètre de bandage inférieur. L'insertion d'un matériau de même nature pourra permettre d'ajuster le diamètre du tube sans conférer à celui-ci des propriétés particulières tandis que l'insertion d'un matériau de nature différente pourra conférer tout ou partie des qualités dudit matériau différent. On comprend de ce qui précède que l'insert est allongé et aura avantageusement la même longueur que le tube et que la section transversale de l'insert aura la forme d'un secteur circulaire, avantageusement de même rayon que le rayon de la fente. C'est pourquoi la présente- demande a encore pour objet un insert allongé constitué d'un matériau élastique, de section transversale ayant la 4 2791607 forme d'un secteur circulaire. De tels inserts ont de préférence une longueur inférieure à 2,5 m. La présente demande a aussi pour objet un tube à paroi épaisse ci- dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un insert allongé, avantageusement de même longueur que le tube, maintenant de préférence écartées les parois de la fente radiale du tube. A cet égard, le retrait d'un secteur allongé d'un tube crée aussi une fente radiale, mais ayant une forme de secteur et non d'un segment de droite. L'insert pourra être solidarisé au tube par exemple par collage ou vulcanisation à chaud ou à température ambiante si désiré. De même après le prélèvement d'un secteur, on pourra resolidariser les deux côtés de la fente. Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre, I'insert sera un matériau plein. L'angle formé par l'insert pourra être inférieur à 120 , de préférence compris entre 1 et 90 , notamment compris entre 10 et 90 , tout particulièrement compris entre 15 et 90 . Comme dans l'art antérieur, la longueur minimum de fonctionnement en sécurité du tube installé dans une roue sera supérieure à la longueur correspondant à la circonférence interne du bandage de la roue. Selon I'invention, elle sera supérieure de préférence de 0,5 % ou plus, notamment de i % ou plus, particulièrement de 1,5 % ou plus, tout particulièrement de 2 % ou plus à la longueur correspondant à la circonférence interne du bandage de la roue. Dans la présente demande et dans ce qui suit, cette première longueur en excès est dénommée " longueur de sécurité". En plus de la longueur de sécurité (correspondant à la pression minimum d'une chambre à air conventionnelle pour maintenir les tringles du pneu engagées dans les crochets de jante afin d'éviter un déjantage), on ajoute une longueur, pour augmenter la dureté du montage. Dans la présente demande et dans ce qui suit, cette longueur en excès est dénommée " longueur de dureté". Cette longueur de dureté est de préférence comprise entre 0,2 % et 6 % de la longueur correspondant à la circonférence interne du bandage de la roue, notamment comprise entre 0, 3 % et 5,5 %, 2791607 particulièrement comprise entre 0,35 % et 5 %, tout particulièrement comprise entre 0,4 % et 4,5 %. Par exemple pour des vélos de route équipés de jantes de 622 mm de diamètre, une longueur de dureté de 2 % correspond environ à une pression de 5 Bars ou 75 PSI d'une chambre à air conventionnelle de diamètre de 23 mm. A titre informatif, en général pour augmenter la dureté de l'équivalent d'une pression de 1 Bar pour une chambre à air conventionnelle, il faut ajouter 0,5 % de longueur de dureté. Dans d'autres conditions préférentielles de mise en oeuvre, la surface du tube sera supérieure de 1 %, notamment supérieure de 1 à 12 %, particulièrement supérieure de 5 à 10 %, tout particulièrement supérieure de 9 % environ à la surface correspondante du bandage de la roue, déduction faite de la partie du tube qui n'est pas en contact avec le bandage. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication des tubes ci-dessus, caractérisé en ce que l'on réalise une fente entre la lumière et le diamètre extérieur d'un tube ci-dessus non fendu (si elle n'a pas pu être réalisée lors de l'extrusion du tube élastique d'origine) en le déplaçant sur sa longueur dans une filière munie d'un dispositif radial coupant tel une lame ou un fil d'acier chauffé par induction électrique. On peut opérer au kilomètre. Dans des conditions préférentielles de mise en oeuvre du procédé cidessus décrit, - On détermine d'abord le bon diamètre de la section droite par rapport à la largeur du pneu déterminée par la distance développée des deux bords extérieurs des tringles de pneu; - On tronçonne le tube élastique à la bonne longueur incluant la longueur de sécurité et la longueur de dureté; On peut coller si désiré par vulcanisation à chaud ou à froid, les extrémités du tube élastique. Dans ce cas, on veillera à mettre les deux fentes des deux extrémités face à face. Pour fabriquer des inserts, on peut procéder comme suit: - On tronçonne un autre tube élastique du même diamètre de la 6 2791607 section droite calculée au kilomètre ou avec la même longueur que précédemment. - On débite ce tronçon en le déplaçant sur sa longueur dans une filière munie d'un dispositif radial coupant tel une ou plusieurs lames ou un ou plusieurs fils d'acier chauffés par induction électrique pour obtenir des inserts avec des angles prédéterminés par exemple de 5, 10, 20, 30, 45, 60 ou 900. Dans d'autres conditions préférentielles de mise en oeuvre du procédé cidessus décrit, - On installe un insert dans un tube fendu ci-dessus; - On colle par vulcanisation à chaud ou à froid l'insert dans le tube fendu. Les tubes objet de la présente invention possèdent de remarquables propriétés. En particulier, un nombre limité de tubes élastiques munis d'une fente avec un insert permet de se dispenser d'extruder les 30 diamètres différents qui existent pour équiper seulement tous les types de vélos et de fauteuils roulants. L'insertion d'un insert permet de conférer à un tube élastique fendu de la présente invention d'autres qualités mécaniques. Avec l'acquisition d'un insert différent (par sa nature ou par son angle), I'utilisateur peut augmenter ou diminuer la souplesse de la roue à son gre. Un insert réalisé en une matière comme le SMACTANE 9 donne à la roue des qualités exceptionnelles d'amortissement aux chocs violents, aux vibrations mais aussi atténue le bruit du roulage sur la roue. Ces propriétés justifient l'utilisation des tubes ci-dessus décrits à titre de " chambres à air " increvables pour roues de véhicule. La présente demande a donc encore pour objet un bandage muni d'un tube ci-dessus destiné à équiper une roue, notamment de vélo ainsi qu'une roue munie d'un bandage équipé d'un tube ci-dessus. L'utilisateur a la possibilité,- au montage, d'installer la fente équipée ou non d'un insert optionnel plus ou moins amortissant vers la plus grande génératrice du tube élastique (sous la bande de roulement) ou vers la plus 7 2791607 petite génératrice du tube élastique (contre la jante). Son choix sera guidé par les besoins d'amortir plus ou à l'inverse de moins amortir. Donc le même tube à insert selon l'invention pourra, en fonction du montage choisi, conférer à une roue des propriétés de roulage différentes. Les conditions préférentielles de mise en oeuvre des tubes ci-dessus décrites s'appliquent également aux autres objets de l'invention visés ci-dessus L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - La figure 1 représente le tube élastique au repos hors de la roue, en coupe transversale, avec sa fente. - La figure 2 représente un tube élastique du type de celui de la figure 1 au repos hors de la roue, en coupe transversale, avec sa fente ouverte par un insert de 90 . Sur la figure 1, on peut observer la coupe d'un tube conventionnel 1, avec sa lumière centrale 2. Cette dernière a un diamètre faible par rapport au diamètre externe du tube 1. Verticalement et à la partie inférieure on peut observer la fente 3 réalisée radialement sur toute la longueur du tube. Sur la figure 2, on observe dans le quart inférieur gauche une tranche qui correspond à un insert 4 qui a été introduit entre les bords écartés 5,6 de la fente 3. Cet insert 4 est de nature différente de celle du tube 1. Cette figure 2 pourrait aussi schématiser un tube conventionnel 1 de diamètre supérieur à celui de la figure 1 que l'on a soumis à l'action d'un dispositif radial coupant pour en prélever un insert 4 par création de deux fentes radiales 5,6, ce dernier étant, bien que de même nature que le reste du tube, représenté pointillé. Exemple 1: Fabrication d'un tube pour bandage On a fabriqué un tube selon l'invention en entaillant selon un rayon et sur toute sa longueur un tube de caoutchouc naturel de 50 Shore A de diamètre externe 16 mm et dont la lumière interne a un diamètre de 3 mm commercialisé par la société SOMMAP (Aubagne - FRANCE) Ensuite, on coupe le tube fendu à une longueur de 207 cm, puis on 8 2791607 colle les deux extrémités de ce même tube face à face avec les deux fentes se faisant face. Ce tube peut équiper un pneu de largeur de 5 cm en conférant un équivalent de pression de chambre à air de 5 bars. Exemple 2: Fabrication d'inserts On a fabriqué des inserts dans un tube de mêmes caractéristiques ayant des valeurs d'angle de secteur de 20, 30, 45, 60 et 90 en en le poussant sur toute sa longueur dans une filière munie d'une lame pour obtenir des inserts avec un angle de 90 . Exemple 3: Fabrication d'un tube pour bandage avec insert On a installé un insert de 30 fabriqué comme à l'exemple 2 dans le tube de l'exemple 1 pour équiper un pneu de 5,2 cm de large (équivalent de pression de chambre à air de 5 bars) et un pneu de largeur 5 cm (équivalent de pression de chambre à air de 6 bars). Exemple 4: Fabrication d'un tube pour bandage On a fabriqué un tube selon l'invention comme ci-dessus en utilisant un tube de départ en SMACTANE 50 qui est un élastomère viscoélastique mis en oeuvre par vulcanisation commercialisé par la Société SMAC (Toulon- France), de dureté de 50 Shore A, avec un allongement à la rupture de 850 % pour une résistance à la rupture de 9,5 MPa. On a installé celui-ci dans un bandage de 5,2 cm. On a par contre installé un insert de 30 de l'exemple 2 pour obtenir un tube mixte. REVENDICATIONS 1. Un tube à paroi épaisse essentiellement constitué d'un matériau élastique, caractérisé en ce que le diamètre de sa lumière représente moins de 25 % de son diamètre extérieur, en ce qu'il est fendu radialement, sur toute sa longueur, entre sa lumière et l'extérieur, et en ce que sa dureté shore A est comprise entre 10 et 90. 2. Un tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa dureté shore A est comprise entre 30 et 80. 3. Un tube selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est constitué en matériau élastique dont la capacité d'amortissement évaluée par sa tangente 6 est supérieure à 0,6 dans une gamme de fréquence entre une fréquence f et une fréquence 2f qui est située entre 100 Hz et 1 MHz. 4. Un tube selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué de caoutchouc naturel. 5. Un tube selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un élastomère. 6. Un tube selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un insert allongé, maintenant écartées ou non les parois de la fente radiale dudit tube. 7. Un tube selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on lui a prélevé un insert allongé. 8. Un bandage muni d'un tube tel que défini à l'une des revendications 1 à 7 destiné à équiper une roue. 9. Une roue munie d'un bandage équipé d'un tube tel que défini à l'une des revendications 1 à 7.