Brevet FR2857649A1 — publié le 20050121

L'invention concerne un véhicule lourd tel qu'un véhicule de transport ou un engin de Génie Civil , d'une masse supérieure à 500 tonnes, équipé de pneumatiques de diamètre supérieur à trois mètres cinquante. De tels véhicules, destinés généralement à porter de lourdes charges, 5 comprennent un train avant directeur comportant deux roues directrices et un train arrière, le plus souvent rigide, comportant quatre roues motrices réparties deux à deux de chaque côté. Un train est défini comme l'ensemble des éléments permettant de relier la structure fixe du véhicule au sol. La direction axiale ou transversale du pneumatique est parallèle à l'axe de rotation du pneumatique. La direction circonférentielle du pneumatique, ou direction longitudinale, est la direction correspondant à la périphérie du pneumatique et définie par la direction de roulement du pneumatique. L'axe de rotation du pneumatique est l'axe autour duquel il tourne en utilisation normale. Dans le cas de véhicules, notamment destinés à des usages dans des mines ou carrières pour le transport de charges, les difficultés d'accès et les exigences de rendement conduisent les fabriquants de ces véhicules à augmenter leur capacité de 20 charge. Il s'ensuit que les véhicules sont de plus en plus grands et donc eux-mêmes de plus en plus lourds et peuvent transporter une charge de plus en plus importante. Les masses actuelles des ces véhicules peuvent atteindre plusieurs centaines de tonnes et il en est de même pour la charge à transporter; la masse globale peut atteindre jusqu'à 600 tonnes. La capacité de charge du véhicule étant directement liée à celle des pneumatiques, il est connu que pour augmenter cette capacité de charge il faut augmenter la quantité d'air contenu dans les pneumatiques. Actuellement, comme énoncé précédemment, les véhicules de ce type, tels que les dumper utilisés dans les mines, comportent un train arrière sur lequel sont montées quatre roues, jumelées deux à deux, pour répondre à ces exigences. Par ailleurs, les dimensions de ces roues et en conséquence celles des 5 pneumatiques et notamment la raideur des zones basses nécessitent que lesdites roues soient réalisées en plusieurs parties pour permettre le montage du pneumatique sur une jante. Le montage et le démontage de ces pneumatiques qui interviennent en cas de remplacement ou d'entretien nécessitent des manipulations longues et fastidieuses. Le nombre de pièces de serrage devant être manipulées lors de ces opérations peut être 10 supérieur à 200, auquel s'associent des couples de serrage de ces pièces très importants. Le temps de ces opérations est en conséquence très long et donc nuisible à la productivité recherchée dans le travail d'exploitation de ces mines. La demande actuelle s'orientant toujours vers une hausse de la capacité de charge de ces engins, les différents paramètres énoncés précédemment ont conduit à un 15 élargissement des pneumatiques de façon à augmenter le volume d'air de ceux-ci. Il est en effet quasi-impossible d'augmenter le diamètre des pneumatiques qui a été atteint aujourd'hui, et qui est de l'ordre de 4 mètres, notamment pour des raisons de transport desdits pneumatiques. En effet, les dimensions de ces pneumatiques vont être limitées pour leur transport, notamment par les largeurs de route et par les hauteurs de passage 20 sous les ponts. Il est également quasiimpossible de diminuer le diamètre de jante, celuici permettant notamment la mise en place du système de transmission de couple moteur et des systèmes de freinage. Durant leurs études, les inventeurs ont su mettre en évidence que ces pneumatiques élargis permettent effectivement d'autoriser une augmentation de la 25 charge transportée mais présentent différents inconvénients. Les essais ont en effet montré que la résistance à l'usure de ces pneumatiques est diminuée par rapport à celle des pneumatiques actuels. Cela conduit à une usure prématurée des pneumatiques et donc à une baisse de rendement des véhicules et une diminution de la productivité. Par ailleurs, la demande de brevet WO 00/71365 a décrit une technique 30 permettant de simplifier le montage des pneumatiques ceux-ci étant montés directement sur le moyeu, faisant alors office de jante. Des anneaux indépendants jouent alors le rôle des sièges de jante et sont maintenus en place par des anneaux de blocage qui se solidarisent au moyeu du fait notamment de profils complémentaires. Les inventeurs se sont ainsi donnés pour mission de répondre à une nouvelle 5 demande des utilisateurs qui souhaitent voir encore une augmentation de la capacité de charge des engins porteurs, notamment utilisés dans les mines, les propriétés des pneumatiques en termes d'usure n'étant pas altérées par rapport à celles des pneumatiques actuels. Ce but a été atteint selon l'invention par un véhicule lourd, tel qu'un véhicule de 10 transport ou un engin de Selon une réalisation préférée de l'invention, les pneumatiques axialement extérieurs sont plus étroits. De préférence encore, les pneumatiques axialement intérieurs transmettent au 20 moins une partie de la motricité. La réalisation d'un tel véhicule autorise une augmentation de la capacité de charge de ce type de véhicule tout en conservant des propriétés d'usure satisfaisantes et qui ne sont pas dégradées au vu de la situation actuelle. Les inventeurs ont notamment mis en évidence que l'élargissement des pneumatiques pour satisfaire l'augmentation de 25 la capacité de charge, notamment lorsque ceux-ci sont appairés de part et d'autre d'un train conduit à une augmentation de l'usure, notamment du fait de la présence de trajectoires courbes suivies par les véhicules. Selon l'invention, des pneumatiques plus étroits montés axialement à l'extérieur permettent, notamment dans le cas des réalisations préférées lorsqu'ils ne transmettent pas la motricité, de diminuer les contraintes 30 longitudinales apparaissant notamment lorsque le véhicule suit le tracé d'une courbe. En effet, lorsqu'un véhicule comportant des pneumatiques appairés ou jumelés suit le tracé d'une courbe, les pneumatiques axialement le plus à l'extérieur parcourent une distance plus importante pour celui qui est à l'extérieur de la courbe et moins importante pour celui qui est à l'intérieur de la courbe. Les inventeurs ont par ailleurs su mettre en évidence que dans le cas d'un train par lequel est transmise au moins une partie de la motricité et qui comporte, conformément à l'invention, au moins quatre pneumatiques associés par deux de part et d'autre du train de manière symétrique, deux pneumatiques associés ayant des largeurs axiales différentes, la maîtrise des efforts transmis à chacun des pneumatiques s'ils sont 10 tous moteurs est très délicate à mettre en oeuvre. En effet, dans un tel cas la transmission de la motricité doit être différente selon la largeur axiale des pneumatiques de sorte que les vitesses de défilement de ceux-ci soit identiques; des largeurs axiales différentes des pneumatiques sont associées à des architectures de sommet différentes et donc des rigidités dans l'épaisseur de la bande de roulement différentes conduisant à des vitesses 15 de défilement différentes pour des circonférences de pneumatiques identiques et des entraînements transmis audits pneumatiques identiques. Pour éviter de tels phénomènes différentiels, concernant les vitesses de défilement, conduisant à une auto-usure des pneumatiques et pour simplifier la mise en oeuvre de la transmission d'au moins une partie de la motricité audit train, l'invention préconise que seuls les pneumatiques 20 axialement intérieurs transmettent au moins une partie de la motricité. Selon une réalisation préférée de l'invention, le train arrière comporte quatre pneumatiques et les deux pneumatiques axialement extérieurs ne transmettent pas la motricité et n'ont pour fonction essentielle que de porter une partie de la charge. Selon une variante de l'invention, au moins deux pneumatiques du train avant 25 peuvent avantageusement transmettre une partie de la motricité. Dans une variante de réalisation, l'invention prévoit encore que le train avant comporte quatre pneumatiques associés par deux de part et d'autre du train, de manière symétrique, deux pneumatiques associés ayant des largeurs axiales différentes. Selon cette variante de réalisation, de préférence au moins deux pneumatiques 30 dudit train avant transmettent une partie la motricité, comme évoqué précédemment. De préférence, les deux pneumatiques axialement intérieurs étant de préférence les pneumatiques transmettant la motricité. Une autre variante de réalisation de l'invention prévoit qu'au moins deux pneumatiques, et de préférence les pneumatiques du train arrière axialement à l'extérieur, 5 ne transmettent pas la motricité uniquement lorsque le véhicule suit une trajectoire non rectiligne, ou de préférence lorsqu'il suit une courbe dont le rayon de courbure est inférieur à une valeur prédéterminée. Une telle réalisation peut être obtenue par un dispositif de découplage entre lesdits pneumatiques et les organes transmettant la motricité. Un tel dispositif peut être piloté par les organes directionnels du véhicule selon 10 tout moyen connu de l'homme de l'homme du métier. De la même façon, l'invention prévoit avantageusement que la variante prévoyant qu'au moins deux pneumatiques du train avant transmettent une partie de la motricité, ne soit effective que lorsque le véhicule suit une trajectoire non rectiligne, ou de préférence lorsqu'il suit une courbe dont le rayon de courbure est inférieur à une 15 valeur prédéterminée. L'invention prévoit encore le cas d'un véhicule tel que décrit précédemment dont chacun des pneumatiques est associé à un moteur électrique, par exemple incorporé dans la roue associée au pneumatique ou dans le moyeu du train à proximité d'un pneumatique dans le cas d'une réalisation selon la technique décrite dans le document 20 WO 00/71365, et reprise ci-après. Selon ces différentes réalisations possibles, l'utilisation de moteurs électriques associés à un pneumatique va permettre des répartitions de la motricité variable en fonction des pneumatiques et de la trajectoire suivie. De la même façon, l'invention prévoit encore qu'une partie seulement des 25 pneumatiques transmettant la motricité est pilotée par des moteurs électriques; il peut s'agir par exemple des pneumatiques du train avant, ceux du train arrière conservant une motorisation et une transmission classiques. L'invention prévoit également lorsque la motricité n'est due qu'à des moteurs électriques, que seuls certains pneumatiques soient associés à de tels moteurs électriques et que les autres pneumatiques n'aient pour fonction essentielle que le portage. L'invention prévoit encore avantageusement de combiner le véhicule tel que 5 défini précédemment à un montage sans roue sur les trains, les pneumatiques étant mis en place sur un train prévu à cet effet par l'intermédiaire de premiers anneaux de montage formant les sièges des bourrelets des pneumatiques et de seconds anneaux de blocage garantissant la mise en place desdits premiers anneaux et donc des pneumatiques. Un montage de ce type a déjà été décrit dans la demande de brevet WO 00/71365 citée 10 précédemment. L'invention requiert selon cette réalisation de prévoir sur les moyeux des évidements pour recevoir les anneaux de blocage, la mise en place de deux de ces anneaux étant nécessaire par pneumatique. Un tel type de montage des pneumatiques permet d'améliorer encore le rendement du véhicule selon l'invention, qui outre une usure moins rapide des pneumatiques autorise des interventions plus rapides en cas de 15 changement de pneumatiques. Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, il est toujours avantageusement prévu que tous les pneumatiques restent individuellement associés à un dispositif de freinage de façon à pouvoir ralentir ou arrêter ce type de véhicule dans les meilleures conditions. D'autres détails et caractéristiques avantageux de l'invention ressortiront ciaprès de la description d'exemples de réalisation de l'invention en référence aux figures 1 et 2 qui représentent: - figurel, un schéma vu du dessus d'un véhicule selon l'invention, - figure 2, un schéma vu du dessus d'un véhicule selon un second mode de 25 réalisation de l'invention. Les figures ne sont pas représentées à l'échelle pour en simplifier la compréhension. Les figures ne représentent que la moitié des véhicules qui se prolongent de manière symétrique par rapport à l'axe XX' qui représente le plan médian longitudinal du véhicule. Sur la figure 1, est représenté de manière schématique un demi-véhicule 1 réalisé conformément à l'invention qui comporte six pneumatiques répartis sur les deux trains 5, 6 dont deux pneumatiques directionnels sur le train avant 5. La figure 1 n'illustrant qu'une moitié du véhicule seuls trois pneumatiques 2, 3, 4 sont représentés. s Le véhicule 1 schématisé sur cette figure 1 est un véhicule lourd présentant un poids total en charge de l'ordre de 800 tonnes. Les pneumatiques 2 équipant le train avant du véhicule sont des pneumatiques de grande dimension dont le rapport de forme H/S est 0,50, H étant la hauteur du pneumatique sur jante et S la largeur axiale maximale du pneumatique, lorsque ce dernier 10 est monté sur sa jante de service et gonflé à sa pression recommandée. Il s'agit de pneumatiques de dimension 100/50R69. Les pneumatiques 3 axialement intérieurs et équipant le train arrière du véhicule sont des pneumatiques identiques aux pneumatiques 2 équipant le train avant du véhicule et donc de dimension 100/50R69. Les pneumatiques 4 axialement extérieurs et équipant le train arrière du véhicule sont des pneumatiques de grande dimension dont le rapport de forme H/S est 1, H étant la hauteur du pneumatique sur jante et S la largeur axiale maximale du pneumatique, lorsque ce dernier est monté sur sa jante de service et gonflé à sa pression recommandée. Il s'agit de pneumatiques de dimension 44R69. Ces différents pneumatiques comprennent une armature de carcasse radiale composée de câbles métalliques inextensibles en acier orientés radialement, ancrés dans chaque bourrelet des pneumatiques. Les pneumatiques sont montés selon la technique décrite dans la demande de brevet WO 00/71365. Selon cette technique, chaque train du véhicule est prévu pour 25 recevoir les pneumatiques par l'intermédiaire d'anneaux présentant une surface formant le siège de réception des bourrelets des pneumatiques. La surface de ces anneaux est avantageusement de forme tronconique. Les anneaux de réception sont eux-mêmes bloqués sur le moyeu du train par l'intermédiaire d'anneaux de blocage dont une partie de leur surface est complémentaire de la forme d'évidements prévus sur ledit moyeu dans lesquels lesdits anneaux de blocage sont insérés. Le pneumatique 4 n'a pour fonction essentielle que le portage et ne participe pas à la transmission de la motricité. Une telle réalisation consiste à fixer le pneumatique sur 5 un système du type roulement libre qui autorise la rotation libre dudit pneumatique 4. L'invention ne doit pas être comprise comme étant limitée à ce type de réalisation, le pneumatique 4 pouvant selon d'autres réalisations transmettre une partie de la motricité. Le véhicule ainsi réalisé autorise une capacité de charge supérieure à celle des véhicules actuels et de l'ordre de 800 tonnes. Un véhicule usuel comportant des 10 pneumatiques identiques appairés sur le train arrière conduit pour une même charge transportable à des dimensions de pneumatiques qui sont les suivantes: 69/70R69. Ce type de véhicule n'existant pas, il a été impossible de réaliser des essais toutefois le calcul et des simulations permettent de manière simple pour l'homme du métier d'obtenir les charges transportables par ces véhicules, les dimensions de ceux-ci 15 ainsi que les contraintes imposées aux pneumatiques et en conséquence une estimation de l'usure et de la fatigue qu'ils supportent. Des simulations ont ainsi été réalisées pour déterminer les durées de vie des pneumatiques équipant un véhicule selon l'invention et celles des pneumatiques montés sur le train arrière d'un véhicule usuel. Les résultats obtenus selon l'invention sont 20 supérieurs. L'invention peut prévoir que le pneumatique 2 monté sur le train avant 5 participe également à la transmission de la motricité. Le fait que le pneumatique 2 transmette une partie de la motricité peut améliorer la maniabilité du véhicule dans les trajectoires courbes. En effet, une motricité transmise partiellement par les pneumatiques 25 du train avant 5 peut faciliter le suivi de la trajectoire lorsque ces mêmes pneumatiques sont braqués, notamment lorsque le véhicule est chargé. Il apparaît en effet, que dans certaines conditions de charge et de roulage, la maniabilité d'un tel véhicule selon une trajectoire en courbe est très difficile voire impossible, le véhicule ne répondant pas au braquage imposé par les pneumatiques du train avant. Ces conditions peuvent en outre 30 conduire au clivage et à la destruction des pneumatiques du train avant. La figure 2 illustre un autre mode de réalisation d'un véhicule 1' selon l'invention, qui se différencie du précédent par la présence d'un pneumatique 7' complémentaire monté sur le train avant 5' et appairé au pneumatique 2'. De la même façon que pour le train arrière, le pneumatique 7' présente avantageusement une largeur 5 axiale inférieure à celle du pneumatique 2' auquel il est appairé. L'adjonction de ce pneumatique peut permettre une répartition de la charge sur plus de pneumatiques. Une telle réalisation peut permettre par exemple d'augmenter encore la capacité de charge ou bien d'autoriser une diminution de la dimension des pneumatiques, pour une charge donnée. La diminution de la dimension des pneumatiques peut notamment permettre de 10 concevoir un véhicule dont la largeur reste constante pour une capacité de charge qui augmente. Une telle propriété peut être avantageuse dans le cas où le véhicule doit être utilisé dans des mines dont les pistes ont des largeurs imposées qu'il n'est pas possible d'élargir. Une telle configuration selon l'invention peut notamment conduire à une capacité de charge supérieure à 1000 tonnes. La réalisation d'un tel véhicule 1' peut prévoir que le pneumatique 7' a pour unique fonction le portage d'une partie de la charge. Selon d'autres variantes de réalisation, le pneumatique 7' peut participer à la transmission de la motricité soit de manière permanente soit de manière temporaire telle qu'évoquée précédemment, soit encore de manière variable, par exemple par l'utilisation de moteurs électriques. REVENDICATIONS 1- Véhicule lourd, tel qu'un véhicule de transport ou un engin de Génie Civil , d'une masse supérieure à 500 tonnes, équipé de pneumatiques de structure radiale de diamètre supérieur à trois mètres cinquante, comportant un train avant muni d'au moins deux pneumatiques et d'au moins un train arrière comportant au moins deux pneumatiques et par lequel est transmise au moins une partie de la motricité caractérisé en ce qu'au 10 moins un des trains comporte au moins quatre pneumatiques associés par deux de part et d'autre du train et de manière symétrique et en ce que deux pneumatiques associés ont des largeurs axiales différentes. 2 - Véhicule selon la revendication 1 caractérisé en ce que les pneumatiques axialement extérieurs sont plus étroits. 3 - Véhicule selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les pneumatiques axialement intérieurs transmettent au moins une partie de la motricité. 4- Véhicule selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le train arrière comporte au moins quatre pneumatiques associés par deux de part et d'autre du train, de manière symétrique, et en ce que deux pneumatiques associés ont des largeurs axiales 20 différentes. 5- Véhicule selon l'une de revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le train avant comporte au moins deux pneumatiques transmettant au moins une partie de la motricité. 6- Véhicule selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le train avant comporte au moins quatre pneumatiques associés par deux de part et d'autre du train, de 25 manière symétrique, et en ce que deux pneumatiques associés ont des largeurs axiales différentes. 7- Véhicule selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'au moins une partie des pneumatiques transmettant la motricité sont pilotés par un moteur électrique. il 8 - Véhicule selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les pneumatiques sont montés sur un train par l'intermédiaire de premiers anneaux de montage formant les sièges des bourrelets des pneumatiques et de seconds anneaux de blocage garantissant la mise en place desdits premiers anneaux qui se solidarisent au moyeu du fait notamment de profils complémentaires à des évidements prévus sur le moyeu.