Brevet FR2909035A1 — publié le 20080530

La présente invention concerne une roue dont la structure est telle qu'elle absorbe aussi bien les vibrations hautes fréquences, que basses et moyennes pour des déformations plus ou moins importantes. Les recherches ayant conduit à l'invention ont été menées dans le cadre de roulettes pour bagages ; mais il est précisé que l'invention n'est pas limitée à cette application particulière, la roue selon l'invention pouvant être employée dans de multiples applications telles par exemple que tables roulantes, meubles roulants, remorques, brouettes ou autres, cette liste n'étant nullement limitative. On a proposé de multiples solutions pour absorber les chocs et vibrations transmis par des roues à la structure qu'elles supportent. Dans la demande de brevet US 3 006 572 déposée en 2003 on a décrit une roulette type roulette de fauteuil dont le support de l'axe est relié à son pivot par l'intermédiaire d'un bloc en caoutchouc. Dans la demande de brevet WO 01/39625 déposé en 2001 on a décrit une roulette dont le support de l'axe est contretenu télescopiquement par un ressort. Dans les brevets WO 01/39625 (2001), US 4 397 062 (1983), US 5 873 145, US 3 006 572 (2003) et CN 2 673 771, on a décrit une roulette portée par un support pivotant contretenu par un élément élastique, ressort hélicoïdal ou à lames. Dans la demande de brevet US 201 188 de 2004 on a clécrit une roulette faite en élastomère ou en gomme. Dans le brevet WO 03/018332 au nom de MICHELIN, on a décrit une roue dont la jante est déformable, cette jante étant reliée au moyeu par des rayons radiaux déformables ayant ainsi un pouvoir amortisseur. Dans le brevet EP 1225063 au nom de GOODYEAR, on a décrit une roue dont la jante, indéformable, est reliée au moyen par des rayons en spirale ; de sorte que la distance entre le moyeu et la jante peut varier par flexion desdits rayons en spirale. Aucun de ces dispositifs antérieurs ne donnent réellement satisfaction ; de sorte qu'il s'est avéré nécessaire de rechercher de nouvelles solutions. La présente invention concerne une roue à amortissement radial caractérisée par le fait qu'elle comporte une bande de roulement discontinue, constituée par une pluralité d'éléments radiaux déformables, juxtaposés. 2909035 2 Cette roue est constituée par un moyeu constitué en un matériau rigide chargé en élastomère, ledit moyeu servant de support à des éléments radiaux susceptibles de se déformer élastiquement, ces éléments radiaux prenant contact avec le sol par des coussinets en matériau tendre. 5 A titre d'exemples non limitatifs et pour faciliter la compréhension de l'invention on a représenté aux dessins annexés : Figure 1, une vue schématique illustrant le principe d'une roue à amortissement radial, Figure 2, une vue en perspective d'un premier exemple de réalisation de 10 l'invention, Figures 3 et 4, deux vues schématiques de détails de la figure 2, Figure 5, une vue en perspective d'un deuxième exemple de réalisation de l'invention, Figure 6, trois vues schématiques (A, B, C) illustrant: trois modes de 15 fonctionnement du dispositif de la figure 5, Figures 7 et 8, deux vues illustrant un troisième mode de réalisation de l'invention, Figure 9, une vue en perspective illustrant un quatrième mode de réalisation de l'invention, 20 Figure 10, une vue latérale d'une roue selon un cinquième mode de réalisation de l'invention, Figure Il, une vue de face de la figure 10, Figure 12, une vue latérale d'une roue selon un sixième mode de réalisation de l'invention, 25 Figure 13, une vue de face de la figure 12, Figure 14, une vue à échelle agrandie d'un détail de la figure 12. La figure 1 illustre de façon schématique le concept de l'invention. Le problème à résoudre est d'amortir la totalité de l'éventail des vibrations des basses fréquences aux hautes fréquences en passant par les 30 moyennes fréquences. 2909035 3 Les hautes fréquences sont générées par les irrégularités du revêtement de la surface de roulage, mais dans ce cas l'amplitude est faible. Les moyennes fréquences sont générées par des chocs répétitifs, de moyenne amplitude, provoqués par l'assemblage des éléments de revêtement 5 tels que pavés, canelages, dallages. Les basses fréquences sont générées par des chocs inhabituels et irréguliers, de grande amplitude, provoqués par des obstacles sur la surface de roulage tels que franchissement de trottoirs, escaliers, entrée clans des moyens de transports. 10 Les roulettes placées à la base des bagages rencontrent ces trois types de vibrations. La roue comporte un moyeu 1 lequel comporte des moyens d'amortissement ; à partir de ce moyeu 1 rayonnent des éléments radiaux 2 qui ont une forme telle qu'ils soient susceptibles de se déformer élastiquement ; 15 ces moyens radiaux viennent en contact avec le sol par l'intermédiaire de coussinets 3 qui sont en matériaux amortissants. Les figures 2 à 4 sont relatives à un premier exemple de réalisation de l'invention. La roue est constituée d'un moyeu 1, qui est un matériau rigide chargé 20 en élastomère ; ce moyeu 1 comporte des mortaises 1 a dans lesquelles viennent s'encastrer des tenons 2a d'éléments rayonnants 2., en un matériau élastique, ces éléments rayonnants ayant une forme incurvée les rendant susceptibles de se déformer élastiquement. Les dits éléments rayonnants 2 prennent contact avec le sol au moyen de coussinets 3 en matériaux 25 amortissants. La forme incurvée de chaque élément 2 est une forme analogue à celle d'un S l'extrémité du S portant le coussinet 3 étant plus mince que celle située à la base et portant le tenon 2a. La figure 3A représente un élément 2 n'ayant pas subi de déformation. 30 La figure 3B représente une déformation moyennes : le pied est fléchi, ainsi que l'extrémité. 2909035 4 La figure 3C représente un élément 2 subissant une déformation à haute fréquence : seule l'extrémité mince de l'élément 2 est fléchie, sa base, épaisse, ou pied ne l'étant pas. 5 A basses fréquences , les déformations sont de même nature qu'à la figure 3C mais plus importantes. Les figures 5 et 6 sont relatives à un deuxième exemple de réalisation de l'invention, les mêmes éléments portant les mêmes référencesä La seule différence avec le mode de réalisation précédent provient de la 10 forme des éléments 2 qui sont constitués par un anneau cylindrique creux 2b portant un patin creux 2c, sensiblement parallélépipédique et légèrement incurvé. Les patins 2c portent chacun un coussinet 3. La figure 6 A à c illustre les mêmes déformations que la figure 3 A à C. A la figure 6A il n'y a pas de déformation ; la figure 6E1 correspond aux 15 déformations de faibles amplitudes : seuls les patins 2c sont déformés ; la figure 6C correspond aux déformations à moyennes fréquences et moyennes amplitudes : les deux éléments anneau 2b et patin 2c sont déformés. Cette déformation est telle qu'il y a éventuellement appui sur les éléments voisins. Les figures 8 et 9 sont relatives à un troisième exemple de réalisation de 20 l'invention, les mêmes éléments portant les mêmes références. Dans ce mode de réalisation les éléments radiaux 2 sont constitués par des croisillons, les coussinets 3 étant posés soit sur des surfaces planes, soit sur des surfaces arrondies. Dans ces trois exemples de réalisation il s'avère que les interstices entre 25 les éléments rayonnants 2 sont trop importants ce qui risque de donner un roulement saccadé. Les trois autres modes de réalisation représentés aux figures 9 à 13 ont pour but d'éliminer cet inconvénient. En se reportant à la figure 9, illustrant un quatrième mode de réalisation, 30 on voit que chaque élément radial 2 se termine par un patin 20, chaque patin 20 comportant un bec 21 prenant appui sur un épaulement 22 ménagé dans le patin 20 suivant. 2909035 5 Les patins 20, prenant ainsi appui les uns sur les autres, on obtient d'un part une continuité de roulement et d'autre part, une déformation progressive de la roue. Les figures 10 et 11 illustrent un cinquième mode de réalisation. 5 Le moyeu 1 porte des éléments rayonnants 2 qui, comme à la figure 5, sont constitués d'anneaux cylindriques creux 2b qui portent des patins pleins 30 et 30 bis. II y a deux sortes de patins : les patins 30 étant munis, à chaque extrémité, d'un bec 35 ; tandis que les patins 30 bis sont munis, à chaque 10 extrémité, d'un épaulement de forme correspondante 36 ; de sorte que le patins 30 et 30 bis s'imbriquent les uns dans les autres. Les patins 30 et 30 bis sont en un matériau amortissant qui diffère de celui des éléments rayonnants 2c en ce qu'il est plus tendre. Les trois éléments de cette roue sont capables d'amortir les vibrations et 15 les chocs : ce sont les patins en matériau tendre, la jante constituée d'éléments déformables et le moyeu amortissant. Les patins 30, 30bis constituant la bande de roulement, absorbent les moyennes fréquences et (à savoir) les aspérités de l'ordre du millimètre. La jante 2 est constituée des alvéoles 2b dont la forme permet une 20 déformation sous charge : elle absorbe prioritairement la basse fréquence à savoir les grandes déformations. Le moyeu 1 assure la liaison entre l'axe de rotation et la roue. Constitué en PA (rigidité) chargé d'élastomère (souplesse) il absorbe les très hautes fréquences, à savoir les micro-déformations se répétant un très grand nombre 25 de fois dans un laps de temps très court. Les figures 12, 13 et 14 représentent un sixième mode de réalisation de l'invention, mode de réalisation qui est dérivé du précédent et en constitue une amélioration. Le moyeu 1 est comme celui des figures 10 et 11. 30 Par contre les éléments rayonnants 2 sont d'une forme particulière : ils sont coudés en deux parties 23 et 24, la partie 23 étant sensiblement radiale et la partie 24 sensiblement perpendiculaire à la partie 23. La partie 24 peut ainsi fléchir d'un angle a autour du point I, au milieu du coude (figure 14). 2909035 6 Les patins 31, portés par la partie 24 et muni de coussinets 3 comportent, comme dans le cas de la figure 9 un bec 32 qui vient s'engager dans un épaulement 33 du patin suivant. Comme on le voit à la figure 13 chaque bec 32 vient, en plus, s'encastrer 5 dans une échancrure de forme correspondante ménagée dans l'épaulement 33, de façon à réaliser une imbrication qui permet de résister aux sollicitations latérales (référence J sur la figure 13). De préférence chaque patin 31 comprend une patte de fixation 34 qui vient s'enclaver dans un logement de forme correspondante ménagé dans la 10 partie 24 de l'élément rayonnant 2. Comme dans l'exemple précédent, les patins 31, qui sont imbriqués les uns dans les autres, à la fois longitudinalement et transversalement, constituent la bande de roulement et ils absorbent les moyennes fréquences, c'est-à-dire les aspérités de l'ordre du millimètre. 15 Les bras coudés 23-24 formant la jante déformable sont capables de se déformer (angle a) autour du point I. De préférence le moyeu 1 est d'une densité différente des bras coudés, 23-24, formant la jante, ce qui lui confère un comportement d'absorption différent. 20 Il peut en être de même pour tous les modes de réalisation décrits ci-dessus les trois éléments constitutifs de la roue : moyeu 1, éléments radiaux 2 et coussinets 3 étant en des matériaux différents de façon à avoir des comportements d'absorption des vibrations et chocs différents. Il peut arriver que de la boue, des déjections ou autres puissent 25 s'introduire dans les espaces creux qui existent entre les éléments radiaux tels que les espaces 4, 5 et 6 de la figure 5 ; les espaces 6 des figures 7 et 8 ; les espaces 7 de la figure 9 ; les espaces 8 et 9 de la figure 10 ; ou encore les espaces 10 de la figure 12. II peut également se produire que la surface de roulement étant 30 discontinue le roulement de la roue selon l'invention sur une surface dure ne provoque des claquements, donc un bruit désagréable. Deux solutions peuvent porter remède à ces deux inconvénients. 2909035 7 La première consiste à remplir tous ces espaces creux tels que 4, 5, 6, 7, 8, 9 et 10 d'un gel suffisamment solide pour ne pas s'écouler mais suffisamment souple pour pouvoir se déformer. La deuxième solution consiste à donner aux patins 3 une dimension telle 5 qu'ils recouvrent les joints entre deux éléments radiaux adjacents. REVENDICATIONS 1. Roue à amortissement radial caractérisée par le fait que elle comporte une bande de roulement discontinue constituée par une pluralité d'éléments radiaux déformables (2) juxtaposés. 2. Roue à amortissement radial selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un moyeu (1) en un matériau rigide chargé en élastomère, ledit moyeu (1) servant de support à des éléments radiaux (2), susceptibles de se déformer élastiquement, ces éléments radiaux (2) prenant contact avec le sol par des coussinets (3) en matériau tendre. 3. Roue selon la revendication 2 dans laquelle le moyeu (1) comporte des mortaises (1a) dans lesquelles viennent s'encastrer des tenons (2a) d'éléments rayonnants (2), en matériau élastique, ces éléments rayonnants (2) ayant une forme incurvée les rendants susceptibles de se déformer élastiquement. 4. Roue selon la revendication 3 dans laquelle la forme de chaque élément (2) est analogue à celle d'un S, l'extrémité du S portant le coussinet (3) étant plus mince que celle située à sa base et portant le tenon (2a). 5. Roue selon la revendication 2 dans laquelle les éléments radiaux (2) sont constitués par un anneau creux (2b) portant un patin creux (2c), sensiblement parallélépipédique et légèrement incurvé, chaque patin creux (2c) portant un coussinet (3). 6. Roue selon la revendication 2 dans laquelle les éléments radiaux (2) sont constitués par des croisillons, les coussinets (3) étant posés soit sur des surfaces planes, soit sur des surfaces arrondies. 7. Roue selon la revendication 2 dans laquelle chaque élément radial (2) se termine par un patin (20), chaque patin (20) comportant une bec (21) prenant appui sur un épaulement (22) ménagé dans le patin (20) suivant. 8. Roue selon la revendication 2 dans laquelle chaque élément radial (2) est constitué d'un anneau cylindrique creux (2b) qui porte un patin plein (30, 30bis). 9. Roue selon la revendication 8 dans laquelle les patins (30) sont munis, à chaque extrémité, d'un bec (35) ; tandis que les patins (30 bis) sont 2909035 9 munis, à chaque extrémité, d'un épaulement de forme correspondante (36) ; de sorte que les patins (30, 30 bis) s'imbriquent les uns dans les autres. 10. Roue selon la revendication 2 dans laquelle les éléments rayonnants 5 (2) sont coudés en deux parties (23 et 24), la partie (23) étant sensiblement radiale et la partie (24) sensiblement perpendiculaire à la partie (23) ; de sorte qu'elle peut fléchir autour d'un point (I) situé au milieu du coude. 11. Roue selon la revendication 10 dans laquelle les parties (24) portent 10 des patins (31), portant eux-mêmes des coussinets (3), chaque patin (31) comportant un bec (32) qui vient s'engager dans un épaulement (33) du patin suivant. 12. Roue selon la revendication 11 dans laquelle chaque bec (32) vient, en plus, s'encastrer dans une échancrure de forme correspondante, 15 ménagée dans l'épaulement (33) de façon à réaliser une imbrication qui permet de résister aux sollicitations latérales. 13. Roue selon les revendications 1 à 12 dans laquelle les trois éléments constitutifs de la roue : moyeu (1), éléments radiaux (2) constituant la jante, coussinets (3) sont en des matériaux différents ; de façon à avoir 20 des comportements d'absorption des vibrations et chocs différents. 14. Roue selon les revendications 1 à 13 dans laquelle les espaces creux (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) existant entre les éléments radiaux sont remplis d'un gel suffisamment solide pour ne pas s'écouler, mais suffisamment simple pour pouvoir se déformer. 25 15. Roue selon les revendications 1 à 13 dans laquelle les patins 3 ont une dimension telle qu'ils recouvrent les joints séparant deux éléments radiaux adjacents.