Brevet FR2962938A1 — publié le 20120127

-1- BANDAGE FLEXIBLE NON PNEUMATIQUE DONT LA STRUCTURE PORTEUSE COMPORTE DES LAMES METALLIQUES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] La présente invention concerne les bandages montés sur roues et conçus pour être capables de porter une charge substantielle sans pression de gonflage, appelés bandages non pneumatiques. Elle concerne plus particulièrement un bandage présentant des caractéristiques de résistance aux températures extrêmes. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] La demande de brevet WO 00/37269 propose un tel bandage élastique non pneumatique. Elle décrit une structure porteuse comportant essentiellement une 15 pluralité d'éléments de supports disposés sensiblement radialement, se répétant avec une symétrie cyclique tout autour de la circonférence du bandage. Lorsque le bandage décrit dans la demande de brevet WO 00/37269 porte une charge, un certain nombre d'éléments de support présents dans l'aire de contact sont soumis à une flexion importante, ce qui leur permet de développer un effort de reprise d'une 20 partie de la charge. Une structure d'interconnexion fait travailler ensemble les éléments de support, en reportant les sollicitations sur les éléments de support adjacents. La capacité de ce bandage à porter une certaine charge provient de la sollicitation en flexion des éléments de support présents dans l'aire de contact du bandage élastique non pneumatique. Elle provient également de la sollicitation en 25 flexion des éléments de support en dehors de l'aire de contact du bandage élastique non pneumatique, de par le fonctionnement de la structure d'interconnexion. [0003] Enfin, on peut rappeler que selon l'enseignement de la demande de brevet WO 00/37269 précitée, chacun des éléments de support est capable de supporter de 30 la torsion, et qu'il existe une différence de flexion entre éléments de support adjacents. On sait aussi que, avant de pénétrer dans l'aire de contact, les éléments de support subissent une certaine déradialisation. Pendant le roulage en service normal du bandage, la pénétration des éléments de support dans l'aire de contact est quelque peu retardée. Au fur et à mesure que les éléments de support franchissent P10-2495-FR 10 2962938 -2- l'aire de contact, ils reprennent une position radiale et, en sortie de l'aire de contact, ils subissent une déradialisation sensiblement symétrique de la première par rapport au plan vertical passant par l'axe de rotation du bandage. [0004] Quant à la structure d'interconnexion, tout en étant capable de transmettre une partie de la sollicitation des éléments de support sur les éléments de support voisins, on sait qu'elle est suffisamment flexible pour autoriser des déplacements relatifs des éléments de support les uns par rapport aux autres, non seulement dans le sens radial mais également dans le sens circonférentiel. La différence de déplacement des éléments de support dans le sens radial correspond à une différence de sollicitation en flexion de ceux-ci. La différence de déplacement dans le sens circonférentiel correspond à une sollicitation circonférentielle de la structure d'interconnexion, mise en évidence par la déradialisation. [0005] Une telle structure pourvue d'élastomères présente toutefois des limites de fonctionnement. Par exemple, par températures extrêmement basses, comme celles présentes sur la lune, les matériaux élastomériques perdent leurs caractéristiques d'hyper élasticité et se trouvent dans une phase vitreuse, ce qui les rend extrêmement cassants. On ne peut donc pas envisager de tels dispositifs pour équiper des véhicules susceptibles de rouler sur la lune. [0006] Le document FR 2 839 015 décrit un bandage comportant des éléments de support reliés entre eux par une structure d'interconnexion avec interposition d'articulations élastiques permettant un bon fonctionnement de l'ensemble. La structure d'interconnexion comporte une matrice élastomérique renforcée à l'aide d'un renfort. Une telle structure élastomérique ne conserve pas ses propriétés d'hyper élasticité lors d'utilisations par températures très basse empêchant l'utilisation de ce dispositif pour équiper un véhicule lunaire. [0007] Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention prévoit différents moyens techniques. P10-2495-FR 2962938 EXPOSE DE L'INVENTION [0008] Tout d'abord, un premier objet de l'invention consiste à prévoir un bandage 5 ou une roue permettant une utilisation sur une plage de température élargie, en outre suffisante pour des utilisations dans des conditions telles que celles que l'on retrouve sur la lune. [0009] Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un bandage ou une roue 10 permettant à un véhicule d'évoluer dans un environnement difficile, sans risque de crevaison ou de perte de pression comme avec des roues classiques équipées de pneumatiques avec gonflage. [0010] Pour ce faire, l'invention prévoit un bandage flexible ayant une structure 15 portante flexible s'étendant circonférentiellement autour d'un axe de rotation, une bande de roulement à la périphérie radialement extérieure de la structure portante, et au moins une zone de fixation, radialement du côté de l'axe de rotation, pour la fixation de ladite structure portante à un disque de roue, la structure portante comportant une pluralité d'éléments de support s'étendant essentiellement 20 transversalement, dont une première partie est disposée au moins sous une partie de la bande de roulement, et dont une autre partie est disposée au delà de la bande de roulement où les éléments de support sont fléchis lorsque le bandage est chargé, lesdits éléments de support étant juxtaposés circonférentiellement et répartis tout autour de la circonférence, dans lequel les éléments de support sont constitués par un empilage de lames métalliques avec interposition d'une couche de matériau de glissement entre chaque lame. [0011] Selon une telle architecture, l'articulation élastique est supprimée, permettant une utilisation sur une très grande plage de température, comme par exemple allant 30 de -200°C à +150°C. Les renforts circonférentiels sont fixés directement aux renforts radiaux. La déradialisation des renforts radiaux est assurée par la flexibilité en torsion du lamifié. Par ailleurs, le comportement lamifié des renforts radiaux est assuré par l'utilisation d'un matériau assurant un glissement entre les lames élémentaires. P10-2495-FR 2962938 -4- [0012] Selon un mode de réalisation avantageux, la bande de roulement comporte une pluralité de bandes circonférentielles constitués par un empilage de lames métalliques avec interposition d'une couche de matériau de glissement entre chaque lame. 5 10 [0013] Selon un autre mode de réalisation avantageux, la couche de matériau de glissement est constituée de PTFE. Ce matériau présente d'excellentes caractéristiques tant de glissement que de tenue en températures très basses, le rendant particulièrement adapté pour une utilisation sur une roue lunaire. [0014] De manière avantageuse, la couche de matériau de glissement est solidaire de la lame métallique adjacente sur une face et libre sur l'autre lame adjacente, de façon à lui laisser la liberté de glisser sur cette dernière. [0015] La couche de matériau de glissement peut être appliquée par exemple sous la forme d'un enduit, appliqué sur un seul ou sur les deux faces des lames. Une couche solide indépendante peut aussi être prévue pour application entre deux lames. 20 [0016] Egalement de manière avantageuse, les bandes circonférentielles sont directement fixées aux supports. Différents modes de fixation mécanique ou chimique peuvent être utilisés tels que la soudure, des rivets, des vis ou autres moyens de fixation. La déradialisation des éléments de support procure la souplesse nécessaire à l'ensemble pour fonctionner convenablement. En outre, pour la fonction 25 de roue lunaire, avec de faibles vitesses, et pour des distances plutôt réduites, la fixation directe des éléments circonférentiels contre les éléments radiaux présente des caractéristiques avantageuses de durabilité. La suppression de la fixation avec une matrice élastomérique permet une utilisation à très basse température, indispensable pour une utilisation lunaire. 30 [0017] Selon un mode de réalisation avantageux, les bandes circonférentielles sont surmontées, radialement extérieurement, d'au moins une bande de contact en cuir. Ce matériau présente une excellente tenue dans des environnements hostiles, P10-2495-FR 2962938 -5- même à de très basses températures. Pour des utilisations sur la lune, ce matériau est donc très avantageux. [0018] Selon un exemple de réalisation de l'invention, les éléments de support sont 5 disposés sensiblement radialement. [0019] Avantageusement, la structure portante ne comporte que des éléments structurels orientés radialement et des éléments structurels orientés circonférentiellement. [0020] Les éléments de support sont de préférence continus d'une zone de fixation à l'autre. [0021] Selon un autre mode de réalisation, la largeur des éléments de support est 15 comprise entre 5 et 15 mm pour un bandage élastique non pneumatique dimensionné pour une charge nominale de l'ordre de 500 kg. [0022] Selon encore un autre mode de réalisation, les éléments de support sont axialement continus sous la bande de roulement. [0023] Selon une autre variante de réalisation, le bandage comporte deux zones de fixation des éléments de support séparables axialement. DESCRIPTION DES FIGURES 25 [0024] Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 3, présentées uniquement à des fins d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles: -la figure 1 est une perspective du bandage non pneumatique selon l'invention; 30 -la figure 2 est une coupe d'une section transversale du bandage de la figure 1 montrant en perspective, l'agencement des éléments de support et des lames circonférentielles ; -la figure 3 est une coupe dans le plan perpendiculaire à l'axe de la roue. P10-2495-FR 10 20 -6-DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0025] La figure 1 illustre un mode de réalisation dans lequel le profil du bandage délimite une cavité interne torique de section ovoïde. Le bandage 1 comporte une zone de fixation 11, deux flancs 12 et une bande de roulement 13. Les flancs 12 sont arrondis et occupent la majeure partie de la hauteur radiale du bandage 1. [0026] La structure portante comporte des éléments de support 2. Les éléments de support 2 sont adjacents circonférentiellement et s'étendent chacun sensiblement 10 radialement depuis la zone de fixation 11 vers la bande de roulement 13 pour passer sous cette dernière avant de retourner radialement intérieurement, de l'autre côté du bandage, vers la zone de fixation 11. Les éléments de support 2 ont ainsi un profil de forme sensiblement ovale. [0027] Comme on le voit à la figure 2, les éléments de support 2 comportent un empilage de lames métalliques 21, flexibles, superposées avec interposition d'une couche de matériau de glissement 22 entre les lames 21. Le faisceau de lames ainsi collées les unes sur les autres forme une poutre apte à être sollicitée en flexion. Cet aspect de la constitution du lamifié n'est cependant pas limitatif. La couche de 20 matériau de glissement peut être constituée de tout matériau, alliage ou mélange présentant des propriétés favorisant le glissement entre deux lames adjacentes, comme par exemple le PTFE, connu pour ses propriétés favorisant le glissement d'une part, et son excellente tenue en température d'autre part. 25 [0028] L'épaisseur de la couche de PTFE se situe avantageusement entre 0.3 et 1 mm. La largeur des éléments de support est comprise entre 5 et 15 mm pour un bandage élastique non pneumatique dimensionné pour une charge nominale de l'ordre de 500 kg. 30 [0029] La bande de roulement 13 comporte une pluralité de bandes circonférentielles sensiblement parallèles entre elles et légèrement espacées les unes des autres. Chaque bande circonférentielle est constituée d'un empilage de lames métalliques 31 entre lesquelles une couche de matériau de glissement 32 est prévue de façon à assurer un glissement entre les lames, favorisant la flexion radiale de l'ensemble. La P10-2495-FR 2962938 -7- couche de matériau de glissement peut être constituée de tout matériau, alliage ou mélange présentant des propriétés favorisant le glissement entre deux lames adjacentes, comme par exemple le PTFE, connu pour ses propriétés favorisant le glissement d'une part, et son excellente tenue en température d'autre part. L'épaisseur de la couche de PTFE se situe avantageusement entre 0.3 et 1 mm. [0030] La largeur des bandes circonférentielles est de préférence comprise entre 10 et 15 mm, l'épaisseur étant avantageusement comprise entre 0,3 et 0,7 mm pour un bandage élastique non pneumatique dimensionné pour une charge nominale de l'ordre de 500 kg. [0031] Les lames métalliques 21 et/ou 31 peuvent être réalisées à partir de différents alliages. On utilise avantageusement des alliages d'aciers à ressort, comme par exemple la nuance CK75 ou W. Nr 1.1248 ainsi que l'acier inox W Nr 1.4310 suivant les normes DIN. En outre le titane est également approprié. [0032] Les bandes circonférentielles sont fixées aux éléments de support 2 par des moyens de fixation 41 mécaniques tels que des rivets, vis, ou autres, ou chimiques, tel qu'une colle résistant aux températures très basses, ou mécanico-chimiques tel que la soudure, ou tout autre moyen assurant une fixation durable et endurante. Dans l'exemple illustré, tel que montré aux figures 2 et 3, une pluralité de trous de fixation 40 sont prévus sur les éléments de support 2 et sur les bandes circonférentielles, pour permettre une fixation par rivetage. [0033] Les bandes circonférentielles sont surmontées, radialement extérieurement, d'au moins une bande de contact 50 en cuir. Cette bande assure la fonction d'interface entre le sol et les lames métalliques, pour d'une part assurer la protection des lames et d'autre part favoriser la traction et la bonne tenue de la roue. Des essais effectués avec du cuir de vache ont permis de démontrer une très bonne tenue, même à des températures extrêmement basses, comme par exemple dans un milieu en azote liquide. La bande de contact est avantageusement montée par collage contre les lames métalliques. P10-2495-FR [0034] Les Figures et leurs descriptions faites ci-dessus illustrent l'invention plutôt qu'elles ne la limitent. En particulier, l'invention et ses différentes variantes viennent d'être décrites en relation avec un exemple particulier comportant trois bandes circonférentielles. [0035] Néanmoins, il est évident pour un homme du métier que l'invention peut être étendue à d'autres modes de réalisation dans lesquels en variantes, on prévoit un nombre différent de bandes. [0036] Les signes de références dans les revendications n'ont aucun caractère limitatif. Les verbes "comprendre" et "comporter" n'excluent pas la présence d'autres éléments que ceux listés dans les revendications. Le mot "un" précédant un élément n'exclue pas la présence d'une pluralité de tels éléments. P10-2495-FR REVENDICATIONS1. Bandage flexible ayant une structure portante flexible s'étendant circonférentiellement autour d'un axe de rotation, une bande de roulement (13) à la périphérie radialement extérieure de la structure portante, et au moins une zone de fixation (11), radialement du côté de l'axe de rotation, pour la fixation de ladite structure portante à un disque de roue, la structure portante comportant: -une pluralité d'éléments de support (2) s'étendant essentiellement transversalement, dont une première partie (25) est disposée au moins sous une partie de la bande de roulement, et dont une autre partie (26) est disposée au delà de la bande de roulement où les éléments de support sont fléchis lorsque le bandage est chargé, lesdits éléments de support étant juxtaposés circonférentiellement et répartis tout autour de la circonférence, caractérisé en ce que les éléments de support (2) sont constitués par un empilage de lames métalliques (21) avec interposition d'une couche de matériau de glissement (22) entre chaque lame. 2. Bandage selon la revendication 1, dans lequel la bande de roulement (13) comporte une pluralité de bandes circonférentielles constitués par un empilage de lames métalliques (31) avec interposition d'une couche de matériau de glissement (32) entre chaque lame (31). 3. Bandage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche de matériau de glissement (22, 32) est constituée de PTFE. 4. Bandage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche de matériau de glissement (22, 32) est solidaire de la lame métallique adjacente sur une face et libre sur l'autre lame adjacente, de façon à lui laisser la liberté de glisser sur cette dernière. 5. Bandage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les bandes circonférentielles sont directement fixées aux supports (2). P10-2495-FR 30 2962938 -10- 6. Bandage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les bandes circonférentielles sont surmontées, radialement extérieurement, d'au moins une bande de contact (50). 7. Bandage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les éléments de support (2) sont disposés sensiblement radialement. 8. Bandage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la structure 10 portante ne comporte que des éléments structurels orientées radialement et des éléments structurels orientées circonférentiellement. 9. Bandage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits éléments de support (2) sont axialement continus sous la bande de roulement. 10. Bandage selon l'une des revendications précédentes, comportant deux zones de fixation (11) séparables axialement. 11. Bandage selon la revendication 10, dans lequel chaque élément de support 20 (2) est continu d'une zone de fixation à l'autre. 5 15 P10-2495-FR