Brevet FR3015368A1 — publié le 20150626

ADAPTATEUR POUR ENSEMBLE ROULANT ET ENSEMBLE ROULANT LE COMPRENANT [0001] L'invention concerne un adaptateur pour ensemble roulant formé principalement d'un pneumatique et d'une jante, et un ensemble roulant comprenant ledit adaptateur. [0002] On rappelle ci-après les définitions utilisées dans la présente invention : - « direction axiale » : direction parallèle à l'axe de rotation du pneumatique, - « direction radiale » : direction coupant l'axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci, - « direction circonférentielle » : direction perpendiculaire à un rayon et comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique, - « coupe radiale » : coupe selon un plan qui contient l'axe de rotation du pneumatique, - « plan équatorial » : plan perpendiculaire à l'axe de rotation et qui passe par le milieu de la bande de roulement [0003] Dans la demande W000/78565 il est déjà connu d'insérer, entre la jante et les bourrelets d'un pneumatique, un adaptateur élastique. Cet adaptateur est déformable élastiquement, dans les directions radiale et axiale. Un tel adaptateur permet de dissocier la partie de l'ensemble roulant pouvant être considérée comme travaillant réellement comme un pneumatique, de la partie de l'ensemble roulant pouvant être considérée comme travaillant comme une j ante. [0004] Mais si un tel ensemble permet également d'assurer les fonctions d'un pneumatique classique, et notamment une réponse en poussée de dérive du pneumatique suivant l'application d'un angle de dérive au pneumatique qui permet ainsi à l'ensemble une flexibilité suffisante pour lui éviter toute dégradation de surface ou en profondeur, il n'assure toutefois pas parfaitement une déformabilité suffisante du pneumatique lors P10-3199 de chocs sur des bordures de trottoirs ou des trous dans la chaussée, tels que des nids de poule. [0005] En effet, l'ensemble monté avec l'adaptateur de l'état de la technique ne permet pas d'obtenir une déformation locale dans la zone de l'aire de contact. L'enseignement de ce document présente en outre l'inconvénient de ne pas permettre d'obtenir aisément des modes de réalisation de l'adaptateur offrant une capacité importante à absorber les grandes déformations lors de passage dans des nids de poule sans déformations plastiques résiduelles. [0006] Aucune suggestion n'est donnée dans ce document sur des adaptations d'architecture qui aboutiraient à une déformation du renfort extérieur localisée dans la zone de l'aire de contact conduisant à une contre-flèche réduite et rendant ainsi l'ensemble monté moins intrusif vis-à-vis du véhicule. [0007] Aussi il subsiste le besoin de disposer d'un nouvel adaptateur qui assure une meilleure protection du pneumatique lors de chocs sur le pneumatique dus à une utilisation sur des routes en mauvais état, minimisant ainsi au maximum l'endommagement partiel, voire total, de sa structure interne, tout en maintenant à un haut niveau les performances de tenue de route du pneumatique, en particulier son aptitude à développer d'importantes poussées de dérive. En outre, pour le moins, en cas d'endommagement dû à une utilisation anormalement sévère, il s'agit de mettre en sécurité le véhicule par son déplacement sur une courte distance suite à un choc destructeur pour l'ensemble. [0008] L'invention a donc pour objet un adaptateur pour ensemble roulant ayant un axe de rotation et comprenant : - un pneumatique ayant deux bourrelets, et - une jante, ledit adaptateur assurant la jonction entre l'un des bourrelets et la jante, ladite jante ayant deux sièges de jante, P10-3199 ledit adaptateur ayant : - une extrémité axialement intérieure destinée à être monté sur le siège de la jante et comprenant un élément de renfort intérieur, - une extrémité axialement extérieure comprenant un élément de renfort extérieur, - un corps connectant ladite extrémité extérieure avec ladite extrémité intérieure de manière à former une pièce unitaire et comprenant au moins une armature de renforcement principale assurant la liaison entre ledit renfort extérieur et ledit renfort intérieur, - un siège d'adaptateur sensiblement cylindrique destiné à recevoir l'un desdits bourrelets, ledit siège étant situé à l'extrémité axialement extérieure dudit corps, - une face d'appui d'adaptateur sensiblement comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, ladite face d'appui étant située sur la face axialement intérieure de l'extrémité axialement extérieure. [0009] L'adaptateur se caractérise en ce que le renfort annulaire de siège présente un module de compression supérieur ou égale à 1GPa. [0010] L'adaptateur selon l'invention présente l'avantage d'être de constitution et de montage simples. L'adaptateur selon l'invention permet par ailleurs, de par l'augmentation du serrage sous les bourrelets du pneumatique, d'en empêcher sa rotation sur l'adaptateur en forte sollicitation latérale. [0011] Enfin l'adaptateur selon l'invention présente l'avantage de diminuer de manière significative le niveau des efforts mécaniques vers le châssis lors d'un choc, et de permettre ainsi d'alléger la caisse du véhicule. P10-3199 [0012] Un autre objet de l'invention est un ensemble roulant constitué d'un pneumatique comprenant deux bourrelets et une jante. Cet ensemble se caractérise en ce qu'il comprend au moins un adaptateur selon l'une des revendications précédentes, l'adaptateur assurant la jonction entre un bourrelet du pneumatique et la jante. [0013] De préférence, l'élément de renfort de l'extrémité axialement extérieur est en totalité situé axialement à l'extérieur de la face d'appui, et le corps comprend en regard du siège d'adaptateur un renfort annulaire de siège. [0014] De préférence, le renfort annulaire de siège présente un module de compression supérieur ou égal à 4GPa, et plus préférentiellement supérieur ou égal à 10GPa. Le renfort annulaire peut être constitué d'une âme entourée d'un élastomère, ou d'une succession de couches de composés élastomères et de renforts métalliques et/ou textiles disposés selon toutes les combinaisons possibles. L'âme peut comprendre au moins un élément choisi parmi un métal, un matériau composite, un thermoplastique et leur mélange. Le matériau composite put être réalisé à base de fibres de verre noyées dans une matrice de résine. [0015] Parmi les élastomères pouvant être utilisés, on liste, en premier lieu, les caoutchoucs réticulables par des réactions chimiques de vulcanisation par des ponts soufre, par des liaisons carbone-carbone créées par l'action de peroxydes ou de rayonnements ionisants, par d'autres chaînes d'atomes spécifiques de la molécule de l'élastomère, en second lieu, les élastomères thermoplastiques (TPE) où la partie deformable élastiquement forment un réseau entre des régions « dures » peu déformables dont la cohésion est le fruit de liaisons physiques (cristallites ou régions amorphes au-dessus de leur température de transition vitreuse), ensuite les élastomères non thermoplastiques et enfin les résines thermodurcissables. [0016] Le renfort annulaire de siège peut être constitué d'au moins deux couches de constituants différents disposés successivement en alternance. Par disposition en alternance, on définit une disposition successive d'une première puis d'une seconde couche, plusieurs fois. P10-3199 [0017] Le renfort annulaire de siège peut avoir une longueur axiale totale supérieure ou égale à 30% de la largeur du bourrelet du pneumatique, et inférieure à 150% de cette même largeur, et plus préférentiellement comprise entre 40 et 110% de la largeur du bourrelet du pneumatique. [0018] Le renfort annulaire de siège peut avoir une épaisseur radiale moyenne supérieure ou égale à 0,3mm et inférieure ou égale à 20mm en fonction de la dimension et de l'utilisation du pneumatique. Ainsi pour un pneumatique tourisme, l'épaisseur est de préférence comprise entre 0,5 et lOmm. [0019] Le renfort annulaire de siège comprend de préférence au moins un élément choisi parmi un métal, un matériau composite, un thermoplastique, et leur mélange. Cet âme ou ce multicouche est de préférence compris entre deux couches d'une matrice comprenant au choix un élastomère tel que cité ci-dessus, une résine ou leurs mélanges. [0020] Le renfort annulaire de siège est de préférence constitué d'un empilage de différentes couches de composés élastomères de nature chimique identique ou différente. [0021] Lorsqu'il est sous forme d'un empilage de couches, le renfort a de préférence une longueur axiale supérieure à 5mm et inférieure à 25mm, et une épaisseur radiale supérieure ou égale à 0, lmm et inférieure ou égale à 4mm. [0022] Chaque élément unitaire constituant l'empilage du renfort peut avoir une largeur axiale supérieure à lmm et inférieure à 25mm, et une épaisseur radiale, identique ou différente, supérieure ou égale à 0, lmm et inférieure ou égale à 2mm. [0023] Le renfort annulaire de siège peut encore se présenter sous la forme d'un empilage de fils unitaires entre une couche d'une matrice comprenant au choix un élastomère, un composé thermoplastique, une résine ou leurs mélanges. Les fils unitaires peuvent être des fils classiquement utilisés, tels que textiles (polyester, nylon, PET, aramide, rayonne, fibres naturelles (coton, lin chanvre)), métalliques, composites (carbone, verre-résine) ou les mélanges de ces constituants. P10-3199 [0024] Le renfort annulaire de siège peut encore se présenter sous la forme d'une ou plusieurs nappes, dont les renforts sont disposés avec un angle compris entre 0 et 90° avec la direction circonférentielle du pneumatique. [0025] De préférence, le renfort annulaire peut être disposé radialement à l'extérieur ou radialement à l'intérieur du corps de l'adaptateur, de part et d'autre dudit corps, ou bien encore, entre les nappes d'éléments de renforcement du corps de l'adaptateur. [0026] L'élément de renfort extérieur peut être constitué en métal (acier), nylon, PET, aramide. Il peut comprendre une matrice en résine et/ou fibres de renforcement, telle que rayonne, aramide, PET, nylon, fibre de verre, fibre de carbone, fibre de basalte, poly(éthylène2,6 naphtalate) (PEN), polyvinyl alcool (PVA). [0027] L'armature de renforcement principal dudit corps peut présenter un module supérieur ou égal à 4GPa ; il peut être constitué en métal (acier) en câble textile (rayonne, aramide, PET, nylon, fibre de de verre, fibre de carbone, fibre de basalte, poly(éthylène2,6 naphtalate) (PEN), polyvinyl alcool (PVA). [0028] De préférence, l'adaptateur peut être disposé d'un seul côté de la jante, et préférentiellement du côté extérieur du véhicule. Dans ce cas, la jante possède une forme géométrique dissymétrique de manière à s'adapter à la présence de l'adaptateur présent sur un seul côté. [0029] Lorsque l'ensemble monté comprend deux adaptateurs, ces derniers peuvent être symétriques ou non symétriques. La notion de symétrie ou de dissymétrie de l'adaptateur est définie par la longueur axiale du corps de l'adaptateur. Deux adaptateurs sont dissymétriques lorsque le corps de l'un d'entre eux a une longueur axiale plus grande que celle de l'autre. [0030] De préférence, l'ensemble roulant comprend un premier et un second adaptateur ayant chacun un corps de longueur identique ou différente. P10-3199 [0031] L'invention va maintenant être décrite à l'aide des exemples et des figures qui suivent et qui sont donnés uniquement à titre d'illustration, et dans lesquels : - la figure 1 représente de manière schématique l'adaptateur selon l'art antérieur, - la figure 2 représente de manière schématique et en coupe radiale un pneumatique monté sur deux adaptateurs selon l'invention, eux-mêmes encastrés sur la jante de manière démontable ; et - la figure 3 représente une vue schématique en coupe radiale d'un adaptateur non monté, selon l'invention. [0032] La figure 1, qui représente un adaptateur selon l'art antérieur, comprend un pneumatique P (partiellement représenté), un adaptateur A et une jante J. [0033] Le pneumatique de conception en soi inchangée dans l'invention, est formé d'une bande de roulement renforcée par une armature de sommet réunie à deux bourrelets B de part et d'autre d'un plan équatorial XX' par l'intermédiaire de deux flancs 1. Une armature de carcasse 2 renforçant principalement les flancs 1 est ancrée dans chaque bourrelet B à au moins une tringle, ici de type « tressée » 3 pour former des retournements 4, séparés de la partie principale d'armature de carcasse par des profilés de forme quasi-triangulaire 5. [0034] Il est important de noter que l'invention peut être mise en oeuvre avec de très nombreux types de pneumatiques, qu'ils soient à carcasse radiale ou diagonale, voire même avec des pneumatiques de type à flancs autoporteurs. [0035] La jante J comprend une gorge 6, dite de montage, et réunissant de part et d'autre du plan équatorial, deux sièges de jante 7 axialement prolongés par des crochets de jante 8 dont les bords radialement extérieurs sont recourbés. [0036] L'adaptateur A comprend principalement une extrémité axialement extérieure 9, une extrémité axialement intérieure 10 et un corps 11 connectant ladite extrémité 9 à ladite extrémité 10. P10-3199 [0037] L'extrémité axialement extérieure 9 comprend un élément de renfort extérieur 20 constitué d'une première portion 20a reliée à une seconde portion 20b et formant un angle sensiblement perpendiculaire entre elles. Lors du montage du pneumatique, le siège de bourrelet du bourrelet B s'encastre dans l'espace créée par cet élément de renfort extérieur 20. [0038] La figure 2 représente un ensemble monté comprenant deux adaptateurs A selon l'invention, reliant les bourrelets B du pneumatique P aux deux crochets de jante 8 de la jante J. Les adaptateurs de cette figure 2 sont démontables par rapport à la jante J et aux bourrelets B du pneumatique. [0039] L'adaptateur A, disposé au niveau de chaque bourrelet B du pneumatique peut être symétrique ou non symétrique. Par symétrie, on définit que la longueur totale du corps 11 est identique sur les deux adaptateurs. Lorsque l'ensemble (pneumatique, jante et adaptateur) est monté, les bourrelets B du pneumatique sont disposés sur le siège d'adaptateur 14 et mis en appui axial contre une face d'appui 21. [0040] La figure 3 représente un adaptateur selon l'invention, non monté sur jante. Cet adaptateur comprend, d'une part, une extrémité axialement extérieur 9 avec un renfort extérieur 15, de forme géométrique sensiblement sphérique, en coupe, constitué en matériau composite tel que du verre-résine, d'autre part, une extrémité axialement intérieur 10 avec un renfort métallique 16, et enfin un corps 11 constitué de deux nappes 17 comprenant des câbles textiles. Les câbles de chaque nappe sont parallèles entre eux. Lesdites nappes 17 sont, d'une part, accolée axialement à l'intérieur et radialement à l'extérieur aux parois du renfort 15, et d'autre part, ancrée dans l'extrémité 10 au renfort métallique 16, tel qu'une tringle formant un retournement à chaque extrémité. [0041] Le corps 11 comprend un siège d'adaptateur 18 sensiblement cylindrique destiné à recevoir un bourrelet du pneumatique (voir figure 2) disposé à l'extrémité axialement extérieure du corps 11. [0042] Le corps 11 comprend également une face d'appui 21 d'adaptateur sensiblement comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, située sur la P10-3199 face axialement intérieure de l'extrémité axialement extérieure, et destiné à maintenir en place le bourrelet dans son logement. Ce siège d'adaptateur 18 comprend un renfort annulaire de siège 19 ayant un module de compression égal à 100GPa. Selon la représentation de cette figure 3, la totalité du renfort 19 est disposée à la surface radialement extérieure de la surface du corps 11. [0043] Contrairement au dispositif connu (figure 1), le renfort annulaire de siège 19 n'est pas solidaire du renfort extérieur 15. Ces deux renforts 19, 15 sont totalement indépendants l'un de l'autre. [0044] Le renfort 19 est constitué d'un tricouche comprenant des renforts métalliques sous forme de fils, alternés avec un élastomère de type caoutchouc-résine. Le renfort 19 a une épaisseur radiale d'environ 1,5mm et une longueur axiale d'environ 15mm. [0045] La couche d'élastomère du renfort 19 a une épaisseur radiale d'environ 0,3mm et une longueur axiale d'environ 15mm. [0046] Une couche d'élastomère 20 recouvre l'ensemble des éléments constituant l'adaptateur, à savoir le renfort 15, le renfort 16, le corps 11 et, la surface radialement extérieure du renfort 19. [0047] Les exemples qui suivent montrent les résultats obtenus avec l'adaptateur selon l'invention. [0048] Exemple : Essais sur choc trottoir Cet essai consiste à faire monter un ensemble monté sur un trottoir selon un angle d'attaque de 30°. Le choix de cet angle est basé sur le fait qu'il constitue une sollicitation très pénalisante pour un pneumatique. L'essai s'effectue avec deux hauteurs de trottoir différentes (90mm et 110mm). Le test se déroule de la manière suivante. On effectue plusieurs passages de la roue à des vitesses différentes jusqu'à obtenir la crevaison du pneumatique. La vitesse de P10-3199 départ est de 20km/h, puis on incrémente la vitesse de 5km/h à chaque nouveau passage. On compare un ensemble classique sans adaptateur (témoin 1) à un ensemble muni d'un adaptateur selon le document W000/78565 (témoin 2), et à un ensemble muni d'un adaptateur selon l'invention (invention). Ces ensembles sont tous de dimension 205/55R16 comprenant une jante 6.5J16. Les résultats sont rassemblés dans le tableau I suivant et sont donnés en pourcentage : Témoin 1 Témoin 2 Invention Pourcentage de la 100 >150 >150 vitesse de crevaison par rapport au témoin - hauteur trottoir 90mm Niveau d'effort de 100 50 40 portée verticale (Fz) relevée à la vitesse de crevaison Etat de l'ensemble -crevaison du pneu -Pneu et roue intacts Pneu, adaptateur et monté suite aux chocs - roue comprenant -Adaptateur déformé plastiquement roue intacts des marques Tableau I Les résultats supérieurs à 100 montrent une amélioration du comportement face à un choc latéral. L'essai réalisé sur la hauteur de trottoir de 90mm aboutit à la crevaison du pneumatique témoin à une vitesse de 30km/h, alors que l'ensemble selon l'invention ne subit aucun dommage à cette même vitesse, voire à une vitesse de 50km/h. P10-3199 L'essai réalisé sur la hauteur de trottoir de 110mm aboutit à la crevaison du pneumatique témoin à une vitesse de 20km/h, alors que l'ensemble selon l'invention ne subit aucun dommage à cette même vitesse, voire à une vitesse de 50km/h. P10-3199 REVENDICATIONS1 - Adaptateur pour ensemble roulant ayant un axe de rotation et comprenant : - un pneumatique ayant deux bourrelets, - une j ante, - ledit adaptateur assurant la jonction entre l'un des bourrelets et la jante ladite jante ayant deux sièges de j ante, ledit adaptateur ayant : - une extrémité axialement intérieure destinée à être monté sur le siège de la jante et comprenant un élément de renfort intérieur, - une extrémité axialement extérieure destinée à être monté sur le siège de la jante et comprenant un élément de renfort extérieur, - un corps connectant ladite extrémité extérieure avec ladite extrémité intérieure de manière à former une pièce unitaire et comprenant au moins une armature de renforcement principale assurant la liaison entre ledit renfort extérieur et ledit renfort intérieur, - un siège d'adaptateur sensiblement cylindrique destiné à recevoir l'un desdits bourrelets, - une face d'appui d'adaptateur sensiblement comprise dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation caractérisé en ce que le renfort annulaire de siège présente un module de compression supérieur ou égale à 1GPa. P10-3199 2 - Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de renfort de l'extrémité axialement extérieur est en totalité située axialement à l'extérieur de la face d'appui, et en ce que le corps comprend en regard du siège d'adaptateur un renfort annulaire de siège. 3 - Adaptateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le renfort annulaire de siège présente un module de compression supérieur ou égal à 4GPa. 4 - Adaptateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le renfort annulaire de siège présente un module de compression supérieur ou égal à 10GPa 5 - Adaptateur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le renfort annulaire de siège est constitué d'une âme entourée d'un élastomère. 6 - Adaptateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'âme comprend au moins un élément choisi parmi un métal, un matériau composite, un thermoplastique, et leur mélange. 7 - Adaptateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le renfort annulaire de siège est constitué d'au moins deux couches de constituants différents disposées successivement en alternance. 8 - Adaptateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau composite est réalisé à base de fibres de verre noyées dans un matériau résine. 9 - Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renfort annulaire de siège a une longueur axiale supérieure ou égale à 30% de la largeur du bourrelet du pneumatique, et inférieure à 150% de cette même longueur. 10 - Adaptateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le renfort annulaire de siège a une longueur axiale comprise entre 40 et 110% de la largeur du bourrelet du pneumatique. P10-3199 11 - Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renfort annulaire de siège a une épaisseur radiale moyenne supérieure ou égale à 0,3mm et inférieure ou égale à 20mm. 12 - Ensemble roulant constitué d'un pneumatique comprenant deux bourrelets, une jante caractérisé en ce qu'il comprend au moins un adaptateur selon l'une des revendications précédentes, l'adaptateur assurant la jonction entre un bourrelet du pneumatique et la jante. 13 - Ensemble roulant selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second adaptateur ayant chacun un corps de longueur identique. 14 - Ensemble roulant selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second adaptateur ayant chacun un corps de longueur différente. P10-3199