FR2802857A1 - Appui de securite pour pneumatique comportant des moyens de centrage - Google Patents

Abstract

Appui de sécurité comportant une base sensiblement inextensible circonférentiellement et flexible, et un corps relié à la base, dans lequel la base comprend une pluralité de protubérances disposées radialement intérieurement.

Description

La présente invention concerne les appuis sécurité pour pneumatiques de véhicules que l'on monte à l'intérieur des pneumatiques, sur leurs jantes, pour supporter la charge en cas de défaillance du pneumatique. Plus particulièrement, elle concerne la liaison entre ces appuis de sécurité et les jantes autour desquelles ils sont montés.

La fonction principale des appuis de sécurité est de supporter la charge en cas de perte sévère de pression de gonflage du pneumatique. Lorsque les pneumatiques sont normalement gonflés, les appuis de sécurité doivent nuire le moins possible aux propriétés dynamiques des pneumatiques. En particulier, ils doivent rester bien centrés autour de la jante pour éviter tout effet de balourd, et cela quelles que soient la température de l'appui et la vitesse de roulage du véhicule. Ils doivent aussi pouvoir être montés autour des jantes des roues des véhicules et démontés de façon aisée.

Le brevet US 5,690,762 présente un appui de sécurité réalisé en un matériau élastique destiné à être monté sur une jante de véhicule de tourisme usuelle à base creuse. Cet appui comporte un corps et une base destinée ' venir en contact avec la jante. Cet appui comprend en plus des renforts annulaires orientés circonférentiellement et sensiblement inextensibles dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre des crochets des jantes pour lesquelles l'appui est prévu. La base constituée de deux zones annulaires dont le diamètre intérieur, à l'état libre, est inférieur à celui des parties de la jante sur lesquelles elles doivent s'appuyer : la compression ces zones annulaires assure donc un bon centrage de l'appui sur la jante. La fonction des renforts annulaires est notamment d'empêcher, qu'en raison des efforts de centrifugation à haute vitesse, les zones annulaires ne s'étendent jusqu'à perdre le contact avec jante.

Lorsqu'un appui de sécurité est destiné à équiper une jante en deux parties ou une jante possédant une portée pour un appui dont le diamètre est supérieur à celui de l'un des crochets de la jante telle que présentée à la figure 1, on peut disposer les renforts annulaires dans la base. C'est le cas de l'appui divulgué par la demande EP 0 796 747 A1. Une telle position des renforts annulaires facilite la confection de l'appui. Pour un tel appui, compte tenu des tolérances de fabrication de la jante et l'appui, il n'est plus possible de disposer des zones annulaires radialement intérieurement dont la compression assure un bon centrage autour de la jante quelle que soit la vitesse tout en assurant un montage un démontage aisés.

On entend par équatorial d'un appui de sécurité, tout plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'appui et par plan équatorial milieu , le plan équatorial disposé au milieu de l'appui.

L'invention a pour objet un appui de sécurité destiné à être monté sur une jante a l'intérieur d'un pneumatique équipant un véhicule, pour supporter la bande de roulement de ce pneumatique en cas de perte de pression de gonflage, comportant une base sensiblement cylindrique destinée à s'adapter autour de la jante, avec une zone résistance sensiblement inextensible circonférentiellement de faible rigidité en flexion et dont le diamètre radialement intérieur est légèrement supérieur au diamètre de la portee d'appui de la jante, la base comportant aussi des moyens pour centrer l'appui relativement à la jante, et un corps relié à ladite base.

Cet appui est caractérisé en ce que les moyens de centrage sont constitués par pluralité de protubérances disposées radialement intérieurement relativement à ladite zone de résistance de ladite base et dont les parois radialement intérieures s'inscrivent, a l'état libre, sur un diamètre inférieur au diamètre de la portée d'appui de la jante.

Les protubérances disposées radialement intérieurement relativement à la zone de résistance génèrent par leur compression radiale des efforts de serrage lors du montage de l'appui mais ont aussi l'avantage de permettre une mise en polygone de la zone de résistance flexible et très peu extensible. Cette mise en polygone permet d'absorber une certaine variation de diamètre de la portée d'appui de la jante ou de la zone de résistance et ainsi d'assurer un montage aisé de l'appui tout en conservant une excellente résistance à la centrifugation. De préférence, les protubérances sont disposées de façon symétrique relativement à l'axe de rotation de l'appui.

Selon un mode de réalisation préférentiel, lorsque l'appui comporte axialement un premier côté destiné à être monté en premier autour de la jante, les protubérances sont disposées axialement du côté opposé à ce premier côté relativement au plan équatorial milieu de l'appui.

Cela permet de faciliter le montage en n'imposant une mise en polygone de la zone de résistance de la base qu'à la fin du montage de l'appui sur la jante.

Les protubérances peuvent présenter au moins une face latérale dont l'inclinaison moyenne relativement à l'axe de rotation de l'appui est comprise entre 1 et 55 degrés. La section droite des protubérances peut être de forme trapézoïdale.

Cela facilite la mise en place de l'appui en évitant tout effet de blocage des protubérances contre la jante au montage et/ou au démontage.

De préférence, oc étant le demi-angle au centre séparant deux protubérances adjacentes et R étant le rayon de la portée d'appui 4 de la jante 2, la hauteur h protubérance satisfait la relation suivante

Lorsque cette relation est satisfaite, lors de la mise en polygone la base autour de la portée d'appui de la jante, il y a toujours une zone de contact entre la base et la portée d'appui entre les deux protubérances adjacentes. La valeur limite de la hauteur des protubérances correspond à l'efficacité maximale des protubérances.

La hauteur radiale des protubérances est comprise entre 2 et 10 mm et de préférence entre 3 et 5 mm. La hauteur radiale des protubérances ne doit pas être trop élevée pour ne pas entraîner, lors d'un roulage en appui, des vibrations qui peuvent nuire à l'endurance de l'appui. Ces vibrations peuvent aussi être perceptibles par le conducteur, cela peut constituer un avantage pour lui indiquer qu'il est désormais dans des conditions roulage qui nécessitent une diminution de sa vitesse de roulage. Une hauteur radiale de l'ordre de 3 à 5 mm apparaît être un bon compromis. L'efficacité du rattrapage de jeu " à la mise en polygone de la zone de résistance est, pour une hauteur radiale de protubérances donnée directement fonction de leur nombre. Pour une hauteur radiale de 3 à 5 un nombre de protubérances compris entre 3 et 15 permet de combler tous les jeux de fabrication nécessaires.

Lorsque le corps de l'appui comporte des zones adaptées pour définir cavités, chacune des protubérances est de préférence disposée radialement intérieurement relativement à une cavité du corps.

Cette disposition l'avantage de limiter les variations de raideur radiale de l'appui en fonction de l'azimut, et par conséquence, lors d'un roulage en appui, diminuer les variations d'effort subies par l'appui ainsi que les vibrations produites par les protubérances. Cela entraîne une sensible amélioration de l'endurance ces appuis en fonctionnement.

Lorsque la base l'appui comprend une pluralité d'extensions s'étendant axialement du côté opposé au premier côté de montage, les protubérances peuvent être disposées aux mêmes azimuts ces extensions.

La surface radialement intérieure de ladite base peut aussi comporter moins une zone circonférentielle disposée entre deux zones circonférentielles de diamètre supérieur.

Cet évidement central de la base de l'appui facilite son montage en limitant les frottements contre la portée d'appui de la jante. Plusieurs modes de réalisation de l'invention sont maintenant décrits à l'aide du dessin annexé dans lequel - la figure 1 présente une coupe axiale partielle d'un ensemble monté équipé d'un appui de sécurité ; - la figure 2 présente une coupe axiale d'un appui selon l'invention<B>;</B> - la figure 3 présente en vue de côté l'appui de la figure 2 ; - la figure 4 présente l'appui de la figure 3 monté sur portée de jante ; - la figure 5 présente l'évolution de la pression d'appui des protubérances de l'appui des figures 2 et 3 contre la portée de la jante en fonction efforts de centrifugation ; - la figure 6 présente une coupe axiale d'un second mode de réalisation d'un appui ; et - la figure 7 présente une vue de côté d'un appui selon l'invention ; et - la figure 8 présente une coupe axiale d'un autre appui selon l'invention.

On voit à la figure 1 un ensemble monté comportant pneumatique 1, une jante 2 de roue et un appui de sécurité 3 disposé autour de la portée 4 de la jante 2. La géométrie particulière de cette jante 2 de roue est notamment décrite dans le brevet US 5 634 993. Elle présente deux sièges de bourrelets, 5 extérieur et 5' intérieur, de diamètres différents et est particulièrement adaptée pour la mise en place aisée de cet appui de sécurité 3. Cet ensemble permet le roulage malgré une baisse de pression importante dans le pneumatique 1. L'appui de sécurité 3 comprend deux parties principales, une base 8 destinée à venir entourer la portée 4 de la jante 2 et un corps 9 relié ' base 8. Le corps 9 comprend un sommet 6 destiné à venir en contact avec la bande de roulement 7 du pneumatique 1 en cas de pression de gonflage nulle ou très faible - c'est est représenté à la figure 1. Le corps 9 peut être de formes extrêmement variées.

La figure 2 présente une vue schématique en coupe axiale partielle d'un appui 10 similaire à celui de la figure 1 dans lequel on a représenté une armature de renforcement comprenant dans cet exemple une nappe de renforts sensiblement inextensible circonférentiellement 11 disposée dans la base 8. Cette armature constitue zone de résistance de la base 8, c'est-à-dire la zone de la base sensiblement inextensible circonférentiellement. Cette armature peut être composée de renforts tels fils, câbles, assemblages, ou tout équivalent, par exemple en aramide ou en Nylon. L'armature de renforcement peut aussi être constituée d'un enroulement circonférentiel de renforts en une ou plusieurs couches, elle peut aussi être un binappe croisé dont les renforts sont orientés selon angles a ; a de l'ordre de 10 à 40 degrés relativement à la direction circonférentielle pour garantir une bonne résistance à la centrifugation de l'appui lors de roulages à vitesse élevée.

Cet appui 10 comprend un ensemble de protubérances 12 disposées radialement intérieurement relativement à la base 8. Comme le montre la figure 3, protubérances sont régulièrement réparties tout autour de la circonférence intérieure de la base 8. Leur nombre est ici de 6. Les protubérances ont une épaisseur de 3 à 5 mm et une longueur circonférentielle de l'ordre de 3 à 5 cm. Les protubérances sont disposées ici d'un seul côté de l'appui, du côté II du plan équatorial milieu P. Le côté I est celui qui va être enfilé le premier autour de la portée d'appui 4 de la jante 2 (voir figure 1). Les protubérances disposées du côté II vont donc être en contact avec la portée d'appui 4 seulement à la fin de l'opération de montage. Cela permet de diminuer les efforts de montage nécessaire. La section droite des ces protubérances est sensiblement trapézoïdale. Elles comportent un premier biais 14, disposée vers le côté I. Ce premier biais 14 fait avec la direction de l'axe de rotation de l'appui un angle faible de l'ordre de 15 à 20 degrés. Ce biais 14 facilite la mise en place progressive de l'appui autour de la jante. Un second biais 13 est disposé du côte II, extérieur, pour faciliter le démontage de l'appui. Ce biais a inclinaison moyenne de l'ordre de 45 degrés. Dans l'exemple présenté à la figure 2, la base 8 présente aussi un ensemble d'extensions 15 discontinues circonférentiellement destinées à venir s'appuyer contre le bourrelet extérieur du pneumatique 1 et ainsi bloquer axialement l'appui 10. Ces extensions 15 sont discontinues circonférentiellement permettre un démontage aisé du pneumatique 1 de sa jante 2. Les extensions et les protubérances sont disposées aux mêmes azimuts et prennent appui les unes sur les autres comme le montre la coupe de la figure 2.

Il aussi possible de disposer ces protubérances des deux côtés de l'appui.

Le role des protubérances 12 est double. Leur première fonction est de générer des efforts radiaux de serrage et de centrage lors du montage de l'appui 10 sur la portée d'appui 4 de la jante 2. Pour un rayon RA de l'armature de renforcement 11 donné, l'appui 10 peut être monté sur toute portee d'appui 4 dont le rayon R est sensiblement (le rayon RA peut etre pratiquement confondu avec le rayon intérieur de la base 8) compris entre RA et RA - h où h est la hauteur des protubérances. Pour R >_ RA, l'appui ne peut pas être monté, pour R < RA - h, le jeu irrécupérable. Lors du montage de l'appui 10 autour de la portée d'appui 4 de la jante 2 et en raison de la grande raideur en extension de l'armature de renforcement 11 et sa faible raideur en flexion, l'armature 11 va se mettre en polygone autour de la portée 4 (voir figure 4). La base 8 de l'appui est ainsi en contact indirect avec la portée 4 de la jante 2 par l'intermédiaire des 6 protubérances 12 et en contact direct sur des zones disposées circonférentiellement entre deux protubérances 12. Le diamètre effectif intérieur de la base 8 (pratiquement égal à 2RA) varie donc sensiblement entre le diamètre de la portée 4 et ce diamètre augmenté de deux fois la hauteur radiale des protubérances 12 comprimées. Le montage de l'appui 11 autour de la portée 4 est ainsi possible avec des efforts très limités, seulement dus au frottement des protubérances sur la portée, à la compression des protubérances 12 et à la flexion de la base 8 de l'appui pour se mettre en polygone. Ce montage s'effectue pratiquement sans qu'il soit nécessaire d'étendre circonférentiellement l'armature 11. Une telle extension nécessiterait des efforts beaucoup trop importants pour que ce soit possible.

Le second rôle des protubérances est illustrée par une simulation numérique réalisée pour un appui en caoutchouc de largeur 117 mm, de hauteur 50 mm et de rayon intérieur 220 mm. La base de cet appui comprend des protubérances de 3 mm de hauteur disposées sur toute la largeur l'appui et de 20 mm de longueur circonférentielle. Les courbes de la figure 5 présentent l'évolution de la pression d'appui (P en bars) des protubérances 12 contre la portée 4 la jante 2 en fonction des efforts de centrifugation (F en daN) pour une tranche d'appui de largeur axiale 10 mm. La masse totale de l'appui est de 4 kg.

La simulation considère pour un rayon d'armature 11 RA donné, plusieurs rayons R de la portée d'appui de la jante 2 - R = RA - 1,35 mm - courbe 1 - dans ce cas le développement de l'armature 11 correspond exactement au développement du polygone illustré à la figure 4 ; - R = RA - 1 mm - courbe 2 ; - R = RA - 0,5 mm - courbe 3 ; - R = RA - 1, 5 mm -courbe 4 ; et -R= -2 mm-courbe 5.

Après montage, à vitesse nulle, la pression d'appui des protubérances 12 sur la portée 4 est directement liée au rayon de la portée 4. On peut considérer que pour les courbes 1, 4 et 5, cette pression initiale est le résultat des efforts de compression des protubérances qui équilibrent les efforts liés à la flexion de la base 8 lors de sa mise en polygone. Pour les courbes 2 et 3, les efforts augmentent sensiblement en raison de la nécessité d'une compression beaucoup plus forte des protubérances 12.

Lorsque les efforts de centrifugation augmentent, on constate sur les courbes 1, 4 et 5, que la pression d'appui des protubérances 12 sur la portée 4 augmente très sensiblement jusqu'a un maximum. La pression d'appui diminue ensuite jusqu'à une valeur nulle. Cette évolution est liée à l'augmentation des efforts appliqués à l'armature 11 dus à la centrifugation de l'appui qui va entraîner un allongement de l'armature ainsi une modification de la géométrie de celle-ci qui tend à redevenir circulaire. L'augmentation des efforts l'armature en forme de polygone implique une augmentation des efforts de compression des protubérances et l'allongement progressif de l'armature entraîne une diminution de cette compression. La présence du maximum doit être liée à la combinaison de ces deux phénomènes. Lorsque l'armature 11 est devenue circulaire et un développement sensiblement égal à R + h, les efforts de compression des protuberances sont devenus nuls. Il est à noter que la vitesse de rotation correspondant à cet état est, tous cas considérés, l'appui comprenant une armature 11 constituée trois enroulements d'une nappe de renforts circonférentiels aramide, supérieure à 400 La valeur force de centrifugation égale à 230 daN correspond à une vitesse de l'ordre de 170 Dans cas des courbes 2 et 3, on constate une diminution initiale de la pression des protubérances suivie de l'évolution précédemment décrite.

Les courbes précédentes illustrent que les protubérances, grâce à la mise en polygone de l'armature qu'elles induisent au montage, permettent d'obtenir des efforts de centrage suffisants dans une très large gamme de vitesses pour conserver un bon centrage de l'appui, sans balourd, tout en ayant un montage de l'appui aisé.

L'utilisation de telles protubérances est possible tant que la rigidité de flexion de la base 8 des appuis est très inférieure à sa rigidité d'extension. C'est tout fait le cas pour des appuis réalisés matériaux élastomériques avec des renforts sensiblement inextensibles disposés dans leurs bases. Cet appui 10 est préférentiellement realisé en un matériau élastomérique module d'élasticité compris entre 1 et 50 MPa. Ce matériau peut être un élastomère diénique, tel du caoutchouc naturel ou synthétique, un élastomère de polyuréthanne.

La figure 4 permet de préciser la relation que doit satisfaire la hauteur des protubérances pour obtenir efficacité maximale. Lors de la mise en polygone de base autour de la portée d'appui d'une jante, entre deux protubérances adjacentes, la base doit conserver une zone de contact direct avec la portée d'appui.

Cet état correspond à la relation suivante : a étant le demi-angle au centre séparant deux protubérances adjacentes, R étant le rayon de la portée d'appui 4 de la jante 2, la hauteur h d'une protubérance satisfait

Lorsque les protubérances sont régulièrement réparties sur la circonférence de la base 8, (i étant l'angle au centre correspondant à une protubérance et N le nombre de protubérances, on a:

Les deux relations précédentes montrent que, pour rattraper un jeu donné, on peut faire varier à la fois le nombre et la hauteur des protubérances. La figure 6 présente un autre mode de réalisation d'un appui 20 selon l'invention. La coupe présentée se situe à un azimut différent de ceux des protubérances. Cet appui comprend comme précédemment un corps 9 avec un sommet 6 et une base 21. La base 21 comprend un évidement circonférentiel 22 dont le diamètre (D2 est supérieur à celui (DI des zones 23 et 24 qui lui sont adjacentes.

Cela permet de limiter très sensiblement les efforts de frottement entre la base de l'appui et portée d'appui 4 lors du montage et du démontage.

figure 7 présente une vue de côté de l'appui 10 de la figure 2. Le corps 9 de cet appui comprend des zones de liaison 16 qui relient la base 8 et le sommet 6. Ces zones liaison definissent entre elles des cavités 17. La figure 7 illustre une disposition préférentielle des protubérances 12 au droit des cavités 17 du corps 9.

Cette disposition permet de ne pas augmenter au droit des protubérances la raideur radiale de l'appui, ce qui limite les variations d'effort subies par l'appui en roulage appui et ainsi améliore son endurance. On a en effet constaté que, si les protubérances sont disposées au droit d'une zone de liaison 16, c'est à cet endroit que se développe préférentiellement les endommagements en fonctionnement de cet appui.

La figure 8 présente en coupe axiale un appui 30 selon l'invention dont le corps 31 est constitué d'un boudin en caoutchouc alvéolaire à cellules fermées. Cet appui comprend le corps 31, une base 32 comprenant une première armature de renforts annulaires et une seconde armature de renforts 34 orientés perpendiculairement à la direction circonférentielle. La base 32 se prolonge, axialement des deux côtés, par des ailes Ces ailes ont une inclinaison y relativement à la direction axiale comprise entre 30 et degrés.

Ces ailes 36 peuvent ne comprendre que l'armature de renforts 34. Ces ailes 36 sont collées au corps 31 et favorisent son maintien latéral lors de roulages gonflé à grande vitesse. La base 32 et le corps 31 sont collés par des colles usuelles. La base 32 comprend ensemble de protubérances 35 disposées radialement intérieurement à la surface de la base 32. Le fonctionnement de ces protubérances est identique à celui précédemment décrit.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS 1. Appui de sécurité, destiné à être monté sur une jante à l'intérieur d'un pneumatique équipant un véhicule, pour supporter la bande de roulement de ce pneumatique en cas de perte de pression de gonflage, comportant une base sensiblement cylindrique destinée à s'adapter autour de la jante, avec une zone de résistance sensiblement inextensible circonférentiellement de faible rigidité en flexion et dont le diamètre radialement intérieur est légèrement supérieur au diamètre de la portée d'appui de la jante, ladite base comportant aussi des moyens pour centrer l'appui relativement à la jante, et un corps relié à ladite base, caractérisé en ce que les moyens de centrage sont constitués par une pluralité de protubérances disposées radialement intérieurement relativement à ladite zone de résistance ladite base et dont les parois radialement intérieures s'inscrivent, à l'état libre, sur un diamètre inférieur au diamètre de la portée d'appui de la jante.
2. 2. Appui selon la revendication 1, dans lequel lesdites protubérances sont disposées façon symétrique relativement à l'axe de rotation de l'appui.
3. 3. Appui selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel, ledit appui comportant axialement premier côté destiné à être monté en premier autour de ladite jante, lesdites protubérances sont disposées axialement du côté opposé audit premier côté relativement plan équatorial milieu de l'appui.
4. 4. Appui selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel lesdites protubérances présentent au moins une face latérale dont l'inclinaison moyenne relativement à l'axe rotation l'appui est comprise entre 15 et 55 degrés.
5. 5. Appui selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la section droite desdites protubérances est de forme trapézoïdale.
6. 6. Appui selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel, oc étant le demi-angle au centre séparant deux protubérances adjacentes, R étant le rayon de la portée d'appui de la jante, hauteur d'une protubérance satisfait la relation suivante

   
7. 7. Appui selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la hauteur radiale desdites protubérances est comprise entre 2 et 10
8. 8. Appui selon l'une des revendications à 6, dans lequel la hauteur radiale desdites protubérances est comprise entre 3 et 5
9. 9. Appui selon l'une des revendications 1 a 8, dans lequel le nombre des protubérances est compris entre 3 et 15.
10. 10. Appui selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel, ledit corps comportant des zones adaptées pour définir des cavités chacune desdites protubérances est disposée radialement intérieurement relativement à une cavité dudit corps.
11. 11. Appui selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel, ladite base comprenant une pluralité d'extensions s'étendant axialement du côté opposé au premier côté, lesdites protubérances sont disposées aux mêmes azimuts que ces extensions.
12. 12. Appui selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la surface radialement intérieure de ladite base comporte au moins une zone circonférentielle disposée entre deux zones circonférentielles de diamètre supérieur.
13. 13. Appui selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel le corps est constitué par un boudin de forme sensiblement toroïdale réalisé en caoutchouc alvéolaire à cellules fermées.
14. 14. Appui selon la revendication 13, lequel la base se prolonge axialement, des deux côtés, par une aile s'étendant radialement vers l'extérieur avec un angle @ compris entre 30 et 50 degrés relativement à la direction axiale.