EP3727882A1 - Élément de bandage - Google Patents

Élément de bandage

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Publication number
EP3727882A1
EP3727882A1 EP18833694.5A EP18833694A EP3727882A1 EP 3727882 A1 EP3727882 A1 EP 3727882A1 EP 18833694 A EP18833694 A EP 18833694A EP 3727882 A1 EP3727882 A1 EP 3727882A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bandage
bandage element
vis
stiffening
rim
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18833694.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sylvain MORIVAL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Publication of EP3727882A1 publication Critical patent/EP3727882A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
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    • B60C7/10—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency
    • B60C7/12—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using enclosed chambers, e.g. gas-filled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
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    • B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
    • B29C48/91—Heating, e.g. for cross linking
    • B29C48/9105—Heating, e.g. for cross linking of hollow articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B60C2200/00—Tyres specially adapted for particular applications
    • B60C2200/12—Tyres specially adapted for particular applications for bicycles

Definitions

  • the present invention relates to a non-pneumatic tire, intended to be mounted on a rim and to equip a light vehicle, and more specifically to a tire member, adapted to be wound on a rim to form a non-pneumatic tire. for light vehicle.
  • Light vehicle means a vehicle having a low mass, for example at most equal to 200 kg load, and moving at low speed, for example at most equal to 50 km / h.
  • a bike, a car for children, a wheelchair for a disabled person are examples of light vehicles.
  • the invention will be described more particularly for a non-pneumatic tire intended to equip a light vehicle with two bicycle-type wheels.
  • a tire is an open hollow toric body constituted by at least one elastomeric material, subjected to a determined inflation pressure, a function of the dimensional characteristics of the tire and the load and speed stresses to which it is intended to as defined, for example, by the standards of the European Technical Rim and Tire Organization (“ETRTO").
  • ETRTO European Technical Rim and Tire Organization
  • a tire usually comprises a tread intended to come into contact with a ground via a running surface, and connected by two sidewalls to two beads intended to cooperate with a rim.
  • a tire inflated to a predetermined initial pressure, has the disadvantage of having a gradual decrease in pressure over time, hence the need for continuous monitoring of the pressure. and possible pressure adjustments.
  • This loss of pressure may be partial, in case of loss of tightness at the rim or piercing of the tread, or total, in case of bursting of the tire.
  • a non-pneumatic tire is a toric body consisting of at least one polymeric material, intended to provide the function of a tire but without being subjected to an inflation pressure.
  • a non-pneumatic bandage can to be full or hollow.
  • a hollow non-pneumatic tire may contain air, but at atmospheric pressure, i.e. it has no pneumatic rigidity provided by an inflation gas at a pressure above atmospheric pressure.
  • a non-pneumatic tire advantageously eliminates the stress of monitoring and pressure adjustment and the risk of loss of partial or total pressure of a tire.
  • the rim on which is intended to be mounted a non-pneumatic tire, comprises two edges of rims interconnected by a rim bottom.
  • a rim usually includes a rim hole for the implantation of an inflation valve.
  • a rim may be constituted by a metallic or polymeric or composite material.
  • Non-pneumatic tire designs have been proposed in the state of the art. Of the non-pneumatic tires proposed, some have been designed to have effective rim tightening.
  • US patent application 20120318421 A1 discloses a non-pneumatic tire constituted by a closed hollow body of elastomeric material, fixed on a rim by a clamping element, positioned circumferentially inside the non-pneumatic tire.
  • This cable-type clamping element comprises two respectively locking and toothed ends connected together to ensure clamping, at a hole opening on the outside surface of the non-pneumatic tire.
  • This design has the disadvantage of having a rim clamping element that can be difficult to insert into the non-pneumatic tire.
  • such a non-pneumatic tire of given dimension must be mounted on rim of suitable size.
  • the document WO 2017067869 proposes a mounted assembly comprising a non-pneumatic tire mounted on a rim, with a mounting and a tightening on rim facilitated and with a flexible mountability, that is to say possible on rims having different but similar axial widths having a relative difference of not more than 20%.
  • the mounted assembly described herein, includes a non-pneumatic tire mounted on a rim and a wire clamping insert applied over the entire radially inner circumference of the closed toric cavity of the non-pneumatic tire.
  • the clamping insert comprises means clamping device applying a prestressing force ensuring a clamping clamping of a radially inner portion of the non-pneumatic tire on the rim.
  • the non-pneumatic tire comprises at least one through circumferential discontinuity
  • the radially inner portion of the non-pneumatic tire comprises two deformable beads geometrically adapting to the rim under the action of the crush clamping
  • the insert of clamping passes successively, radially inwardly, the radially inner portion of the non-pneumatic tire and a rim hole, so that the clamping means are positioned radially inside the rim.
  • this non-pneumatic tire has the disadvantage of having too much radial deflection or deflection when it is mounted on its rim and subjected to a nominal load as defined, for example, by the ETRTO standard.
  • an excessive radial deflection can cause, in particular, a blistering, that is to say a local detachment, of the central portion of the running surface, in the contact area of the running surface with the ground.
  • This blistering causes degraded operation of the tread, particularly with respect to wear and adhesion. Therefore the load bearing capacity of such a non-pneumatic tire is insufficient for optimal operation of the non-pneumatic tire.
  • the non-pneumatic tire described in document WO 2017067869 has the particularity of being able to be obtained by winding on a rim of a bandage element cut to a length substantially equal to the circumference of the rim.
  • the inventors have set themselves the objective of proposing a tire element, capable of being wound on a rim to form a non-pneumatic tire for a light vehicle, so that the non-pneumatic tire thus obtained has a carrying capacity of increased load compared to a hollow non-pneumatic tire of the state of the art.
  • the bandage element being a hollow tubular body having a longitudinal mean line of length L and comprising at least one polymeric material, the bandage element comprising a top, intended to come into contact with a ground, and connected by two sidewalls to two beads intended to cooperate with the rim,
  • the bandage element comprising two stiffening portions at least partially unrelated to each other, that is to say partially disjoined to each other, and in particular, in the main interior cavity open, so as to have behaviors essentially independent mechanical
  • each stiffening portion extending into the open main interior cavity, from a transition zone between the bead and the flank to the vicinity of the middle of the apex, and delimiting, with a portion of bandage element facing said stiffening portion, a secondary internal cavity closed, such that the main interior cavity is thus divided into two closed secondary cavities, separated from each other by a third secondary cavity open to the level of beads.
  • the object of the invention is a bandage element for producing a non-pneumatic tire by winding said bandage element on a rim.
  • the non-pneumatic tire is made directly on the rim by winding the tire element, generally cut to a length substantially equal to the circumference of the mounting rim, and by butting the end faces of the tire. the bandage element thus cut. It is therefore not a non-pneumatic tire toric, manufactured beforehand and then mounted on a rim.
  • the bandage element is a hollow tubular body having a longitudinal mean line of length L.
  • the longitudinal middle line of the bandage element is the location of the centers of gravity of the sections perpendicular to said longitudinal mean line and is positioned in a longitudinal mean plane XZ passing through the middle of the apex.
  • the direction XX ' is the longitudinal direction, tangent to the longitudinal mean line
  • the direction ZZ' is the direction perpendicular to the longitudinal mean line and positioned in the longitudinal mean plane XZ
  • the direction YY ' is the transverse direction, perpendicular to the longitudinal mean plane XZ.
  • the bandage element comprises at least one polymeric material, which is the type of material commonly used in the field of non-pneumatic tires.
  • the assembly consisting of the top, the two flanks and the two beads defines an inner main cavity open, the latter being open at the beads.
  • the beads are not secured to each other by a portion of the bandage element.
  • this open main internal cavity may contain at least one sub-cavity or closed secondary cavity.
  • the bandage element comprises two stiffening portions at least partly unrelated, which make it possible to increase the stiffness of the bandage element with respect to crushing.
  • These two stiffening portions are partially disjoined together, and in particular in the main interior cavity open, so as to have substantially independent mechanical behavior. They do not therefore constitute, for example, a lattice stiffening structure and contribute to the rigidity essentially by their intrinsic shape and by their constituent material.
  • each stiffening portion extends in the main inner cavity open from each bead to the top, and delimits, with a portion of bandage element vis-à-vis - screw of said stiffening portion, a secondary internal cavity closed.
  • the geometrical shape of each stiffening portion thus ensures a bracing of the bandage element, on either side of its longitudinal mean plane.
  • the main interior cavity is thus divided into two closed secondary cavities, separated from each other by a third secondary cavity open at the beads.
  • each stiffening portion extends into the open main interior cavity, from a transition zone between the bead and the flank to the vicinity of the middle of the top: which creates a bracing between the middle of the top and bead, without interaction with the flank.
  • the previously described invention thus increases the load carrying capacity of a non-pneumatic tire, compared to a non-pneumatic reference hollow tire without stiffening portion.
  • Rigidification of the non-pneumatic tire causes a reduction in the radial deformation of the top or boom, which ensures the full contact of the running surface with the ground, eliminating any risk of blistering, that is to say, local detachment of the running surface in its middle part.
  • the two stiffening portions are symmetrical with respect to a longitudinal mean plane, passing through the middle of the apex and containing the longitudinal mean line of the bandage element. Since the bandage element is itself generally symmetrical with respect to its longitudinal mean plane, the symmetry of the stiffening portions guarantees a symmetrical behavior of the non-pneumatic tire when it is crushed on the ground.
  • each banding element portion facing a stiffening portion having, in any transverse plane perpendicular to the longitudinal mean line of the banding element, a transverse curvature C 0
  • each stiffening portion has, in any transverse plane, a transverse curvature Ci having an orientation opposite to that of the transverse curvature Co of the bandage portion portion vis-à-vis the stiffening portion. More precisely, since the transverse curvature Co of the tire element portion is concave, the transverse curvature Ci of the stiffening portion is convex.
  • the two deformed stiffening portions are likely to come into contact with each other, and, by being supported one on the other by their outer faces. respective, to further increase the rigidity of the non-pneumatic tire with respect to crushing.
  • the bandage element is advantageously constituted by a single polymeric material. This is the simplest embodiment from the point of view of design and manufacture.
  • the polymeric material constituting the bandage element preferably has a Shore hardness of at least 70. Below this Shore hardness, stiffening is insufficient.
  • the mechanical behavior of an elastomeric mixture can be characterized, in particular, by its Shore hardness, measured according to DIN 53505 or ASTM 2240 standards.
  • the polymeric material constituting the banding element is advantageously an elastomeric thermoplastic material or a vulcanized thermoplastic material. These types of materials are commonly used in the field of non-pneumatic tires. They have the advantage of having moderate cooking temperatures, between 120 ° C and 250 ° C.
  • the banding element has a curved longitudinal mean line having a monotonic radius of curvature R.
  • a monotonic curvature radius R is, in the mathematical sense, a radius always having the same direction of variation. In other words, such a longitudinal average curve bandage element line has no inversion of curvature.
  • the advantage of having a monotonic radius of curvature R is to facilitate, at first, the winding of the bandage element on a storage reel, then, in a second step, to facilitate its implementation by winding on a rim, thanks to this preformed initial geometry.
  • the hollow tubular body when it is placed on a rim, the hollow tubular body may be subjected to buckling due to the strong extension of its portion corresponding to the summit and the strong compression of the portion corresponding to the beads.
  • the radius of curvature R of the bandage element is generally substantially constant and must be compatible with the radius of the rim on which the bandage element is intended to be put in place.
  • the radius of curvature R can be comprised, typically, between 200 mm and 500 mm.
  • each bead comprises a longitudinal groove opening on an inner face of the bead, vis-à-vis the main interior cavity open, and extending over the entire length L of the element bandage.
  • the presence of such a longitudinal groove in each bead allows in particular to accommodate the ends of a possible insert of tightening, connecting the beads to each other and ensuring a better tightening of the non-pneumatic tire on its rim.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a bandage element as previously described.
  • the method of manufacturing a bandage element as previously described comprises a hot extrusion step of the hollow tubular body constituting the bandage element.
  • Such a method simultaneously makes it possible to achieve the geometry required for the bandage element and to cook the constituent polymeric materials of the bandage element.
  • the two extrusion and cooking steps are therefore simultaneous.
  • the extrusion temperatures are between 120 ° C and 250 ° C.
  • the method of manufacturing such a bandage element comprises an extrusion step in a hot state of the hollow tubular body constituting the banding element, with the aid of an extrusion nozzle having a curved longitudinal average line having a monotonous radius of curvature R.
  • This particular embodiment of the hot extrusion process allows to obtain directly, thanks to the curved shape of the extrusion nozzle, a bandage element having a curved longitudinal mean line having a monotonic radius of curvature R.
  • - Figure 1 A Cross section of a bandage element according to the invention.
  • FIG. 1B Perspective view of a bandage element according to the invention.
  • - Figure 1C Side view of a bandage element according to the invention.
  • - Figure 2 Cross section of a non-pneumatic tire, obtained by winding a bandage element according to the invention, in a crushed state.
  • - Figure 3A partial perspective view of a non-pneumatic tire in progress, by winding a bandage element according to the invention on a rim.
  • - Figure 3B partial perspective view of a non-pneumatic tire obtained by winding a bandage element according to the invention on a rim.
  • FIG. 4 Schematic diagram of a method of hot extrusion of a curved bandage element according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 1A shows a cross section, in a transverse plane YZ, of a bandage element according to the invention.
  • the bandage element 1 is a hollow tubular body, comprising at least one polymeric material. It comprises a top 2, intended to come into contact with a ground, and connected by two sides 3 to two beads 4, intended to cooperate with a rim (not shown).
  • the assembly consisting of the top 2, the two sides 3 and the two beads 4, delimits an open main internal cavity 5.
  • the bandage element 1 comprises two stiffening portions 6 at least partly unrelated between them, and each stiffening portion 6 extends into the main inner cavity open 5 from each bead 4 to the top 2, and delimits, with a portion of bandage element 7 vis-à-vis said stiffening portion 6, a closed secondary internal cavity 8.
  • the two stiffening portions 6 are symmetrical with respect to the longitudinal mean plane XZ, passing through the middle of the vertex 2 and containing the longitudinal mean line L m (shown in Figure 1 C) of the bandage element 1.
  • each stiffening portion 6 has, in the transverse plane YZ, a transverse curvature Ci having an orientation.
  • each bead 4 comprises a longitudinal groove 41 opening on an inner face of the bead 42, vis-à-vis the main open inner cavity 5, and extending over the entire length L of the bandage element 1.
  • Figure 1B is a perspective view of a bandage element according to the invention, whose cross section is shown in Figure 1A.
  • FIG. 1C is a side view of a bandage element according to the invention, in the particular case where the banding element 1 has a longitudinal mean line L m curve having a monotonic radius of curvature R.
  • FIG. 2 is a cross-section, in a transverse plane YZ, of a non-pneumatic tire obtained by winding a bandage element according to FIG. the invention, in a crushed state.
  • a rim 10 on which the tire element is wound in order to form a non-pneumatic tire, and a tightening insert 9, the ends of which are positioned in the longitudinal grooves. 41 of each bead 4 to ensure optimum clamping of the beads 4 on the rim 5.
  • This clamping insert 9, in the case shown, has the shape of a ribbon extending circumferentially, in the direction XX ', on the entire circumference of the non-pneumatic tire.
  • the stiffening portions 6 come into contact with each other, and, by being supported on each other by their respective outer faces, increase the rigidity of the non-pneumatic tire with respect to crushing.
  • Figure 3A is a partial perspective view of a non-pneumatic tire in progress, by winding a bandage element 1 according to the invention on a rim 10.
  • the bandage element 1 cut to a length L substantially equal to the circumference of the rim 10, and provided with a clamping insert, in the form of ribbon 9, is placed progressively on the rim 10, with an adjustment of the beads against the edges of the rim.
  • Figure 3B is a partial perspective view of a non-pneumatic tire obtained by winding a bandage element according to the invention on a rim and represents the final state of the assembly thus produced.
  • FIG. 4 schematically depicts the device for producing the hot extrusion step of the hollow tubular body constituting the bandage element 1, with the aid of an extrusion nozzle 11 having a longitudinal mean line L ' m Curve having a monotonous radius of curvature R.
  • the resulting bandage element 1 therefore has a longitudinal mean line L m curve having a monotonous radius of curvature R, and is easy to wind on a reel storage, waiting for the realization of a non-pneumatic tire.
  • the invention has been more particularly studied in the case of a non-pneumatic tire for bicycle size 37-622, according to the designation of the ETRTO standard.
  • a non-pneumatic tire for a bicycle has a section width in the direction YY 'equal to 37 mm and a section height in the direction ZZ' equal to 39 mm. It is intended to be mounted on a rim having a diameter equal to 622 mm.
  • Each stiffening portion of the banding element has a thickness equal to 3 mm and a curvilinear length, between its interface with the bead and its interface with the top, equal to 22 mm.
  • each stiffening portion of the banding element has an interface with the bead positioned in the direction ZZ 'at a distance from the end of the bead equal to 3 mm and has an interface with the vertex positioned in the direction YY ', at a distance, relative to the longitudinal mean plane XZ, equal to 2 mm.
  • the polymeric material constituting the banding member is a vulcanized thermoplastic material having a Shore A hardness of 86, measured at 23 ° C, and a firing temperature of between 175 ° C and 230 ° C.
  • the banding element has a curved longitudinal mean line having a monotonic radius of curvature R equal to about 300 mm.
  • the inventors have shown that the stiffening of the non-pneumatic tire causes a significant decrease in the radial deformation of the apex or arrow.

Landscapes

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Abstract

Elément de bandage (1), apte à être enroulé sur une jante pour constituer un bandage non pneumatique pour véhicule léger, l'élément de bandage (1) comprenant deux portions de rigidification (6) au moins en partie non liées entre elles, et chaque portion de rigidification (6) s'étend dans une cavité intérieure principale ouverte (5), à partir d'une zone de transition entre le bourrelet (4) et le flanc (3) jusqu'au voisinage du milieu du sommet (2), et délimite, avec une portion d'élément de bandage (7) en vis-à-vis de ladite portion de rigidification (6), une cavité intérieure secondaire fermée (8).

Description

ÉLÉMENT DE BANDAGE
[0001] La présente invention concerne un bandage non pneumatique, destiné à être monté sur une jante et à équiper un véhicule léger, et a plus précisément pour objet un élément de bandage, apte à être enroulé sur une jante pour constituer un bandage non pneumatique pour véhicule léger.
[0002] Par véhicule léger, on entend un véhicule ayant une faible masse, par exemple au plus égale à 200 kg en charge, et se déplaçant à faible vitesse, par exemple au plus égale à 50 km/h. Un vélo, une voiture pour enfants, un fauteuil roulant pour personne handicapée sont des exemples de véhicules légers. Bien que non limitée à cette application, l’invention sera décrite plus particulièrement pour un bandage non pneumatique destiné à équiper un véhicule léger à deux roues de type vélo.
[0003] De façon connue, un pneumatique est un corps torique creux ouvert constitué par au moins un matériau élastomérique, soumis à une pression de gonflage déterminée, fonction des caractéristiques dimensionnelles du pneumatique et des sollicitations de charge et de vitesse auxquelles il est destiné à être soumis, telles que définies, par exemple, par les normes de la European Technical Rim and Tyre Organization (« ETRTO »). Un pneumatique comprend usuellement une bande de roulement, destinée à entrer en contact avec un sol par l’intermédiaire d’une surface de roulement, et reliée par deux flancs à deux bourrelets, destinés à coopérer avec une jante.
[0004] Il est également connu qu’un pneumatique, gonflé à une pression initiale déterminée, présente l’inconvénient d’avoir une diminution progressive de sa pression au cours du temps, d’où la nécessité d’une surveillance continue de la pression et d’éventuels ajustements de pression. Cette perte de pression peut être partielle, en cas de perte d’étanchéité au niveau de la jante ou de percement de la bande de roulement, ou totale, en cas d’éclatement du pneumatique.
[0005] Par définition, un bandage non pneumatique est un corps torique constitué par au moins un matériau polymérique, destiné à assurer la fonction d’un pneumatique mais sans être soumis à une pression de gonflage. Un bandage non pneumatique peut être plein ou creux. Un bandage non pneumatique creux peut contenir de l’air, mais à la pression atmosphérique, c’est-à-dire qu’il n’a pas de rigidité pneumatique apportée par un gaz de gonflage à une pression supérieure à la pression atmosphérique.
[0006] Un bandage non pneumatique permet avantageusement d’éliminer la contrainte de surveillance et d’ajustement de pression et les risques de perte de pression partielle ou totale d’un pneumatique.
[0007] La jante, sur laquelle est destiné à être monté un bandage non pneumatique, comprend deux rebords de jantes reliés entre eux par un fond de jante. Une jante comprend usuellement un trou de jante permettant l’implantation d’une valve de gonflage. Une jante peut être constituée par un matériau métallique ou polymérique ou composite.
[000S] Diverses conceptions de bandage non pneumatique ont été proposées dans l’état de la technique. Parmi les bandages non pneumatiques proposés, certains ont été conçus de façon à avoir un serrage sur jante efficace. Par exemple, la demande de brevet US 20120318421 Al divulgue un bandage non pneumatique constitué par un corps creux fermé en matériau élastomérique, fixé sur une jante par un élément de serrage, positionné circonférentiellement à l’intérieur du bandage non pneumatique. Cet élément de serrage de type câble comprend deux extrémités respectivement de verrouillage et dentée liées ensemble pour assurer le serrage, au niveau d’un trou débouchant à la surface extérieure du bandage non pneumatique. Cette conception présente l’inconvénient d’avoir un élément de serrage sur jante pouvant être difficile à insérer dans le bandage non pneumatique. Par ailleurs, un tel bandage non pneumatique de dimension donnée doit être monté sur jante de dimension adaptée.
[0009] Pour remédier aux inconvénients précédents, le document WO 2017067869 propose un ensemble monté comprenant un bandage non pneumatique monté sur une jante, avec un montage et un serrage sur jante facilités et avec une montabilité flexible, c’est-à-dire possibles sur des jantes ayant des largeurs axiales différentes mais voisines, présentant un écart relatif au plus égal à 20%. L’ensemble monté, décrit dans ce document, comprend un bandage non pneumatique monté sur une jante et un insert de serrage fïlaire appliqué sur toute la circonférence radialement intérieure de la cavité torique fermée du bandage non pneumatique. L’insert de serrage comprend des moyens de serrage appliquant un effort de précontrainte assurant un serrage par écrasement d’une portion radialement intérieure du bandage non pneumatique sur la jante. Selon l’invention, le bandage non pneumatique comprend au moins une discontinuité circonférentielle traversante, la portion radialement intérieure du bandage non pneumatique comprend deux bourrelets déformables s’adaptant géométriquement à la jante sous l’action du serrage par écrasement, et l’insert de serrage traverse successivement, radialement vers l’intérieur, la portion radialement intérieure du bandage non pneumatique et un trou de jante, de telle sorte que les moyens de serrage sont positionnés radialement à l’intérieur de la jante. Ce bandage non pneumatique présente toutefois l’inconvénient d’avoir une flèche ou déformation radiale trop importante, lorsqu’il est monté sur sa jante et soumis à une charge nominale telle que définie, par exemple, par la norme ETRTO. Une flèche radiale trop importante peut entraîner, en particulier, un cloquage, c’est-à-dire un décollement local, de la portion centrale de la surface de roulement, dans l’aire de contact de la surface de roulement avec le sol. Ce cloquage entraîne un fonctionnement dégradé de la bande de roulement, en particulier vis-à-vis de l’usure et de l’adhérence. Par conséquent la capacité de port de charge d’un tel bandage non pneumatique est insuffisante pour un fonctionnement optimal du bandage non pneumatique. En outre le bandage non pneumatique décrit par le document WO 2017067869 a la particularité de pouvoir être obtenu par enroulement sur une jante d’un élément de bandage découpé à une longueur sensiblement égale à la circonférence de la jante.
[0010] Les inventeurs se sont donnés pour objectif de proposer un élément de bandage, apte à être enroulé sur une jante pour constituer un bandage non pneumatique pour véhicule léger, de telle sorte que le bandage non pneumatique ainsi obtenu a une capacité de port de charge augmentée par rapport à un bandage non pneumatique creux de l’état de la technique.
[0011] Cet objectif a été atteint par un élément de bandage, apte à être enroulé sur une jante pour constituer un bandage non pneumatique pour véhicule léger:
-l’élément de bandage étant un corps tubulaire creux ayant une ligne moyenne longitudinale de longueur L et comprenant au moins un matériau polymérique, -l’élément de bandage comprenant un sommet, destiné à entrer en contact avec un sol, et relié par deux flancs à deux bourrelets, destinés à coopérer avec la jante,
-rensemble constitué par le sommet, les deux flancs et les deux bourrelets délimitant une cavité intérieure principale ouverte,
-l’élément de bandage comprenant deux portions de rigidifïcation au moins en partie non liées entre elles, c’est-à-dire partiellement disjointes entre elles, et, en particulier, dans la cavité intérieure principale ouverte, de façon à avoir des comportements mécaniques essentiellement indépendants
-et chaque portion de rigidifïcation s’étendant dans la cavité intérieure principale ouverte, à partir d’une zone de transition entre le bourrelet et le flanc jusqu’au voisinage du milieu du sommet, et délimitant, avec une portion d’élément de bandage en vis-à-vis de ladite portion de rigidifïcation, une cavité intérieure secondaire fermée, de telle sorte que la cavité intérieure principale est ainsi divisée en deux cavités secondaires fermées, séparées l’une de l’autre par une troisième cavité secondaire ouverte au niveau des bourrelets.
[0012] L’objet de l’invention est un élément de bandage permettant de réaliser un bandage non pneumatique par enroulement dudit élément de bandage sur une jante. En d’autres termes, le bandage non pneumatique est réalisé directement sur la jante par enroulement de l’élément de bandage, généralement découpé à une longueur sensiblement égale à la circonférence de la jante de montage, et par aboutage des faces d’extrémités de l’élément de bandage ainsi découpé. Il ne s’agit donc pas d’un bandage non pneumatique torique, fabriqué au préalable puis monté sur une jante.
[0013] L’élément de bandage est un corps tubulaire creux ayant une ligne moyenne longitudinale de longueur L. Par définition, la ligne moyenne longitudinale de l’élément de bandage est le lieu des centres de gravité des sections perpendiculaires à ladite ligne moyenne longitudinale et est positionnée dans un plan moyen longitudinal XZ passant par le milieu du sommet. Par convention, la direction XX’ est la direction longitudinale, tangente à la ligne moyenne longitudinale, la direction ZZ’ est la direction perpendiculaire à la ligne moyenne longitudinale et positionnée dans le plan moyen longitudinal XZ et la direction YY’ est la direction transversale, perpendiculaire au plan moyen longitudinal XZ. [0014] L’élément de bandage comprend au moins un matériau polymérique, qui est le type de matériau couramment utilisé dans le domaine des bandages non pneumatiques.
[0015] L’ensemble constitué par le sommet, les deux flancs et les deux bourrelets délimite une cavité intérieure principale ouverte, celle-ci étant ouverte au niveau des bourrelets. En d’autres termes, les bourrelets ne sont pas solidarisés entre eux par une portion d’élément de bandage. Toutefois, cette cavité intérieure principale ouverte peut contenir au moins une sous-cavité ou cavité secondaire fermée.
[0016] Selon une première caractéristique de l’invention, l’élément de bandage comprend deux portions de rigidifïcation au moins en partie non liées entre elles, qui permettent d’augmenter la rigidité de l’élément de bandage vis-à-vis de l’écrasement. Ces deux portions de rigidifïcation sont partiellement disjointes entre elles, et, en particulier, dans la cavité intérieure principale ouverte, de façon à avoir des comportements mécaniques essentiellement indépendants. Elles ne constituent donc pas, par exemple, une structure de rigidifïcation en treillis et contribuent à la rigidité essentiellement par leur forme intrinsèque et par leur matériau constitutif.
[0017] Selon une deuxième caractéristique de l’invention, chaque portion de rigidifïcation s’étend dans la cavité intérieure principale ouverte à partir de chaque bourrelet jusqu’au sommet, et délimite, avec une portion d’élément de bandage en vis-à- vis de ladite portion de rigidifïcation, une cavité intérieure secondaire fermée. La forme géométrique da chaque portion de rigidifïcation assure donc un contreventement de l’élément de bandage, de part et d’autre de son plan moyen longitudinal. La cavité intérieure principale est ainsi divisée en deux cavités secondaires fermées, séparées l’une de l’autre par une troisième cavité secondaire ouverte au niveau des bourrelets. Le plus souvent, chaque portion de rigidifïcation s’étend dans la cavité intérieure principale ouverte, à partir d’une zone de transition entre le bourrelet et le flanc jusqu’au voisinage du milieu du sommet : ce qui crée un contreventement entre le milieu du sommet et le bourrelet, sans interaction avec le flanc.
[0018] L’invention précédemment décrite permet ainsi d’augmenter la capacité de port de charge d’un bandage non pneumatique, par rapport à un bandage non pneumatique creux de référence sans portion de rigidifïcation. La rigidifïcation du bandage non pneumatique entraîne une diminution de la déformation radiale du sommet ou flèche, ce qui permet de garantir le contact intégral de la surface de roulement avec le sol, en supprimant tout risque de cloquage, c’est-à-dire de décollement local de la surface de roulement dans sa partie médiane.
[0019] Préférentiellement les deux portions de rigidifïcation sont symétriques par rapport à un plan moyen longitudinal, passant par le milieu du sommet et contenant la ligne moyenne longitudinale de l’élément de bandage. L’élément de bandage étant lui- même généralement symétrique par rapport à son plan moyen longitudinal, la symétrie des portions de rigidifïcation garantie un comportement symétrique du bandage non pneumatique lors de son écrasement sur le sol.
[0020] Encore préférentiellement, chaque portion d’élément de bandage en vis-à- vis d’une portion de rigidifïcation ayant, dans tout plan transversal perpendiculaire à la ligne moyenne longitudinale de l’élément de bandage, une courbure transversale C0, chaque portion de rigidifïcation a, dans tout plan transversal, une courbure transversale Ci ayant une orientation opposée à celle de la courbure transversale Co de la portion d’élément de bandage en vis-à-vis de la portion de rigidifïcation. Plus précisément, la courbure transversale Co de la portion d’élément de bandage étant concave, la courbure transversale Ci de la portion de rigidifïcation est convexe. Par conséquent, à partir d’un certain niveau d’écrasement du bandage non pneumatique, les deux portions de rigidifïcation déformés sont susceptibles d’entrer en contact entre eux, et, en prenant appui l’un sur l’autre par leurs faces extérieures respectives, d’augmenter encore la rigidité du bandage non pneumatique vis-à-vis de l’écrasement.
[0021] L’élément de bandage est avantageusement constitué par un matériau polymérique unique. C’est le mode de réalisation le plus simple du point de vue de la conception et de la fabrication.
[0022] Dans le cas d’un matériau polymérique unique, le matériau polymérique constituant l’élément de bandage a préférentiellement une dureté Shore au moins égale à 70. En deçà de cette dureté Shore, la rigidifïcation est insuffisante. De façon connue, le comportement mécanique d’un mélange élastomérique peut être caractérisé, en particulier, par sa dureté Shore, mesurée conformément aux normes DIN 53505 ou ASTM 2240. [0023] Selon deux modes de réalisation particuliers d’un matériau polymérique ayant une dureté Shore au moins égale à 70, le matériau polymérique constituant l’élément de bandage est avantageusement un matériau thermoplastique élastomérique ou un matériau thermoplastique vulcanisé. Ces types de matériaux sont couramment utilisés dans le domaine des bandages non pneumatiques. Ils présentent l’avantage d’avoir des températures de cuisson modérées, comprises entre l20°C et 250°C.
[0024] Selon un mode de réalisation avantageux l’élément de bandage a une ligne moyenne longitudinale courbe ayant un rayon de courbure monotone R. Un rayon de courbure monotone R est, au sens mathématique, un rayon ayant toujours le même sens de variation. Autrement dit, une telle ligne moyenne longitudinale courbe d’élément de bandage n’a pas d’inversion de courbure. L’intérêt d’avoir un rayon de courbure monotone R est de faciliter, dans un premier temps, l’enroulement de l’élément de bandage sur une bobine de stockage, puis, dans un deuxième temps, de faciliter sa mise en place par enroulement sur une jante, grâce à cette géométrie initiale préformée. En effet, dans le cas d’un élément de bandage rectiligne, c’est-à-dire avec un rayon de courbure infini, lors de sa mise en place sur une jante, le corps tubulaire creux peut être soumis à flambage du fait de la forte extension de sa portion correspondant au sommet et de la forte compression de la portion correspondant aux bourrelets. A contrario, dans le cas d’un élément de bandage courbe, avec un rayon de courbure adapté au rayon de la jante, les déformations respectives des portions correspondant au sommet et aux bourrelets sont limitées et ne sont pas susceptibles d’entraîner le flambage du corps tubulaire creux. Le rayon de courbure R de l’élément de bandage est généralement sensiblement constant et doit être compatible avec le rayon de la jante sur laquelle l’élément de bandage est destiné à être mis en place. Pour un vélo usuel, le rayon de courbure R peut être compris, typiquement, entre 200 mm et 500 mm.
[0025] Selon un autre mode de réalisation avantageux chaque bourrelet comprend une rainure longitudinale débouchant sur une face intérieure de bourrelet, en vis-à-vis de la cavité intérieure principale ouverte, et s’étendant sur toute la longueur L de l’élément de bandage. La présence d’une telle rainure longitudinale dans chaque bourrelet permet en particulier d’accueillir les extrémités d’un éventuel insert de serrage, reliant les bourrelets entre eux et garantissant un meilleur serrage du bandage non pneumatique sur sa jante.
[0026] L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un élément de bandage tel que précédemment décrit. [0027] Le procédé de fabrication d’un élément de bandage tel que précédemment décrit comprend une étape d’extrusion à chaud du corps tubulaire creux constituant l’élément de bandage. Un tel procédé permet simultanément de réaliser la géométrie requise pour l’élément de bandage et de cuire les matériaux polymériques constitutifs de l’élément de bandage. Les deux étapes d’extrusion et de cuisson sont donc simultanées. Typiquement, compte tenu des matériaux polymériques couramment utilisés, tels que des matériaux thermoplastique élastomériques ou des matériaux thermoplastiques vulcanisés, les températures d’extrusion sont comprises entre l20°C et 250°C.
[0028] En ce qui concerne le cas particulier de la fabrication d’un élément de bandage ayant une ligne moyenne longitudinale courbe ayant un rayon de courbure monotone R, le procédé de fabrication d’un tel élément de bandage comprend une étape d’extrusion à chaud du corps tubulaire creux constituant l’élément de bandage, à l’aide d’une buse d’extrusion ayant une ligne moyenne longitudinale courbe ayant un rayon de courbure monotone R. Ce mode de réalisation particulier du procédé d’extrusion à chaud permet d’obtenir directement, grâce à la forme courbe de la buse d’extrusion, un élément de bandage ayant une ligne moyenne longitudinale courbe ayant un rayon de courbure monotone R.
[0029] L’invention est illustrée par les figures ci-dessous référencées, non représentées à l’échelle et décrites ci-après:
-Figure 1 A : Coupe transversale d’un élément de bandage selon l’invention.
-Figure 1B : Vue en perspective d’un élément de bandage selon l’invention.
-Figure 1C : Vue de côté d’un élément de bandage selon l’invention.
-Figure 2 : Coupe transversale d’un bandage non pneumatique, obtenu par enroulement d’un élément de bandage selon l’invention, dans un état écrasé.
-Figure 3A : Vue partielle en perspective d’un bandage non pneumatique en cours de réalisation, par enroulement d’un élément de bandage selon l’invention sur une jante. -Figure 3B : Vue partielle en perspective d’un bandage non pneumatique obtenu par enroulement d’un élément de bandage selon l’invention sur une jante.
-Figure 4 : Schéma de principe d’un procédé d’extrusion à chaud d’un élément de bandage courbe selon un mode de réalisation préféré de l’invention.
[0030] La figure 1A représente une coupe transversale, dans un plan transversal YZ, d’un élément de bandage selon l’invention. L’élément de bandage 1 est un corps tubulaire creux, comprenant au moins un matériau polymérique. Il comprend un sommet 2, destiné à entrer en contact avec un sol, et relié par deux flancs 3 à deux bourrelets 4, destinés à coopérer avec une jante (non représentée). L’ensemble constitué par le sommet 2, les deux flancs 3 et les deux bourrelets 4, délimite une cavité intérieure principale ouverte 5. Selon l’invention, l’élément de bandage 1 comprend deux portions de rigidifïcation 6 au moins en partie non liées entre elles, et chaque portion de rigidifïcation 6 s’étend dans la cavité intérieure principale ouverte 5 à partir de chaque bourrelet 4 jusqu’au sommet 2, et délimite, avec une portion d’élément de bandage 7 en vis-à-vis de ladite portion de rigidifïcation 6, une cavité intérieure secondaire fermée 8. Dans le mode de réalisation préféré représenté, les deux portions de rigidifïcation 6 sont symétriques par rapport au plan moyen longitudinal XZ, passant par le milieu du sommet 2 et contenant la ligne moyenne longitudinale Lm (représentée sur la figure 1 C) de l’élément de bandage 1. En outre, chaque portion de rigidifïcation 6 a, dans le plan transversal YZ, une courbure transversale Ci ayant une orientation opposée à celle de la courbure transversale Co de la portion d’élément de bandage 7 en vis-à-vis de la portion de rigidifïcation 6. Enfin, chaque bourrelet 4 comprend une rainure longitudinale 41 débouchant sur une face intérieure de bourrelet 42, en vis-à-vis de la cavité intérieure principale ouverte 5, et s’étendant sur toute la longueur L de l’élément de bandage 1. La figure 1B est une vue en perspective d’un élément de bandage selon l’invention, dont la coupe transversale est représentée sur la figure 1A. Enfin, la figure 1C est une vue de côté d’un élément de bandage selon l’invention, dans le cas particulier où l’élément de bandage 1 a une ligne moyenne longitudinale Lm courbe ayant un rayon de courbure monotone R.
[0031] La figure 2 est une coupe transversale, dans un plan transversal YZ, d’un bandage non pneumatique, obtenu par enroulement d’un élément de bandage selon l’invention, dans un état écrasé. Aux éléments représentés sur la figure 1A s’ajoutent une jante 10, sur laquelle est enroulé l’élément de bandage en vue de constituer un bandage non pneumatique, ainsi qu’un insert de serrage 9, dont les extrémités sont positionnées dans les rainures longitudinales 41 de chaque bourrelet 4 en vue de garantir un serrage optimal des bourrelets 4 sur la jante 5. Cet insert de serrage 9, dans le cas représenté, a la forme d’un ruban s’étendant circonférentiellement, selon la direction XX’, sur toute la circonférence du bandage non pneumatique. Lors de l’écrasement sur le sol du bandage non pneumatique, monté sur sa jante 10, les portions de rigidifïcation 6 viennent en contact entre elles, et, en prenant appui l’un sur l’autre par leurs faces extérieures respectives, augmentent la rigidité du bandage non pneumatique vis-à-vis de l’écrasement.
[0032] La figure 3A est une vue partielle en perspective d’un bandage non pneumatique en cours de réalisation, par enroulement d’un élément de bandage 1 selon l’invention sur une jante 10. L’élément de bandage 1, découpé à une longueur L sensiblement égale à la circonférence de la jante 10, et muni d’un insert de serrage, sous forme de ruban 9, est mis en place progressivement sur la jante 10, avec un ajustement des bourrelets contre les rebords de la jante. La figure 3B est une vue partielle en perspective d’un bandage non pneumatique obtenu par enroulement d’un élément de bandage selon l’invention sur une jante et représente l’état final du montage ainsi réalisé.
[0033] Enfin la figure 4 est un schéma de principe d’un procédé d’extrusion à chaud d’un élément de bandage 1 courbe, selon un mode de réalisation préféré de l’invention. La figure 4 décrit schématiquement le dispositif de réalisation de l’étape d’extrusion à chaud du corps tubulaire creux constituant l’élément de bandage 1, à l’aide d’une buse d’extrusion 11 ayant une ligne moyenne longitudinale L’m courbe ayant un rayon de courbure monotone R. L’élément de bandage 1 courbe obtenu a donc une ligne moyenne longitudinale Lm courbe ayant un rayon de courbure monotone R, et est facile à enrouler sur une bobine de stockage, dans l’attente de la réalisation d’un bandage non pneumatique.
[0034] L’invention a été plus particulièrement étudiée dans le cas d’un bandage non pneumatique pour vélo de dimension 37-622, selon la désignation de la norme ETRTO. [0035] Un tel bandage non pneumatique pour vélo a une largeur de section, selon la direction YY’, égale à 37 mm et une hauteur de section, selon la direction ZZ’, égale à 39 mm. Il est destiné à être monté sur une jante ayant un diamètre égal à 622 mm. Chaque portion de rigidifïcation de l’élément de bandage a une épaisseur égale à 3 mm et une longueur curviligne, comprise entre son interface avec le bourrelet et son interface avec le sommet, égale à 22 mm. En outre, chaque portion de rigidifïcation de l’élément de bandage a une interface avec le bourrelet positionnée, dans la direction ZZ’, à une distance, par rapport à l’extrémité du bourrelet, égale à 3 mm, et a une interface avec le sommet positionnée, selon la direction YY’, à une distance, par rapport au plan moyen longitudinal XZ, égale à 2 mm. Le matériau polymérique constituant l’élément de bandage est un matériau thermoplastique vulcanisé, ayant une dureté Shore A égale à 86, mesurée à 23°C, et une température de cuisson comprise entre l75°C et 230°C. Enfin, l’élément de bandage a une ligne moyenne longitudinale courbe ayant un rayon de courbure monotone R égal à environ 300 mm.
[0036] Les inventeurs ont montré que la rigidifïcation du bandage non pneumatique entraîne une diminution importante de la déformation radiale du sommet ou flèche. On passe d’une flèche égale à 15 mm pour un bandage non pneumatique de référence, sans portion de rigidifïcation, à une flèche égale à 5 mm pour un bandage non pneumatique selon l’invention, avec deux portions de rigidifïcation, c’est-à-dire à une flèche divisée par 3, pour une même charge appliquée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Elément de bandage (1), apte à être enroulé sur une jante (10) pour constituer un bandage non pneumatique pour véhicule léger:
-l’élément de bandage (1) étant un corps tubulaire creux ayant une ligne moyenne longitudinale (Lm) de longueur L et comprenant au moins un matériau polymérique, -l’élément de bandage (1) comprenant un sommet (2), destiné à entrer en contact avec un sol, et relié par deux flancs (3) à deux bourrelets (4), destinés à coopérer avec la jante,
-l’ensemble constitué par le sommet (2), les deux flancs (3) et les deux bourrelets (4) délimitant une cavité intérieure principale ouverte (5),
caractérisé en ce que l’élément de bandage (1) comprend deux portions de rigidifïcation (6) au moins en partie non liées entre elles, c’est-à-dire partiellement disjointes entre elles, et, en particulier, dans la cavité intérieure principale ouverte (5), de façon à avoir des comportements mécaniques essentiellement indépendants et en ce que chaque portion de rigidifïcation (6) s’étend dans la cavité intérieure principale ouverte (5), à partir d’une zone de transition entre le bourrelet (4) et le flanc (3) jusqu’au voisinage du milieu du sommet (2), et délimite, avec une portion d’élément de bandage (7) en vis-à-vis de ladite portion de rigidifïcation (6), une cavité intérieure secondaire fermée (8), de telle sorte que la cavité intérieure principale (5) est ainsi divisée en deux cavités secondaires fermées (8), séparées l’une de l’autre par une troisième cavité secondaire ouverte au niveau des bourrelets (4).
2. Elément de bandage (1) selon la revendication 1 dans lequel les deux portions de rigidifïcation (6) sont symétriques par rapport à un plan moyen longitudinal (XZ), passant par le milieu du sommet (2) et contenant la ligne moyenne longitudinale (Lm) de l’élément de bandage (1).
3. Elément de bandage (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, chaque portion d’élément de bandage (7) en vis-à-vis d’une portion de rigidifïcation (6) ayant, dans tout plan transversal (YZ) perpendiculaire à la ligne moyenne longitudinale (Lm) de l’élément de bandage (1), une courbure transversale C0, dans lequel chaque portion de rigidifïcation (6) a, dans tout plan transversal (YZ), une courbure transversale Ci ayant une orientation opposée à celle de la courbure transversale Co de la portion d’élément de bandage (7) en vis-à-vis de la portion de rigidifïcation (6).
4. Elément de bandage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l’élément de bandage (1) est constitué par un matériau polymérique unique.
5. Elément de bandage (1) selon la revendication 4 dans lequel le matériau polymérique constituant l’élément de bandage (1) a une dureté Shore au moins égale à 70.
6. Elément de bandage (1) selon la revendication 5 dans lequel le matériau polymérique constituant l’élément de bandage (1) est un matériau thermoplastique élastomérique ou un matériau thermoplastique vulcanisé.
7. Elément de bandage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel l’élément de bandage (1) a une ligne moyenne longitudinale (Lm) courbe ayant un rayon de courbure monotone R.
8. Elément de bandage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel chaque bourrelet (4) comprend une rainure longitudinale (41) débouchant sur une face intérieure de bourrelet (42), en vis-à-vis de la cavité intérieure principale ouverte (5), et s’étendant sur toute la longueur L de l’élément de bandage (1).
9. Procédé de fabrication d’un élément de bandage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 comprenant une étape d’extrusion à chaud du corps tubulaire creux constituant l’élément de bandage (1).
10. Procédé de fabrication selon la revendication 9 d’un élément de bandage (1) selon la revendication 7 comprenant une étape d’extrusion à chaud du corps tubulaire creux constituant l’élément de bandage (1), à l’aide d’une buse d’extrusion (11) ayant une ligne moyenne longitudinale (L’m) courbe ayant un rayon de courbure monotone R.
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