EP4688460A1 - Pneumatique sans air avec une structure porteuse optimisée - Google Patents

Pneumatique sans air avec une structure porteuse optimisée

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Publication number
EP4688460A1
EP4688460A1 EP24713467.9A EP24713467A EP4688460A1 EP 4688460 A1 EP4688460 A1 EP 4688460A1 EP 24713467 A EP24713467 A EP 24713467A EP 4688460 A1 EP4688460 A1 EP 4688460A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
equal
trace
tire
supporting structure
connection interface
Prior art date
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Pending
Application number
EP24713467.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Chebaut
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 EP4688460A1 publication Critical patent/EP4688460A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C7/00—Non-inflatable or solid tyres
    • B60C7/10—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency
    • B60C7/14—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs
    • B60C7/143—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs having a lateral extension disposed in a plane parallel to the wheel axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C7/00—Non-inflatable or solid tyres
    • B60C7/10—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency
    • B60C7/14—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs
    • B60C7/16—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs of helical or flat coil form
    • B60C7/18—Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs of helical or flat coil form disposed radially relative to wheel axis

Definitions

  • the present invention relates to an airless tire, intended for a vehicle, and more particularly concerns its supporting structure.
  • a conventional tire subjected to the internal pressure of an inflation gas, generally air, has load capacities, transmission of forces between a ground and the vehicle, and shock absorption which make it a preferential choice for use on a vehicle.
  • a risk inherent in the conventional tire is a more or less rapid loss of pressure, in the event of an impact or rolling over a perforating object, likely to cause the vehicle to become immobilized.
  • a solid tire which carries the load by compressing its structure, does not have the performance advantages previously described for a conventional tire.
  • a solid tire is generally heavy and rigid, therefore with a lower shock absorption capacity.
  • it often has a lower load capacity and lower endurance, due to greater heating in use. Consequently, a solid tire has a use limited to specific vehicles, such as, by way of example and non-exhaustively, handling equipment.
  • An airless tire or more generally a tire without inflation gas, is another known alternative solution, which carries the load thanks to structural components and which has performances comparable to those of a conventional tire.
  • an airless tire generally comprises, radially from the inside to the outside:
  • a supporting structure intended to structurally carry at least part of the load and to cooperate with a rim or a hub
  • shear strip intended to transmit rolling forces to the supporting structure by shear and to contribute at least in part to carrying the load
  • Michelin North America has marketed, for several years, a complete assembled assembly solution, consisting of an airless tire, as previously described, and a wheel, under the name MICHELIN® TWEEL®.
  • This technical solution is mainly composed, radially from the outside to the inside, of a tread, a shear band, a load-bearing structure, consisting of highly resistant polyresin spokes and a hub consisting of two reinforced steel parts.
  • the supporting structure most often comprises, radially from the inside to the outside, means of connection with a rim or a hub, radial elements or spokes, and means of connection with a shear strip.
  • the supporting structure does not generally delimit a sealed internal cavity intended to contain a gas under pressure, as in a conventional tire. Consequently, an airless tire does not need to have a sealed connection with respect to a rim or a hub.
  • Such a supporting structure comprising radial elements is described, for example, in document EP 3519204B 1.
  • load-bearing structure configurations have also been proposed.
  • a load-bearing structure comprising an array of interconnected polygonal cells has been described in US 9004127B2.
  • a load-bearing structure comprising interconnected metallic corrugated annular elements has also been proposed in WO 2020139682A1.
  • the inventors set themselves the objective of proposing an airless tire with a load-bearing structure comprising a plurality of corrugated annular elements. interconnected, capable of carrying a high load, ensuring good mechanical strength of the interfaces of the supporting structure with the interface elements, such as a shear band and a rim, and ensuring satisfactory buckling strength of said supporting structure.
  • an airless pneumatic tire for a vehicle having an axis of rotation defining an axial direction, and comprising, radially from the inside to the outside, a supporting structure intended to cooperate with a rim or a hub, a shear band and a tread,
  • the supporting structure comprising at least two coaxial corrugated annular elements, - any corrugated annular element extending circumferentially over the entire circumference, and forming, in any circumferential plane perpendicular to the axis of rotation, a trace having a constant radial amplitude and a constant circumferential period, - two consecutive corrugated annular elements being interconnected at their respective extrema by means of a connection interface, extending over an angular sector,
  • connection interface having a radial thickness, measured between the extrema of the two consecutive corrugated annular elements, and having a circumferential length, corresponding to the arc of the angular sector and measured between two ends of said connection interface
  • any corrugated annular element comprising a set of portions, each delimited by two points respectively radially aligned with the respective ends, closest to each other, of two consecutive connection interfaces,
  • the trace of any wavy annular element, in any circumferential plane is a continuous and derivable curve.
  • this curve does not include any angles, which allows to have interconnections not reduced to a point, both at the level of the internal interfaces between the corrugated annular elements and at the level of the external interfaces with the rim or the tread, which guarantees good mechanical resistance of these interfaces.
  • This angle limited below, makes it possible to adjust the rigidity of the corrugated annular element as well as its resistance to buckling.
  • each straight line, tangent to the trace at a point radially aligned with a connection interface end forms, with the straight line, tangent to the trace at the level of the closest extremum, an angle at most equal to 20°.
  • This limitation of the angle of tangency to the trace, vertically above a connection interface end makes it possible to have admissible stresses in the connection interfaces between two consecutive corrugated annular elements.
  • any portion of said trace, delimited by two points respectively radially aligned with the respective ends, closest to each other, of two consecutive connection interfaces has a curvilinear length at least equal to 1.015 times the distance between said points.
  • Such a portion of said trace is thus delimited by two consecutive connection interfaces, respectively positioned at two consecutive extrema, and therefore corresponds to the free part of each corrugated annular element. It is an elementary portion, periodically duplicated over the entire circumference, which defines the mechanical behavior of each corrugated annular element.
  • the specified minimum value of curvilinear length makes it possible to guarantee optimization of the rigidity of the corrugated annular element and its buckling resistance.
  • the connection interface has a curvilinear length. too large, which complicates the manufacture by stamping of a corrugated annular element.
  • connection interface that is too long circumferentially would imply a top portion of the corrugated annular element that is too flat, requiring connections to the free portions with small radii of curvature, likely to induce deformations and localized stresses that are too high in these connection zones. This phenomenon is all the more damaging in the case of a composite corrugated annular element consisting of a juxtaposition of blades.
  • the number Nm of elementary patterns of the supporting structure is at least equal to 5. This minimum number of elementary patterns per wheel revolution guarantees, when rolling, a homogeneous circumferential distribution of rigidities and stability with respect to buckling.
  • the number Nm of elementary patterns of the supporting structure is at most equal to 40. This maximum number of elementary patterns per wheel turn makes it possible to use this design for any type of tire intended to be mounted on a rim with a diameter between 13 inches and 63 inches.
  • the radial thickness of any connection interface is at most equal to the radial amplitude of the trace, preferably at most equal to 0.5 times the radial amplitude of the trace. Beyond this maximum value of radial thickness of the connection interface, the corrugated annular elements are not sufficiently deformable to be able to obtain the targeted radial deformation, or deflection, of the tire.
  • any corrugated annular element comprises at least one material having a secant Young's modulus, measured at 0.2% elongation, at least equal to 50 MPa. This minimum Young's modulus value contributes to achieving the desired levels of rigidity.
  • the at least one material of any corrugated annular element is a composite material, consisting of reinforcing elements coated in a polymer matrix and arranged in the circumferential direction of the tire.
  • a composite material with circumferential reinforcing elements makes it possible to achieve a tire mass comparable to that of a conventional tire.
  • the circumferential direction of the reinforcing elements is particularly suited to the mechanical stresses of the tire when rolling.
  • the reinforcing elements are polyethylene (PET), glass or carbon fibers.
  • the polymer matrix for coating the reinforcing elements, is a thermoplastic material, such as a polycarbonate or a polyphthalamide, a polyamide such as a nylon, a copolymer.
  • any connection interface comprises at least one material having a secant Young's modulus, measured at 0.2% elongation, at least equal to 1 MPa.
  • At least one material of the connection interface is a vulcanized rubber, a thermoplastic material, or an elastomeric thermoplastic material.
  • the materials previously mentioned have a Young's modulus less than or equal to that of the material constituting the polymer matrix coating the reinforcing elements, which guarantees good deformability of the tire, in particular in the axial direction. In the general case, these types of material allow satisfactory adhesion to the corrugated annular elements.
  • FIG. 1 is an overall side view of an airless tire 1 according to the invention.
  • the airless tire 1 intended to equip a vehicle, has an axis of rotation RR' defining an axial direction YY', and comprises, radially from the inside to the outside, a supporting structure 3 intended to cooperate with a rim or a hub 2, a shear band 4 and a tread 5.
  • any corrugated annular element 6 extends circumferentially over the entire circumference, and forms, in any circumferential plane XZ perpendicular to the rotation axis RR', a trace C having a constant radial amplitude A and a constant circumferential period P.
  • Two consecutive corrugated annular elements are interconnected at their respective extrema (M; N) by means of a connection interface 7, extending over an angular sector Ai.
  • Each connection interface 7 has a radial thickness Ei, measured between the extrema (M; N) of the two consecutive corrugated annular elements 6, and having a circumferential length Li, corresponding to the arc of the angular sector Ai and measured between two ends (I; J) of said connection interface 7.
  • the trace C of any corrugated annular element 6, in any circumferential plane XZ is a continuous and derivable curve.
  • Figure 2 is a detailed side view of a portion of an airless tire according to the invention. Knowing that the trace C, shown in Figure 1, comprises a set of portions C1, each delimited by two points (Il; Jl) respectively radially aligned with the respective ends (I; J), closest to each other, of two consecutive connection interfaces. Figure 2 shows such a portion C1 with two half-connection interfaces each having a curvilinear length Li/2. The circumferential juxtaposition of this set of portions C1, combined with the two half-connection interfaces, makes it possible to constitute a corrugated annular element within the meaning of the invention.
  • the straight line D connecting the respective ends (I; J), closest to each other, of two consecutive connection interfaces forms, with each of the radial straight lines (DI, DJ) passing respectively through one of said ends (I; J), an angle (AI; AJ) at least equal to 35°.
  • each straight line (Tu; TJI), tangent to the trace C at a point (Il; Jl), radially aligned with an end (I; J) of the connection interface 7, forms, with the straight line (TM; TN), tangent to the trace C at the nearest extremum T (M; N), an angle (Bu; BJI) at most equal to 20°.
  • the portion Cl of said trace C, delimited by two points (Il; Jl) respectively radially aligned with the respective ends (I; J), closest to each other, of two consecutive connection interfaces has a curvilinear length at least equal to 1.015 times the distance between said points (Il; Jl).
  • the inventors have more particularly studied this invention for a tire of dimension 235/65 R16, intended to carry a nominal load equal to 1450 kg.
  • This study tire has a design different from that of the tire shown in Figure 1, in terms of the number of coaxial corrugated annular elements and the number of circumferential elementary patterns.
  • Table 2 shows the geometric characteristics specific to each corrugated annular element, also called a blade, blade 1 corresponding to the most radially outer blade and blade 5 corresponding to the most radially inner blade:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

La présente invention a pour objet un pneumatique sans air (1) ayant une structure porteuse (3) optimisée vis-à-vis de la résistance mécanique et de la tenue au flambage. La structure porteuse (3) comprend au moins deux éléments annulaires ondulés (6) coaxiaux, deux à deux interconnectés au niveau de leurs extrema (M; N) respectifs au moyen d'une interface de connexion (7). Selon l'invention, la trace (C) de tout élément annulaire ondulé (6), dans tout plan circonférentiel (XZ), est une courbe continue et dérivable, et la droite (D) reliant les extrémités respectives (I; J), les plus proches entre elles, de deux interfaces de connexion (7) consécutives, forme, avec chacune des droites radiales (DI, DJ) passant respectivement par une desdites extrémités (I; J), un angle (AI; AJ) au moins égal à 35°.

Description

Pneumatique sans air avec une structure porteuse optimisée
[0001] La présente invention a pour obj et un pneumatique sans air, destiné à un véhicule, et concerne plus particulièrement sa structure porteuse.
[0002] Un pneumatique conventionnel, soumis à la pression interne d’un gaz de gonflage, généralement de l’air, a des capacités de charge, de transmission d’efforts entre un sol et le véhicule, et d'absorption de chocs qui en font un choix préférentiel pour une utilisation sur un véhicule. Toutefois un risque inhérent au pneumatique conventionnel est une perte de pression plus ou moins rapide, en cas de choc ou de roulage sur un objet perforant, susceptible d’ entrainer une immobilisation du véhicule.
[0003] Pour éliminer ce risque de perte de pression, des solutions alternatives au pneumatique conventionnel ont été développées, telles que, par exemple, des bandages pleins. Un bandage plein, qui porte la charge par une mise en compression de sa structure, ne présente pas les avantages de performances précédemment décrits pour un pneumatique conventionnel. En particulier, un bandage plein est généralement lourd et rigide, donc avec une moindre capacité d’absorption des chocs. De plus, il a une capacité de charge souvent inférieure et une endurance plus faible, en raison d’un échauffement plus important en usage. Par conséquent un bandage plein a une utilisation limitée à des véhicules spécifiques, tels que, à titre d’exemple et de manière non exhaustive, des engins de manutention.
[0004] Un pneumatique sans air, ou plus généralement un pneumatique sans gaz de gonflage, est une autre solution alternative connue, qui porte la charge grâce à des composants structurels et qui a des performances comparables à celles d’un pneumatique conventionnel. Un pneumatique sans air, monté sur un moyeu ou une jante, est parfois appelé « roue élastique non pneumatique ».
[0005] Un tel pneumatique sans air a été décrit, à titre d’exemples, dans les documents WO 2003018332A1, FR 2964597A1, WO 2012102932A1, WO 2018101937A1, WO 2018102303A1, WO 2018102560A1, WO 2018125186A1.
[0006] Dans ce qui suit, la direction circonférentielle ou longitudinale désigne la direction de rotation du pneumatique, la direction axiale ou transversale désigne la direction parallèle à l’axe de rotation du pneumatique et la direction radiale désigne une direction perpendiculaire à l’axe de rotation du pneumatique. [0007] Un pneumatique sans air comprend généralement, radialement de l’intérieur vers l’extérieur :
-une structure porteuse, destinée à porter structurellement au moins en partie la charge et à coopérer avec une jante ou un moyeu,
-une bande de cisaillement, destinée à transmettre par cisaillement les efforts de roulage à la structure porteuse et à contribuer au moins en partie au port de la charge,
-et une bande de roulement, destinée à transmettre à la bande cisaillement les efforts de roulage, à être usée et à garantir l’adhérence du pneumatique sur un sol.
[0008] A titre d’exemple, la société Michelin North America a commercialisé, depuis plusieurs années, une solution complète d'ensemble monté, constitué d’un pneumatique sans air, tel que précédemment décrit, et d’une roue, sous l’appellation MICHELIN® TWEEL®. Cette solution technique se compose principalement, radialement de l’extérieur vers l’intérieur, d’une bande de roulement, d’une bande de cisaillement (« shear-band », en anglais), d’une structure porteuse, constituée de rayons (« spokes », en anglais) hautement résistants en poly-résine et d’un moyeu constitué de deux pièces en acier renforcé.
[0009] La structure porteuse comprend, le plus souvent, radialement de l’intérieur vers l’extérieur, des moyens de connexion avec une jante ou un moyeu, des éléments radiaux ou rayons, et des moyens de connexion avec une bande de cisaillement. Toutefois la structure porteuse ne délimite pas généralement une cavité interne étanche destinée à contenir un gaz sous pression, comme dans un pneumatique conventionnel. Par conséquent un pneumatique sans air n’a pas besoin d’avoir une liaison étanche par rapport à une jante ou un moyeu. Une telle structure porteuse comprenant des éléments radiaux est décrite, par exemple, dans le document EP 3519204B 1.
[0010] D’autres configurations de structure porteuse ont été également proposées. Une structure porteuse comprenant un réseau de cellules polygonales interconnectées a été décrite dans le document US 9004127B2. Une structure porteuse comprenant des éléments annulaires ondulés métalliques interconnectés a également été proposée dans le document WO 2020139682A1.
[0011] Les inventeurs se sont donnés pour objectif de proposer un pneumatique sans air avec une structure porteuse comprenant une pluralité d’éléments annulaires ondulés interconnectés, apte à porter une charge élevée, en garantissant une bonne tenue mécanique des interfaces de la structure porteuse avec les éléments en interface, tels qu’une bande de cisaillement et une jante, et en garantissant une tenue au flambage satisfaisante de ladite structure porteuse.
[0012] Cet objectif a été atteint par un pneumatique sans air pour un véhicule, ayant un axe de rotation définissant une direction axiale, et comprenant, radialement de l’intérieur vers l’extérieur, une structure porteuse destinée à coopérer avec une jante ou un moyeu, une bande de cisaillement et une bande de roulement,
-la structure porteuse comprenant au moins deux éléments annulaires ondulés coaxiaux, -tout élément annulaire ondulé s’étendant circonférentiellement sur toute la circonférence, et formant, dans tout plan circonférentiel perpendiculaire à l’axe de rotation, une trace ayant une amplitude radiale constante et une période circonférentielle constante, -deux éléments annulaires ondulés consécutifs étant interconnectés au niveau de leurs extrema respectifs au moyen d’une interface de connexion, s’étendant sur un secteur angulaire,
-chaque interface de connexion ayant une épaisseur radiale, mesurée entre les extrema des deux éléments annulaires ondulés consécutifs, et ayant une longueur circonférentielle, correspondant à l’arc du secteur angulaire et mesurée entre deux extrémités de ladite interface de connexion,
-la trace de tout élément annulaire ondulé comprenant un ensemble de portions, délimitée chacune par deux points respectivement radialement alignés avec les extrémités respectives, les plus proches l’une de l’autre, de deux interfaces de connexion consécutives,
-la trace de tout élément annulaire ondulé, dans tout plan circonférentiel, étant une courbe continue et dérivable
-et la droite reliant les extrémités respectives, les plus proches entre elles, de deux interfaces de connexion consécutives, formant, avec chacune des droites radiales passant respectivement par une desdites extrémités, un angle au moins égal à 35°.
[0013] Selon une première caractéristique essentielle de l’invention, la trace de tout élément annulaire ondulé, dans tout plan circonférentiel, est une courbe continue et dérivable. En d’autres termes cette courbe ne comprend pas d’angulations, ce qui permet d’ avoir des interconnexions non réduites à un point, aussi bien au niveau des interfaces internes entre les éléments annulaires ondulés qu’au niveau des interfaces externes avec la jante ou la bande de roulement, ce qui garantit une bonne tenue mécanique de ces interfaces.
[0014] Selon une deuxième caractéristique essentielle de l’invention, la droite reliant les extrémités respectives, les plus proches entre elles, de deux interfaces de connexion consécutives, formant, avec chacune des droites radiales passant respectivement par une desdites extrémités, un angle au moins égal à 35°. Cet angle, borné inférieurement, permet de régler la rigidité de l’élément annulaire ondulé ainsi que sa tenue au flambage.
[0015] Préférentiellement chaque droite, tangente à la trace en un point radialement aligné avec une extrémité d’interface de connexion, forme, avec la droite, tangente à la trace au niveau de 1’ extremum le plus proche, un angle au plus égal à 20°. Cette limitation de l’angle de tangence à la trace, à l’aplomb d’une extrémité d’interface de connexion, permet d’avoir des contraintes admissibles dans les interfaces de connexion entre deux éléments annulaires ondulés consécutifs.
[0016] Encore préférentiellement toute portion de ladite trace, délimitée par deux points respectivement radialement alignés avec les extrémités respectives, les plus proches l’une de l’autre, de deux interfaces de connexion consécutives a une longueur curviligne au moins égale à 1.015 fois la distance entre lesdits points. Une telle portion de ladite trace est ainsi délimitée par deux interfaces de connexion consécutives, respectivement positionnées au niveau de deux extrema consécutifs, et correspond donc à la partie libre de chaque élément annulaire ondulé. C’est une portion élémentaire, dupliquée périodiquement sur toute la circonférence, qui définit le comportement mécanique de chaque élément annulaire ondulé. La valeur minimale de longueur curviligne spécifiée permet de garantir une optimisation de la rigidité de l’élément annulaire ondulé et de sa tenue au flambage
[0017] Avantageusement, la structure porteuse étant constituée par la juxtaposition circonférentielle de Nm motifs élémentaires s’étendant chacun sur un secteur angulaire Am=2*Pi/Nm, le secteur angulaire sur lequel s’étant circonférentiellement toute interface de connexion est au plus égal à 0.5 fois le secteur angulaire sur lequel s’étend circonférentiellement tout motif élémentaire de la structure porteuse. Au-delà de la valeur minimale de secteur angulaire spécifié, l’interface de connexion a une longueur curviligne trop importante, ce qui complique la fabrication par estampage d’un élément annulaire ondulé. En effet, dans ce cas particulier d’une fabrication par estampage, une interface de connexion trop longue circonférentiellement impliquerait une portion sommitale d’élément annulaire ondulé trop plate, nécessitant des raccordements aux portions libres avec de faibles rayons de courbure, susceptibles d’induire des déformations et des contraintes localisées trop élevées dans ces zones de raccordement. Ce phénomène est d’autant plus dommageable dans le cas d’un élément annulaire ondulé composite constitué par une juxtaposition de lames.
[0018] Également avantageusement le nombre Nm de motifs élémentaires de la structure porteuse est au moins égal à 5. Ce nombre minimal de motifs élémentaires au tour de roue garantit, en roulage, une répartition circonférentielle homogène des rigidités et une stabilité vis-à-vis du flambage.
[0019] Encore avantageusement le nombre Nm de motifs élémentaires de la structure porteuse est au plus égal à 40. Ce nombre maximal de motifs élémentaire au tour de roue permet d’utiliser cette conception pour tout type de pneumatique destiné à être monté sur une jante dont le diamètre est compris entre 13 pouces et 63 pouces.
[0020] Selon un mode de réalisation avantageux de l’interface de connexion, l’épaisseur radiale de toute interface de connexion est au plus égale à l’amplitude radiale de la trace, de préférence au plus égale à 0.5 fois l’amplitude radiale de la trace. Au-delà de cette valeur maximale d’épaisseur radiale de l’interface de connexion, les éléments annulaires ondulés ne sont pas suffisamment déformables pour pouvoir obtenir la déformation radiale, ou flèche, visée du pneumatique.
[0021] Selon un mode de réalisation préférentiel du matériau constitutif d’un élément annulaire ondulé, tout élément annulaire ondulé comprend au moins un matériau ayant un module de Young sécant, mesuré à 0.2% d’allongement, au moins égal à 50 MPa. Cette valeur minimale de module de Young contribue à l’atteinte des niveaux de rigidité souhaités.
[0022] Selon une variante préférée du mode de réalisation préférentiel du matériau constitutif d’un élément annulaire ondulé, l’au moins un matériau de tout élément annulaire ondulé est un matériau composite, constitué d’éléments de renforcement enrobés dans une matrice polymérique et disposés selon la direction circonférentielle du pneumatique. Un tel matériau composite à éléments de renforcement circonférentiels permet d’atteindre une masse de pneumatique comparable à celle d’un pneumatique conventionnel. De plus, la direction circonférentielle des éléments de renforcement est particulièrement adaptée aux sollicitations mécaniques du pneumatique en roulage.
[0023] Selon des modes de réalisation particuliers des éléments de renforcement, les éléments de renforcement sont des fibres en polyéthylène (PET), en verre ou en carbone.
[0024] Selon des modes de réalisation particuliers de la matrice polymérique d’enrobage des éléments de renforcement, la matrice polymérique est un matériau thermoplastique, tels qu’un polycarbonate ou un polyphtalamide, un polyamide tel qu’un nylon, un copolymère.
[0025] Selon un mode de réalisation préférentiel du matériau de l’interface de connexion, toute interface de connexion comprend au moins un matériau ayant un module de Young sécant, mesuré à 0.2% d’allongement, au moins égal à 1 MPa.
[0026] Selon des exemples de réalisation particuliers du matériau de l’interface de connexion, Tau moins un matériau de l’interface de connexion est un caoutchouc vulcanisé, un matériau thermoplastique, ou un matériau thermoplastique élastomère. Dans le cas préférentiel d’un élément annulaire ondulé composite tel que précédemment décrit, les matériaux précédemment cités ont un module de Young inférieur ou égal à celui du matériau constitutif de la matrice polymérique d’enrobage des éléments de renforcement, ce qui garantit une bonne déformabilité du pneumatique, en particulier selon la direction axiale. Dans le cas général, ces types de matériau permettent une adhésion satisfaisante vis- à-vis des éléments annulaires ondulés.
[0027] Les caractéristiques de l’invention sont illustrées par les figures 1 et 2 schématiques et non représentées à l’échelle :
-Figure 1 : Vue d’ensemble de côté d’un pneumatique sans air selon l’invention -Figure2 : Vue de détail de côté d’une portion de pneumatique sans air selon l’invention.
[0028] La figure 1 est une vue d’ensemble de côté d’un pneumatique sans air 1 selon l’invention. Le pneumatique sans air 1, destiné à équiper un véhicule, a un axe de rotation RR’ définissant une direction axiale YY’, et comprend, radialement de l’intérieur vers l’extérieur, une structure porteuse 3 destinée à coopérer avec une jante ou un moyeu 2, une bande de cisaillement 4 et une bande de roulement 5. Dans le cas représenté, la structure porteuse 3 est constituée circonférentiellement par la juxtaposition circonférentielle de dix motifs élémentaires s’étendant chacun sur un secteur angulaire Am=2*Pi/10, et est constituée radialement par trois éléments annulaires ondulés 6 coaxiaux. Tout élément annulaire ondulé 6 s’étend circonférentiellement sur toute la circonférence, et forme, dans tout plan circonférentiel XZ perpendiculaire à Taxe de rotation RR’, une trace C ayant une amplitude radiale A constante et une période circonférentielle P constante. Deux éléments annulaires ondulés consécutifs sont interconnectés au niveau de leurs extrema (M ; N) respectifs au moyen d’une interface de connexion 7, s’étendant sur un secteur angulaire Ai. Chaque interface de connexion 7 a une épaisseur radiale Ei, mesurée entre les extrema (M ; N) des deux éléments annulaires ondulés 6 consécutifs, et ayant une longueur circonférentielle Li, correspondant à l’arc du secteur angulaire Ai et mesurée entre deux extrémités (I ; J) de ladite interface de connexion 7. Conformément à l’invention, la trace C de tout élément annulaire ondulé 6, dans tout plan circonférentiel XZ, est une courbe continue et dérivable.
[0029] La figure 2 est une vue de détail de côté d’une portion de pneumatique sans air selon l’invention. Sachant que la trace C, représentée sur la figure 1, comprend un ensemble de portions Cl, délimitée chacune par deux points (Il ; Jl) respectivement radialement alignés avec les extrémités respectives (I ; J), les plus proches Tune de l’autre, de deux interfaces de connexion consécutives. La figure 2 représente une telle portion Cl avec deux demi-interfaces de connexion ayant chacune une longueur curviligne Li/2. La juxtaposition circonférentielle de cet ensemble de portions Cl, combinées aux deux demi-interfaces de connexion, permet de constituer un élément annulaire ondulé au sens de l’invention. Conformément à l’invention, la droite D reliant les extrémités respectives (I ; J), les plus proches entre elles, de deux interfaces de connexion consécutives, forme, avec chacune des droites radiales (DI, DJ) passant respectivement par une desdites extrémités (I ; J), un angle (AI ; AJ) au moins égal à 35°. Préférentiellement chaque droite (Tu ; TJI), tangente à la trace C en un point (Il ; Jl), radialement aligné avec une extrémité (I ; J) d’interface de connexion 7, forme, avec la droite (TM ; TN), tangente à la trace C au niveau de T extremum (M ; N) le plus proche, un angle (Bu ; BJI) au plus égal à 20°. Encore préférentiellement, la portion Cl de ladite trace C, délimitée par deux points (Il ; Jl) respectivement radial em ent alignés avec les extrémités respectives (I ; J), les plus proches l’une de l’autre, de deux interfaces de connexion consécutives a une longueur curviligne au moins égale à 1.015 fois la distance entre lesdits points (Il ; Jl).
[0030] Les inventeurs ont plus particulièrement étudié cette invention pour un pneumatique de dimension 235/65 R16, destiné à porter une charge nominale égale à 1450 kg. Ce pneumatique d’étude a une conception différente de celle du pneumatique représenté sur la figure 1, en termes de nombre d’éléments annulaires ondulés coaxiaux et de nombre de motifs élémentaires circonférentiels.
[0031] Le tableau 1 ci-dessous présente les caractéristiques du pneumatique d’étude :
[Tableau 1]
[0032] Le tableau 2 ci-dessous présente les caractéristiques géométriques spécifiques à chaque élément annulaire ondulé, appelé également lame, la lame 1 correspondant à la lame la plus radialement extérieure et la lame 5 correspondant à la lame la plus radialement intérieure :
[Tableau 2]

Claims

Revendications
1. Pneumatique sans air (1) pour un véhicule, ayant un axe de rotation (RR’) définissant une direction axiale (YY’), et comprenant, radialement de l’intérieur vers l’extérieur, une structure porteuse (3) destinée à coopérer avec une jante ou un moyeu (2), une bande de cisaillement (4) et une bande de roulement (5),
-la structure porteuse (3) comprenant au moins deux éléments annulaires ondulés (6) coaxiaux,
-tout élément annulaire ondulé (6) s’étendant circonférentiellement sur toute la circonférence, et formant, dans tout plan circonférentiel (XZ) perpendiculaire à l’axe de rotation (RR’), une trace (C) ayant une amplitude radiale (A) constante et une période circonférentielle (P) constante,
-deux éléments annulaires ondulés (6) consécutifs étant interconnectés au niveau de leurs extrema (M ; N) respectifs au moyen d’une interface de connexion (7), s’étendant sur un secteur angulaire (Ai),
-chaque interface de connexion (7) ayant une épaisseur radiale (Ei), mesurée entre les extrema (M ; N) des deux éléments annulaires ondulés (6) consécutifs, et ayant une longueur circonférentielle (Li), correspondant à l’arc du secteur angulaire (Ai) et mesurée entre deux extrémités (I ; J) de ladite interface de connexion (7), -la trace (C) de tout élément annulaire ondulé (6) comprenant un ensemble de portions (Cl), délimitée chacune par deux points (Il ; Jl) respectivement radialement alignés avec les extrémités respectives (I ; J), les plus proches l’une de l’autre, de deux interfaces de connexion (7) consécutives, caractérisé en ce que la trace (C) de tout élément annulaire ondulé (6), dans tout plan circonférentiel (XZ), est une courbe continue et dérivable et en ce que la droite (D) reliant les extrémités respectives (I ; J), les plus proches entre elles, de deux interfaces de connexion (7) consécutives, forme, avec chacune des droites radiales (Di, Dj) passant respectivement par une desdites extrémités (I ; J), un angle (Ai ; Aj) au moins égal à 35°.
2. Pneumatique sans air (1) selon la revendication 2, dans lequel chaque droite (Tu ; TJI), tangente à la trace (C) en un point (Il ; Jl), radialement aligné avec une extrémité (I ; J) d’interface de connexion (7), forme, avec la droite (TM ; TN), tangente à la trace (C) au niveau de 1’ extremum (M ; N) le plus proche, un angle (Bu ; BJI) au plus égal à 20°.
3. Pneumatique sans air (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel toute portion (Cl) de ladite trace (C), délimitée par deux points (Il ; Jl) respectivement radial ement alignés avec les extrémités respectives (I ; J), les plus proches l’une de l’autre, de deux interfaces de connexion (7) consécutives a une longueur curviligne (Li) au moins égale à 1.015 fois la distance entre lesdits points (Il ; Jl).
4. Pneumatique sans air (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, la structure porteuse étant constituée par la juxtaposition circonférentielle de Nm motifs élémentaires s’étendant chacun sur un secteur angulaire Am=2*Pi/Nm, dans lequel le secteur angulaire (Ai) sur lequel s’étant circonférentiellement toute interface de connexion (7) est au plus égal à 0.5 fois le secteur angulaire (Am) sur lequel s’étend circonférentiellement tout motif élémentaire de la structure porteuse (3).
5. Pneumatique sans air (1) selon la revendication 4, dans lequel le nombre Nm de motifs élémentaires de la structure porteuse (3) est au moins égal à 5.
6. Pneumatique sans air (1) selon l’une des revendications 3 ou 4, dans lequel le nombre Nm de motifs élémentaires de la structure porteuse (3) est au plus égal à 40.
7. Pneumatique sans air (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’épaisseur radiale (Ei) de toute interface de connexion (6) est au plus égale à l’amplitude radiale (A) de la trace (C), de préférence au plus égale à 0.5 fois l’amplitude radiale (A) de la trace (C).
8. Pneumatique sans air (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel tout élément annulaire ondulé (6) comprend au moins un matériau ayant un module de Young sécant, mesuré à 0.2% d’allongement, au moins égal à 50 MPa.
9. Pneumatique sans air (1) selon la revendication 8, dans lequel l’au moins un matériau de tout élément annulaire ondulé (6) est un matériau composite, constitué d’éléments de renforcement enrobés dans une matrice polymérique et disposés selon la direction circonférentielle du pneumatique.
10. Pneumatique sans air (1) selon la revendication 9, dans lequel les éléments de renforcement sont des fibres en polyéthylène (PET), en verre ou en carbone.
11. Pneumatique sans air (1) selon la revendication 9, dans lequel la matrice polymérique est un matériau thermoplastique, tels qu’un polycarbonate ou un polyphtalamide, un polyamide tel qu’un nylon, un copolymère.
12. Pneumatique sans air (1) selon Tune quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel tout interface de connexion (7) comprend au moins un matériau ayant un module de Young sécant, mesuré à 0.2% d’allongement, au moins égal à 1 MPa.
13. Pneumatique sans air (1) selon la revendication 12, dans lequel Tau moins un matériau de l’interface de connexion (7) est un caoutchouc vulcanisé, un matériau thermoplastique, ou un matériau thermoplastique élastomère.
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