WO2018020163A1 - Dispositif de type pneumatique pour vehicule - Google Patents

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WO2018020163A1
WO2018020163A1 PCT/FR2017/052097 FR2017052097W WO2018020163A1 WO 2018020163 A1 WO2018020163 A1 WO 2018020163A1 FR 2017052097 W FR2017052097 W FR 2017052097W WO 2018020163 A1 WO2018020163 A1 WO 2018020163A1
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revolution
radially outer
equal
radially
carrier
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PCT/FR2017/052097
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Florian VILCOT
Daniel Berton
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Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
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    • B60C9/18—Structure or arrangement of belts or breakers, crown-reinforcing or cushioning layers

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic type device intended to equip a vehicle.
  • This pneumatic device can be used on all types of vehicles such as two-wheeled vehicles, passenger vehicles, trucks, agricultural vehicles, civil engineering or aircraft or, more generally, on any rolling device.
  • a conventional tire is a toric structure, intended to be mounted on a rim, pressurized by an inflation gas and crushed on a ground under the action of a load.
  • the tire has at all points of its rolling surface, intended to come into contact with a ground, a double curvature: a circumferential curvature and a meridian curvature.
  • circumferential curvature is meant a curvature in a circumferential plane, defined by a circumferential direction, tangent to the running surface of the tire according to the rolling direction of the tire, and a radial direction, perpendicular to the axis of rotation of the tire.
  • meridian curvature is meant a curvature in a meridian or radial plane, defined by an axial direction parallel to the axis of rotation of the tire, and a radial direction perpendicular to the axis of rotation of the tire.
  • the expression “radially inner, respectively radially outer” means “closer to, respectively farther from the axis of rotation of the tire”.
  • the expression “axially inner, respectively axially outer” means “closer or farther away from the equatorial plane of the tire", the equatorial plane of the tire being the plane passing through the middle of the running surface of the tire and perpendicular to the tire. rotation axis of the tire.
  • a conventional tire of the state of the art generally has a large meridian curvature, that is to say a small radius of meridian curvature, at the axial ends of the tread, called shoulders, when the pneumatic, mounted on its mounting rim and inflated to its recommended operating pressure, is subject to its service charge.
  • the mounting rim, operating pressure and service load are defined by standards, such as, for example, the standards of the European Tire and Rim Technical Organization (ETRTO).
  • a conventional tire carries the load applied, essentially by the axial ends of the tread, or shoulders, and by the flanks connecting the tread to beads ensuring the mechanical connection of the tire with its mounting rim. It is known that a meridian flattening of a conventional tire, with a small meridian curve at the shoulders, is generally difficult to obtain.
  • US Pat. No. 4,235,270 describes a tire having an annular body made of elastomeric material, comprising a radially external cylindrical part, at the periphery of the tire, which may comprise a tread, and a radially inner cylindrical part, intended to be mounted on a rim.
  • a plurality of walls, circumferentially spaced, extend from the radially inner cylindrical portion to the radially outer cylindrical portion, and provide load bearing.
  • flanks may connect the two cylindrical portions respectively radially inner and radially outer, to form, in association with the tread and the sidewalls, a closed cavity and thus allow the pressurization of the tire.
  • Such a tire has a high mass, compared to a conventional tire, and, because of its massive nature, is likely to dissipate high energy, which can limit its endurance, and therefore its lifetime.
  • WO 2009087291 discloses a pneumatic structure comprising two annular rings respectively internal, or radially inner, and outer or radially outer, connected by two sidewalls and a carrier structure.
  • the carrier structure is pressurized and shares the annular volume of the tire in a plurality of compartments or cells, and the flanks are connected or integrated with the supporting structure.
  • the load applied is carried by both the carrier structure and the sidewalls.
  • the pressure distribution in the contact area is not homogeneous in the axial width of the contact area, with overpressures at the shoulders due to the meridian flattening difficulty due to the connection between the flanks and the supporting structure. These overpressures at the shoulders are likely to generate significant wear of the shoulders of the tread.
  • WO 2005007422 discloses an adaptive wheel comprising an adaptive band and a plurality of radii extending radially inwardly from the adaptive band to a hub.
  • the adaptive strip is intended to adapt to the surface of contact with a soil and to cover the obstacles.
  • the spokes transmit the load carried between the adaptive strip and the hub, thanks to the tensioning of the spokes which are not in contact with the ground.
  • Such an adaptive wheel requires an optimization of the distribution of the spokes to ensure a substantially cylindrical periphery.
  • an adaptive wheel has a relatively high mass compared to a conventional tire.
  • the document WO 2016116490 describes a device of the pneumatic type, intended to equip a vehicle, with an improved flattening of its tread with respect to a conventional tire.
  • the pneumatic type device comprises a radially outer revolution structure, intended to come into contact with a ground, a radially inner revolution structure, coaxial with the radially outer revolution structure and intended to ensure connection with a mounting means, a an inner annular space radially delimited by the two structures of revolution, and a supporting structure, at least partially connecting the two structures of revolution, constituted by a plurality of independent two-to-two carrier members subjected to compression buckling in the area of contact with the ground.
  • the smallest characteristic dimension E of the section S of any carrier element is at most equal to 0.02 times the average radial height H of the inner annular space
  • the surface density D of the elements carriers per unit area of radially outer rotational structure, expressed in 1 / m 2 is at least equal to Z / (A * ⁇ Fr / n), where Z is the nominal radial load, expressed in N, A is the ground contact area, expressed in m 2 , and ⁇ Fr / n the average tensile breaking force of the n load-bearing elements subjected to compression buckling, expressed in terms of N, and the pneumatic type device comprises two sidewalls, not related to the supporting structure and closing the inner annular space, constituting a closed cavity that can be pressurized.
  • the present invention aims to provide a pneumatic type device with an improved flattening of its tread, when subjected to a load.
  • a pneumatic device intended to equip a vehicle, comprising:
  • a radially outer revolution structure whose axis of revolution is the axis of rotation of the pneumatic type device and intended to come into contact with a ground by means of a tread comprising at least one elastomeric material, the radially outer revolution structure having two axial ends and comprising a circumferential reinforcing reinforcement,
  • a radially inner revolution structure coaxial with the radially outer revolution structure and intended to ensure the connection of the pneumatic type device with a mounting means on the vehicle, the radially inner revolution structure having two axial ends and comprising at least a polymeric material,
  • the surface density D of the carrier elements per unit area of radially external structure of revolution expressed in 1 / m 2 , being at least equal to Z / (A * ⁇ Fr / n), where Z is the nominal radial load, expressed in N, A is the ground contact area, expressed in m 2 , and ⁇ Fr / n the average tensile breaking force of the n load bearing elements subjected to compression buckling, expressed in N,
  • the principle of a pneumatic type device according to the invention is to have a load-bearing structure, consisting of independent two-to-two bearing elements in the inner annular space, and capable of carrying the load applied to the pneumatic device. by putting a portion of the load-bearing elements positioned outside the contact area under tension, the n load-bearing elements positioned in the contact area being subjected to buckling in compression and therefore not participating in the wearing of the applied load .
  • Each carrier element extends continuously from the radially outer revolution structure to the radially inner revolution structure, that is to say along a path comprising a first end in interface with the revolution structure. radially outer and a second end interfaced with the radially inner revolution structure.
  • the carrier elements are two to two independent in the inner annular space, that is to say not mechanically linked together in the inner annular space, so that they have independent mechanical behavior. For example, they are not linked together to form a network or trellis. They function as independent stays.
  • Each carrier element has a tensile force Fr and an average section S, these two characteristics are not necessarily identical for all the elements.
  • the average section S is the average of the sections obtained by cutting the carrier element by all the cylindrical surfaces, coaxial with the two radially outer and radially outer surfaces of revolution, and radially between said two surfaces of revolution.
  • the mean section S is the constant section of the carrier element.
  • the smallest characteristic dimension E of the average section S of any carrier element is at most equal to 0.02 times the average radial height H of the inner annular space.
  • This characteristic excludes any massive carrier element, having a large volume.
  • each carrier element has a high slenderness, in the radial direction, allowing it to flare at the passage in the contact area. Outside the contact area, each carrier element returns to its original geometry, because its buckling is reversible. Such a carrier element has a good resistance to fatigue.
  • the carrier elements of the carrier structure have an initial length Lp strictly greater than the average radial height H and at most equal to 1.1 times the average radial height H.
  • the average radial height H of the inner annular space is the distance between the radially inner face of the radially outer revolution structure and the radially outer face of the radially inner revolution structure. This distance H is measured on the pneumatic type device in its initial state, that is to say mounted on its mounting means, inflated to a recommended pressure but not subject to a load Z.
  • the recommended pressure can if necessary to be null: in this case, the tire is not inflated and supports the load only by its structure.
  • An initial length Lp carrier element strictly greater than the average radial height H implies that any carrier element is expanded in the initial state of the pneumatic type device.
  • the carrying elements When the pneumatic type device is subjected to the load Z, the carrying elements, outside the area of contact with the ground, are stretched, and at least some of them become rectilinear, because the average radial height increases outside the contact area, due to the appearance of a counter-arrow.
  • the load-bearing elements in the contact area on the other hand, remain relaxed.
  • the elongation of the load-bearing elements under load allows greater radii of curvature in any circumferential plane, at the entrance and at the exit of the contact area, and thus facilitates circumferential flattening of the pneumatic-type device.
  • the surface density D of the carrier elements per unit area of radially external structure of revolution is at least equal to Z / (A * ⁇ Fr / n), where Z is the nominal radial load, expressed in N, A is the ground contact area, expressed in m 2 , and Fr / n is the average tensile breaking force of the n load bearing elements subjected to compression buckling, expressed in N.
  • ⁇ Fr / n is the average tensile breaking strength of the n load bearing elements subjected to compression buckling, each having a tensile breaking force Fr which is not necessarily constant over all the bearing elements.
  • the distribution of the load-bearing elements is optimized and the surface density of the load-bearing elements is sufficiently high to guarantee a flattening of the tread, to the passage in the contact area, both in a circumferential plane and in a meridian plane, improved over conventional tires and other pneumatic devices known from the state of the art.
  • the distribution of the load-bearing members is more uniformly distributed and denser than in the pneumatic type devices of the state of the art, both circumferentially and axially, which contributes to conferring on the tread a quasi-cylindrical geometry, with a so-called "daisy effect" effect decreased.
  • the pneumatic device of the invention comprises two flanks, connecting the axial ends of the respectively radially external and radially inner revolution structures and axially delimiting the inner annular space, so that the The inner annular space constitutes a closed cavity which can be pressurized by an inflation gas.
  • the flanks according to their design and, in particular, according to their structural rigidity, may participate more or less in the wearing of the applied load.
  • the flanks generally comprise at least one elastomeric material and may optionally comprise a reinforcing reinforcement.
  • the flanks may or may not be directly related to the supporting structure. In the case where they are not directly related to the supporting structure, the flanks have an autonomous mechanical behavior, without affecting the proper mechanical operation of the supporting structure.
  • the pneumatic type device in combination with the two respectively radially outer and radially inner revolution structures, they close the inner annular space which then constitutes a closed cavity that can be pressurized or not by an inflation gas.
  • the pneumatic type device In the case of effective pressurization by an inflation gas, the pneumatic type device then has a pneumatic rigidity, due to the pressure, which will also contribute to the carrying of the applied load. The higher the pressure, the higher the contribution of the pneumatic stiffness to the load carrying capacity applied, and, correlatively, the greater the contribution of the structural rigidity of the bearing structure and / or the flanks and / or the respective structures of revolution respectively.
  • radially outer and radially inner to the port of the applied load is low.
  • the bearing structure and the respectively radially outer and radially inner revolution structures ensure the entire load port, the flanks playing only a part. protection against possible attacks by elements external to the pneumatic type device.
  • the combination of these essential characteristics allows an improved flattening of the tread, particularly in a meridian plane, by increasing meridian radii of curvature at the axial ends of the tread.
  • An initial length Lp of the carrier element is advantageously at least equal to 1.01 times the average radial height H, still more advantageously at least equal to 1.03 times the average radial height H, or even at least equal to 1.05 times the radial height. average H.
  • the surface density of the carrier elements per unit area of radially outer revolution structure is advantageously at least equal to 3 * Z / (A * ⁇ Fr / n).
  • a higher surface density of carrier elements improves the homogenization of pressures in the ground contact area and guarantees a higher safety factor with respect to the applied load and with respect to endurance .
  • the surface density of the carrier elements per unit area of radially outer revolution structure is still advantageously at least equal to 6 * Z / (A * ⁇ Fr / n).
  • An even higher surface density of carrier elements further improves the homogenization of the pressures in the ground contact area and further increases the safety factor with respect to the applied load and with respect to endurance.
  • all the carrier elements have a fracture force in identical Fr traction.
  • the load-bearing elements have the same tensile breaking strength, without necessarily having the same geometric characteristics and / or the same constituent materials.
  • the average tensile breaking force of the n load elements under compression buckling ⁇ Fr / n is equal to the tensile breaking force Fr of any bearing element.
  • the surface density D of the carrier elements per unit area of radially external structure of revolution, expressed in 1 / m 2 is at least equal to Z / (A * Fr), where Z is the nominal radial load, expressed in N, A is the ground contact area, expressed in m 2 , and Fr the tensile strength of any load bearing element, expressed in N.
  • the probability of failure by tensile failure of the load-bearing elements is thus the same. at every point of the supporting structure.
  • the carrier elements are identical, that is to say that their geometric characteristics and constituent materials are identical.
  • their tensile fracture forces Fr being identical, the surface density D of the carrier elements per unit area of radially external structure of revolution, expressed in 1 / m 2 , is at least equal to Z / (A * Fr) , where Z is the nominal radial load, expressed in N, A is the ground contact area, expressed in m 2 , and Fr is the tensile strength of any load-bearing element, expressed in N.
  • a carrier structure with elements advantageously have a homogeneous mechanical behavior and have the advantage of greater ease of manufacture.
  • any carrier element is unidimensional with a shape ratio K at most equal to 3.
  • a carrier element is considered to be one-dimensional, when the largest dimension characteristic L of its mean section S is at most equal to 3 times the smallest characteristic dimension E of its mean section S.
  • a one-dimensional carrier element has a mechanical behavior of filarious type, that is to say that it can not be subjected only to extension or compression efforts along its average line.
  • textile reinforcements consisting of an assembly of textile yarns, or metal cords, constituted by an assembly of metal threads, can be considered as one-dimensional load-bearing elements, since their average section S being substantially circular, the form ratio K is equal to 1, therefore less than 3.
  • an unidimensional carrier element in extension has a rectilinear mean line
  • its mean line is not necessarily radial, that is to say perpendicular to the axis of rotation of the tire.
  • Such a carrier element is not comparable to a radius.
  • This non-radial direction of the mean line makes it possible, in particular, to adjust the rigidities of the pneumatic device in the directions respectively axial and circumferential.
  • the surface density D of the identical unidimensional bearing elements per unit area of radially external structure of revolution is advantageously at least equal to 5000 .
  • any carrier element is two-dimensional with a shape ratio K at least equal to 3.
  • a carrier element is considered two-dimensional, when the largest characteristic dimension L of its mean section S is at least equal to 3 times the smallest characteristic dimension E of its mean section S.
  • a two-dimensional carrier element has a membrane-type mechanical behavior, that is to say that it can not be subjected only to extension or compression forces in its thickness defined by the smallest characteristic dimension E of its middle section S.
  • any carrier element is two-dimensional strap type with a form ratio K at least equal to 3 and at most equal to 50.
  • the surface density D of the identical two-dimensional load-bearing members of the strip type per unit area of radially outer revolution structure is advantageously at least equal to 600 and at most equal to 15,000.
  • any carrier element is two-dimensional film type with a form ratio K at least equal to 50.
  • the surface density D of the identical two-dimensional carrier elements of film type per unit area of radially external structure of revolution is advantageously at least equal to 100 and at most equal to 1000.
  • the largest characteristic dimension L of the average section S of a two-dimensional film-type carrier element is at most equal to 0.9 times the smallest of axial widths of the respectively radially outer and radially inner revolution structures, the respective axial widths of the respectively radially outer and radially inner revolution structures being not necessarily equal.
  • the carrier element is then a so-called through film then circumferentially separating the inner cavity of the tire into cells or cells.
  • a two-dimensional carrier element is plane
  • its average plane is not necessarily radial, that is to say perpendicular to the axis of rotation of the tire.
  • Such a carrier element is not comparable to a radius.
  • This non-radial direction of the average plane makes it possible, in particular, to adjust the rigidities of the pneumatic device in the directions respectively axial and circumferential.
  • any carrier element advantageously comprises a polymer type material or metal or glass or carbon.
  • Polymers, in particular elastomers, and metal, such as steel, are commonly used in the tire field. Glass and carbon are alternative materials conceivable for use in pneumatics.
  • any carrier element advantageously comprises polyethylene terephthalate (PET). PET is commonly used in the tire field because of a good compromise between its mechanical properties, such as tensile strength and cost.
  • PET polyethylene terephthalate
  • any carrier element also advantageously comprises an aliphatic polyamide, such as nylon. Nylon is also commonly used in the tire field for the same reasons as PET.
  • any carrier element has a homogeneous structure, comprising a single component. It is the simplest structure envisaged, such as, for example, a wire or a membrane.
  • any carrier element has a composite structure, comprising at least two constituents. It is a structure constituted by an assembly of at least two elements, such as, for example, a cable constituted by a set of elementary wires.
  • any carrier element comprises a single material: for example, a wire or a cable of textile material.
  • any carrier element comprises at least two materials.
  • the sidewalls are not directly related to the carrier structure. They may or may not participate in carrying the load, according to their own structural rigidity. In the case where they participate in the carrying of the load, they have an independent mechanical behavior and do not interfere in the mechanical behavior of the supporting structure.
  • each flank having a curvilinear length L F the curvilinear length L F of each flank is advantageously at least equal to 1.05 times, preferably 1.15 times the height. mean radial H of the inner annular space. Even more advantageously, the curvilinear length L F of each flank is at least equal to 1.3 times and at most equal to 1.6 times the average radial height H of the inner annular space. This flank length feature ensures that sidewall deformation will not disturb the meridian flattening of the pneumatic type device with low curvature.
  • the circumferential reinforcing reinforcement of the radially outer revolution structure advantageously comprises at least one reinforcing layer comprising textile or metal reinforcing elements.
  • the radially outer revolution structure comprises a reinforcing reinforcement comprising at least one reinforcing layer constituted by reinforcing wire elements, most often of metal or textile, embedded in a reinforcement. elastomeric material. This reinforcing reinforcement is most often radially interior to a tread.
  • the assembly constituted by the reinforcing reinforcement and the tread constitutes the radially outer shell of revolution.
  • the radially inner revolution structure also advantageously comprises on a radially inner face a connecting layer intended to be fixed on the mounting means on the vehicle.
  • the tie layer generally comprises at least one elastomeric material, but not necessarily reinforcing reinforcement. Attachment to the mounting means may be effected by the pressure forces resulting from inflating the pneumatic device.
  • the radially inner revolution structure comprises on a radially inner face a connecting layer intended to be fixed to the mounting means on the vehicle, by gluing.
  • a bonded connection makes it possible to avoid any rotation of the pneumatic-type device with respect to the mounting means on the vehicle.
  • the invention also relates to a mounted assembly comprising a pneumatic device according to one of the embodiments described above, mounted on a mounting means on the vehicle.
  • the pneumatic device of the invention may be manufactured, for example, according to the method described below.
  • the supporting structure is manufactured separately in the form of a composite structure of sandwich type, constituted by a first elastomeric layer, intended to be secured to the radially inner revolution structure, a second elastomeric layer, intended to be secured to the radially outer revolution structure and by carrier elements extending from the first elastomeric layer to the second elastomeric layer. Any known method of manufacturing composite sandwich structure can be used.
  • the pneumatic device can be manufactured according to the following process steps:
  • the assembly mounted according to the invention can be achieved by fixing the pneumatic type device on a mounting means, such as a rim.
  • This attachment can be achieved, for example, by bonding the radially inner face of the radially inner revolution structure to the radially outer face of the mounting means.
  • FIG. 2A view of a circumferential section of a pneumatic type device according to the invention, in the initial state
  • FIG. 2B view of a circumferential cut of a pneumatic type device according to the invention, in the overwritten state
  • FIG. 3A view of a meridian section of a pneumatic type device according to the invention, in the case of a carrier structure with unidimensional bearing elements - Figure 3B: perspective view of a one-dimensional bearing element
  • FIG. 4A view of a meridian section of a pneumatic type device according to the invention, in the case of a carrier structure with two-dimensional carrying elements of the lanyard type
  • FIG. 4B perspective view of a two-dimensional carrier element of lanyard type
  • FIG. 5A view of a meridian section of a pneumatic type device according to the invention, in the case of a carrier structure with two-dimensional film-type carrying elements
  • FIG. 5B perspective view of a two-dimensional film-type carrier element
  • FIG. 6 comparative standard curves of the evolution of the load applied as a function of the deflection for a pneumatic type device according to the invention (filamentary load-bearing elements) and a reference tire of the state of the art.
  • FIG. 7 Comparative standard curves of the evolution of the drift rigidity as a function of the load applied for a pneumatic type device according to the invention (filamentary load-bearing elements) and a reference tire of the state of the art .
  • FIG. 1 shows a perspective view in partial section of a pneumatic type device 1 according to the invention, mounted on a mounting means 4 or rim, and comprising a radially outer revolution structure 2, a structure of radially inner revolution 3, an inner annular space 5, a carrier structure 6 and two sidewalls 8.
  • the radially outer revolution structure 2 has an axis of revolution which is the axis of rotation YY 'of the pneumatic device and is intended to contacting a soil through a tread 21 comprising at least one elastomeric material.
  • the radially outer revolution structure 2 comprises a reinforcing circumferential reinforcement 22 constituted, in the present case, by a single reinforcing layer.
  • the radially inner revolution structure 3, coaxial with the radially outer revolution structure 2, is intended to ensure the connection of the pneumatic type device 1 with the mounting means 4.
  • the radially inner revolution structure 3 comprises at least one polymeric material , most often an elastomeric mixture.
  • the inner annular space 5 is radially delimited by the respectively radially outer and radially inner revolution structures 3.
  • the carrier structure 6, according to the invention, is constituted by a plurality of carrier elements 7, extending continuously from from the radially outer revolution structure 2 to the radially inner revolution structure 3, two to two independent in the inner annular space 5.
  • the pneumatic type device 1 comprises two flanks 8, connecting the axial ends of the respectively radially outer and radially inner revolution structures 3 and axially delimiting the inner annular space 5, so that the inner annular space 5 constitutes a closed cavity which can be pressurized by a gas of inflation.
  • Figure 2A shows a circumferential section of a pneumatic type device 1 according to the invention, mounted on a mounting means 4, in its initial state, that is to say inflated to a recommended pressure but not Z.
  • the recommended pressure may be zero if necessary: in this case, the tire is uninflated and supports the load only by its structure.
  • the carrier structure 6 is constituted by a plurality of wire carrying elements 7, extending continuously from the radially outer revolution structure 2 to the radially inner revolution structure 3, two by two independent in the annular space. 5.
  • the carrier elements 7 are relaxed, that is to say have a non-rectilinear geometry, because their initial length Lp is greater than the average radial height H of the inner annular space 5.
  • the FIG. 2A represents a particular embodiment of the invention with identical and radially oriented bearing elements 7.
  • the surface density D of the carrier elements 7 per unit area of radially outer revolution structure 2, expressed in 1 / m 2 is at least equal to Z / (A * Fr), where Z is the nominal radial load, expressed in N, A is the ground contact area, expressed in m 2 , and Fr the tensile strength of any load bearing element, expressed in N.
  • Figure 2B shows a circumferential section of a pneumatic type device 1 according to the invention, mounted on a mounting means 4, in its crushed state, that is to say subjected to a nominal radial load Z
  • the pneumatic type device 1, subjected to a nominal radial load Z is in contact with a plane ground by a contact surface A, having a circumferential length X A.
  • the load-bearing elements 72 outside the area of contact with the ground, are stretched, that is to say become rectilinear in the case shown, because the height mean radial increases outside the area of contact, due to the appearance of a counter-arrow.
  • the carrier elements 71, in the contact area remain relaxed.
  • FIG. 3A shows a meridian section of a pneumatic type device 1 according to the invention, mounted on a mounting means 4, in the case of a carrier structure 6 with one-dimensional carrying elements 7.
  • the pneumatic type device 1 comprises a radially outer revolution structure 2, a radially inner revolution structure 3, an inner annular space 5, a carrier structure 6 and two sidewalls 8.
  • the pneumatic type device 1, subjected to a nominal radial load Z, is in contact with a plane ground by a contact surface A, having an axial width Y A.
  • all the carrier elements 7 are identical and are oriented radially, therefore have a length equal to the average radial height H of the inner annular space 5.
  • the carrier elements 7, positioned opposite of the contact area are in tension, while the carrier elements 7, connected to the radially outer rotational structure portion 2 in contact with the ground, are subjected to compression buckling.
  • FIG. 3B shows a one-dimensional carrier element 7 having a circular average section S, defined by a smaller characteristic dimension E and a larger characteristic dimension L both equal to the diameter of the circle, and characterized by its K-form ratio. equal to L / E.
  • the smallest characteristic dimension E of the average section S of the carrier element 7, that is to say, in this case, its diameter, is at most equal to 0.02 times the average radial height H of the space
  • the shaped ratio K is equal to 1.
  • the carrier element 7 being oriented radially, its length 1 is equal to the average height H of the inner annular space. 5.
  • Figure 4A shows a meridian section of a pneumatic type device 1 according to the invention, mounted on a mounting means 4, in the case of a carrier structure 6 with two-dimensional carrier elements 7 of the strap type.
  • the pneumatic type device 1 comprises a radially outer revolution structure 2, a radially inner revolution structure 3, an inner annular space 5, a carrier structure 6 and two sidewalls 8.
  • the pneumatic type device 1, subjected to a nominal radial load Z, is in contact with a plane ground by a contact surface A, having an axial width Y A.
  • all the carrier elements 7 are identical and are oriented radially, therefore have a length equal to the average radial height H of the inner annular space 5.
  • the carrier elements 7, positioned opposite of the contact area are in tension, while the supporting elements 7, connected to the portion of radially outer revolution structure 2 in contact with the ground, are subjected to buckling in compression.
  • FIG. 4B shows a two-dimensional stripe type carrier element 7 having a rectangular mean section S, defined by its smallest characteristic dimension E, or thickness, and its largest characteristic dimension L, or width, and characterized by its ratio. of form K equal to L / E.
  • the smallest characteristic dimension E of the average section S of the carrier element 7, that is to say, in this case, its thickness, is at most equal to 0.02 times the average radial height H of the space 5.
  • the shape ratio K at least equal to 3 and at most equal to 50.
  • the carrier element 7 being oriented radially, its length 1 is equal to the average height H of the inner annular space 5.
  • Figure 5A shows a meridian section of a pneumatic type device 1 according to the invention, mounted on a mounting means 4, in the case of a carrier structure 6 with two-dimensional carrier elements 7 of the film type.
  • the pneumatic type device 1 comprises a radially outer revolution structure 2, a radially inner revolution structure 3, an inner annular space 5, a carrier structure 6 and two sidewalls 8.
  • the pneumatic type device 1, subjected to a nominal radial load Z, is in contact with a plane ground by a contact surface A, having an axial width YA.
  • all the carrier elements 7 are identical and are oriented radially, therefore have a length equal to the average radial height H of the inner annular space 5.
  • FIG. 5B shows a two-dimensional film-type carrier member 7 having a rectangular mean section S, defined by its smallest characteristic dimension E, or thickness, and its largest characteristic dimension L, or width, and characterized by its ratio. of form K equal to L / E.
  • the smallest characteristic dimension E of the average section S of the carrier element 7, that is to say, in this case, its thickness, is at most equal to 0.02 times the average radial height H of the space
  • the shape ratio K is at least equal to 50.
  • the carrier element 7 being oriented radially, its length 1 is equal to the average height H of the inner annular space 5.
  • FIG. 6 shows two compared standard curves of the evolution of the applied load Z, expressed in daN, as a function of the arrow F, expressed in mm, for a pneumatic type device according to the invention I, in the case of a carrier structure with identical one-dimensional bearing elements, and a reference tire R of the state of the art.
  • This figure shows that, for a given radial load Z, the arrow F of a pneumatic type device according to the invention I is smaller than that of the reference tire R. Otherwise, the radial rigidity of the pneumatic device I is greater than the radial stiffness of the reference tire R.
  • FIG. 7 presents two compared standard curves of the evolution of the drift rigidity, expressed in N / °, as a function of the load applied, expressed in N, for a pneumatic type device according to the invention, in the case of a carrier structure with identical one-dimensional carrier elements, and a reference tire of the state of the art.
  • This figure shows that, for a given radial load Z, the drift rigidity Z of a pneumatic type device according to the invention I is greater than that of the reference tire R.
  • the invention has been more particularly studied as an alternative solution to a conventional tire for a passenger vehicle.
  • the pneumatic type device studied whose stiffness characteristics are presented in FIGS. 6 and 7 previously described, comprises two radially outer and radially inner revolution structures having respective average radii equal to 333 mm and 289 mm, and axial widths both equal to 250 mm.
  • the inner annular space, radially delimited by the respectively radially outer and radially inner revolution structures, has an average radial height H equal to 35 mm.
  • the supporting structure consists of one-dimensional son-type carrying elements.
  • Each carrier element made of polyethylene terephthalate (PET) has a mean section S equal to 7 * 10 -8 m 2 and a breaking stress equal to 470 MPa.
  • the surface density D of the carrier elements per unit area of the structure of revolution radially external is equal to 85000 son / m 2.
  • the pneumatic type structure inflated to a pressure p between 1.5 bar and 2.5 bar, is subjected to a radial load Z equal to 1000 daN.
  • the carrier structure according to the invention preferably consists of identical bearing elements, both in form ratio K, in structure and in material, it may be constituted by any combination of load-bearing elements, such as , for example and non-exhaustively:
  • one-dimensional carrier elements having K-form ratios and / or different structures and / or materials
  • two-dimensional carrier elements having K-form ratios and / or different structures and / or materials

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de type pneumatique, destiné à équiper un véhicule, avec une mise à plat améliorée de sa bande de roulement par rapport à un pneumatique classique. Le dispositif de type pneumatique (1) comprend une structure de révolution radialement extérieure(2), destinée à entrer en contact avec un sol, une structure de révolution radialement intérieure(3), coaxiale à la structure de révolution radialement extérieure et destinée à assurer la liaison avec un moyen de montage (4), un espace annulaire intérieur (5) radialement délimité par les deux structures de révolution et ayant une hauteur radiale moyenne H,et une structure porteuse (6), reliant au moins en partie les deux structures de révolution, constituée par une pluralité d'éléments porteurs (7), deux à deux indépendants, soumis à un flambage en compression dans l'aire de contact (A) avec le sol. Selon l'invention, la plus petite dimension caractéristique E de la section S de tout élément porteur (7) est au plus égale à 0.02 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur (5), les éléments porteurs (7) ont une longueur initiale LP strictement supérieure à la hauteur radiale moyenne H et au plus égale à 1.1 fois la hauteur radiale moyenne H et la densité surfacique D des éléments porteurs (7) par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est au moins égale à Z/(A*∑Fr/n), où Z est la charge radiale nominale, exprimée en N, A est la surface de contact au sol, exprimée en m2, et ∑Fr/n la force à rupture en traction moyenne des n éléments porteurs (71) soumis au flambage en compression, exprimée en N, et le dispositif de type pneumatique comprend deux flancs (8), non liés à la structure porteuse (6) et fermant l'espace annulaire intérieur (5), constituant une cavité fermée pouvant être pressurisée.

Description

DISPOSITIF DE TYPE PNEUMATIQUE POUR VEHICULE
[0001] La présente invention concerne un dispositif de type pneumatique, destiné à équiper un véhicule. Ce dispositif de type pneumatique peut être utilisé sur tous les types de véhicules tels que des véhicules à deux roues, des véhicules de tourisme, des véhicules poids lourds, agricoles, de génie civil ou des avions ou, plus généralement, sur tout dispositif roulant.
[0002] Un pneumatique classique est une structure torique, destinée à être montée sur une jante, pressurisée par un gaz de gonflage et écrasée sur un sol sous l'action d'une charge. Le pneumatique possède en tout point de sa surface de roulement, destinée à entrer en contact avec un sol, une double courbure: une courbure circonférentielle et une courbure méridienne. Par courbure circonférentielle, on entend une courbure dans un plan circonférentiel, défini par une direction circonférentielle, tangente à la surface de roulement du pneumatique selon la direction de roulement du pneumatique, et une direction radiale, perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique. Par courbure méridienne, on entend une courbure dans un plan méridien ou radial, défini par une direction axiale, parallèle à l'axe de rotation du pneumatique, et une direction radiale, perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique.
[0003] Dans ce qui suit, l'expression «radialement intérieur, respectivement radialement extérieur» signifie «plus proche, respectivement plus éloigné de l'axe de rotation du pneumatique». L'expression «axialement intérieur, respectivement axialement extérieur» signifie «plus proche, respectivement plus éloigné du plan équatorial du pneumatique», le plan équatorial du pneumatique étant le plan passant par le milieu de la surface de roulement du pneumatique et perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique.
[0004] Il est connu que la mise à plat du pneumatique sur un sol horizontal, dans un plan circonférentiel et dans un plan méridien, est conditionnée par les valeurs des rayons de courbure respectivement circonférentiel et méridien, au niveau des points de la surface de roulement positionnés aux limites de l'aire de contact du pneumatique avec le sol. Cette mise à plat est d'autant plus facilitée que ces rayons de courbure sont grands, c'est-à-dire que les courbures sont petites, la courbure en un point, au sens mathématique, étant l'inverse du rayon de courbure. Il est également connu que la mise à plat du pneumatique impacte les performances du pneumatique, en particulier la résistance au roulement, l'adhérence, l'usure et le bruit. [0005] Par conséquent, l'homme du métier, spécialiste du pneumatique, cherchant à obtenir le bon compromis entre les performances attendues du pneumatique telles que, de façon non exhaustive, l'usure, l'adhérence, l'endurance, la résistance au roulement et le bruit, a développé des solutions alternatives au pneumatique classique pour optimiser sa mise à plat. [0006] Un pneumatique classique de l'état de la technique a généralement une grande courbure méridienne, c'est-à-dire un petit rayon de courbure méridien, au niveau des extrémités axiales de la bande de roulement, appelées épaules, lorsque le pneumatique, monté sur sa jante de montage et gonflé à sa pression d'utilisation recommandée, est soumis à sa charge de service. La jante de montage, la pression d'utilisation et la charge de service sont définies par des normes, telles que, par exemple, les normes de la European Tyre and Rim Technical Organization (ETRTO). Un pneumatique classique porte la charge appliquée, essentiellement par les extrémités axiales de la bande de roulement, ou épaules, et par les flancs reliant la bande roulement à des bourrelets assurant la liaison mécanique du pneumatique avec sa jante de montage. Il est connu qu'une mise à plat méridienne d'un pneumatique classique, avec une petite courbure méridienne au niveau des épaules, est généralement difficile à obtenir.
[0007] Le document US 4235270 décrit un pneumatique ayant un corps annulaire en matériau élastomérique, comprenant une partie cylindrique radialement extérieure, à la périphérie du pneumatique, pouvant comprendre une bande de roulement, et une partie cylindrique radialement intérieure, destinée à être montée sur une jante. Une pluralité de parois, espacées selon la direction circonférentielle, s'étendent depuis la partie cylindrique radialement intérieure jusqu'à la partie cylindrique radialement extérieure, et assurent le port de la charge. En outre, des flancs peuvent relier les deux parties cylindriques respectivement radialement intérieure et radialement extérieure, pour former, en association avec la bande de roulement et les flancs, une cavité fermée et permettre ainsi la pressurisation du pneumatique. Un tel pneumatique a toutefois une masse élevée, par rapport à un pneumatique classique, et, en raison de son caractère massif, est susceptible de dissiper une énergie élevée, pouvant limiter son endurance, et donc sa durée de vie.
[0008] Le document WO 2009087291 décrit une structure pneumatique comprenant deux viroles annulaires respectivement interne, ou radialement intérieure, et externe, ou radialement extérieure, reliées par deux flancs et par une structure porteuse. Selon cette invention, la structure porteuse est pressurisée et partage le volume annulaire du pneumatique en une pluralité de compartiments ou d'alvéoles, et les flancs sont liés ou intégrés à la structure porteuse. Dans ce cas, la charge appliquée est portée à la fois par la structure porteuse et les flancs. La répartition de pression dans l'aire de contact n'est pas homogène dans la largeur axiale de l'aire de contact, avec des surpressions au niveau des épaules dues à la difficulté de mise à plat méridienne en raison de la liaison entre les flancs et la structure porteuse. Ces surpressions au niveau des épaules sont susceptibles de générer une usure importante des épaules de la bande de roulement.
[0009] Le document WO 2005007422 décrit une roue adaptative comprenant une bande adaptative et une pluralité de rayons s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la bande adaptative jusqu'à un moyeu. La bande adaptative est destinée à s'adapter à la surface de contact avec un sol et à envelopper les obstacles. Les rayons transmettent la charge portée entre la bande adaptative et le moyeu, grâce à la mise en tension des rayons qui ne sont pas en contact avec le sol. Une telle roue adaptative nécessite une optimisation de la répartition des rayons pour garantir une périphérie sensiblement cylindrique. De plus, une roue adaptative a une masse relativement élevée par rapport à un pneumatique classique.
[0010] Enfin le document WO 2016116490 décrit un dispositif de type pneumatique, destiné à équiper un véhicule, avec une mise à plat améliorée de sa bande de roulement par rapport à un pneumatique classique. Le dispositif de type pneumatique comprend une structure de révolution radialement extérieure, destinée à entrer en contact avec un sol, une structure de révolution radialement intérieure, coaxiale à la structure de révolution radialement extérieure et destinée à assurer la liaison avec un moyen de montage, un espace annulaire intérieur radialement délimité par les deux structures de révolution, et une structure porteuse, reliant au moins en partie les deux structures de révolution, constituée par une pluralité d'éléments porteurs, deux à deux indépendants, soumis à flambage en compression dans l'aire de contact avec le sol. Selon l'invention décrite par le document WO 2016116490, la plus petite dimension caractéristique E de la section S de tout élément porteur est au plus égale à 0.02 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur, la densité surfacique D des éléments porteurs par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est au moins égale à Z/(A*∑Fr/n), où Z est la charge radiale nominale, exprimée en N, A est la surface de contact au sol, exprimée en m2, et∑Fr/n la force à rupture en traction moyenne des n éléments porteurs soumis à flambage en compression, exprimée en N, et le dispositif de type pneumatique comprend deux flancs, non liés à la structure porteuse et fermant l'espace annulaire intérieur, constituant une cavité fermée pouvant être pressurisée.
[0011] La présente invention a pour objectif de proposer un dispositif de type pneumatique avec une mise à plat améliorée de sa bande de roulement, lorsqu'il est soumis à une charge. [0012] Ce but a été atteint selon l'invention par un dispositif de type pneumatique, destiné à équiper un véhicule, comprenant:
-une structure de révolution radialement extérieure dont l'axe de révolution est l'axe de rotation du dispositif de type pneumatique et destinée à entrer en contact avec un sol par l'intermédiaire d'une bande de roulement comprenant au moins un matériau élastomérique, la structure de révolution radialement extérieure ayant deux extrémités axiales et comprenant une armature circonférentielle de renforcement,
-une structure de révolution radialement intérieure, coaxiale à la structure de révolution radialement extérieure et destinée à assurer la liaison du dispositif de type pneumatique avec un moyen de montage sur le véhicule, la structure de révolution radialement intérieure ayant deux extrémités axiales et comprenant au moins un matériau polymérique,
-un espace annulaire intérieur de hauteur radiale moyenne H, radialement délimité par les structures de révolution respectivement radialement extérieure et radialement intérieure, -une structure porteuse constituée par une pluralité d'éléments porteurs, s'étendant continûment à partir de la structure de révolution radialement extérieure jusqu'à la structure de révolution radialement intérieure, deux à deux indépendants, c'est-à-dire non liés mécaniquement entre eux, dans l'espace annulaire intérieur, de telle sorte que, lorsque le dispositif de type pneumatique, est soumis à une charge radiale nominale Z et est en contact avec un sol plan par une surface de contact A, les n éléments porteurs, reliés à la portion de la structure de révolution radialement extérieure en contact avec le sol, sont soumis à un flambage en compression et au moins une partie des éléments porteurs, reliés à la portion de la structure de révolution radialement extérieure non en contact avec le sol, sont en tension, -chaque élément porteur ayant une force à rupture en traction Fr, et une section moyenne S ayant un rapport de forme K égal à L/E, où L et E sont respectivement la plus grande et la plus petite dimension caractéristique de la section moyenne S, la section moyenne S étant la moyenne des sections obtenues par la coupe de l'élément porteur par toutes les surfaces cylindriques, coaxiales aux deux surfaces de révolution respectivement radialement extérieure et radialement extérieure, et radialement comprises entre lesdites deux surfaces de révolution, -la plus petite dimension caractéristique E de la section moyenne S de tout élément porteur étant au plus égale à 0.02 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur, -les éléments porteurs de la structure porteuse ayant une longueur initiale LP strictement supérieure à la hauteur radiale moyenne H et au plus égale à 1.1 fois la hauteur radiale moyenne H,
-la densité surfacique D des éléments porteurs par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, étant au moins égale à Z/(A*∑Fr/n), où Z est la charge radiale nominale, exprimée en N, A est la surface de contact au sol, exprimée en m2, et ∑Fr/n la force à rupture en traction moyenne des n éléments porteurs soumis au flambage en compression, exprimée en N,
-et le dispositif de type pneumatique comprenant deux flancs, reliant les extrémités axiales des structures de révolution respectivement radialement extérieure et radialement intérieure et délimitant axialement l'espace annulaire intérieur, de telle sorte que l'espace annulaire intérieur constitue une cavité fermée pouvant être pressurisée par un gaz de gonflage. [0013] Le principe d'un dispositif de type pneumatique selon l'invention est d'avoir une structure porteuse, constituée d'éléments porteurs deux à deux indépendants dans l'espace annulaire intérieur, et capable de porter la charge appliquée au dispositif pneumatique par la mise en tension d'une partie des éléments porteurs positionnés en dehors de l'aire de contact, les n éléments porteurs positionnés dans l'aire de contact étant soumis à flambage en compression et ne participant donc pas au port de la charge appliquée.
[0014] Chaque élément porteur s'étend continûment à partir de la structure de révolution radialement extérieure jusqu'à la structure de révolution radialement intérieure, c'est-à-dire selon une trajectoire comprenant une première extrémité en interface avec la structure de révolution radialement extérieure et une deuxième extrémité en interface avec la structure de révolution radialement intérieure.
[0015] Les éléments porteurs sont deux à deux indépendants dans l'espace annulaire intérieur, c'est-à-dire non liés mécaniquement entre eux dans l'espace annulaire intérieur, de telle sorte qu'ils ont des comportements mécaniques indépendants. Par exemple, ils ne sont pas liés entre eux de façon à former un réseau ou un treillis. Ils fonctionnent comme des haubans indépendants.
[0016] Chaque élément porteur a une force à rupture en traction Fr et une section moyenne S, ces deux caractéristiques n'étant pas nécessairement identiques pour l'ensemble des éléments porteurs. La section moyenne S est la moyenne des sections obtenues par la coupe de l'élément porteur par toutes les surfaces cylindriques, coaxiales aux deux surfaces de révolution respectivement radialement extérieure et radialement extérieure, et radialement comprises entre lesdites deux surfaces de révolution. Dans le cas le plus fréquent d'une section constante, la section moyenne S est la section constante de l'élément porteur. La section moyenne S comprend une plus grande dimension caractéristique L et une plus petite dimension caractéristique E, dont le rapport K=L/E est appelé rapport de forme. A titre d'exemples, un élément porteur ayant une section moyenne S circulaire, ayant un diamètre égal à d, a un rapport de forme K=l, un élément porteur ayant une section moyenne S rectangulaire, ayant une longueur L et une largeur 1, a un rapport de forme K=L/1, et un élément porteur ayant une section moyenne S elliptique, ayant un grand axe A et un petit axe a, a un rapport de forme K=A/a.
[0017] Selon une première caractéristique essentielle, la plus petite dimension caractéristique E de la section moyenne S de tout élément porteur est au plus égale à 0.02 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur. Cette caractéristique exclut tout élément porteur massif, ayant un volume important. En d'autres termes, chaque élément porteur a un élancement élevé, selon la direction radiale, lui permettant de flamber au passage dans l'aire de contact. En dehors de l'aire de contact, chaque élément porteur retrouve sa géométrie initiale, car son flambage est réversible. Un tel élément porteur a une bonne tenue à la fatigue. [0018] Selon une deuxième caractéristique essentielle, les éléments porteurs de la structure porteuse ont une longueur initiale Lp strictement supérieure à la hauteur radiale moyenne H et au plus égale à 1.1 fois la hauteur radiale moyenne H.
[0019] La hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur est la distance entre la face radialement intérieure de la structure de révolution radialement extérieure et par la face radialement extérieure de la structure de révolution radialement intérieure. Cette distance H est mesurée sur le dispositif de type pneumatique dans son état initial, c'est-à-dire monté sur son moyen de montage, gonflé à une pression recommandée mais non soumis à une charge Z. La pression recommandée peut le cas échéant être nulle : dans ce cas, le pneu est non gonflé et supporte la charge uniquement par sa structure. [0020] Une longueur initiale Lp d'élément porteur strictement supérieure à la hauteur radiale moyenne H implique que tout élément porteur est détendu dans l'état initial du dispositif de type pneumatique. Lorsque le dispositif de type pneumatique est soumis à la charge Z, les éléments porteurs, hors de l'aire de contact avec le sol, se tendent, et au moins une partie d'entre eux deviennent rectilignes, car la hauteur radiale moyenne augmente en dehors de l'aire de contact, du fait de l'apparition d'une contre-flèche. Les éléments porteurs, dans l'aire de contact, restent en revanche détendus. L'allongement des éléments porteurs sous charge autorise de plus grands rayons de courbure dans tout plan circonférentiel, en entrée et en sortie d'aire de contact, et donc facilite la mise à plat circonférentielle du dispositif de type pneumatique.
[0021] Si la longueur initiale Lp d'élément porteur était supérieure à 1.1 fois la hauteur radiale moyenne H, tout élément porteur resterait détendu et la structure porteuse ne pourrait pas assurer sa fonction de port de charge.
[0022] Selon une troisième caractéristique essentielle, la densité surfacique D des éléments porteurs par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est au moins égale à Z/(A*∑Fr/n), où Z est la charge radiale nominale, exprimée en N, A est la surface de contact au sol, exprimée en m2, et∑Fr/n la force à rupture en traction moyenne des n éléments porteurs soumis au flambage en compression, exprimée en N.∑Fr/n est la force à rupture en traction moyenne des n éléments porteurs soumis à flambage en compression, chacun ayant une force à rupture en traction Fr non nécessairement constante sur l'ensemble des éléments porteurs. De façon essentielle, la répartition des éléments porteurs est optimisée et la densité surfacique des éléments porteurs est suffisamment élevée pour garantir une mise à plat de la bande de roulement, au passage dans l'aire de contact, à la fois dans un plan circonférentiel et dans un plan méridien, améliorée par rapport aux pneumatiques classiques et aux autres dispositifs de type pneumatique connus de l'état de la technique. La distribution des éléments porteurs est plus uniformément répartie et plus dense que dans les dispositifs de type pneumatique de l'état de la technique, à la fois circonférentiellement et axialement, ce qui contribue à conférer à la bande de roulement une géométrie quasi cylindrique, avec un effet dit de « mise en marguerite » diminué.
[0023] Selon une quatrième caractéristique essentielle, le dispositif de type pneumatique de l'invention comprend deux flancs, reliant les extrémités axiales des structures de révolution respectivement radialement extérieure et radialement intérieure et délimitant axialement l'espace annulaire intérieur, de telle sorte que l'espace annulaire intérieur constitue une cavité fermée pouvant être pressurisée par un gaz de gonflage. Les flancs, selon leur conception et, en particulier, selon leur rigidité structurelle, peuvent participer plus ou moins au port de la charge appliquée. Les flancs comprennent généralement au moins un matériau élastomérique et peuvent comprendre éventuellement une armature de renforcement. Les flancs peuvent ou non être liés directement à la structure porteuse. Dans le cas où ils ne sont pas liés directement à la structure porteuse, les flancs ont un comportement mécanique autonome, sans incidence sur le fonctionnement mécanique propre de la structure porteuse. En outre, en combinaison avec les deux structures de révolution respectivement radialement extérieure et radialement intérieure, ils ferment l'espace annulaire intérieur qui constitue alors une cavité fermée pouvant être pressurisée ou non par un gaz de gonflage. Dans le cas d'une pressurisation effective par un gaz de gonflage, le dispositif de type pneumatique présente alors une rigidité pneumatique, due à la pression, qui va également contribuer au port de la charge appliquée. Plus la pression est élevée, plus la contribution de la rigidité pneumatique au port de la charge appliquée est élevée, et, corrélativement, plus la contribution de la rigidité structurelle de la structure porteuse et/ou des flancs et/ou des structures de révolution respectivement radialement extérieure et radialement intérieure au port de la charge appliquée est faible. En l'absence de pressurisation et dans le cas d'une faible rigidité structurelle des flancs, la structure porteuse et les structures de révolution respectivement radialement extérieure et radialement intérieure assurent la totalité du port de la charge, les flancs ne jouant qu'un rôle de protection vis-à-vis des agressions éventuelles par des éléments extérieurs au dispositif de type pneumatique. [0024] La combinaison de ces caractéristiques essentielles permet une mise à plat améliorée de la bande de roulement, en particulier dans un plan méridien, par une augmentation des rayons de courbure méridiens au niveau des extrémités axiales de la bande roulement.
[0025] Il en résulte, en particulier, une homogénéisation des pressions dans l'aire de contact au sol, ce qui contribue à une amélioration de la durée de vie en usure et de l'adhérence du dispositif de type pneumatique.
[0026] La combinaison de ces caractéristiques essentielles permet également une augmentation des fréquences propres de vibrations du dispositif de type pneumatique, ce qui contribue à l'amélioration du confort vibratoire et acoustique du dispositif de type pneumatique. [0027] Enfin, la résistance au roulement d'un tel dispositif de type pneumatique est sensiblement diminuée, ce qui est favorable à une baisse de la consommation de carburant du véhicule. [0028] Une longueur initiale Lp d'élément porteur est avantageusement au moins égale à 1.01 fois la hauteur radiale moyenne H, encore plus avantageusement au moins égale à 1.03 fois la hauteur radiale moyenne H, voire au moins égale à 1.05 fois la hauteur radiale moyenne H.
[0029] La densité surfacique des éléments porteurs par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est avantageusement au moins égale à 3*Z/(A*∑Fr/n). Une densité surfacique plus élevée d'éléments porteurs améliore l'homogénéisation des pressions dans l'aire de contact au sol et garantit un coefficient de sécurité plus élevé vis-à-vis de la charge appliquée et vis-à-vis de l'endurance.
[0030] La densité surfacique des éléments porteurs par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est encore avantageusement au moins égale à 6*Z/(A*∑Fr/n). Une densité surfacique encore plus élevée d'éléments porteurs améliore encore davantage l'homogénéisation des pressions dans l'aire de contact au sol et permet d'augmenter encore le coefficient de sécurité vis-à-vis de la charge appliquée et vis-à- vis de l'endurance. [0031] Avantageusement tous les éléments porteurs ont une force à rupture en traction Fr identique. En d'autres termes, les éléments porteurs ont la même force à rupture en traction, sans avoir nécessairement les mêmes caractéristiques géométriques et/ou les mêmes matériaux constitutifs. Ceci implique que la force à rupture en traction moyenne des n éléments porteurs soumis à flambage en compression∑Fr/n est égale à la force à rupture en traction Fr de tout élément porteur. Dans ces conditions, la densité surfacique D des éléments porteurs par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est au moins égale à Z/(A*Fr), où Z est la charge radiale nominale, exprimée en N, A est la surface de contact au sol, exprimée en m2 , et Fr la force à rupture en traction de tout élément porteur, exprimée en N. La probabilité de défaillance par rupture en traction des éléments porteurs est ainsi la même en tout point de la structure porteuse.
[0032] Selon un mode de réalisation préféré, les éléments porteurs sont identiques, c'est-à- dire que leurs caractéristiques géométriques et leurs matériaux constitutifs sont identiques. En particulier, leurs forces à rupture en traction Fr étant identiques, la densité surfacique D des éléments porteurs par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est au moins égale à Z/(A*Fr), où Z est la charge radiale nominale, exprimée en N, A est la surface de contact au sol, exprimée en m2, et Fr la force à rupture en traction de tout élément porteur, exprimée en N. Une structure porteuse avec des éléments porteurs identiques a avantageusement un comportement mécanique homogène et présente l'avantage d'une plus grande facilité de fabrication.
[0033] Selon une première variante du mode de réalisation préféré, tout élément porteur est unidimensionnel avec un rapport de forme K au plus égal à 3. En d'autres termes, un élément porteur est considéré comme unidimensionnel, quand la plus grande dimension caractéristique L de sa section moyenne S est au plus égale à 3 fois la plus petite dimension caractéristique E de sa section moyenne S. Un élément porteur unidimensionnel a un comportement mécanique de type fïlaire, c'est-à-dire qu'il ne peut être soumis qu'à des efforts d'extension ou de compression selon sa ligne moyenne. Parmi les composants couramment utilisés dans le domaine du pneumatique, les renforts textiles, constitués par un assemblage de filés textiles, ou les câbles métalliques, constitués par un assemblage de fils métalliques, peuvent être considérés comme des éléments porteurs unidimensionnels, car leur section moyenne S étant sensiblement circulaire, le rapport de forme K est égal à 1, donc inférieur à 3.
[0034] Lorsqu'un élément porteur unidimensionnel en extension a une ligne moyenne rectiligne, sa ligne moyenne n'est pas nécessairement radiale, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique. Un tel élément porteur n'est pas assimilable à un rayon. Cette direction non radiale de la ligne moyenne permet, en particulier, d'ajuster les rigidités du dispositif pneumatique selon les directions respectivement axiale et circonférentielle.
[0035] Dans le cas de la première variante du mode de réalisation préféré, la densité surfacique D des éléments porteurs identiques unidimensionnels par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est avantageusement au moins égale à 5000.
[0036] Selon une deuxième variante du mode de réalisation préféré, tout élément porteur est bidimensionnel avec un rapport de forme K au moins égal à 3. En d'autres termes, un élément porteur est considéré comme bidimensionnel, quand la plus grande dimension caractéristique L de sa section moyenne S est au moins égale à 3 fois la plus petite dimension caractéristique E de sa section moyenne S. Un élément porteur bidimensionnel a un comportement mécanique de type membranaire, c'est-à-dire qu'il ne peut être soumis qu'à des efforts d'extension ou de compression dans son épaisseur définie par la plus petite dimension caractéristique E de sa section moyenne S. [0037] Selon une première alternative de la deuxième variante du mode de réalisation préféré, tout élément porteur est bidimensionnel de type lanière avec un rapport de forme K au moins égal à 3 et au plus égal à 50.
[0038] Dans le cas de la première alternative de la deuxième variante du mode de réalisation préféré, la densité surfacique D des éléments porteurs identiques bidimensionnels de type lanière par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est avantageusement au moins égale à 600 et au plus égale à 15000.
[0039] Selon une deuxième alternative de la deuxième variante du mode de réalisation préféré, tout élément porteur est bidimensionnel de type film avec un rapport de forme K au moins égal à 50.
[0040] Dans le cas de la deuxième alternative de la deuxième variante du mode de réalisation préféré, la densité surfacique D des éléments porteurs identiques bidimensionnels de type film par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure, exprimée en 1/m2, est avantageusement au moins égale à 100 et au plus égale à 1000. [0041] Avantageusement, la plus grande dimension caractéristique L de la section moyenne S d'un élément porteur bidimensionnel de type film est au plus égale à 0.9 fois la plus petite des largeurs axiales des structures de révolution respectivement radialement extérieure et radialement intérieure, les largeurs axiales respectives des structures de révolution respectivement radialement extérieure et radialement intérieure n'étant pas nécessairement égales. Au-delà de cette valeur, l'élément porteur est alors un film dit traversant séparant alors circonférentiellement la cavité intérieure du pneumatique en cellules ou alvéoles.
[0042] Lorsqu'un élément porteur bidimensionnel est plan, son plan moyen n'est pas nécessairement radial, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique. Un tel élément porteur n'est pas assimilable à un rayon. Cette direction non radiale du plan moyen permet, en particulier, d'ajuster les rigidités du dispositif pneumatique selon les directions respectivement axiale et circonférentielle.
[0043] En ce qui concerne la nature du matériau, tout élément porteur comprend avantageusement un matériau de type polymère ou métal ou verre ou carbone. Les polymères, en particulier les élastomères, et le métal, tel que l'acier, sont couramment utilisés dans le domaine du pneumatique. Le verre et le carbone sont des matériaux alternatifs envisageables pour une utilisation en pneumatique. [0044] Dans une première variante de matériau, tout élément porteur comprend avantageusement du polyéthylène téréphtalate (PET). Le PET est couramment utilisé dans le domaine du pneumatique, en raison d'un bon compromis entre ses propriétés mécaniques, telles que sa résistance à la rupture en traction, et son coût. [0045] Dans une seconde variante de matériau, tout élément porteur comprend également avantageusement un polyamide aliphatique, tel que du nylon. Le nylon est également couramment utilisé dans le domaine du pneumatique pour les mêmes raisons que le PET.
[0046] Selon une première variante de structure, tout élément porteur a une structure homogène, comprenant un seul constituant. C'est la structure la plus simple envisagée, telle que, par exemple, un fil ou une membrane.
[0047] Selon une deuxième variante de structure, tout élément porteur a une structure composite, comprenant au moins deux constituants. C'est une structure constituée par un assemblage d'au moins deux éléments, telle que, à titre d'exemple, un câble constitué par un ensemble de fils élémentaires. [0048] Dans une première variante de composition, tout élément porteur comprend un seul matériau: à titre d'exemple, un fil ou un câble en matériau textile.
[0049] Dans une deuxième variante de composition, tout élément porteur comprend au moins deux matériaux. Dans ce cas, on a une structure composite du point de vue des matériaux: par exemple, un câble hybride comprenant des fils ayant des matériaux différents, tels que l'aramide et le nylon, ou un tissu comprenant des renforts textiles enrobés dans un matériau élastomérique et disposés parallèlement les uns aux autres ou sous forme de trame.
[0050] En ce qui concerne les flancs, avantageusement les flancs ne sont pas liés directement à la structure porteuse. Ils peuvent ou non participer au port de la charge, selon leur propre rigidité structurelle. Dans le cas où ils participent au port de la charge, ils ont un comportement mécanique indépendant et n'interfèrent pas dans le comportement mécanique de la structure porteuse.
[0051] Toutefois, dans le cas d'une structure porteuse comprenant des éléments porteurs unidimensionnels et/ou bidimensionnels de type lanière, les éléments porteurs positionnés aux extrémités axiales de la structure porteuse peuvent être liés ou intégrés aux flancs. [0052] Chaque flanc ayant une longueur curviligne LF, la longueur curviligne LF de chaque flanc est avantageusement au moins égale à 1.05 fois, de préférence, 1.15 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur. Encore plus avantageusement, la longueur curviligne LF de chaque flanc est au moins égale à 1.3 fois et au plus égale à 1.6 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur. Cette caractéristique de longueur de flanc garantit que la déformation du flanc ne va pas perturber la mise à plat méridienne du dispositif de type pneumatique avec une faible courbure.
[0053] L'armature circonférentielle de renforcement de la structure de révolution radialement extérieure comprend avantageusement au moins une couche de renforcement comprenant des éléments de renforcement textiles ou métalliques. Pour garantir une rigidité transversale, ou axiale, du dispositif pneumatique, la structure de révolution radialement extérieure comprend une armature de renforcement, comprenant au moins une couche de renforcement constituée par des éléments fïlaires de renforcement, le plus souvent métalliques ou textiles, enrobés dans un matériau élastomérique. Cette armature de renforcement est le plus souvent radialement intérieure à une bande de roulement. L'ensemble constitué par l'armature de renforcement et de la bande de roulement constitue la virole de révolution radialement extérieure.
[0054] La structure de révolution radialement intérieure comprend également avantageusement sur une face radialement intérieure une couche de liaison destinée à être fixée sur le moyen de montage sur le véhicule. La couche de liaison comprend généralement au moins un matériau élastomérique, mais pas nécessairement d'armature de renforcement. La fixation sur le moyen de montage peut être réalisée par les forces de pression résultant du gonflage du dispositif de type pneumatique.
[0055] Selon une variante de réalisation, la structure de révolution radialement intérieure comprend sur une face radialement intérieure une couche de liaison destinée à être fixée sur le moyen de montage sur le véhicule, par collage. Une liaison collée permet en particulier d'éviter toute rotation du dispositif de type pneumatique par rapport au moyen de montage sur le véhicule.
[0056] L'invention a également pour objet un ensemble monté comprenant un dispositif pneumatique selon l'un des modes de réalisation précédemment décrits, monté sur un moyen de montage sur le véhicule. [0057] Le dispositif de type pneumatique de l'invention peut être fabriqué, par exemple, selon le procédé décrit ci-après. La structure porteuse est fabriquée séparément sous la forme d'une structure composite de type sandwich, constituée par une première couche élastomérique, destinée à être solidarisée à la structure de révolution radialement intérieure, une deuxième couche élastomérique, destinée à être solidarisée à la structure de révolution radialement extérieure et par des éléments porteurs s 'étendant depuis la première couche élastomérique jusqu'à la deuxième couche élastomérique. Tout procédé connu de fabrication de structure composite de type sandwich peut être utilisé. Une fois la structure porteuse réalisée, le dispositif de type pneumatique peut être fabriqué selon les étapes de procédé suivantes :
-enroulement de la structure de révolution radialement intérieure sur un cylindre dont le diamètre est égal à celui du moyen de montage, sur lequel est destiné à être monté le dispositif de type pneumatique,
-enroulement de la structure porteuse sur la structure de révolution radialement intérieure
-mise en place des flancs au niveau des extrémités axiales de la structure porteuse de façon à constituer une cavité fermée,
-mise en pression de ladite cavité fermée, pour déployer la structure porteuse,
-enroulement de la structure de révolution radialement extérieure sur la structure porteuse, -dépressurisation de la cavité fermée jusqu'à la pression atmosphérique ambiante,
-cuisson du dispositif.
[0058] L'ensemble monté selon l'invention peut être réalisé par fixation du dispositif de type pneumatique sur un moyen de montage, tel qu'une jante. Cette fixation peut être réalisée, par exemple, par collage de la face radialement intérieure de la structure de révolution radialement intérieure sur la face radialement extérieure du moyen de montage.
[0059] La présente invention sera mieux comprise à l'aide des figures 1 à 7 présentées ci- après:
-Figure 1 : vue en perspective et en coupe partielle d'un dispositif de type pneumatique selon l'invention
-Figure 2A : vue d'une coupe circonférentielle d'un dispositif de type pneumatique selon l'invention, dans l'état initial
-Figure 2B : vue d'une coupe circonférentielle d'un dispositif de type pneumatique selon l'invention, dans l'état écrasé
-Figure 3A: vue d'une coupe méridienne d'un dispositif de type pneumatique selon l'invention, dans le cas d'une structure porteuse à éléments porteurs unidimensionnels -Figure 3B: vue en perspective d'un élément porteur unidimensionnel -Figure 4A: vue d'une coupe méridienne d'un dispositif de type pneumatique selon l'invention, dans le cas d'une structure porteuse à éléments porteurs bidimensionnels de type lanière
-Figure 4B: vue en perspective d'un élément porteur bidimensionnel de type lanière
-Figure 5A: vue d'une coupe méridienne d'un dispositif de type pneumatique selon l'invention, dans le cas d'une structure porteuse à éléments porteurs bidimensionnels de type film
-Figure 5B: vue en perspective d'un élément porteur bidimensionnel de type film
-Figure 6: courbes-types comparées de l'évolution de la charge appliquée en fonction de la flèche pour un dispositif de type pneumatique selon l'invention (éléments porteurs fïlaires) et un pneumatique de référence de l'état de la technique.
-Figure 7: courbes-types comparées de l'évolution de la rigidité de dérive en fonction de la charge appliquée pour un dispositif de type pneumatique selon l'invention (éléments porteurs fïlaires) et un pneumatique de référence de l'état de la technique. [0060] La figure 1 présente une vue en perspective et en coupe partielle d'un dispositif de type pneumatique 1 selon l'invention, monté sur un moyen de montage 4 ou jante, et comprenant une structure de révolution radialement extérieure 2, une structure de révolution radialement intérieure 3, un espace annulaire intérieur 5, une structure porteuse 6 et deux flancs 8. La structure de révolution radialement extérieure 2 a un axe de révolution qui est l'axe de rotation YY' du dispositif de type pneumatique et est destinée à entrer en contact avec un sol par l'intermédiaire d'une bande de roulement 21 comprenant au moins un matériau élastomérique. En outre la structure de révolution radialement extérieure 2 comprend une armature circonférentielle de renforcement 22, constituée, dans le cas présent, par une seule couche de renforcement. La structure de révolution radialement intérieure 3, coaxiale à la structure de révolution radialement extérieure 2, est destinée à assurer la liaison du dispositif de type pneumatique 1 avec le moyen de montage 4. La structure de révolution radialement intérieure 3 comprend au moins un matériau polymérique, le plus souvent un mélange élastomérique. L'espace annulaire intérieur 5 est radialement délimité par les structures de révolution respectivement radialement extérieure 2 et radialement intérieure 3. La structure porteuse 6, selon l'invention, est constituée par une pluralité d'éléments porteurs 7, s'étendant continûment à partir de la structure de révolution radialement extérieure 2 jusqu'à la structure de révolution radialement intérieure 3, deux à deux indépendants dans l'espace annulaire intérieur 5. Enfin, le dispositif de type pneumatique 1 comprend deux flancs 8, reliant les extrémités axiales des structures de révolution respectivement radialement extérieure 2 et radialement intérieure 3 et délimitant axialement l'espace annulaire intérieur 5, de telle sorte que l'espace annulaire intérieur 5 constitue une cavité fermée pouvant être pressurisée par un gaz de gonflage. [0061] La figure 2A présente une coupe circonférentielle d'un dispositif de type pneumatique 1 selon l'invention, monté sur un moyen de montage 4, dans son état initial, c'est-à-dire gonflé à une pression recommandée mais non soumis à une charge Z. La pression recommandée peut le cas échéant être nulle : dans ce cas, le pneu est non gonflé et supporte la charge uniquement par sa structure. La structure porteuse 6 est constituée par une pluralité d'éléments porteurs filaires 7, s'étendant continûment à partir de la structure de révolution radialement extérieure 2 jusqu'à la structure de révolution radialement intérieure 3, deux à deux indépendants dans l'espace annulaire intérieur 5. Dans cet état initial, les éléments porteurs 7 sont détendus, c'est-à-dire ont une géométrie non rectiligne, car leur longueur initiale Lp est supérieure à la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5. La figure 2A représente un mode de réalisation particulier de l'invention avec des éléments porteurs 7 identiques et orientés radialement. Conformément à l'invention, la densité surfacique D des éléments porteurs 7 par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure 2, exprimée en 1/m2, est au moins égale à Z/(A*Fr), où Z est la charge radiale nominale, exprimée en N, A est la surface de contact au sol, exprimée en m2, et Fr la force à rupture en traction de tout élément porteur, exprimée en N.
[0062] La figure 2B présente une coupe circonférentielle d'un dispositif de type pneumatique 1 selon l'invention, monté sur un moyen de montage 4, dans son état écrasé, c'est-à-dire soumis à une charge radiale nominale Z. Le dispositif de type pneumatique 1, soumis à une charge radiale nominale Z, est en contact avec un sol plan par une surface de contact A, ayant une longueur circonférentielle XA. Lorsque le dispositif de type pneumatique 1 est soumis à la charge Z, les éléments porteurs 72, hors de l'aire de contact avec le sol, se tendent, c'est-à- dire deviennent rectilignes dans le cas représenté, car la hauteur radiale moyenne augmente en dehors de l'aire de contact, du fait de l'apparition d'une contre-flèche. Les éléments porteurs 71, dans l'aire de contact, restent en revanche détendus. L'allongement des éléments porteurs 72 sous charge autorise de plus grands rayons de courbure dans tout plan circonférentiel, en entrée et en sortie d'aire de contact, et donc facilite la mise à plat circonférentielle du dispositif de type pneumatique. [0063] La figure 3A présente une coupe méridienne d'un dispositif de type pneumatique 1 selon l'invention, monté sur un moyen de montage 4, dans le cas d'une structure porteuse 6 à éléments porteurs unidimensionnels 7. Comme décrit pour la figure 1 , le dispositif de type pneumatique 1 comprend une structure de révolution radialement extérieure 2, une structure de révolution radialement intérieure 3, un espace annulaire intérieur 5, une structure porteuse 6 et deux flancs 8. Le dispositif de type pneumatique 1 , soumis à une charge radiale nominale Z, est en contact avec un sol plan par une surface de contact A, ayant une largeur axiale YA. Dans le cas présenté, tous les éléments porteurs 7 sont identiques et sont orientés radialement, donc ont une longueur égale à la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5. Comme vu précédemment, les éléments porteurs 7, positionnés à l'opposé de l'aire de contact sont en tension, alors que les éléments porteurs 7, reliés à la portion de structure de révolution radialement extérieure 2 en contact avec le sol, sont soumis à flambage en compression.
[0064] La figure 3B présente un élément porteur 7 unidimensionnel ayant une section moyenne S circulaire, définie par une plus petite dimension caractéristique E et une plus grande dimension caractéristique L toutes deux égales au diamètre du cercle, et caractérisée par son rapport de forme K égal à L/E. La plus petite dimension caractéristique E de la section moyenne S de l'élément porteur 7, c'est-à-dire , dans le cas présent, son diamètre, est au plus égale à 0.02 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5. De plus, dans ce cas particulier de section circulaire, le rapporte de forme K est égal à 1. L'élément porteur 7 étant orienté radialement, sa longueur 1 est égale à la hauteur moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5.
[0065] La figure 4A présente une coupe méridienne d'un dispositif de type pneumatique 1 selon l'invention, monté sur un moyen de montage 4, dans le cas d'une structure porteuse 6 à éléments porteurs bidimensionnels 7 de type lanière. Comme décrit pour la figure 1 , le dispositif de type pneumatique 1 comprend une structure de révolution radialement extérieure 2, une structure de révolution radialement intérieure 3, un espace annulaire intérieur 5, une structure porteuse 6 et deux flancs 8. Le dispositif de type pneumatique 1 , soumis à une charge radiale nominale Z, est en contact avec un sol plan par une surface de contact A, ayant une largeur axiale YA. Dans le cas présenté, tous les éléments porteurs 7 sont identiques et sont orientés radialement, donc ont une longueur égale à la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5. Comme vu précédemment, les éléments porteurs 7, positionnés à l'opposé de l'aire de contact sont en tension, alors que les éléments porteurs 7, reliés à la portion de structure de révolution radialement extérieure 2 en contact avec le sol, sont soumis à flambage en compression.
[0066] La figure 4B présente un élément porteur 7 bidimensionnel de type lanière ayant une section moyenne S rectangulaire, définie par sa plus petite dimension caractéristique E, ou épaisseur, et sa plus grande dimension caractéristique L, ou largeur, et caractérisée par son rapport de forme K égal à L/E. La plus petite dimension caractéristique E de la section moyenne S de l'élément porteur 7, c'est-à-dire, dans le cas présent, son épaisseur, est au plus égale à 0.02 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5. Dans le cas d'un élément porteur 7 bidimensionnel de type lanière, le rapport de forme K au moins égal à 3 et au plus égal à 50. L'élément porteur 7 étant orienté radialement, sa longueur 1 est égale à la hauteur moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5.
[0067] La figure 5A présente une coupe méridienne d'un dispositif de type pneumatique 1 selon l'invention, monté sur un moyen de montage 4, dans le cas d'une structure porteuse 6 à éléments porteurs bidimensionnels 7 de type film. Comme décrit pour la figure 1 , le dispositif de type pneumatique 1 comprend une structure de révolution radialement extérieure 2, une structure de révolution radialement intérieure 3, un espace annulaire intérieur 5, une structure porteuse 6 et deux flancs 8. Le dispositif de type pneumatique 1, soumis à une charge radiale nominale Z, est en contact avec un sol plan par une surface de contact A, ayant une largeur axiale YA. Dans le cas présenté, tous les éléments porteurs 7 sont identiques et sont orientés radialement, donc ont une longueur égale à la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5. Comme vu précédemment, les éléments porteurs 7, positionnés à l'opposé de l'aire de contact sont en tension, alors que les éléments porteurs 7, reliés à la portion de structure de révolution radialement extérieure 2 en contact avec le sol, sont soumis à flambage en compression. [0068] La figure 5B présente un élément porteur 7 bidimensionnel de type film ayant une section moyenne S rectangulaire, définie par sa plus petite dimension caractéristique E, ou épaisseur, et sa plus grande dimension caractéristique L, ou largeur, et caractérisée par son rapport de forme K égal à L/E. La plus petite dimension caractéristique E de la section moyenne S de l'élément porteur 7, c'est-à-dire, dans le cas présent, son épaisseur, est au plus égale à 0.02 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5. Dans le cas d'un élément porteur 7 bidimensionnel de type film, le rapport de forme K est au moins égal à 50. L'élément porteur 7 étant orienté radialement, sa longueur 1 est égale à la hauteur moyenne H de l'espace annulaire intérieur 5.
[0069] La figure 6 présente deux courbes-types comparées de l'évolution de la charge appliquée Z, exprimée en daN, en fonction de la flèche F, exprimée en mm, pour un dispositif de type pneumatique selon l'invention I, dans le cas d'une structure porteuse à éléments porteurs unidimensionnels identiques, et un pneumatique de référence R de l'état de la technique. Cette figure montre que, pour une charge radiale donnée Z, la flèche F d'un dispositif de type pneumatique selon l'invention I est plus petite que celle du pneumatique de référence R. Autrement, la rigidité radiale du dispositif de type pneumatique I est plus grande que la rigidité radiale du pneumatique de référence R.
[0070] La figure 7 présente deux courbes-types comparées de l'évolution de la rigidité de dérive, exprimée en N/°, en fonction de la charge appliquée, exprimée en N, pour un dispositif de type pneumatique selon l'invention, dans le cas d'une structure porteuse à éléments porteurs unidimensionnels identiques, et un pneumatique de référence de l'état de la technique. Cette figure montre que, pour une charge radiale donnée Z, la rigidité de dérive Z d'un dispositif de type pneumatique selon l'invention I est plus grande que celle du pneumatique de référence R.
[0071] L'invention a été plus particulièrement étudiée en tant que solution alternative à un pneumatique classique pour véhicule de tourisme. [0072] Le dispositif de type pneumatique étudié, dont les caractéristiques de rigidités sont présentées sur les figures 6 et 7 précédemment décrites, comprend deux structures de révolution radialement extérieure et radialement intérieure ayant des rayons moyens respectifs égaux à 333 mm et 289 mm, et des largeurs axiales toutes deux égales à 250 mm. L'espace annulaire intérieur, radialement délimité par les structures de révolution respectivement radialement extérieure et radialement intérieure, a une hauteur radiale moyenne H égale à 35 mm. La structure porteuse est constituée par des éléments porteurs unidimensionnels de type fils. Chaque élément porteur, en polyéthylène téréphtalate (PET), a une section moyenne S égale à 7* 10"8 m2 et une contrainte à rupture égale à 470 MPa. La densité surfacique D des éléments porteurs par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure est égale à 85000 fils /m2. La structure de type pneumatique, gonflée a une pression p comprise entre 1.5 bar et 2.5 bars, est soumise à une charge radiale Z égale à 1000 daN. [0073] Bien que la structure porteuse selon l'invention soit constituée préférentiellement d'éléments porteurs identiques, à la fois en rapport de forme K, en structure et en matériau, elle peut être constituée par toute combinaison d'éléments porteurs, telle que, par exemple et de façon non exhaustive:
-des éléments porteurs unidimensionnels ayant des rapports de forme K et/ou des structures et/ou des matériaux différents,
-des éléments porteurs bidimensionnels ayant des rapports de forme K et/ou des structures et/ou des matériaux différents,
-des éléments porteurs unidimensionnels et des éléments porteurs bidimensionnels.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de type pneumatique (1), destiné à équiper un véhicule, comprenant:
-une structure de révolution radialement extérieure (2) dont l'axe de révolution est l'axe de rotation (ΥΥ') du dispositif de type pneumatique et destinée à entrer en contact avec un sol par l'intermédiaire d'une bande de roulement (21) comprenant au moins un matériau élastomérique, la structure de révolution radialement extérieure ayant deux extrémités axiales et comprenant une armature circonférentielle de renforcement (22),
-une structure de révolution radialement intérieure (3), coaxiale à la structure de révolution radialement extérieure (2) et destinée à assurer la liaison du dispositif de type pneumatique avec un moyen de montage (4) sur le véhicule, la structure de révolution radialement intérieure (3) ayant deux extrémités axiales et comprenant au moins un matériau polymérique, -un espace annulaire intérieur (5) de hauteur radiale moyenne H, radialement délimité par les structures de révolution respectivement radialement extérieure (2) et radialement intérieure (3),
-une structure porteuse (6) constituée par une pluralité d'éléments porteurs (7), s'étendant continûment à partir de la structure de révolution radialement extérieure (2) jusqu'à la structure de révolution radialement intérieure (3), deux à deux indépendants, c'est-à-dire non liés mécaniquement entre eux, dans l'espace annulaire intérieur (5), de telle sorte que, lorsque le dispositif de type pneumatique, est soumis à une charge radiale nominale Z et est en contact avec un sol plan par une surface de contact A, les n éléments porteurs (71) , reliés à la portion de la structure de révolution radialement extérieure (2) en contact avec le sol, sont soumis à un flambage en compression et au moins une partie des éléments porteurs (72), reliés à la portion de la structure de révolution radialement extérieure (2) non en contact avec le sol, sont en tension,
-chaque élément porteur (7) ayant une force à rupture en traction Fr, et une section moyenne S ayant un rapport de forme K égal à L/E, où L et E sont respectivement la plus grande et la plus petite dimension caractéristique de la section moyenne S, la section moyenne S étant la moyenne des sections obtenues par la coupe de l'élément porteur par toutes les surfaces cylindriques, coaxiales aux deux surfaces de révolution respectivement radialement extérieure et radialement extérieure, et radialement comprises entre lesdites deux surfaces de révolution, caractérisé en ce que la plus petite dimension caractéristique E de la section moyenne S de tout élément porteur (7) est au plus égale à 0.02 fois la hauteur radiale moyenne H de l'espace annulaire intérieur (5), en ce que les éléments porteurs (7) de la structure porteuse (6) ont une longueur initiale Lp strictement supérieure à la hauteur radiale moyenne H et au plus égale à 1.1 fois la hauteur radiale moyenne H, en ce que la densité surfacique D des éléments porteurs (7) par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure (2), exprimée en 1/m2, est au moins égale à Z/(A*∑Fr/n), où Z est la charge radiale nominale, exprimée en N, A est la surface de contact au sol, exprimée en m2, et∑Fr/n la force à rupture en traction moyenne des n éléments porteurs (71) soumis au flambage en compression, exprimée en N, et en ce que le dispositif de type pneumatique (1) comprend deux flancs (8), reliant les extrémités axiales des structures de révolution respectivement radialement extérieure (2) et radialement intérieure (3) et délimitant axialement l'espace annulaire intérieur (5), de telle sorte que l'espace annulaire intérieur (5) constitue une cavité fermée pouvant être pressurisée par un gaz de gonflage.
2. Dispositif de type pneumatique (1) selon la revendication 1, dans lequel la densité surfacique D des éléments porteurs (7) par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure (2), exprimée en 1/m2, est au moins égale à 3*Z/(A*∑Fr/n).
3. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la densité surfacique D des éléments porteurs (7) par unité de surface de structure de révolution radialement extérieure (2), exprimée en 1/m2, est au moins égale à 6*Z/(A*∑Fr/n).
4. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel tous les éléments porteurs (7) ont une force à rupture en traction Fr identique.
5. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel tous les éléments porteurs (7) sont identiques.
6. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel tout élément porteur (7) est unidimensionnel avec un rapport de forme K au plus égal à 3.
7. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel tout élément porteur (7) est bidimensionnel avec un rapport de forme K au moins égal à 3.
8. Dispositif de type pneumatique (1) selon la revendication 7, dans lequel tout élément porteur (7) est bidimensionnel de type lanière avec un rapport de forme K au moins égal à 3 et au plus égal à 50.
9. Dispositif de type pneumatique (1) selon la revendication 7, dans lequel tout élément porteur (7) est bidimensionnel de type film avec un rapport de forme K au moins égal à 50.
10. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel tout élément porteur (7) comprend un matériau de type polymère ou métal ou verre ou carbone.
11. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel tout élément porteur (7) comprend du polyéthylène téréphtalate (PET).
12. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel tout élément porteur (7) comprend un polyamide aliphatique, tel que du nylon.
13. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel les flancs (8) ne sont pas liés directement à la structure porteuse (6).
14. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel l'armature circonférentielle de renforcement (22) de la structure de révolution radialement extérieure (2) comprend au moins une couche de renforcement comprenant des éléments de renforcement textiles ou métalliques.
15. Dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel la structure de révolution radialement intérieure (3) comprend sur une face radialement intérieure une couche de liaison destinée à être fixée sur le moyen de montage (4) sur le véhicule.
16. Ensemble monté (1, 4) comprenant un dispositif de type pneumatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 monté sur un moyen de montage (4) sur le véhicule.
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