On a depuis longtemps essayé de concevoir de telles roues non pneumatiques, c'est-à-dire fonctionnant sans air sous pression, afin de s'affranchir de tout problème posé par les crevaisons ou les diminutions de la pression de gonflage des pneumatiques.

Parmi de très nombreuses propositions, on peut citer celle décrite dans le brevet US 3 234 988. Ce brevet décrit une roue déformable non pneumatique comprenant un disque, un élément intérieur fixé au disque, un élément extérieur annulaire destiné à venir en contact avec le sol, flexible et sensiblement inextensible, une pluralité d'éléments de support disposés entre les éléments intérieur et extérieur, chaque élément de support opposant à une sollicitation de compression radiale, au-delà d'un seuil donné, un effort constant, l'élément extérieur ayant une longueur telle que lesdits éléments de support sont préchargés en compression radiale, ainsi que des moyens de stabilisation des positions relatives des éléments extérieur et intérieur, dans laquelle les éléments de support sont des colonnes élancées qui fléchissent dans un plan méridien et les moyens de stabilisation limitent les déplacements relatifs axiaux des éléments intérieur et extérieur.

Cette roue déformable a l'avantage d'utiliser comme rayons entre les éléments intérieur et extérieur des colonnes élancées préfléchies au-delà de leur charge de flambement. Ainsi, en cas d'augmentation de la charge supportée par la roue, cette augmentation n'est compensée que par une augmentation du nombre de colonnes sollicitées donc par une augmentation de la longueur du contact entre la roue et le sol. Un tel comportement est très proche de celui d'un pneumatique.

Cette roue présente cependant un inconvénient majeur, les différentes colonnes fléchissent dans leurs plans méridiens mais n'ont pratiquement pas de possibilité de déformation circonférentielle. Or, lors d'un roulage, des efforts longitudinaux importants sont subis par l'élément extérieur en contact avec le sol notamment dans l'aire de contact ce qui entraîne une ruine rapide de la roue non pneumatique précédente.

L'invention a pour objet une structure déformable destinée à constituer avec un disque une roue non pneumatique présentant les mmes avantages de confort et de comportement tout en résolvant le problème précédent.

La structure déformable, selon l'invention, comprend un élément intérieur annulaire centré sur l'axe, un élément extérieur annulaire, flexible et sensiblement inextensible, disposé radialement extérieurement relativement à l'élément intérieur, une pluralité d'éléments de support disposés entre les éléments intérieur et extérieur, chaque élément de support opposant à une sollicitation de compression radiale, au-delà d'un seuil donné, un effort sensiblement constant, ledit élément extérieur annulaire ayant une longueur telle que lesdits éléments de support sont préchargés en compression radiale, ainsi que des moyens de stabilisation des positions relatives des éléments intérieur et extérieur. Cette structure déformable est caractérisée en ce que lesdits éléments de support tendent à limiter leur précharge par un déplacement relatif de rotation circonférentielle entre l'élément intérieur et l'élément extérieur et en ce que lesdits moyens de stabilisation s'opposent à tout déplacement relatif de rotation entre les éléments intérieur et extérieur.

La roue obtenue à partir de la structure déformable selon l'invention, présente un avantage essentiel : la possibilité pour chaque élément de support de se déformer dans une direction circonférentielle notamment pendant le roulage lorsque cet élément de support se trouve dans la zone de contact entre l'élément extérieur et le sol.

Les éléments de support peuvent tre tels que ceux proposés dans le brevet EP 0 302 344, ils peuvent aussi avantageusement tre simplement des colonnes élancées préchargées au- delà de leur charge de flambement. Les moyens de stabilisation peuvent aussi comprendre des éléments de liaison élastiques reliant de façon non radiale les éléments intérieur et extérieur, tels des câbles ou des poutres élancées. Ces moyens de stabilisation sont précontraints en extension à l'état repos pour exercer immédiatement un effort de rappel lors de tout déplacement relatif de rotation entre les éléments intérieur et extérieur.

Les extrémités des colonnes élancées peuvent tre fixées par encastrement ou par des axes dans l'élément intérieur et/ou l'élément extérieur. Les moyens de stabilisation peuvent aussi tre un voile mince précontraint en extension radiale.

La structure déformable selon l'invention peut aussi constituer un insert de sécurité destiné à tre monté dans un ensemble constitué d'un pneumatique et d'une jante.

Plusieurs modes de réalisation de l'invention sont maintenant décrits à l'aide des figures suivantes : -la figure 1 est une vue axiale d'une roue constituée d'une structure déformable selon l'invention fixée à un disque ; -la figure 2 est une coupe méridienne de la roue de la figure 1 ; -la figure 3 présente une vue axiale partielle d'une roue similaire à celle des figures 1 et 2, équipée de moyens de stabilisation ; -la figure 4 présente des éléments de support doubles et rotules, à l'état repos 4 a, et à l'état déformé 4 b ; et -la figure 5 présente un autre mode de réalisation des éléments de support, doubles et encastrés, à l'état repos 5 a, et à l'état déformé 5 b.

Les figures 1 et 2 présentent, en vue axiale et en coupe méridienne, une roue non pneumatique constituée d'une structure déformable 1 selon l'invention fixée à un disque 2. La structure déformable 1 comprend un élément intérieur 3 lié au disque 2, un élément extérieur annulaire 4 et des éléments de support 5 reliant l'élément intérieur 3 et l'élément extérieur 4. Les éléments de support 5 sont répartis en deux ensembles de 60 éléments disposés axialement côte à côte (figure 2). Les éléments de support 5 sont constitués de colonnes parallélépipédiques élancées dont l'épaisseur circonférentielle est petite relativement à leurs largeur axiale et longueur radiale. Ces éléments peuvent fléchir sous compression radiale. Cette flexion est circonférentielle. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, les éléments de support 5 sont fixées à l'élément intérieur 3 et à l'élément extérieur 4 par des axes 51. Ces éléments de support 5 sont, par exemple, réalisés en un matériau polymérique renforcé de fibres de verre. L'élément extérieur annulaire 4 comprend une virole métallique de faible épaisseur recouverte d'une couche élastomérique destinée à venir en contact avec le sol (cette couche élastomérique n'est pas représentée à la figure 2). L'ensemble est ainsi de faible rigidité de flexion et sensiblement inextensible. La longueur circonférentielle de cet élément extérieur 4 est telle que les éléments de support 5 sont tous précontraints en compression axiale au-delà de leur charge de flambement. Tous ces éléments de support 5 sont donc en état de post flambement. En conséquence, la force de réaction qu'ils opposent à l'élément intérieur 3 et à l'élément extérieur 4 est sensiblement constante et indépendante de l'amplitude de leur compression radiale.

La roue telle que présentée aux figures 1 et 2 est en état d'équilibre instable et l'énergie emmagasinée dans les éléments de support 5 tend à se libérer par un déplacement de rotation relatif de l'élément extérieur 4 relativement à l'élément intérieur 3. Pour résoudre ce problème, la structure déformable 1 est pourvue de moyens de stabilisation présentés à la figure 3. Ces moyens de stabilisation sont composés de colonnes élancées ou câbles 6 reliant l'élément intérieur 3 et l'élément extérieur annulaire 4 en des points séparés angulairement, au repos, par 30 degrés. Cet angle peut varier de 1 à 45 degrés et préférentiellement entre 25 et 35 degrés. Ces câbles 6 vont ainsi s'opposer à tout déplacement relatif de rotation de l'élément extérieur annulaire 4 relativement à l'élément intérieur 3 sans toutefois interdire des déplacements relatifs ponctuels dans, par exemple, l'aire de contact entre la roue et le sol. La raideur, la disposition, la précontrainte d'extension et le nombre de ces câbles doivent tre suffisants pour que l'élément extérieur annulaire 4 et l'élément intérieur 3 restent globalement dans la position d'équilibre présentée à la figure 1 sans interdire tout déplacement de rotation locale de points de l'élément intérieur relativement à l'élément extérieur.

Les câbles ont l'avantage, dans l'aire de contact, d'tre à tension relâchée et ainsi de ne pas s'opposer à la déformabilité de la roue. D'autre part, ces moyens de stabilisation permettent de régler la raideur circonférentielle de la roue de façon symétrique ou non.

Lors d'un écrasement de la roue 1 sur le sol, chaque élément de support 5 exerce sur l'élément extérieur annulaire une force sensiblement constante correspondant à une pression moyenne donnée. Cette force n'est pas modifiée par l'amplitude de la compression radiale supportée par l'élément de support 5, la pression exercée par l'élément extérieur annulaire dans la zone correspondante est ainsi sensiblement indépendante de l'amplitude de la flèche prise par la roue écrasée. Ce comportement est ainsi très proche de celui d'un pneumatique. Son avantage principal est de permettre d'absorber des irrégularités du sol sans entraîner des réactions brutales transmises au disque de la roue, ni générer de variations significatives de la surface de contact entre la roue et le sol.

La roue présentée présente aussi l'avantage d'avoir une excellente homogénéité des pressions de contact entre l'élément extérieur annulaire et un sol plan dans la direction axiale du fait de la symétrie cylindrique des éléments de support.

Les figures 4 et 5 présentent d'autres modes de réalisation des éléments de support. A la figure 4, on voit un élément de support 55 constitué de deux colonnes élancées disposées circonférentiellement côte à côte et fixées par des axes 56. L'axe de la colonne est décalé transversalement vers l'extérieur de telle sorte que lors d'une compression axiale, un couple s'applique sur les colonnes et impose une flexion circonférentielle des deux colonnes élancées dans deux directions opposées telles que leurs parties centrales s'écartent (figure 4 b). Ce montage a l'avantage de limiter l'instabilité de la position d'équilibre de la roue selon l'invention.

La figure 5 présente un élément de support 57 constitué de deux colonnes élancées disposées circonférentiellement côte à côte et encastrées dans un logement 58. Ces deux colonnes sont séparées circonférentiellement par une plaque 59. Cette plaque oriente, comme précédemment, la flexion circonférentielle des deux colonnes élancées dans deux directions opposées telles que leurs parties centrales s'écartent (figure 5 b).

Un exemple du dimensionnement des éléments de support d'une structure déformable selon l'invention est maintenant décrit. Soient R = 0,25 m, le rayon extérieur de la structure 1 ; r = 0,15 m, le rayon extérieur de l'élément intérieur 3 ; L = 0,15 m, la largeur de l'aire de contact ; N = 2 x 60, le nombre d'éléments de support 5.

Chaque élément de support 5 est constitué d'une poutre de largeur axiale b = 0,075 m, de longueur radiale l = R-r + dl = 0,105 m, où z11 = 0,005 m est la variation de longueur due à la pré compression radiale et d'épaisseur h à calculer.

La surface de contact avec le sol au droit de chaque élément de support 3 est : S = RL ~ 210-3 m2 N Chaque élément de support 3 est post flambé dans l'aire de contact, la force maximale qu'il est susceptible de générer est sensiblement égale à Fc, force critique de flambement.

Compte tenu de la pression P = 2 bar souhaitée dans l'aire de contact et de la surface au droit de chaque élément de support on peut estimer la force critique nécessaire par : F, =-PS=-400N.

On peut relier les éléments de support aux éléments intérieur et extérieur par un encastrement simple. Dans ce cas, la formule de la force critique est : <BR> <BR> Fc = #²Ebh³ où E est le module d'Young du matériau constituant des éléments<BR> 3l² de support, par exemple du nylon renforcé de fibres de verre (E = 5.109 N/m2).

On obtient alors : On peut aisément réaliser un élément extérieur 4 en vulcanisant une épaisseur de caoutchouc sur une ceinture. Cette ceinture peut tre une tôle d'acier plate de largeur L et d'épaisseur 0,1 mm.

La structure déformable selon l'invention peut aussi tre pourvue de moyens pour limiter la compression radiale des éléments de support tels des butées. A titre d'exemple, on peut prévoir entre les deux ensembles juxtaposés axialement d'éléments de support des figures 1 à 3, une butée annulaire fixée à l'élément intérieur de diamètre extérieur tel qu'il limite à 50% environ la compression axiale maximale de ces éléments de support.

Dans les exemples présentés aux figures 1 à 3, on a disposé deux ensembles d'éléments de support juxtaposés axialement, il est tout à fait possible d'augmenter sensiblement ce nombre d'ensembles juxtaposés axialement pour améliorer le comportement sur sol inégal de la roue ou de l'insert formé. De mme, l'élément extérieur peut tre formé d'un ou de plusieurs éléments axialement juxtaposés.