Brevet FR2077646A1 — publié le 19711105

La présente invention concerne une structure prévue pour absorber les chocs. Les avantages qu'il y a à dissiper l'énergie d'un choc en déformant une matière qui est normalement rigide, sont connus depuis longtemps. Par exemple, un amortisseur de ce type est dé crit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2.776.695. Dans ce brevet on utilise une série d'éléments pouvant être brisés et qui sont espacés pour absorber l'énergie d'un piston. L'utilisant tion de ce cisaillement pour absorber un choc et en supprimer ses effets est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2.837.176 et un concept correspondant est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.081.119. Un amortisseur formé de cylindres de forme conique emboités est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2.135.749 et un amortisseur du type structure en nids d'abeille est décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n 3.265.163. En conséquence, on voit que le concept consistant a écraser une structure ou å la déformer est connu, d'une manière générale. On a découvert, comme décrit ici, cependant, qu'on peut obtenir des résultats extrêmement avanta geux en absorbant l'énergie en faisant couper par une série d'éléments en forme de feuilles une série d'éléments semblables. En conséquence, la présente invention se rapporte å un dispositif perfectionné absorbant l'energíe par un effet de cisaillement direct entre les bords d'éléments en forme de feuilles, normale ment rigides, qui se coupent les uns les autres. La présente invention peut être décrite brièvement et sans vouloir limiter son cadre, comme étant constituée par une série d'éléments en forme de feuilles rigides situés les uns au-dessus des autres et s'entrecoupant, lesquels sont disposés et agencés de telle sorte que lors d'un choc, les bords des éléments se cou pent les uns les autres et par cet effet de coupe, absorbent l'énergie du choc. En conséquence, la présente invention se rap porte également I une matière perfectionnée absorbant de l'éner- gie. La présente invention fournit également - un dispositif perfectionné absorbant de 1'energiqb.t agissant par cisaillement et qui est constitué par deux jeux d'éléments en forme de feuilles a peu près rigides disposés les uns au dessus des autres, de telle sorte que lors de l'application d'un choc suivant une direction parallèle d'une manière générale au plan des éléments1 ces derniers sont écrasés et se coupent les uns les autres en absorbant l'énergie du choc par la découpe et par la déformation des éléments, les uns par rapport aux autres;; - deux structures en forme de treillis constituées a l'aide d'une matière en feuilles normalement rigide, disposées llune audessus de l'autre de telle sorte que les bords des matières en feuilles se coupent les uns les autres lorsque la structure est comprimée - un dispositif absorbant directement de l'énergie par cisaillement dans lequel des structures en forme de treillis sont disposées les unes au-dessus des autres et sont séparées par un mouchoir de contrefort afin de régler l'énergie nécessaire pour faire commencer l'absorption. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant I titre explicatif1 mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue en perspective dsun mode de réalisation préféré de la présente invention, avant qu'elle n'ait subi un choc ; la figure 2 représente la matière d'absorption selon l'in ention I un stade intermédiaire pendant le processus d'absorp- tion et elle représente les coupes mutuelles effectuées par les éléments en forme de feuilles ç la figure 3 représente une variante de l5invention, t un stade intermédiaire du processus -d'absorption. Comme on le sait le prIncipe consistant de faire écraser une matière afin d'absorber l'énergie d'un choc est connu. Une telle opération d'écrasement est extrêmement efficace mais cependant on a dEcousert q'a'on peut obtenir des résultats encore meilleurs en effectuant une coupe continue plutôt qu'en faisant simplement plier et aplatir une structure.Les raisons exactes de cette ef ficacité inhabituelle et inattendue de la structure selon la présente invention ne sont pas complètement connues mais cepen dand on estime que ces résultats inattendus peuvent être expli ués au moins en partie, comme suit. Lorsqu'une matière est pliée ou déformée autrement, dès que le coefficient initial de friction interne des éléments de la matière a été surpassé, la résistance de la matière à la déformation est réduite d'une façon considérable. Ceci est quelque peu analogue à la relation qui existe entre le coefficient de frottement statique et le coefficient de frottement dynamique entre des surfaces semblables en mouvement. De ce fait, la force nécessaire pour que la matière commence à s'aplatir peut être très importante mais une fois qu'elle a commencé son action, son efficacité est considérablement diminuée. La présente invention permet de supprimer, dans une grande mesure, cette difficulté. De plus, la matière d'absorption décrite ici est plus efficace que les matières de la technique antérieure du fait qu'une plus grande proportion de la matière est découpée et déformée ce qui augmente sa capacité d'absorption de l'énergie. Un exemple de mode de réalisation de l'invention est représenté sur les figures 1 et 2 et un mode de réalisation semblable l'est sur la figure 3. I1 va de soi que les modes de réalisation représentés ne le sont qu'à titre d'exemples de l'invention et que d'autres structures utilisant ses principes peuvent être réalisés sans sortir de son cadre. Les vues des figures 1 I 3 sont agrandies afin de montrer le type de structure envisagé et son action lors d'un choc, mais il va de soi que les dimensions n'ont que peu d'importance en ce qui concerne le concept selon l'invention et qu'à la fois les dimensions physiques d'ensemble des éléments, leur épaisseur et leur mode de construction peuvent varier suivant l'application qui est prévue pour l'invention. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit un premier jeu d'éléments en forme de feuilles I peu près rigides qui sont disposés à des emplacements espacés, sans se couper, de tels éléments étant représentés en 10 et en 12. De préférence, les éléments 10 et 12 sont parallèles l'un à l'autre et sont espacés. Pour augmenter la résistance, la rigidité ainsi que la capacité d'absorber les chocs de la structure, il est souhaitable de disposer d'un certain nombre d'éléments s'entrecoupant, dont l'un d'entre eux est représenté en 14, lesquels sont fixés aux premiers éléments du premier jeu et présentent une construction semblable afin de former une structure en forme de treillis ou de nids d'abeille. Par exemple, l'élément 14 peut être fixé aupoint 16 à l'élément 10 et au point 18 à l'élément 12. Une structure en forme de treillis semblable constituée d'éléments 20, 22 et 24, l'élément 24 coupant les éléments 20 et 22, peut être également utilisée d'une manière avantageuse. L'élément 24 est fixé aux éléments 20 et 22 aux points 26 et 28, comme on le voit sur la figure 2. Dans le mode de réalisation préféré, un mouchoir 30 disposé. perpendiculairement au plan des éléments qui constituent les deux structures en forme de treillis, se trouve entre le premier et le second jeux d'éléments afin d'empêcher normalement les éléments de se couper et afin de régler de cette manière l'énergie minimale pour laquelle commence l'absorption. L'utilisationdde deux structures en forme de treillis disposées l'une au-dessus de l'autre et qui sont séparées par des mouchoirs donne, de plus, à l'en- semble de la matière ou de la structure une plus grande résistance. et une plus grande rigidité. Dans le mode de réalisation-préféré, les éléments 10 et 12 sont disposés à peu près parallèlement l'un à l'autre et sont constitués par une matière en feuilles rigides. De même, l'élément 14 et les éléments semblables, qui ne sont pas représentés pour rendre plus claire la figure, sont disposés parallèlement les uns aux autres et coupent les éléments 10 et 12 pour former une structure en forme de treillis constituée d'éléments en forme de feuilles rigides qui se coupent les uns les autres, perpendiculairement.Bien entendu, l'angle que fait l'intersection n'a pas d'importance critique et il suffit que les éléments respectifs du premier jeu se coupent les uns les autres et que de même les éléments respectifs du second jeu se coupent les uns les autres et soient fixés les uns aux autres afin de donner I l'ensemble de la structure de la résistance et-afin de la rendre solidaire. En réalité, il est inutile de réaliser une structure en forme de treillis mais ceci est extrêmement avantageux pour éviter de faire basculer ou de cintrer les éléments -individuels. Leur comportement est influencé d'une manière très importante par l'uti lisation d'éléments d'intersection complétant le treillis. Les éléments peuvent être constitués par des bandes de papier, de matière plastique, de papier revêtu de matière plastique et d'autres matières qui, en général, sont rigides quand on les utilise et auxquelles on peut donner l'épaisseur voulue. De plus, on peut utiliser certains métaux. D'une manière générale, les métaux les plus tendres et les plus malléables sont les plus efficaces. Par exemple, l'aluminium est plus efficace que des métaux plus cassants qui tendent à se rompre et à se briser sous un choc.Bien entendu, les dimensions réelles des cellules formées par le treillis sont commandées dans une grande mesure par la résistance et la nature des matières servant I former les éléments. L'effet d'absorption est particulièrement net sur la variante de la figure 3 qui est identique à tous points de vueau mode de réalisation de la figure 1, à l'exception de la suppression du mouchoir 30. Lorsque les deux structures en forme de treillis sont repoussées l'une vers l'autre, les éléments en forme de feuilles forment des bords qui se coupent mutuellement les uns les autres.Les parties coupantes sont représentées en 32, 34, 36, 38 et 40. I1 convient de noter également que les éléments correspondants des deux structures en forme de treillis disposées l'une au-dessus de l'autre sont réalisées et disposées de telle sorte que les éléments d'un premier jeu soient décalés par rapport aux éléments de l'autre jeu d'une manière telle que les deux premiers éléments de chaque jeu et les éléments d'intersection de chacun d'eux soient disposés de manière a couper les éléments correspondants de l'autre jeu, lors d'un choc. Clest-a- dire que les éléments 20 et 22 coupent respectivement les élé- ments 10 et 12 et que l'élément 14 coupe l'élément 24.Du fait que cette vue n'est qutune vue partielle de la structure d'ensemble, la construction cellulaire peut être répétée en un nombre voulu de fois afin de donner au dispositif absorbant les chocs les dimensions voulues, et l'efficacité de la matière d'absorption est accrue proportionnellement au nombre d'éléments en forme de feuilles qui sont utilisés. I1 convient également de noter que l'épaisseur de la structure avant le choc est considérablement diminuée après celui-ci, comme on le voit en particulier en comparant les vues des figures I et 2.En utilisant un nombre plus important de structures en forme de treillis disposées les unes au-dessus des autres, on voit qu'en disposant d'une manière appropriée les jeux éléments les uns au-dessus des autres, on peut multiplier l'effet de cisaillement et par suite l'absorption de l'énergie. L'avantage principal qu'on retire de l'utilisation du mouchoir est le fait que cette structure doit céder d'abord, ce qui permet de régler la charge pour laquelle les couches des parois commencent à se cisailler. L'épaisseur du mouchoir et la résistance unitaire de sa matière règlent la charge nécessaire pour produire sa rupture initiale et le début de l'absorption de l'énergie. Après que les mouchoirs ont cédé, ils ntont plus aucune influence sur les caractéristiques d'absorption de 1'énergie de l'ensemble. Leur seul but est de régler la charte pour laquelle l'absorption commence. On voit que le dispositif d'absorption de l'énergie selon l'invention peut être utilisé pour un grand nombre d'applications. Par exemple, la matière qui sert à absorber l'énergie peut être utilisée à l'avant et l'arrière des automobiles. On peut l'utiliser en association avec urechocs hydraulique souple . La matière présente un espace de ralentissement supplémentaire d'absorption de l'energie après que la capacité d'absorption du pare-chociydraulique souple a été dépassée. Comme indiqué précédemment, la charge produisant la rupture peut être réglée par la construction et la disposition des mouchoirs. Une autre utilisation type pour cette matière consiste I la disposer entre le revêtement en métal et les colonnes de support en bois ou en métal d'un rail de garde d'une route. Dans cette construction, la matière ménage un espace de quelques centimètres permettant un ralentissement et une absorption de l'énergie. Les surfaces extérieures des ensembles peuvent être recouvertes d'une matière appropriée pour les mettre à l'abri des éléments atmos phériques. I1 va de soi également qu'on peut disposer des panneaux rigides et résistants ou d'autres éléments transmettant les chocs sur ltun et l'autre côtés du dispositif absorbant les chocs selon l'invention, suivant son application. D'autres applications appa raieront d'après la description précédente et en examinant le dessin. I1 va de soi que la présente invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple préférentiel explicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'absorption de l'énergie, agissant par cisaillement afin de dissiper l'énergie des chocs se produisant entre des objets, caractérisé en ce qu'il comprend :un premier jeu d'éléments en forme de feuilles I peu près rigides agencés suivant des dispositions espacées, sans s'entrecrqiSer/un second jeu de ces éléments disposés de la même manière, le second jeu étant disposé au-dessus du premier suivant une position relative d'intersection de telle sorte que lors d'un choc, suivant une direction parallèle d'une manière générale au plan des éléments, ces derniers sont écrasés les uns contre les autres et se coupent les uns les autres afin d'absorber de cette manière l'énergie du choc en faisant couper et déformer les éléments les uns par les autres. 2. Dispositif d'absorption suivant la revendication 1, ca tnenbrandei?tsoseeT)itree ractérisé en ce qu' aU moins un mouchoir o une premier et le second jeux afin d'empêcher normalement les éléments des jeux respectifs de se couper et de régler de cette manière l'énergie minimale pour laquelle commence l'absorption. 3. Dispositif d'absorption suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments du premier jeu sont parallèles d'une manière générale, et que les éléments du second jeu sont parallèles également d'une manière générale. 4. Dispositif d'absorption suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le second jeu est disposé au-dessus du premier à peu près perpendiculairement à celui-ci. 5. Dispositif d'absorption suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins un mouchoir de contrefort est disposé entre le premier et le second jeux afin d'empêcher normalement les éléments des jeux respectifs de se couper et de régler de cette manière l'énergie minimale pour laquelle commence l'absorption. 6. Dispositif d'absorption suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le second jeu est disposé au-dessus du premier, I peu près perpendiculairement par rapport à celui-ci. 7. Dispositif d'absorption suivant la revendication 1, caractérisé de plus en ce qu'il comprend une série d'éléments d'intersection dans le premier jeu, ces éléments d'intersection étant fixés aux premiers éléments du premier jeu et étant construits de la meme manière afin de former une structure en forme de treillis. 8. Dispositif d'absorption suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une série d'éléments d'intersection dans le second jeu, ces éléments d'intersection étant fixés aux premiers éléments du second jeu et présentant une construction semblable afin de former une structure en forme de treillis. 9. Dispositif d'absorption suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le premier et le second jeux sont disposés l'un au-dessus de l'autre, les éléments des jeux respectifs étant construits et disposés de telle sorte que les éléments d'un jeu sont décalés des éléments de l'autre jeu et de telle sorte que les premiers éléments des deux jeux ainsi que les éléments d'intersection de chacun d'eux sont disposés de manière I couper les éléments correspondants de l'autre jeu, lors d'un choc. 10. Dispositif d'absorption suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'un contrefort est disposé entre le premier et le second jeuxafin d'empêcher normalement les éléments des jeux respectifs de se couper et permettre ainsi de régler l'énergie minimale pour laquelle commence l'absorption.