Brevet FR2121882A1 — publié le 19720825

L'invention est relative aux amortisseurs de chocs qui peuvent absorber de très grandes ondes de chocs ou des souffles puissants. De telles ondes de choc peuvent être produites par une explosion proche et elles causeraient normalement un dommage ^ important à l'objet supporté. Des ondes de choc de ce genre soulevent des difficultés du fait de leur grande amplitude et de la direction incertaine suivant laquelle elles agissent de sorte que les dispositifs absorbeurs de chocs devraient être multi-directionnels et capa-10 bles d'absorber des forces importantes. Selon un aspect de l'invention, un dispositif absorbeur de chocs comprend un élément déformable, un organe déformant primaire et un organe déformant secondaire arrangés de façon que 1*application d'un choc au dispositif provoque la déformation •J5 de l'élément déformable par l'organe déformant primaire et ensuite sa redéformation par l'organe déformant secondaire. Dans une forme de réalisation de l1invention le choc est appliqué directement à la fois aux organes déformants primaires et secondaires. 20 Dans une autre forme de réalisation de l'invention le choc est appliqué à l'organe déformant primaire et la déformation conséquente de l'élément déformable transmet les efforts à l'organe déformant secondaire. Dans ce dernier cas le dispositif comprend un élément 25 déformable non élastique, un élément support rigide, un élément en élastomère enfermé dans une cavité formée entre l'élément déformable non élastique et le support rigide, et des éléments rigides mobiles par rapport à l'élément déformable pour provoquer 72 01448 2 2121882 une déformation primaire de ce dernier qui engendre dans 1!élastomère des forces créant une augmentation de la force requise pour la déformation primaire. Une seconde déformation se produira aussi parce que 1'élastomère est sensiblement incompressible et 5 cela augmente encore la capacité d'absorption de chocs du dispositif. Dans une forme de réalisation de l'invention l'organe déformant l'élément déformable comprend une tige rigide ou plongeur présentant soit une protubérance, soit une extrémité en 10 bulbe pouvant êtr^artiellement sphérique. L'organe déformant peut aussi comprendre une ou plusieurs billes ou rouleaux d'acier. L'élément déformable peut être formé d'acier ductible, en particulier en acier ductile à forte hystérésis« L'élément déformable non-élastique peut comprendre un ■| 5 ou plusieurs tubes ductiles dans lesquels la tige ou plongeur est mobile, le tube ductile étant défonné par la protubérance ou la portion bulbeuse de la tige, et l'élément support peut comprendre un ou plusieurs tibes rigides entourant co-axialement le ou les tubes ductiles avec le matériau élastomère enfermé 20 dans une cavité annulaire ménagée entré les tubes co-axiaux de l'élément déformable et de son élément support. Un ou plusieurs dispositifs absorbeurs de chocs peuvent être reliés bout à bout en série ou côte à côte en parallèle en conjonction avec un montage anti-vibratoire. 25 L'invention s'étend à un dispositif absorbeur de chocs unitaire et multidirectionnel muni d'éléments et de moyens tels que définis ci-dessus et arrangé de manière à absorber les chocs appliqués suivant plus d'une direction. Des exemples de l'invention sont représentés sur les dessins ci-jeints dans lesquels : 72 01448 3 2121882 - la figure 1 représente une section transversale d'un dispositif absorbeur de chocs multidirectionnel. - 1a. figure 2 est une section suivant A-A de la figure 1 montrant l'arrangement du système absorbeur de chocs horizontaux. 5 - la figure 3 montre un système absorbeur de chocs ver ticaux. - la figure 4 montre un dispositif combiné absorbeur de chocs et anti-vibratoire en caoutchouc. - la figure 5 montre en section transversale un autre •jO dispositif absorbeur de chocs multidirectionnel. Dans un premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif comprend un boitier cylindrique en acier 1 dont une extrémité 2 est fermée et présente une ouverture centrale 3» L'autre extrémité est ouverte et boulonnée 15 à une plaque de montage 4. La plaque 4 forme un élément de fermeture pour cette extrémité du boitier cylindrique 1„ Une tige 5, filetée à sa partie supérieure pour son assemblage à un objet à supporter, passe par l'ouverture 3 et elle présente un diamètre tel qu'un jeu substanciel est ménagé entre la tige 20 et l'ouverture du boitier. La tête de la tige 5, à son extrémité inférieure 6, est partiellement sphérique avec un diamètre supérieur au reste de la tige. Deux tubes intérieurs similaires en acier 7, 8, ayant chacun un diamètre interne inférieur à£a tête sphérique 6 de la 25 tige sur la majeure partie de leur longueur et ayant une extrémité de leur alésage élargie pour s'ajuster par moitié sur la tête sphérique, sont ajustés co-axialement sur la tête sphérique 6. Un des tubes en acier 7 entoure la tige 5 et l'autre tube 8 bute contre le premier tube 7 de sorte que la tête sphérique 6 de la 72 01448 4 2121882 tige 5 est retenue par les parties élargies des tubes situées en vis à vis. Deux tubes 7» 8 sont utilisés pour faciliter l'assemblage autour de la tête sphérique de la tige. Les deux tubes intérieurs en acier 7, 8 sont logés res-5 pectivement dans deux tubes extérieurs co-axiaux en acier 9> 10 et l'espace ménagé entre eux est rempli par des éléments en caoutchouc naturel 9a, 10a adhérant aux tubes. Les deux tubes extérieurs en acier et les deux éléments en caoutchouc ont la même longueur et les deux tubes intérieurs sont légèrement 10 plus courts. L'ensemble de la tige 5 et des deux séries de tubes est logé dans un bloc 11 et constitue un dispositif absorbeur de chocs pouvant absorber les efforts verticaux, c'est-à-dire, agissant parallèlement à l'axe de la tige 5. 15 Le bloc 11 est constitué de deux blocs cylindriques similaires 12, 13 de diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du boitier 1 pour permettre un mouvement substanciel suivant un plan parallèle à la plaque de montage 4. La région centrale de chaque bloc présente un forage 20 axial avec une partie épaulée. A leur extrémité extérieure ces forages présentent un diamètre légèrement plus grand que celui de la tige 5 mais inférieur au diamètre de la partie sphérique 6 pour éviter que celle-ci passe à travers. Le reste des forages est de plus grand diamètre et loge un des tubes extérieurs en 25 acier 9, 10. Les deux blocs 12, 13 sont assemblés par les boulons 14 pour retenir le dispositif absorbeur de chocs vertical dans l'état représenté. 72 01448 5 2121882 Chaque face extérieure du bloc 11 présente trois trous borgnes 15 espacés circonférenciellement, dans chacun desquels est placée une bille 16. Ges billes font saillie par rapport aux faces d'extrémité du bloc 11. 5 Le bloc 11 est monté à 1*intérieur du boitier 1 et des éléments absorbeurs de chocs sont prévus entre les billes de la face supérieure et l'extrémité fermée 2 du boitier et aussi entre les billes de la face inférieure et la plaque de montage 4o Ces éléments absorbeurs de chocs comprennent chacun une plaque 10 déformable 17 ayant trois alvéoles 17a, au plus, s1ajustant autour des billes 16, une plaque de base 18 et une couche intermédiaire de caoutchouc naturel 19 adhérant aux plaques. Les plaques de base et les couches de caoutchouc ont un diamètre égal au diamètre intérieur du boitier et les plaques déformables 15 ont chacune un diamètre légèrement inférieur à ce dernier. En position de fonctionnement la plaque de montage 4 est boulonnée au sol et l'article à protéger est fixé à l'extrémité filetée de la tige 5. Un faible mouvement horizontal est autorisé entre la tige et le boitier par le jeu 20 compris entre 20 Ie bord périphérique de la plaque déformable 17 et la paroi intérieure du boitier 1 et ce mouvement est contrarié seulement par les couches de caoutchouc 19» Un faible jeu vertical 21 entre l'extrémité de chaque tube intérieur 7> 8 et l'épaulement du forage permet aussi un mouvement vertical limité entre la tige 25 et le boitier. Lorsqu'une onde de choc importante est appliquée à la plaque 4 dans le sens vertical, la tête sphérique 6 de la tige 5 se déplace axialement par rapport aux tubes intérieurs et déforme en les élargissant l'un ou l'autre ou les deux tubes intérieurs 72 01448 6 2121882 7, 8. Le volume des éléments en caoutchouc 9a, 10a étant confiné entre les tubes intérieurs et extérieurs et les faces d'extrémité des forages dans lesquels ils sont logés, et le caoutchouc agissant comme un fluide incompressible, les tubes intérieurs 7» 8 ^ doivent se déformer autreparto II en résulte que l'élargissement subsiste généralement seulement autour de la tête sphérique, l'élargissement précédemment formé étant refoulé par les forces développées dans le caoutchouc lorsque la tête sphérique se déplace axialement. Ainsi, la portion du ou des tubes métalliques 10 directement déformée et la portion indirectement déformée par le caoutchouc absorbent de l'énergie. Dans le sens horizontal un choc provoque le déplacement horizontal du boitier 1 par rapport au bloc 11. Cela provoque le déplacement des deux séries de billes 16 par rapport aux 15 alvéoles 17a ce qui forme des ornières dans les plaques déformables 17. Comme précédemment les couches de caoutchouc 19 confinées dans des volumes fixes provoquent des déformations secondaires en retour dans les plaques 17. Dans la direction verticâ_e, l'effort est transmis au 20 bloc 11 par l'intermédiaire d'un des systèmes comprenant une plaque de base 18, une couche 19 de caoutchouc incompressible, une plaque 17 et trois billes. De même les efforts horizontaux pourraient être transmis au bloc 11 à partir de la tige par l'intermédiaire des couches de caoutchouc 9a, 10a bien que dans 25 le cas présent, pour un mouvement supérieur à un très petit mouvement la tige viendrait en contact avec la paroi du forage à l'extrémité du bloc et transmettrait directement le choc horizontal. La combinaison des dispositifs absorbeurs de chocs verti- 72 01448 7 2121882 eaux et horizontaux ci-dessus décrits constitue un dispositif multidirectionnel. * Tout autre élastomère peut être utilisé à la place du caoutchouc naturel. En particulier l'épaisseur de 1'élastomère 5 et ses caractéristiques physiques, notamment la dureté, ainsi que le matériau et l'épaisseur des plaques et tubes déformables peuvent varier pour modifier la capacité d'absorption de choc du dispositif. Dans la réalisation décrite les constituants peuvent •jq être facilement montés et démontés et les éléments en caoutchouc, les plaques déformables et les tubes métalliques peuvent être facilement remplacés après leur déformation. Dans un second mode de réalisation illustré sur la figure 3 le dispositif absorbeur de choc est construit en substance 15 comme décrit ci-dessus sauf pour la tige 5 et les tubes intérieurs. La tige 5 avec sa tête sphérique 6 est logée dans un tube déformable en acier 30 ayant un diamètre intérieur inférieur au diamètre de la tête sphérique.Un tube rigide en acier 31 est monté co-axialement avec la tige 5 et il présente une extrémité 32 de 20 forme intérieure cônique. Le tube 31 est monté fixe par rapport à la tige 5 de sorte qu'un choc exercé sur la tige 5 est transmis à l'élément déformable 30 à la fois par l'extrémité 32 du tube 31 et par la tête sphérique 6. Un choc vers le bas (figure 3) force donc la tête sphérique 6 dans le tube 30 et cause une première 25 déformation de ce tube suivie d'une seconde déformation lorsque l'extrémité 32 du tube rigide 31 redéforme le tube 30 à un diamètre réduit. L'énergie est donc dissipée par les déformations du matériau du tube 30 lorsque la tige 5 se déplace par rapport 72 01448 8 2121882 au tube. Dans un troisième mode de réalisation illustré sur la figure 4, le dispositif absorbeur d'énergie comprend un dispositif absorbeur de choc du type décrit en référence à la figure 1, 5 et associé avec un dispositif anti-vibratoire. Au lieu d'assu-jetir l'objet sur l'extrémité filetée de la tige 5, l'objet est monté sur un support 40 surmontant le boitier 1. Quatre blocs en caoutchouc 41 maintiennent le support par rapport au boitier 1 et assurent un amortissement anti-vibratoire normal. Une butée 42 •|0 est fixée à l'extrémité filetée de la tige 5 entre deux faces opposées 43, 44 du support» En cas d'un choc provoquant le fléchissement des blocs en caoutchouc au-delà de leur fléchissement normal, la butée heurte une des surfaces opposées 43» 44 et provoque un choc 15 entre l'élément de base 4 et le support 40, ce choc étant absorbé par le dispositif absorbeur comme décrit dans le premier exemple de réalisation. le dispositif absorbeur de choc peut être utilisé en association avec tout montage anti-vibratoire, l'arrangement 20 étant tel que, par exemple, lorsque le montage anti-vibratoire fléchit au-delà d'une limite prédéterminée, l'effort est transmis directement au dispositif absorbeur de choc. Dans un quatrième mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 5» le dispositif absorbeur de choc est 25 construit en substance comme dans le premier cas sauf en ce qui concerne les éléments déformables et déformants, la tige 50 passe dans une ouverture 51 du boitier 52 et s'étend dans un bloc 53. la tige est co-axiale à un tube intérieur 45, à un tube extérieur plus court 55 et à un élément en caoutchouc 56 72 01448 9 2121882 logés dans le bloc. Une protubérance 57 de forme sphérique est formée sur la tige en une position médiane entre les extrémités du tube intérieur et elle est logée dans une partie élargie correspondante 58 de ce tube„ 5 Une ouverture 59 est formée dans l'élément de base 60, dans la plaque déformable inférieure 61, dans la couche de caoutchouc 62 et dans la plaque de base 63 pour permettre à l'extrémité de la tige 50 de se déplacer vers le bas lorsque la protubérance 57 est forcée vers l'extrémité inférieure du tube intérieur. 10 L'élément de base 60 forme autour de l'ouverture 59 un collet 64 qui retient la couche de caoutchouc 62 et définit en partie le volume occupé par le caoutchouc. De même un collet 65 est formé sur le boitier 52 autour de l'ouverture 51 prévue dans l'extrémité fermée du boitier. 15 Par rapport au premier mode de réalisation, le tube intérieur 54, le tube extérieur 55 et l'élément en caoutchouc 56 sont ici continus sur toute leur longueur. La tige 50 et le tube intérieur 54 peuvent être assemblés en plaçant le tube intérieur dans le bloc 53 et en poussant la tige jusqu'à ce qu'elle se 20 déplace dans le tube intérieur de la même manière qu'elle le ferait sous l'action d'un choc. Alternativement la ti^e 50 peut être creuse au moins sur une partie de sa longueur et après avoir mis la tige en position à l'intérieur du tube 54 la protubérance 57 peut être 25 formée par expansion de la partie cruese de la tige. Cette expansion de la ti^e peut être formée par explosion, par pression hydraulique ou par compression de, par exemple, un morceau de caoutchouc logé à l'intérieur de la portion creuse. 72 01448 10 2121882 En autre alternative, la protubérance peut être formée par compression axiale de la tige telle que la portion creuse s*expanse sur une partie de sa longueur. En fonctionnement, le tube intérieur 54 est d'abord 5 déformé par la protubérance 57 lorsque la tige 50 se déplace par rapport au boitier 51 sous l'action d'un choc agissant verticalement. Il est ensuite redéformé par l'élément en caoutchouc incompressible 56. Les chocs horizontaux sont absorbés par les plaques 10 déformables 61 et les couches de caoutchouc 62 comme décrit précédemment. Le dispositif peut être utilisé par exemple pour le montage de machines ou d'objets durant leur utilisation ou pendant leur transport. Il peut aussi être utilisé dans des 15 applications telles que des amortisseurs de chocs ou pare-chocs, barrières d'autoroutes et toutes autres applications dans lesquelles des chocs importants doivent être absorbés0 72 01448 11 2121882 KEVEHDICATIOHS 10 - Dispositif absorbeur de chocs comprenant un elément déformable et des organes déformants primaire et secondaire arrangés de façon que lorsqu'un choc est applique au dispositif, l'élément déformable est déformé d'abord par l'organe déformant primaire puis est redéformé ensuite par l'organe déformant secondaire. 2° - Dispositif selon 1° dans lequel l'element déformable est formé d'un ou plusieurs tubes. 3° - Dispositif selon 1° ou 2° dans lequel l'organe déformant primaire comprend un élément présentant une protubérance en prise avec l'élément déformable. 4° - Dispositif selon 3° dans lequel l'element est creux au moins dans la région de la protubérance. 5° - Dispositif selon 2° ou 4° dans lequel l'organe déformant primaire comprend une tige avec a "une extremité -une tête de section supérieure à celle de la tige. 6° - Dispositif selon 5° dans lequel 3a tête est sphérique. 7° - Dispositif selon l'une des revendications 3° à 6° dans lequel l'élement déformant est agencé pour se déplacer axialement à l'intérieur de l'élément déformable. 6° - Dispositif selon l'une des revendications 7° dans lequel l'organe déformant secondaire est en caoutchouc. 9° - Dispositif selon 8° dans lequel l'organe déformant secondaire est un élément tubulaire en caoutchouc logé dans une cavité entre l'element déformable tubulaire et un elément support rigide. 72 01448 12 2121882 10° - Dispositif selon l'une des revendications 2° a 7°» dans lequel l'organe déformant secondaire comprend un tube rigide placé autour de l'élément déformable et monté rigidement par rapport à l'organe déformant primaire. 11° - Dispositif absorbeur de chocsmulti directionnel comprenant un premier dispositif absorbeur de chocs selon l'une des revendications précédentes et un second dispositif absorbeur de chocs comprenant un élément déformable, des organes déformants primaire et secondaire arrangés de façon que un choc appliqué au dispositif provoque la déformation de l'élément déformable par l'organe déformant primaire. 12° - Dispositif selon 11° dans lequel l'élément déformable du second absorbeur est en forme de plaque. 13° - Dispositif selon 11° ou 12° dans lequel l'élément déformant primaire du second absorbeur comprend une ou plusieurs billes. 14° - Dispositif selon 13° dans lequel l'élément déformable présente une ou plusieurs alvéoles logeant chacune une partie de l'organe déformant primaire. 15° - Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'élément déformable est en acier ductile. 16° - Dispositif selon 15° dans lequel l'élément déformable est en acier ductile à forte hystérésis. 17° - Dispositif absorbeur d'énergie comprenant un dispositif absorbeur de chocs selon l'une des revendications précédentes, associé avec un montage anti-vibratoire.