Brevet FR2142905A1 — publié le 19730202

De nombreux essais de collision, par exemple d'automobiles s'écrasant contre des barrières ou entre elles, sont en cours pour le développement de la sécurité dans les déplacements. Les véhicules utilisés pour ces essais transportent des occupants équipés d'instruments en vue de déterminer les zones et la sévérité des chocs, résultant des décélérations dues aux collisions, de ces occupants sur les aménagements intérieurs. Ces processus d'essai sont beaucoup trop violents et dangereux pour qu'on utilise des hommes. A leur place, on utilise des imitations d'êtres humains, appelées mannequins anthropomorphiques d'essai. Ces mannequins sont aussi largement employés dans les essais de survie des dispositifs de sauvetage tels que sièges et capsules djecta- bles utilisés par les armées de l'air. La valeur des essais effectués avec des mannequins dépend directement de leur ressemblance à l'homme. Celle-ci doit porter sur la taille, les contours, la localisation des articulations, les gammes de mouvements, la répartition des masses dans les diverses parties du corps, les centres de gravité et les moments d'inertie. Ces paramètres déterminent le comportement cinématique de l'homme et du mannequin pour des accélérations importantes. Cependant, la résistance au mouvement du mannequin doit approcher celle de l'homme pour les faibles accélérations. I1 faut en outre que cette résistance soit reproductible d'un essai à l'autre afin que les données relevées au cours des divers essais puissent être comparées et totalisées. On a utilisé jusqu'à présent, des éléments à frottement simple, situés dans l'articulation, qui offrent une résistance tendant à s'opposer au mouvement. Ils sont habituellement formés de joints à rotule, avec serrage variable de cette dernière, ou de joints articulés utilisant des barres parallèles qui pivotent sur un axe commun comportant des disques de frottement entre deux barres adjacentes. Les axes sont dotés de vis qui, par serrage, exercent une pression sur les disques et font ainsi varier le frottement.Ces joints demandent un très haut degré de parallélisme entre les barres d'articulation.Celui-ci ne peut etre obtenu qu'au prix de difficultés considrables, car le squelette de ces mannequins était constitué par de lourds élnents soudés. Cepend nt, les résultats ne sont pas satisfaisants, t car les impacts, géné- ralement sévères, déforment le squelette et modifient la valeur des frottements. Dc plus, ces joints varient considérablement, suivant leur position dans la gambe des mouvements de l'articulation. L'articulation à frottement variable de l'invention comprend un bottier, et une série de disques de frottement primaires, coaxiaux, annulaires et parallèles contenue dans le boîtier. Les disques ne tournent pas, mais peuvent coulisser suivant leur axe, par rapport au boitier. Un arbre tournant traverse le bottier et supporte une série de disques secondaires de frottement, coaxiaux, annulaires et parallèles. Ces disques secondaires ne tournent pas mais peuvent coulisser sur l'arbre suivant leur axe et sont intercalés avec les disques primaires. Une pression axiale variable est appliquée à une extrémité de la série des disques primaires et secondaires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 montre le côté d'un joint la figure 2 montre le coté opposé de celui de la figure 1 la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2 la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 3 et la figure 6 est une coupe d'une variante des figures 1 à 5. Les figures 1 à 5 représentent un joint qui peut être utilisé comme coude ou genou et qui comprend un bottier cylindrique 10 comportant des épaulements 12 et 14 auxquels sont fixes les carters 16 et 18 par les vis 20. En bas du bottier 10, figures 1 R 3, est soudée une partie 22 épousant la forme du bottier et représentant un des membres articulés autour du joint. La circonférence de la surface interne du boitier 10 présente des rainures de clave- tage 24 espacées, dans l'axe du bottier (voir figures 4 et 5). Un arbre 26 passe par les ouvertures des carters 16 et 18, alignés face à face. Figure 3, l'arbre 26 traverse le boîtier cylindrique et, à l'extrémitê gauche, sa tête hexagonale 28 se loge dans une ouverture hexagonale 30 de la barre 32a Celle-ci forme, avec la barre 32b qui lui est parallèle, l'autremenhre du squelette articulé au joint. L'extrémité de l'arbre 26 est fixée à la barre 3Sa par une vis à tête large 34. Une entretoisc annulaire 36 assure l'écart et la rotation entre le bottier 10 et la barre 32a. A son extrémité droite,vue figure 3, l'arbre 26 passe dans une bague 38 munie d'une collerette 40 fixée par les vis 42 à la barre 32b. La bague 38, maintenue par le circlip 44, pivote sur l'arbre 26. Un perçage, montré figure 3, réalisé dans l'extrémité droite de l'arbre 26, est fileté dans sa partie extérieure 46 et non fileté dans la partie intérieure 48. La partie filetée est séparée de celle non filetée par un perçage transversal 50. La partie de l'arbre 26 comprise entre ce perçage 50 et le carter 16 comprend une série de clavettes radiales 52, montrées figures 4 et 5. Le boîtier 10 et l'arbre 26 sont reliés par une série de disques intercalés, parmi lesquels des disques 54 annulaires, en fibre, présentent à leur périphérie des dents 56 qui s'ajustent dans les rainures de clavetage 24 du boiter 10. L'ouverture centrale 58 de chacun de ces disques est suffisamment grande pour permettre le passage de la partie centrale de l'arbre 26, comme vu figure 4. On trouve, intercalés avec les disques de fibre 54, une série de disques annulaires métalliques 60. Le diamètre extérieur de chacun de ces disques est suffisamment faible pour leur permettre de passer dans le boitier 10, comme vu figure 5 ; leurs bords intérieurs présentent des créneaux 62 pour loger les clavettes 52. On voit donc que les disques de fibre 54 sont solidaires du boîtier 10 alors que les disques métalliques 60 sont solidaires de l'arbre 26. A l'intérieur du boîtier 10 et à l'extrémité droite de la partie rainurée de l'arbre 26 se trouve une bague de butée 64. La bague 64 entoure l'arbre 26 et coulisse sur son axe. La face interne de la butée 64 comporte un épaulement circulaire 66 qui appuie contre le dernier disque métallique 60. La bague 64 est percée transversalement pour loger une goupille d'accouplement 68 qui traverse aussi l'arbre 26 par le perçage 50. Cependant le diamètre de la goupille 68 est plus petit que celui de l'alésage 50. le ressort 70 applique, par la pastille coulissante 71, une contrainte extérieure à la goupille d'accouplement 68. Cependant, opposée à la contrainte du ressort 7G, une vis de positionnernent 72 placée dans le filetage 46 appuie montre la goupille d'accouplement 68. On notera que le réglage de la vis de positionnement 72 presse la goupille d'accouplement 68 et la bague de butée 64 contre l'assemblage de disques alternativement de fibre et de métal, ou bien les en écarte. De cette façon, le frottement entre les disques est réglable. De plus, on notera que le mécanisme complet de frottement réglable est maintenu par la barre 32a et que le parallélisme entre les barres 32a et 32b n'est pas critique. On notera aussi que les disques sont tous à l'intérieur du boîtier 10. Ceci exclut la possibilité d'encrassement ou d'intrusion de corps étrangers. I1 est evident que le réglage du frottement, figures 1 à 5, exige l'accès à l'axe de l'articulation, soit par un tournevis, soit par un autre outil passant par le trou 46 de l'arbre 26. En certaines circonstances, cette manière de réglage peut ne pas être aisée. Par exemple, l'accès à l'axe du joint en rotule du cou d'un mannequin n'est pas facile, à moins que la tête du mannequin soit amovible ou démontable. En figure 6, une version modifiée de l'invention est présentée, dans laquelle le réglage axial du frottement peut être réalisé par le côté de larticulation~ La modification de la figure 6 est en tous points identique à l'invention précédemment décrite. Par conséquent, les mêmes références numériques sont données aux pièces identiques, mais avec un prime ('). La différence essentielle est que la tête de liarbre 28' est logée dans une ouverture d'un membre 74 qui peut pivoter suivant un axe vertical. Le boltier 10' est monté sur un châssis inférieur 76 . Dans cette modification il n'y a pas de goupille d'accouplement et la bague de butée est légèrement modifiée. La bague de butée 78 a une face extérieure bombée sur laquelle vient appuyer un bras d'une équerre de renvoi 80 montée sur un pivot 82, solidaire du boîtier 10'. L'autre bras de l'équerre de renvoi comporte une vis de positionnement 84 qui appuie contre l'épaulement 12'. Le réglage de la vis de positionnement 84 provoque la rotation de l'équerre de renvoi autour du pivot 82 et augmente ou diminue la pression contre la bague de butée 78, réglant ainsi le frottement de l'articulation de la même façon que décrit précédemment. L'davantage de cette modification est qu'une petite ouverture dans le côté du cou d'un irannequinpermet le réglage de l'articulation sans avoir à accéder à son axe. Dans les réalisations décrites ci-dessus, il n'y a que deux jeux de disques, l'un en fibre et l'autre en metal. Les disques d'un jeu sont clavetés à l'arbre et les disques de l'autre le sont au boîtier. Ils sont intercalés. Si une force supplémntaire est désirée, les deux jeux peuvent être en métal. Dans ce cas, un troisième jeu de disques de fibre peut être ajouté. Ces disques ne sont clavetés ni à l'arbre ni au boiter mais servent seulement d'éléments de frottement séparant les disques métalliques. I1 est évident que beaucoup d'autres variantes et modifications peuvent être apportées à la présente invention sans sortir de son esprit et de son cadre. Par conséquent, la précédente description doit être considérée seulement comme un exemple non limitatif. REVENDICATIONS 1. Articulation à frottement variable, caractérisée en ce qu'elle comprend un boîtier, une série de disques primaires de frottement, parallèles, coaxiaux et annulaires, disposés dans le boîtier et fixés en rotation, mais coulissant suivant l'axe du boitier ; un arbre tournant traversant ledit boftier r une série de disques secondaires de frottement, parallèles, coaxiaux et annulaires, fixés en rotation mais coulissant suivant l'axe dudit arbre, les disques secondaires étant intercalés avec les disques primaires ; et un dispositif appliquant une force de compression axiale et variable à une extrémité de l'ensemble des disques primaires et secondaires. 2. Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'application d'une force comprend une bague de butée entourant ledit arbre et coulissant dessus ; et un dispositif destiné à régler la position de ladite bague de butée contre les disques primaires et secondaires. 3. Articulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de positionnement comprend une goupille immobilisée dans ladite bague de butée et traversant ledit arbre par un trou de dimensions supérieures à elle ; et une vis assurée par un filetage dudit arbre et pouvant être avancée contre ladite goupille. 4. Articulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de positionnement comprend une équerre de renvoi pivotant sur le boîtier et comportant un premier bras s3éten- dant jusqu l'extrémité de l'arbre, appuyant sur ladite bague de butée, et un second bras s'étendant le long du boîtier ; et une vis passant dans un filetage dudit second bras et appuyant contre le boîtier. 5. Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier est cylindrique et comprend sur sa surface interne une série de rainures de clavetage suivant son axe ; et en ce que chacun des disques primg res comprend sur sa périphérie une série de dents logée dans lesdites rainures de clavetage. 6. Articulation selon la revendication 1, caracterisée en ce que ledit arbre comporte, suivant son axe, une série de clavettes et en ce que les disques secondaires comprennent sur leur bord intérieur, une série de créneaux logeant lesdites clavettes. 7. Articulation selon la revendication 1, caracterisée en ce qu'un jeu des disques primaires et secondaires, est en métal et en ce que l'autre est non métallique. 8. Articulation à frottement variable, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier organe articulé constitué d'un pre mier et d1un second support, espacés et parallèles , m un arbre dont une première extrémité est montée rigidement sur ledit premier support et dont la seconde extrémité tourne dans ledit second support , un bottier cylindrique tournant sur ledit arbre et compris entre le premier et le second support, un second organe articulé solidaire dudit bottier et tournant avec une série de disques annulaires primaires de frottement, parallèles et coaxiaux montés sur ledit arbre et coulissant suivant son axe, mais non en rotation , une série de disques annulaires secondaires de frottement coaxiaux et parallèles maintenus par ledit bottier et coulissant suivant son axe, mais non en rotation, lesdits disques secondaires étant intercalés avec lesdits disques primaires, une bague de butée coulissant sur la deuxième extrémité dudit arbre dans ledit boîtier et appuyant contre la série de disques primaires et secondaires , et un dispositif de réglage par vis dans la deuxième extrémité dudit arbre et venant suivant son axe contre ladite bague de butée. 9. Articulation de la revendication 8, caractérisée en ce que ledit dispositif de réglage compend un ressort tendant à s'opposer au mouvement de ladite bague de butée en direction de la première extrémité dudit arbre. 10. Articulation à frottement variable, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier organe articulé en rotation autour d'un axe, un arbre dont la première extrémite est montée rigidement sur ledit premier organe et s'étendant le long dudit axe jusqu'à une deuxième extrémité , un boîtier cylindrique en rotation autour dudit arbre et comprenant un premier flasque d'ex trémité entourant ledit arbre à la hauteur de sa première extrémite et un second flasque d'extrémité espacé de la deuxième ex trématé dudit arbre , un second organe articulé solidaire dudit boîtier , une série de disques primaires de frottement, annulaires, coaxiaux et parallèles montés sur ledit arbre et coulissant sui vant son axe, mais ne tournant casdessus, une série de disques secondaires de frottement annulaires coaxiaux et parallèles maintenues dans ledit boîtier et coulissant suivant son axe, mais ne tournant pas deru?s, lesdits disques de frottement secondaires étant intercalés avec lesdits disques de frottement primaires pour former un empilage de disques alternativement primaires et secondaires , une bague de butée à la deuxième extrémité dudit arbre, appuyant contre ledit empilage , une équerre de renvoi gui pivote sur ledit boiter ,comprenant un premier bras s tétcndant dans ledit bottier contre ladite bague de butée et un second bras extérieur audit bottier, et un dispositif de manoeuvre dudit second bras afin de régler la force appliquée par ledit premier bras contre ladite bague de butée.