Brevet FR2270488A1 — publié le 19751205

La présente invention a pour objet un dispositif d'absorption progressive de l'énergie cinétique d'un corps en mouvement heurtant un obstacle. Dans sa demande de brevet n 73 36676 déposée le 15 octobre 1973 au nom du demandeur on a décrit un dispositif d'absorption progressive de la force vive comportant un organe télescopique, à éléments coulissant l-'un dans l'autre, l'un des éléments comportant une pluralité de pièces de rupture et l'autre comportant une pièce tranchante venant cisailler l'une après l'autre lesdites pièces de rupture. I1 s'est avéré à l'expérience que ce dispositif fonctionnait de façon très satisfaisante, mais que pour être efficace il fallait que la coursedes deux éléments télescopiques, l'un par rapport à l'autre soit assez importante, ce qui en limitait les possibilités d'emploi. D'autre part, ltencombrement de ce dispositif a pour inconvénient qu'il ne peut pas être facilement placé dans beaucoup d'endroits où l'on désire absorber les effets de chocs brutaux. La présente invention apour objet de tal- lier ces inconvénients et concerne plusieurs modes de réalisation du dispositif d'absorption progressive d'énergie, qui en diminuent l'encombrement et en rendent l'emploi plus facile. le premier mode de réalisation est constitué par un piston cylindrique, muni d'une pluralité de goupilles en saillie, le bord du cylindre étant muni d'un anneau tranchant qui sectionne les goupilles au fur et à mesure que le piston pénètre dans le cylindre. Le deuxième mode de réalisation est constitué par une lame pivotant autour d'un axe qui est le centre géométrique d'une ou plusieurs spirales le long de laquelle sont disposées les goupilles. le troisième mode de réalisation est constitué par un.couteau plat coulissant entre deux flasques que traversent les goupilles. Le quatrième mode de réalisation comporte un vérin de grande section, relié par une tubulure à un vérin de petite section dont le piston est accouplé à un dispositif à cisaillement de goupilles qui peut etre soit constitué de deux éléments télescopiques, soit d'une lame rotative, soit d'un tiroir. I1 est alors possible, en déterminant les sections et courses respectives de ces deux vérins d'une part, d'avoir une course importante de l'élément de cisaillement pour une course très faible du vérin encaissant le choc ; d'autre part, de placer les éléments télescopiques en tout endroit approprié. I1 est d'autre part possible d'associer une pluralité de vérins de détection de chocs,de sections essentiellement différentes, à un même dispositif à cisaillement. À titre d'exemple et pour faciliter la compréhension de llinvention, on a représenté aux dessins annexés Fig. 1 une vue schématique, en coupe partielle, d'un dispositif de cisaillement à éléments télescopiques Fig. 2 une vue schématique, en coupe partielle, d'une variante de réalisation Fig. 3 une vue schématique d'une deuxième variante de réalisation Fig. 4 une vue éclatée, en perspective, d'une troisième variante de réalisation Fig. 5 une vue schématique d'une quatrième variante de réalisation Fig. 6 une vue schématique illustrant un ensemble de dispositifs de détection de chocs reliés à un seul dispositif d'absorption d'énergie. La figure 1 représente un dispositif d'absorption d'énergie analogue à ce qui a été décrit au brevet 73/36676 et est constitué par un cylindre 21 à l'intérieur duquel sont disposés, en spirale:, une pluralité de rivets 22 qui sont cisaillés par un couteau annulaire 23 disposé à l'avant d'un piston 24. La figure 2 représente un dispositif analogue dont les éléments ont été inversés : les rivets 22 sont placés, en spirale, à l'intérieur du piston 24 et, lorsque ce dernier pénètre dans le cylindre 21, ils sont cisaillés par le couteau annulaire 23. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3 les rivets 22 sont placés sur une ou plusieurs spirales sur un disque 25 dont le centre 26 est le centre géométrique desdites spirales. Au centre 6 est articulé un levier 27 comportant un tranchaht 28. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 4 le dispositif d'absorption d'énergie par cisaillement de rivets est constitué par deux flasques 10 et 11 munis d'une pluralité d'orifices 12 dans lesquels sont placés des rivets 22. Les orifices 12 peuvent etre alignés selon des signes droites obliques ou des courbes. Les deux flasques 10 et 11 sont assemblés l'un à l'autre pai dés vis 13 qui passent dans des entretoises cylindriques 16 qui maintiennent les deux flasques 10 et Il à distance l'un de l'autre. Entre les flasques 10 et 11 est placé un tiroir 15 percé d'une ouverture 16 dont la surface correspond à ltespace occupé par les rivets 22. L'un des bords 17 de la fenêtre 16 est tranchant ; à l'extrémité opposée du tranchant 17 le tiroir 15 comporte un oeillet 18. À côté opposé à l'oeillet 18 les flasques 10 et 11 comportent un oeillet 19. On voit qu'en exerçant sur les oeillets 18 et 19 deux tractions en sens opposé, on provoque un déplacement du tiroir 15 entre les flasques 10 et 11, au cours duquel le tranchant 17 cisaille l'un après 11 autre les rivets 22. En se reportant à la figure 5 on voit que le dispositif comprend un élément mobile, par exemple un parechocs d'automobile I, relié à un piston 2 d'un vérin 3, lequel communique, au moyen d'une canalisation 4, avec un vérin 5, de section plus petite, dont le piston 6 est accouplé à une tige 7 qui porte la pièce de cisaillement 8, le corps cylindrique du vérin étant muni d'une pluralité de rivets 9 disposés en spirale. le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant : lorsque le véhicule heurte un obstacle avec son pare-chocs 1 le liquide du vérin 3 est refoulé par le piston 2 et vient actionner le piston 6 qui provoque le déplacement de la pièce de cisaillement 8 qui cisaille les rivets 9 l'un après l'autre jusqu'à absorption complète de l' A titre d'exemple on a comparé le fonctionnement d'un dispositif décrit dans la demande de brevet 73 36676 et celui décrit ci-dessus. Sur le dispositif précédent, muni de rivets d'une section de 4 mm, on a fait tomber une masse de 10 kg d'une hauteur de 3 m : la tige portant la rondelle de cisaillement s'est enfoncée en coupant 20 rivets. Puis après-avoir remplacé les rivets par des rivets de 2 min (c'est-à-dire dont la section est quatre fois plus petite) on a attelé la tige portant la rondelle de cisaillement à un vérin vérin dont le piston a une surface de 15 cm2, ce vérin étant relié à un autre vérin dont le piston a une surface de 6C cv (soit quatre fois plus grande). Sur un plateau solidaire de la tiOe de ce piston on fait tomber d'une hauteur de 3 m une masse de 10 kg et on a pu constater que 20 rivets avaient été cisaillés, ce qui confirme la parfaite équivalence de fonctionnement entre le dispositif selon la présente invention et le dispositif antérieur. Il est donc possible de disposer l'ensemble télescopique à tout endroit approprié en le reliant à un vérin détecteur de chocs qui peut avoir une section importante afin d'avoir une course réduite. Selon un autre aspect de la présente in vention, on dispose une pluralité de détecteurs de chocs tels par exemple qu'un vérin A (figure 6) relié au pare-chocs d'une voiture, un anneau B de fixation d'une ceinture de s- curité, ou une colonne de direction C, tous étant reliés a' un dispositif unique D d'absorptiond'énergie. En employant pour les détecteurs A, B ou C des vérins de diamètre différents on peut faire varier en fonction du rôle de chacun des détecteurs la quantité d'énergie absorbée par le dispositif D. les différents exemples donnés ci-dessus sont relatifs à des automobiles mais l'emploi de dieux vérins de section différentes situés à distance l'un de l'autre parmet d'employer le dispositif objet de la présente invention dans tous les cas où l'on désire absorber la force vive, d'une masse en mouvement. Ce dispositif peut par exemple être employé pour des butoirs de voies ferrées ou pour des barrières d'arrêt pour avions. Ce dispositif peut ùême éventuellement être employé dans un circuit hydraulique comme clapet de surpression taré, dans les cas où l'on désire avoir une trace matérielle de l'importance de la surpression qui s' est produite, cette trace étant matérialisée par le nombre de rivets ci smillés D'autrepart il est bien évident que l'on peut associer aux détecteurs de chocs tels que A, B ou C un dispositif d'absorption d'énergie autre que celui représenté en D, lequel correspond à la figure 1 : on peut en effet uti-- liser ou bien le dispositif de la figure 2 ou bien ceux des figures 3 et 4. D'autre part, on peut obtenir une infinité de lois de décélération en faisant varier la courbe sur laquelle sont placés les rivets 9 ou 22 : on peut prendre des spirales régulières, des spirales lqçrithmiques ou même des courbes tracées point par point en procédant à des essais successifs. On peut également faire varier le diamètre ou la dureté des rivets pour faire varier la loi de la décélération. RnVND IC AT I ON S 1. Dispositif d'absorption progressive d'énergie comportant : deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre, l'une étant munie d'une pluralité de pièces de rupture et l'autre étant munie d'une pièce tranchante venant cisailler successivement lesdites pièces de rupture lors du mouvement relatif des deux pièces mobiles. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les pièces de rupture sont des rivets. 3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel les rivets sont de diamètre variable. 4. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel les rivets sont de dureté variable. 5. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel les rivets sont disposés selon une courbe à pente constante 6. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel les rivets sont disposés selon une courbe à pente variable. 7. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel l'un des éléments mobile est un piston et l'autre un cylindre dans lequel pénbtre le piston. 8. Dispositif selon la revendication -17 dans lequel les rivets sont placés à l'intérieur du cylindre et sont cisaillés par un couteau annulaire porté par le piston. 9. Dispositif selon la rewendication 7 dans lequel les rivets sont placés à l'extérieur du piston et sont cisaillés par un couteau annulaire porté par le cylindre. 10. Dispositif selon les revendications 8 ou 9 dans lequel les rivets sont placés le long d'une spirale à pas constant. 11. Dispositif selon les revendications 8 ou 9 dans -lequel les rivets sont placés le long d'une spirale logarithmique. 12. Dispositif selon les revendications 8 ou 9 dans lequel les rivets sont placés le long d'une courbe déterminée point par point par essais successifs. 13. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel les rivets sont placés en spirales concentriques sur un disque , l'outil de cisaillement étant placé sur un levier monté à rotation sur le centre dudit disque. 14. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel l'une des pièces mobile est constituée par deux flasques assemblés l'un à 11 autre, par des entretoises et traversés par une pluralité de rivets, l'autre pièce étant constituée par une plaque coulissant entre lesdits flasques, cette plaque comportant une fenêtre à travers laquelle passent lesdits rivets et un bord tranchant. 15. Dispositif d'absorption progressive d'énergie comportant : un vérin hydraulique, détecteur de énergie à dissiper ; un deuxième vérin, relié au premier par toute canalisation appropriée ; un dispositif à cisaillement de rivets selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 incluse, l'élément mobile du deuxième vérin étant attelé à l'élément mobile du dispositif à cisaillement. 16 Dispositif selon la revendication 15 dans lequel les deux vérins ont des sections différentes. 17. Dispositif d'absorption progressive d'énergie comportant . une pluralité de vérins hydrauliques, destinés à détecter l'énergie à dissiper ; un vérin hydrau- lique récepteur relié à chacun desdits vérins détecteurs par autant de canalisations ; l'élément mobile dudit vérin récepteur étant attelé à l'élément mobile d'un dispositif à cisaillement de rivets selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 incluse. 18. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait qutil est placé sur une canalisation hydraulique afin de remplir le rôle d'un clapet de surpression taré.