Brevet FR2293631A1 — publié le 19760702

Cette invention a pour objet un dispositif de construction et perfectionnée pour absorber ou amortir les chocs ou impacts/subis par un engin utilisant le caoutchouc ou une autre matière élas tomère pour absorber lténergie due aux chocs. Pour amortir les chocs ou impacts, un certain nombre d'amor- tisseurs, de tampons et de pare-chocs présentant diverses constructions sont utilises. Ce qui est commun à tous ces dispositifs, ctest qu'ils sont étudiés pour pouvoir fléchir sous l'effet de chocs ou impacts à amortir ou absorber, tout en exerçant une certaine force de réaction et tout en absorbant par lâ meme lténergie due aux chocs. Un amortisseur de chocs idéal exerce une force de réaction constante qui est égale à la force de retardement maximum admissible, en facilitant ainsi l'absorption des chocs sur la distance la plus courte possible. La caractéristique dtun pareil amortisseur de chocs idéal est représentée dans les fig.1 et 2.La fig. 1 montre la force de compression en fonction de la distance de compression, tandis que la fig. 2 montre lténergie absorbée en fonction de la meme distance. Une pareille caractéristique peut etre obtenue par exemple au moyen d'un dispositif hydraulique à cylindre avec piston ou bélier relié à un réservoir à pression constante. Cette caractéristique peut également être obtenue à l'aide de l'amortisseur de chocs usuel du type utilisé dans les véhicules automobiles à condition aue la vitesse de compression soit constante. Toutefois, le rale de la plupart des amortisseurs de chocs est de ralentir la vitesse d'impact et pour les amortisseurs de chocs à fonctionnement hydraulique usuels, une vitesse de compression décroissante produit une force de réaction considérablement réduite.Ceci se traduit par contrecoup par le fait que la distance de freinage du véhicule nécessaire devient plus longue. Un autre inconvénient des amortisseurs de chocs de ce genre, c'est qu'ils sont de fabrication relativement coateuse et exigent la présence d'un ressort ou d'un élément élastique équivalent afin de retourner à leur position initiale après le choc ou impact. Le caoutchouc est.employé depuis longtemps pour la consti tution des amortisseurs de chocs, de préférence sous la forme de blocs plus ou moins pleins qui sont comprimés par le choc. Ces amortisseurs de chocs présentent cet avantage d'etre de fabrication relativement peu coûteuse et de revenir à leur position initiale après le choc. Ils présentent en revanche l'inconvénient que la force de freinage augmente brutalement avec l'augmentation de la compression subie par le caoutchouc. Pour une force de freinage admissible maximum donnée, un amortisseur de chocs à tampons en caoutchouc implique une distance de freinage dtimpact beaucoup olus longue que pour un amortisseur de chocs idéal correspondant.Ceci ressort des fig. 3 et 4 qui montrent qu'un amortisseur de chocs à tampons en caoutchouc possédant une force de freinage maximum donnée et une distance de freinage donnée absorbe moins que la moitié de l'énergie qui peut etre absorbée par un amortisseur de chocs idéal. Un uareil amortisseur exige, en outre, beaucoup de caoutchouc par rapport à 7'énergie absorbée. Le but de l'invention est de permettre la réalisation, en vue de son application à la technique envisagée, d'un dispositif absorbeur ou amortisseur de chocs ou impacts du type mentionné dans le préambule mais possédant des caractéristiques d'amortissement virtuellement idéales tout en étant de fabrication simule et peu couveuse et exempt des inconvénients précédemment mentionnés. Ce résultat est obtenu grâce à l'invention au moyen du dispositif qui est décrit dans les revendications qui font suite au présent texte. Pour faciliter la compréhension de l'invention, elle est décrite ci-après à titre de diverses réalisations en regard des dessins annexés dans lesquels : Les fiq. 5 et 6 mettent en évidence la caractéristique d'un dispositif amortisseur de chocs conforme à 11 invention. La fig 7 montre diverses variantes de ce disDositif. La fig. 8 est une vue en élévation latérale de celui-ci. La fin. 9 montre ce dispositif visible dans les fig. 7 et 8 à itétat partiellement comprimé. Les fig. 10, Il et l2 représentent des variantes de ce dispositif amortisseur. Le dispositif représenté dans les fig. 7, 8 et 9 est cons titué par deux corps ou tampons en caoutchouc de forme cylin drique 1 qui sont reliés par vulcanisation à des bras 2 et 3. Ces derniers s'retendent dans des directions généralement oppo sées à l'état déchargé. L'angle entre les bras 2 et 3 doit etre assez nettement différent de 1800 afin de donner au centre de rotation des cylindres en caoutchouc une certaine excentricité par rapport à la ligne d'action de la force d'impact. Dans la fig. 9 est représenté le dispositif visible dans la fig. 8 en supposant que l'extrémité externe du bras 2 est suppor tée à pivotement en un point fixe. L'extrémité externe du bras 3 subit l'action d'une force d'impact F qui estcontrecarrée par le couple ou moment de torsion M exercé par le cylindre en caoutchouc 1. Ce couple M est égal à la force F multipliée par la distance a entre la ligne d'action de la force et le centre du cylindre en caoutchouc 1. Quand les bras 2 et 3 se rapprochent l'un de l'autre par pivotement, le couple ou moment M augmente, par exemple comme représenté dans la fig. 3.Toutefois, le bras a augmente concurremment à peu près selon la meme relation et comme la force F est égale à M/a, cette force F demeure approxi mativement constante pendant le pivotement des'bras, ce qui assure la caractéristique que montrent les fig. 5 et 6. Le cy lindre en caoutchouc 1 est exposé à de très fortes contraintes sans que la force de freinage ne devienne trop grande. Il en résulte qu'unie utilisation bien meilleure de la capacité d'absorp tion de l'énergie du caoutchouc est obtenue par comparaison avec ce qui est le cas pour les amortisseurs de chocs agissant simple ment avec compression de caoutchouc. Bien que les dispositifs représentés dans les fig. 7 à 9 représentent des améliorations considérables au point de vue de l'utilisation de la capacité d'absorption de l'énergie du caout chouc, cette capacité peut etre encore améliorée dans le cadre de L'invention. En effet, pendant la torsion du cylindre 1, sa partie interne est déformée à un moindre degré que sa partie externe. La capacité d'absorption de l'énergie du volume total du caoutchouc n'est donc pas utilisée au maximum. Afin d'améliorer encore la capacité d'absorption de l'éner- gie du caoutchouc, des variantes de réalisation telles que celles que montrent les fig. 10, 11 et 12 sont concevables. Suivant la réalisation représentée par la fig. 10, le corps en caoutchouc 1 affecte la forme d'un cylindre creux solidarisé à l'extérieur et à l'intérieur à des coussinets en métal désignés respectivement par 5 et 6. Les bras respectifs 7 et 8 sont reliés à ces coussinets métalliques. Si l'épaisseur du cylindre de caoutchouc 4 est relativement faible par comparaison avec le diamètre du cylindre, il est évident que le caoutchouc subira une charge parfaitement régulière quand les bras 7 et 8 pivotent l'un par rapport à l'autre, de telle sorte qu'on réalise une très bonne utilisation de la capacité d'absorption de l'éner- gie du caoutchouc. Le cylindre en caoutchouc 4 peut etre relié aux coussinets 5 et 6 de diverses manières.C'est ainsi qu'il peut être fixé par vulcanisation ou par serrage ou cramponnage et plus particulièrement que le coussinet externe 5 peut être constitué avantageusement en deux éléments à serrer autour du cylindre en caoutchouc 4 au moyen de vis, de pinces, de mordaches ou d'éléments analogues. Dans les fig. Il et 12 sont représentées des variantes de la courbure que montre la fig. 10 donnant une caractéristique d'amortissement passablement différente. Dans la fig. 11, le corps en caoutchouc 9 est représenté sous la forme d'une sphère dont la surface externe est fixée à une coouille sphérique 10 qui est fixée à son tour au bras 7. La réalisation que montre la fig. 12 s'écarte principalement de celle qui est représentée dans la fig. 10 en ce sens que les extrémités du cylindre en caoutchouc 4 se nrolongent sous la forme de troncs de cônes 11. Un technicien au courant de ce domaine n'aura pas de difficulté pour imaginer un certain nombre de variantes possibles de réalisation de l'invention, sans s'écarter de la portée des revendications faisant suite au présent texte. C'est ainsi qu'on peut envisager une réalisation semblable à celle que montre la fig. 7 mais avec cette différence qu'un des cylindres en caoutchouc 1 et le bras 3 ont été supprimés. En outre, on peut envi sager un exemple dans lequel les extrémités des bras 2 et 3 reliés au cylindre en caoutchouc 1 sont prolongées de façon telle que ces bras sont symétriques par rapport au cylindre pour former un X. A l'aide d'un pareil amortisseur de chocs à profil en X, on peut relier entre eux les deux corps, de telle sorte qu'ils soient maintenus parallèlement quand ils sont pressés l'un vers l'autre.Ce résultat peut être obtenu, par exemple, en reliant à pivotement les extrémités de droite des branches de l'X à un des corps mais en laissant les extrémités de gauche des branches de l'X supportées à coulissement dans le même corps en caoutchouc. Bien que toutes ces réalisations représentées imposent une charge de torsion à la matière élastomère, on peut envisager des amortisseurs de chocs conformes à l'invention dans lesquels la matière est chargée de façon différente, par exemple en compression. Ainsi, on peut envisager que les bras qui pivotent l'un par rapport à l'autre pendant le choc soient articulés l'un à l'autre et qutà l'extrémité articulée, ils soient munis d'un prolongement ressemblant à la mâchoire d'une paire de pinces mécaniques. Une pièce de caoutchouc insérée entre ces choies se trouve comprimée pour absorber l'énergie quand les extrémités externes des bras sont soumises à un choc ou impact. Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'absorption ou d'amortissement des chocs ou impacts subis par un engin utilisant une matière élastomère pour absorber lténergie, caractérisé en ce que des bras (2,8,3,7) sont fixés à la matière élastomère (1,4,9,11) et s'étendent en groupes depuis cette matière dans des directions sensiblement opposées à l'état non chargé du dispositif et en ce que l'angle entre les groupes de bras diminue avec l'augmentation de la charge de la matière élastomère. 2.- Dispositif suivant la revendication l, caractérisé en ce que le bras (a) du couple au-dessus duquel agit la force de charge (F) augmente essentiellement selon la meme proportion que la charge de la matière élastomère (1,4,9,11) de sorte que la force (F) demeure essentiellement constante tandis que l'angle entre les groupes de bras (2,8,3,7) change. 3.- Dispositif suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la matière élastomère affecte la forme d'un solide de révolution (4,9,11) comportant une cavité entourant l'axe de révolution, la majeure partie de la surface du solide (4,9,11) étant solidaire de Darties à forme correspondante (5,6,11) reliées elles-mêmes aux bras (7,8). 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière élastomère (1,4,9,11) est soumise sensiblement à une charge de torsion. 5.- Dispositif suivant la revendication I ou la revendication 2, caractérisé en ce que la matière élastomère est chargée par un effort de torsion, de compression, de tension ou de cisaillement ou une combinaison de ces différents phénomènes.