Brevet FR2515606A1 — publié le 19830506

Installation d'absorption d'énergie Pour siège. La présente invention concerne une installation d'absorption d'énergie pour siège destinée à minimiser pour l'occupant du siège les conséquences possibles d'un accident d'un appareil de transport,par exemple un engin aérien tel qu'un hélicoptère, dans lequel ladite instal- lation est agencée. On connait l'importance considérable des problèmes rencontrés lors de l'élaboration de moyens permettant au pilote ou autre occupant d'un hélicoptère de s'échap- per en toute sécurité de l'engin en cas d'urgence, ceci en particulier compte tenu du fait que ce type d'engin aérien est généralement utilisé à basse altitude; en conséquence, il est très intéressant de tenter d'élabo- rer des installations de siège du type à absorption d'énergie, c'est-àdire spécialement prévuespour assurer la sécurité en cas d'écrasement au sol et agencées de manière à minimiser les conséquences possibles, pour une personne restant à l'intérieur de l'hélicoptère ou ana- logue au moment du choc, de l'écrasement de cet engin au moins à partir d'une altitude relativement faible. Le but de la présente invention est, par conséquent, d'élaborer une telle installation d'absorption d'énergie pour siège qui soit de conception simple et particuliè- rement fiable au cours du fonctionnement, sans impliquer aucun risque d'accident pour des conditions d'utilisation normales. A cet effet, la présente invention concerne une ins- tallation d'absorption d'énergie pour siège, comportant une première structure comprenant un baquet de siège et une seconde structure adaptée à être fixée à l'intérieur d'un engin aérien, véhicule ou analogue, cette installa- tion étant caractérisée en ce que ladite première struc- ture est reliée à ladite seconde structure par des iroyens comprenant au moins un organe déformable, par exemple métallique, agencé pour pouvoir être soumis à une déformation plas- tique prédéterminée et contrôlée,dans le cas d'une force agissant entre lesdites première et seconde structures dans au moins une direction prédéterminée et dépassant une valeur prédéterminée, ceci de manière à permettre un déplacement contrôlé et absorbeur d'énergie entre les- dites structures sous l'action de ladite force. Selon un mode d'exécution de l'invention, onprévoit des organes déformables se présentant sous la forme de barres allongées, par exemple métalliques, pouvant être étirées au travers de matrices d'étirage sous l'effet de la tension laquelle elles sont soumises lors de l'impact, due aux forces d'inertie apparaissant en cas d'écrasement au sol, cet étirage desdites barres au travers des matrices ser- vant alors à absorber l'énergie de cet écrasement d'une façon relativement progressive. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, les barres et matrices sont remplacées par des mandrins qui sont tirés au travers d'organes tubulaires déformables, ceux-ci étant alors dilatés en cas d'impact au sol. Ces deux modes d'exécution de l'invention vont maintenant être décrits, à titre d'exemples nullement limitatifs, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue de côté en élévation d'une installation d'absorption d'énergie pour siège, réalisée conformément à l'invention; la figure 2 est une vue en élévation de l'arrière d'une partie de l'installation de la figure 1; la figure 2 A est une vue en coupe verticale d'un détail de l'installation et correspondant à la partie IIA entourée d'un cercle sur la figure 2; la figure 3 est une vue en -coupe schématique se- lon la ligne III-III de la figure 2; et la figure 4 est une vue en coupe partielle mon- trant une variante de réalisation de l'installation. L'installation d'absorption d'énergie pour siège 15606 représentée aux figures 1 à 3 comprend une première structure comprenant un baquet de siège 10 et un châssis 12 fixé à la partie de support du dossier du baquet de siège 10, cette installation comportant en outre une se- conde structure, laquelle comprend deux colonnes 14 et des consoles 16 au moyen desquelles les colonnes 14 sont fixées à une ossature 18 du véhicule, cette ossature étant seulement schématisée par un trait mixte. Les colonnes 14 qui peuvent, comme représenté, avoir une section transversale carrée, sont montées paral- lèlement l'une à l'autre et s'étendent respectivement dans deux plans verticaux et parallèles Dans l'instal- lation représentée, ces colonnes 14 sont aussi essen- tiellement parallèles au dossier du siège 10 (quoique 1 'on comprenne que ceci ne soit pas essentiel), etainsi, dans cette installation, elles sont, tout comme ce dos- sier du siège 10, inclinées légèrement par rapport à la verticale, comme ceci est visible sur la vue en éléva- tion de la figure 1 Le châssis 12 est monté de sorte à pouvoir se déplacer par coulissement longitudinal sur les colonnes 14, et il comprend à cet effet deux man- chons 20 dont chacun est de section transversale essen- tiellement carrée et reçoit à ajustement coulissant serré l'une des colonnes 14, chacun de ces manchons 20 comportant par ailleurs une lumière 22 s'étendant le long de sa paroi arrière au milieu de celle-ci, d'une extrémité à l'autre du manchon, à travers laquelle lu- mière 22 s'étendent les ailes de fixation des consoles 16 auxquelles les colonnes 14 respectives s'étendant au travers des manchons 20 correspondants sont fixées, ceci par exemple au moyen de broches transversales se situant à l'intérieur des colonnes respectives 14 Chaque manchon comporte à ses extrémités supérieure et inférieure un collier élargi, respectivement 24,26, chacun traversé par la lumière 22, les deux manchons 20 étant intercon- nectés au moyen de traverses supérieure et inférieure, respectivement 28 et 30, chaque traverse étant fixée à chacune de ses extrémités au collier correspondant 24 ou 26 du manchon respectif 20 Les colliers 24,26 sont éga- lement pourvus de façon appropriée d'ailes verticales 32 faisant saillie vers l'avant et s'étendant devant les parois latérales du baquet de siège, auxquelles elles peuvent être boulonnées. Quoique le châssis 12,eten même temps que lui le ba- quet de siège 10, soit en principe longitudinalement coulissable le long des colonnes 14, il est normalement empêché de coulisser ainsi par des barres 36 qui, comme cela sera expliqué de façon plus détaillée cidessous, sont fixées par leurs extrémités supérieures à des cha- piteaux 38 fixés aux extrémités supérieures des colonnes respectives 14, lesdites barres 36 traversant des matrices d'étirage portées par les colliers 24 des extrémités su- périeures des manchons 20. Comme ceci a été représenté à la figure 2 A, chaque barre 36 traverse un passage d'étirage prévu dans une matrice d'étirage correspondante 40, chacuneajustéeà l'intérieur d'un alésage 42 élaboré longitudinalement au travers du collier respectif 24, la matrice 40 présentant à son extrémité inférieure une bride 44 qui porte contre la face inférieure du collier 24 et empêche ainsi la ma- trice 40 d'être tirée vers le haut au travers de l'alé- sage 42. Chaque barre 36 présente la forme d'une tige allon- gée comportant une partie Cylindrique de grand diamètre 36 a et une partie cylindrique coaxiale de plus petit diamètre 36 b reliées l'une à l'autre par une partie tronconique 36 c également coaxiale aux deux parties 36 a et 36 b et étant à ses extrémités axiales correspondantes du même diamètre respectivement que lesdites parties 36 a et 36 b La partie de grand diamètre 36 a de chaque barre 36 s'étend au-dessous de la matrice correspondante 40, tandis que sa partie de diamètre plus petit 36 b s'étend 15606 au travers de cette matrice, jusqu'au chapiteau corres- pondant 38. Le passage d'étirage ou d'extrusion qui s'étend longitudinalement au travers de chaque matrice 40 pré- sente une partie cylindrique supérieure de diamètre plus petit 40 a qui reçoit à ajustement serré la partie 36 b de la barre correspondante 36, et une partie tronconique inférieure coaxiale 40 b qui est de forme complémentaire et reçoit à ajustement serré la partie tronconique 36 c de la barre respective 36. Comme cela est visible sur la figure 3, quatre barres 36 sont associées à chaque colonne 14 et à chaque manchon 20, deux barres 36 étant disposées côte à côte sur une face latérale de chaque manchon 20 qui fait face à l'autre manchon 20 et sur la face opposée à cette face, les barres 36 s'étendant parallèlement l'une à l'autre. Ainsi, chaque collier supérieur 24 porte de façon corres- pondante quatre matrices 40 (non représentées sur la fi- gure 3), chacune d'elles recevant l'une des quatre barres 36. Le fonctionnement d'une installation telle que dé- crite avec référence aux figures 1 à 3 est le suivant: On supposera que l'agencement de siège est installé dans un hélicoptère et que sa descente rapide est stoppée du fait que l'appareil heurte le sol Dans ce cas, l'oc- cupant du siège, en même temps que le baquet de siège , le châssis 12 et autres, exerceront, du fait de leur inertie, une force descendante substantielle sur les matrices 40 du fait des barres 36, ce qui soumettra les parties 36 b de ces barres à une tension importante Du fait de cette force, les parties 36 c et les parties ad- jacentes des parties 36 a des barres 36 seront attirées vers le haut au travers des passages d'étirage corres- pondants, les barres 36 subissant de ce fait une défor- mation plastique durant leur traversée des parties tronconiques 40 b des matrices 40, tandis que les parties respectives 36 a et 36 c subiront une réduction de dia- mètre Une quantité d'énergie importante sera ainsi ab- sorbée du fait de cette déformation des barres, cette énergie provenant bien entendu de l'énergie cinétique du siège et de son occupant, de sorte qu'en comparaison avec la décélération brutale de la partie de l'appareil à laquelle les consoles 16 sont fixées, en cas d'écra- sement au sol, l'occupant du siège sera soumis à une décélération notablement réduite La forme et les dimen- sions des barres 36 sont choisies de telle manière que leur étirage au travers des matrices respectives 40 com- mencera par une force agissant entre le châssis 12 et les colonnes 14 qui corresponde à une décélération de l'occupant du siège qui soit plus faible que celle qui serait capable de lui causer de sérieuses blessures. L'amplitude du mouvement descendant du baquet de siège par rapport à l'ossature 18 de l'appareil dépendra naturellement de la force de l'impact et on laisse au- dessous du baquet 10 autant d'espace qu'il est pratique- ment possible pour permettre un déplacement correspon- dant. On peut envisager bien entendu d'autres façons de déformer un orgaoe métallique ou autre dans des variantes de l'agencement de siège qui vient d'être décrit, ceci pour absorber l'énergie cinétique d'une personne occu- pant le siège dans le cas d'un écrasement au sol Ainsi, par exemple, en se référant à la figure 4, on voit qu'à la place des barres 36 on peut utiliser des moyens ab- sorbeurs d'énergie comprenant au moins un tube métallique déformable 50 (dont seulement une partie est représentée à la figure 4), chacun de ces tubes 50 recevant un man- drin correspondant 52, lequel est également représenté seulement de façon partielle à la figure 4. Selon cette variante, le tube 5 comporte une partie 50 a de diamètre intérieur et extérieur relativement grand, une partie 50 b de diamètre intérieur et extérieur 251560-6 plus petit et une partie tronconique 50 _ par l'intermé- diaire de laquelle les diamètres intérieur et extérieur du tube s'accroissent progressivement depuis ceux de la- dite partie 50 b,à lajonction entre lesparties 50 b et 50 c, jusqu'à ceux de la partie 50 a,à la jonction des parties a et 50 c Le mandrin 52 comprend une tête 54 ayant la forme d'une bille ou d'un bulbe dont la partie la plus large est reçue dans la partie de tube 50 a et une partie tronconique 56 coïncide exactement à la partie tronco- nique 50 c du tube et s'étend jusqu'à une partie plus étroite 56 a du mandrin, reçue dans la partie 50 b du tube adjacente à la jonction entre les parties 50 b et 50 c. Le mandrin 52 comporte une tige 58 qui s'étend depuis la tête du mandrin, coaxialement à la partie 50 b de tube, jusqu 'à une monture de fixation (non représentée), la tige 58 étant de diamètre réduit par rapport à la section in- térieure de la partie 50 b du tube La tige de mandrin 58 peut être fixée, à son extrémité opposée à la tête 54, à une monture appropriée, par exemple un chapiteau sem- blable aux chapiteaux 38 fixes par rapport aux colonnes 14, tandis que l'extrémité de la partie de plus grand diamètre 50 a du tube 50, éloignée de la partie tronco- nique 50 cpeut être assujettie de façon appropriée au châssis 12 Ainsi, dans le cas d'un impact par suite du quel le mouvement descendant de l'agencement de siège est stoppé brutalement, le tube 50 est soumis à une traction descendante par rapport au mandrin 52,de sorte que la partie tronconique 50 c et la portion adjacente de la partie de plus petit diamètre 50 b sont étirées sur la tête de mandrin 54 en étant dilatées radialement, subis- sant de ce fait une déformation plastique et absorbant l'énergie cinétique du siège et de l'occupant, le tout d'une façon pratiquement semblable à celle décrite plus haut avec référence au mode de réalisation des figures 1 à 3. Naturellement, de nombreuses variantes des modes de réalisation susdécrits sont possibles Par exemple,dans lesmodesde réalisation mettant en oeuvre des barres et des matrices telles que celles décrites en relation avec les figures 1 à 3, les barres pourraient tout aussi-bien être fixées au châssis 12 et les matrices d'étirage por- tées par les colonnes 14, par exemple par les chapiteaux 38, les matrices étant alors inversées et la partie de plus fort diamètre des barres s'étendant alors au-dessus des matrices De façon semblable, dans la variante dé- crite avec référence à la figure 4, la combinaison du mandrin et du tube représentés pourrait être inversée avec la partie de diamètre supérieur de chaque tube fixe par rapport aux colonnes 14,et la tige 52 s'étendant vers le bas du mandrin étant fixée au châssis 12. Dans encore une autre variante, une tête de mandrin pourrait être formée à l'extrémité supérieure de chaque colonne 14, chaque manchon 20 ayant un prolongement vers le haut-correspondant au tube 50 et propre à être étiré vers le bas et déplacé par la colonne 14 dans le cas d'un impact. Dans d'autres agencements, la déformation utilisée pour l'absorption de l'énergie peut être conçue sous la forme d'un pliage ou d'un écrasement d'organes métal- liques ou en un autre matériau. Il est à noter que l'agencement de siège décrit avec référence au dessin est adapté à des cas dans les- quels l'impact se produirait à partir du bas, comme cela est le cas le plus courant lorsqu'il s'agit d'hélicop- tères, et que, par conséquent, l'agencement de siège en question est particulièrement destiné à être utilisé dans un hélicoptère Cependant, on comprendra qu'un agen- cement de siège semblable pourrait être utilisé dans d'autres formes de transport et autres, dans lesquelles la direction probable de l'impact serait différente, par exemple horizontale,et que, dans de tels cas, les organes correspondants aux colonnes 14 et aux manchons ,ou autres organes de guidage analogues,seraient agen- cés pour permettre, par déformation des organes défor- mables correspondants, un mouvement relatif entre la structure comprenant le baquet de siège et la structure fixée à l'appareil, engin aérien ou autre véhicule, le long de la direction attendue de l'impact. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nulle- ment à ceux de ses modes d'application et de réalisa- tion qui ont été plus particulièrement envisagés: elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Installation d'absorption d'énergie pour siège, comportant une première structure comprenant un baquet de siège et une seconde structure propre à être fixée à un engin aérien, véhicule ou analogue, caractérisée en ce que ladite première structure ( 10) est reliée à la- dite seconde structure ( 14) par des moyens comprenant au moins un organe d é f o r m a b l e (-36) agencé pour pouvoir être soumis à une déformation plastique prédéterminée et contrôlée dans le cas d'une force agis- sant entre lesdites première et seconde structures dans au moins une direction prédéterminée et dépassant une valeur prédéterminée, ceci de manière à permettre un déplacement contrôlé et absorbeur d'énergie entre les- dites structures sous l'action de ladite force. 2 Installation selon la revendication 1, caracté- risée en ce qu'elle comprend des moyens de guidage ( 12) de ladite première structure ( 10), lui permettant un déplacement le long d'un cheminement prédéterminé par rapport à ladite seconde structure ( 14), le ou chaque or- gane d éf or ma b l e ( 36) étant agencé pour empê- cher un tel déplacement de ladite première structure ( 10) sauf moyennant une telle déformation de l'organe défor- mable ( 36). 3 Installation selon la revendication 1, caracté- risée en ce qu'au moins un organe déformable ( 36) est fixé à l'une desdites structures et coopère avec des moyens ( 40) portés par l'autre structure et adaptés à assurer ladite déformation de l'organe défor- mable dans le cas o une force agissant entre lesdites structures dépasserait ladite valeur prédéterminée. 4 Installation selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisée en ce qu'au moins un organe déformable com- prend une barre allongée ( 36) présentant une section de diamètre supérieur ( 36 a) et une section de diamètre in- férieur ( 36 b) reliées par une section tronconique ( 36 c), il l'extrémité de la barre qui est plus proche de l'ex- trémité la plus petite de la section tronconique que de son extrémité la plus grosse étant fixée à l'une des- dites structures, tandis que ladite section tronconique ( 36 c) s'étend au travers d'un passage ( 40 b) de forme tronconique correspondante prévu à l'entrée d'une ma- trice d'étirage ( 40) fixée à l'autre desdites structures, grâce à quoi une force agissant entre celles-ci dans une direction telle que ladite barre ( 36) se trouve mise sous tension provoquera, si elle dépasse ladite valeur prédéterminée, un étirage de ladite barre au travers de ladite matrice, cette barre étant alors soumise à une déformation absorbant de l'énergie. Installation selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisée en ce qu'au moins un organe déformable com- prend un tube allongé ( 50) ayant une section ( 50 a) de diamètre intérieur plus grand et une section ( 50 b) de diamètre intérieur plus petit, reliées par une section ( 50 c) présentant intérieurement une forme tronconique, ladite section ( 50 a) de diamètre intérieur plus grand étant fixe par rapport à l'une desdites structures, et un mandrin ( 52) s'étendant au travers de la section de diamètre intérieur plus petit étant fixe par rapport à l'autre desdites structures, ce mandrin comportant une tête ( 54) logée dans ladite section de tube de diamètre intérieur plus grand et reliée,par un col tronconique ( 56) s'étendant à travers ladite section tronconique du tube, à une tige ( 58) s'étendant au travers de ladite section ( 50 b) de tube de diamètre intérieur plus petit jusqu'à un organe fixe par rapport à l'autre structure, grâce à quoi une force a g i r a entre lesdites structures dans une direction telle que ladite tige mise sous ten- sion produira, si cette force dépasse ladite valeur pré- déterminée,la traction du mandrin ( 52) au travers dudit tube ( 50) en produisant l'élargissement de la section tronconique ( 50 c) et de la section de diamètre intérieur plus petit ( 50 b) de ce tube, cette déformation du tube ( 50) absorbant de l'énergie. 6 Installation selon la revendication 4 ou 5, adaptée à un hélicoptère, caractérisée en ce que ladite première structure qui comprend ledit baquet de siège ( 10) est montée de sorte à pouvoir se déplacer selon un mouvement de coulissement approximativement vertical le long des deux colonnes ( 14) approximativement verticales et formant au ihoins une partie de ladite seconde struc- ture, ladite barre ( 36) ou ladite tige ( 38) s'étendant d'une façon générale parallèlement auxdites colonnes ( 14) et étant agencées de sorte à être mises sous tension par une force sollicitant ledit baquet de siège ( 10) vers le bas par rapport auxdites colonnes. 7 Engin aérien, véhicule ou autre appareil de transport, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'une ins- tallation d'absorption d'énergie pour siège conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.