Brevet FR2610680A1 — publié le 19880812

La présente invention a pour objet un élément tubulaire télescopique, notament à usage de perche de téléski. Sous son aspect le plus général, elle concerne un élément tubulaire télescopique pour réaliser une liaison de longueur variable- élastique entre un moyen de traction et un objet à tracter, cet élément étant constitué de tubes coulissants emboîtés et rappelés élastiquement, ces tubes comprenant un tube intérieur coulissant dans un tube extérieur, et éventuellement un ou plusieurs tubes coulissants intermédiaires, le tube intérieur et le tube extérieur étant à relier l'un à l'objet à tracter et l'autre au moyen de traction, chacun des tubes coulissants étant rappelé élastiquement vers l'intérieur du tube extérieur par un moyen extensible élastiquement disposé autour du tube coulissant. Dans le cas des perches de téléski, celles-ci sont généralement constituées de deux ou trois éléments tubulaires susceptibles de coulisser l'un dans l'autre à l'encontre de la force d'un ressort de rappel fonctionnant en traction, le tube extérieur portant à son extrémité inférieure un dispositif de traction de skieur ou d'engin à skis ou à roues, tandis que le tube intérieur est relié à son extrémité supérieure par l'intermédiaire d'un ressort de traction à une attache entraînée par le câble du téléski. Des bagues extérieures et intérieures coopérantes sont disposées à proximité de l'extrémité de chacun des tubes pour éviter leur désaccouplement, la bague extérieure du tube intérieur venant en butée contre la bague intérieure du tube extérieur. Des ressorts de faible longueur, fonctionnant en compression juste avant la butée des deux bagues, évitent des chocs trop importants lorsque les forces en jeu conduisent au maximum autorisé d'étirement du (des) ressortEs) de traction. Ces types de perche présentent cependant une élasticité constante quel que soit leur degré d'allongement, ce qui occasionne des inconvénients dans le cas d'utilisateurs légers et d'utilisateurs de poids élevé. En effet, toutes les perches sont identiques et munies de ressorts convenant à la traction d'utilisateurs de poids moyen : cela signifie que, pour ces derniers , sur un téléski donné les ressorts sont en moyenne à mi-course de leur longueur maximale sur l'ensemble de la remontée, s'allongeant lorsque la pente s'accrolt et se raccourcissant lorsque la pente diminue. D'autre part, en dehors de la saison hivernale, les secousses particulièrement fortes subies par les engins à roues tractés sur la piste nue sont absorbées par l'élasticité instantanée du ressort. Pour un utilisateur léger (enfant par exemple), il peut arriver que la perche ne s'allonge pas suffisament, de sorte que l'utilisateur se trouve tiré presque verticalement par une perche qui a tendance à le soulever, ce qui le déséquilibre par ailleurs, il ressent plus durement les secousses apportées par les inégalités du terrain, car son faible poids mobilise moins qu'un skieur moyen l'élasticité du ressort. Inversement, pour un utilisateur lourd il peut arriver que, au démarrage et avant que les tubes ne soient en extension maximale, l'effort de traction de la perche ne soit pas suffisant pour lui conférer la vitesse voulue, ce qui occasionne une violente secousse au moment de la mise en butée des bagues coopérantes (celles qui évitent le désaccouplement des tubes en cours de traction). La caractéristique force de traction / longueur résultante de ces perches connues est i Illustrée figure 1, où l'on constate que celle-ci est formée de deux segments rectilignes : l'un correspond à l'allongement progressif du ressort entre la longueur initiale lo et la longueur maximale 1M (correspondant à la venue en butée des deux éléments, dans le cas d'un ressort sollicité en traction, ou à la venue en contact des spires, dans le cas d'un ressort sollicité en compression), , cet allongement ayant lieu à élasticité constante ; l'autre, horizontal, correspond à un couplage direct des deux éléments, le ressort comprimé ne jouant plus aucun rôle fonctionnel. Certaines inventions ont cru pouvoir parer à ces inconvénients par un freinage hydraulique ou pneumatique (cf. par exemple les FR-A-2 274 484 et FR-A-2 431 404) ; mais, dans ce cas, l'amortissement résultant obtenu par les dispositifs utilisés ne dépend que de la vitesse relative des différents éléments de la perche, ce qui en particulier ne permet pas de trouver un réglage pouvant résoudre immédiatement et de façon satisfaisante les difficultés résultant à la fois - de la traction trop verticale des utilisateurs légers, - de l'effet des secousses sur les utilisateurs légers, - de la mise en butée de la perche par des utilisateurs lourds lors de l'accélération de départ, et - de la mise en butée de la perche lors de secousses en cours de traction. Toutes ces imperfections proviennent du fait que le problême de la traction, par des perches identiques, d'utilisateurs de poids variable dans des conditions identiques de confort au démarrage et en cours de traction a été mal posé et qu'en conséquence il n'a pu être correctement résolu. En effet, le confort perçu par un utilisateur de poids P donné est déterminé uniquement par l'allongement supplémentaire AL de la perche qu'entrainent les variations de la vitesse de traction ou les freinages dus aux variations de la pente de la piste de remontée ou aux irrégularités du sol. Or toutes ces variations et irrégularités engendrent des variations de force de traction qui sont toutes proportionnelles au poids de l'utilisateur, soit par l'intermédiaire de l'effet d'inertie qu'oppose l'utilisateur aux variations de traction, soit par la force de gravité (poids de l'utilisateur) que doit vaincre la force de traction. Pour tenir compte de ce phénomène et en compenser les effets, la présente invention propose que le moyen extensible élastiquement disposé autour du tube coulissant ait une élasticité qui varie progressivement, en sorte qu'elle satisfasse approximativement une fonction voulue soit de la variation de longueur de l'élément tubulaire, soit de la force qui lui est appliquée. Plus particulièrement, on constate que si, autour de chacun des points d'équilibre que prend l'allongement de la perche tractant l'un quelconque des utilisateurs envisagés (lourd, moyen, léger), les variations absolues de longueur sont aux variations relatives des efforts dans un rapport constant, tous les utilisateurs ressentiront le même degré de confort. Ceci s' exprime en termes mathématiques par At = k . AF / F où L est la longueur que prend la perche sous la force de traction F, et AL la variation de longueur qu'entraîne une variation AF de la force F appliquée. On conçoit que, si k est constant, puisque les forces F et AF sont, en cours de traction, proportionnelles au poids de chaque utilisateur, la variation de ce poids ne modifie en rien les termes de l'égalité, ce qui maintient constant la sensation de confort. Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, l'élasticité du moyen extensible élastiquement varie approximativement à raison inverse de la force F de traction exercée sur l'objet par le moyen de traction, la variation de longueur AL de l'élément tubulaire étant approximativement donnée par la formule At = k . AF / F où k est une constante. Idéalement, le principe qui vient d'être établi conduit à imaginer une perche à élasticité variable dont l'allongement en fonction de la force qui lui est appliquée serait donné par la formule L = k . log F (I) ou, en d'autres termes, telle que la force à appliquer pour lui donner une longueur donnée soit donnée par la formule F = e L/k (Il) La caractéristique longueur/force correspondant à ces formules est représentée sur la figure 2. Toute perche conçue suivant l'une ou l'autre de ces formules présente en outre deux autres propriétés avantageuses importantes - la première est que l'élasticité de la perche varie de façon continue et régulière avec l'allongement qu'elle prend sous l'effet de la force qui lui est appliquée. Ceci évite à un utilisateur -quel que soit son poids- de ressentir, à un moment quelconque de la traction, une variation brutale de la force qui lui est appliquée ; - la seconde est que-l'accroissement continu de l'intensité de la force nécessaire pour provoquer un surcroît d'allongement de la perche permet d'éviter aisément, grâce à un choix judicieux du coefficient k, la mise en butée des tubes qui la constituent. Pour pallier le fait qu'il n'existe aucun matériau simple dont le rapport entre l'allongement et la force appliquée soit donné par l'une ou l'autre des formules (I) ou { ci-dessus, la présente invention propose des modes de réalisation particuliers formés à partir d'agencements de ressorts permettant de se rapprocher autant que possible de la courbe idéale d'allongement de la perche en fonction de la force appliquée (caractéristique illustrée figure 2) ou de toute autre courbe d'allongement qu'il paraîtrait souhaitable d'obtenir, c'est à dire d'obtenir des perches à élasticité continûment variable en fonction de l'allongement, au lieu de perches présentant une élasticité constante sur la quasi-totalité de leur allongement. Dans un premier mode de réalisation, le moyen extensible élastiquement est un ressort spiral dont l'élasticité est variable, ce ressort étant constitué par un fil de diamètre variable s'enroulant en spires à pas variable, ce ressort étant situé entre deux butées solidaires respectivement du tube coulissant et du tube dans lequel coulisse le tube coulissant. Dans le cas d'une perche à deux tubes, l'effet recherché peut être obtenu de façon rigoureuse par un seul ressort en spirale fonctionnant en compression et situé dans la chambre annulaire comprise entre les deux tubes, ce ressort s'appuyant à son extrémité inférieure à la bague extérieure fixée à l'extrémité inférieure du tube intérieur, et à son extrémité supérieure à la bague intérieure fixée à l'extrémité supérieure du tube extérieur. Ce ressort est constitué par un fil de diamètre variable et s'enroulant en spires à pas variable1 de sorte qu'il présente une élasticité variant de façon continue en fonction de sa compression, par butée progressive des spires les plus souples sur les autres spires, qui deviennent de plus en plus rigides au fur et à mesure de l'accroissement de la compression. Dans le cas d'une perche à trois tubes ou davantage, on prévoit des ressorts du même type, placés dans les chambres annulaires formées entre deux tubes consécutifs, et dont les caractéristiques se cumulent pour fournir l'effet désiré. Dans l'un ou l'autre cas, on peut éventuellement envisager de compléter l'action de ce ressort par un ressort fonctionnant en traction entre les extrèmités de la perche, comme dans une perche classique. Dans un second mode de réalisation, le moyen extensible élastiquement est une suite de ressorts spiraux dont les élasticités sont constantes mais différentes, une extrémité de chaque ressort étant en appui sur un ressort contigu de la suite de ressorts et l'autre extrémité du ressort étant en appui soit sur un autre ressort contigu de cette suite, soit sur une butée solidaire du tube coulissant ou du tube dans lequel coulisse le tube coulissant. L'effet désiré est ainsi obtenu de façon approchée, quel que soit le nombre de tubes constituant la perche, par l'ensemble des ressorts spiraux séparés les uns des autres par des bagues coulissantes sur lesquelles peuvent s'appuyer leurs extrémités, la partie inférieure du ressort inférieur s'appuyant sur la bague extérieure fixée à la partie inférieure de chaque tube intérieur, et la partie supérieure du ressort supérieur s'appuyant sur la bague intérieur fixée à l'extrémité supérieure de chaque tube extérieur. Comme dans le premier mode de réalisation, on peut compléter éventuellement l'effet de ces ressorts par un ressort fonctionnant en traction entre les extrémités de la perche, comme dans une perche classique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1, précitée, représente la caractéristique force/longueur d'une perche de la technique antérieure, - la figure 2, précitée, représente la caractéristique force/longueur idéale d'une perche selon l'invention (caractéristique obtenue par le premier mode de réalisation), - la figure 3 illustre schématiquement la structure d'une perche selon le premier mode de réalisation de l'invention, dans le cas d'un élément télescopique à deux tubes, - la figure 4 est une variante de la figure 3, dans le cas d'un élément télescopique à trois tubes, - la figure 5 illustre schématiquement la structure d'une perche selon le second mode de réalisation de l'invention, dans le cas d'un élément télescopique à deux tubes pourvu de quatre ressorts de compression et d'un ressort de traction, - la figure 6 est une variante de la figure 5, avec deux ressorts de compression et un ressort de traction, - la figure 7 illustre la caractéristique force/longueur de la structure de la figure 6. De façon en elle-même connue, les perches de téleski comprennent (figure 3) un tube extérieur 100, dont la partie inférieure 110 est reliée à un dispositif (non représenté) de traction de skieur (sellette) ou d'engin tracté, tandis que la partie supérieure est fermée par une bague 120 reçevant à coulissement un tube intérieur 200, de manière à constituer un ensemble télescopique. Le tube intérieur 200 comprend lui-même une partie supérieure 210 reliée par un câble ou autre organe d'accouplement au moyen de traction (câble sans fin) du téléski (non représenté), ainsi que, à son extrémité inférieure, une bague 220 coopérant avec la bague 120 du tube extérieur pour former butée et éviter ainsi le désaccouplement des deux tubes lorsque ceux-ci sont dans leur position de déploiement maximum. Par ailleurs, les bagues 120 et 220 assurent le guidage axial des deux tubes lorsque ceux-ci coulissent. Dans la chambre annulaire 300 définie entre les deux tubes 100 et 200 (chambre de longueur variable en fonction du degré de déploiement des tubes télescopiques) est disposé un ressort 400 mis en compression entre les deux bagues 120 et 220. Ce ressort est formé d'un fil de diamètre variable s'enroulant en spires à pas variable, de sorte qu'il présente une élasticité variant de façon continue en fonction de sa compression, par butée progressive des spires les plus souples sur les autres spires, qui deviennent de plus en plus rigides au fur et à mesure de l'accroissement de la compression. On obtient ainsi la caractéristique force/longueur désirée, représentée figure 2, où le taux d'accroissement AL/AF décroît continûment au fur et à mesure que l'intensité de la force F augmente. On peut en outre prévoir un ressort supplémentaire 500, sollicité en traction En variante, on peut prévoir une perche constituée de trois éléments télescopiques (figure 4), un tube supplémentaire 600 étant alors placé entre les tubes 100 et 200 décrits précédemment. Les deux cavités 300 et 300' définies par les tubes 100 et 600 d'une part, et 600 et 200 d'autre part reçoivent chacune un ressort 400, 400' de même nature que le ressort 400 de la figure 3. Les ressorts 400 et 400' peuvent ou non avoir des caractéristiques d'élasticité identiques, en fonction de l'effet recherché. Dans un second mode de réalisation, illustré figure 5, les ressorts utilisés sont des ressorts spiraux classiques, à diamètre de fil et pas constant, mais qui sont combinés entre eux de manière à obtenir une caractéristique force/longueur approchant la caractéristique idéale de la figure 2, obtenue avec le premier mode de réalisation -l'approximation étant suffisante, en pratique, pour que l'utilisateur ne ressente pas de différence sensible entre les deux arrangements. A cet effet, si l'on prend le cas d'une perche à deux éléments tubulaires (mais ce mode de réalisation s'appliquerait aussi bien à une perche à trois éléments tubulaires ou plus), la chambre annulaire 300 est divisée en une pluralité de chambres 310,...,340 définies par des bagues 350,...,370 coulissant librement le long du tube intérieur 200. Chacune de ces chambres 310,...,340 est garnie d'un ressort respectif 410,...,440, les ressorts adjacents équilibrant mutuellement leurs efforts par l'intermédiaire des bagues intercalaires 350,...,370 contre lesquelles ils viennent en appui, l'extrémité inférieure du ressort inférieur 410 venant en appui contre la bague 220, et l'extrémité supérieure du ressort supérieur 440 venant en appui contre la bague 120. Chacun de ces ressorts a une élasticité voisine de celle des autres, de sorte que les ressorts de plus faibles raideurs voient, les uns après les autres, leurs spires devenir jointives, de sorte que la raideur globale de l'arrangement de ressorts augmente par paliers chaque fois qu'un nouveau ressort se trouve entièrement comprimé. L'élasticité d'ensemble peut également être modifiée par un ressort supplémentaire 500 sollicité en traction entre les éléments extrêmes 110 et 210, comme dans les exemples de réalisation précédents. On va maintenant expliciter le comportement de cet arrangement de ressorts en fonction de la sollicitation variable de la perche. On considèrera par exemple une perche avec un ressort de traction T et deux ressorts de compression C et C', comme illustré schématiquement figure 6. Les élasticités de ces trois ressorts sont : el, e2, e2 respectivement Au départ, seul intervient le ressort de traction T ; la fonction décrivant l'allongement en fonction de la force appliquée est alors AL = e1 . AF (ou AF = AL / e1 > Puis interviennent les deux ressorts de compression C et C', qui exercent une force supplémentaire s'opposant à 1 'allongement. Pour un allongement donné, la force développée par l'ensemble des ressorts sera alors donnée par le système d'équations AL = e. . AFa AL2 = e2 . AFb AL3 = e3 . AFb, avec AL2 + At2 = AL et AF =lofa + AFb soit : AL = (e2 + e3) . AFb et AF = AL/el + AL/(e2 + e3) L'élasticité de l'ensemble devient alors e' telle que 1/e' = 1/e1 + 1/ 1/(e2 + e3) On constate que e' C'est à dire que l'ensemble devient moins élastique. Lorsque l'un des deux ressorts de compression sera arrivé en blocage de ses spires (dans l'exemple illustré, il s'agit du ressort C', de plus faible raideur), les équations précédentes deviennent AL = e1 . AFa AL2 = e2 . AFb AL3 = 0 AL2 = AL AF AFa + AFb soit AF = AL/el + AL/e2 L'élasticité de l'ensemble devient alors e" telle que 1/e" = 1/e1 + 1/e2 On constate que e" C'est à dire que l'ensemble devient encore moins élastique. I1 suffit dés lors de déterminer les longueurs des ressorts de compression de telle façon que les modifications d'élasticité correspondent aux allongements de la perche permettant de suivre au mieux la courbe idéale recherchée, comme on peut le constater sur la figure 7 qui montre l'allure de la caractéristique obtenue (courbe OABC), très voisine de la courbe idéale logarithmique L. REVENDICATIONS 1. Elément tubulaire télescopique, notamment à usage de perche de téléski, pour réaliser une liaison de longueur variable élastique entre un moyen de traction et un objet à tracter, cet élément étant constitué de tubes coulissants emboîtés et rappelés élastiquement, ces tubes comprenant un tube intérieur (200) coulissant dans un tube extérieur (100), et éventuellement un ou plusieurs tubes coulissants intermédiaires (600), le tube intérieur et le tube extérieur étant à relier l'un à l'objet à tracter et l'autre au moyen de traction, chacun des tubes coulissants étant rappelé élastiquement vers l'intérieur du tube extérieur par un moyen extensible élastiquement disposé autour du tube coulissant, caractérisé en ce que ledit moyen (400,400') a une élasticité qui varie progressivement en sorte qu'elle satisfasse approximativement une fonction voulue soit de la variation de longueur de l'élément tubulaire, soit de la force qui lui est appliquée. 2. Elément tubulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élasticité du moyen extensible élastiquement varie approximativement à raison inverse de la force F de traction exercée sur l'objet par le moyen de traction, la variation de longueur At, de l'élément tubulaire étant approximativement donnée par la formule AL = k . AF / F où k est une constante. 3. Elément tubulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen extensible élastiquement est constitué d'un ou de plusieurs ressorts spiraux. 4. Elément tubulaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen est un ressort spiral dont l'élasticité est variable, ce ressort étant constitué par un fil de diamètre variable s'enroulant en spires à pas variable, ce ressort étant situé entre deux butées solidaires respectivement du tube coulissant et du tube dans lequel coulisse le tube coulissant. 5. Elément tubulaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen est une suite de ressorts spiraux dont les élasticités sont constantes mais différentes, une extrémité de chaque ressort étant en appui sur un ressort contigu de la suite de ressorts et l'autre extrémité du ressort étant en appui soit sur un autre ressort contigu de cette suite, soit sur une butée solidaire du tube coulissant ou du tube dans lequel coulisse le tube coulissant. 6. Elément tubulaire selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tube intérieur est également rappelé dans le tube extérieur par un ressort fonctionnant en traction.