Brevet FR2630340A1 — publié le 19891027

L'invention concerne un dispositif de sécurité pour les sports de glisse et plus particulièrement pour la fixation des chaussures sur monoski, biski et surf des neiges, à déclenchement électrique, automatique ou commandé, fonctionnant sur piles ou accumulateurs. On connaît des fixations de ski de sécurité à déclenchement électrique, commandées à partir de capteurs électriques de mesure répondant à une charge prédéterminée appliquée à la jambe du skieur comme il est décrit dans la demande de Brevet Français publiée sous le N" 2481 938, ou bien commandées au moyen d'une logique électronique qui enregistre sous forme d'intégrales de temps, les efforts agissant sur le tibia du skieur et les compare avec une courbe admissible de charge de fracture du tibia ( voir la demande de Brevet Français publiée sous le N0 2465 497). Ces fixations complexes qui ont été conçues pour de fortes exigences en ce qui concerne la sécurité, rencontrent, outre leur coût élevé, des problèmes de fiabilité liés pour une part à la dureté du milieu ambiant d'utilisation, c'est à dire : le froid, l'humidité et les vibrations, et pour une autre part à la complexité des moyens mis en oeuvre. Par ailleurs, dans leur ensemble, les dispositifs de sécurité pour ski, qu'ils soient à commande mécanique, électrique ou électronique ne sont déclenchés que par au moins un effort important s'exerçant sur une des jambes du skieur. D'une manière connue, c'est l'anormalité des contraintes appliquées sur la ou les jambes du skieur qui provoque le déclenchement du dispositif de sécurité ; déclenchement qui doit intervenir dans un temps extrèmement bref, au risque dans le cas contraire de ne pas jouer son rôle et due provoquer des dommages physiques importants chez le skieur.Il en résulte que les difficultés moyennes dans la mise au point de fixations de sécurité efficaces ont toujours été la détection, l'analyse et le passage ue l'ordre de déclenchement aux moyens du déclenchement proprement dit. Il parait donc extrèmement avantageux de provoquer un déclenchement des fixations au moment où la chute est pratiquement inéluctable et un bref instant avant qu'elle ne soit réelle. C'est la meilleure hypothèse pour sauvegarder au maximum les membres inférieurs du skieur. D'une manière générale, les dispositifs de sécurité pour fixation de ski connus, n anticipent pas leur déclenchement sur l'instant de la chute. En plus des inconvénients précités, il apparaît que les fixations de sécurité connues, qui ont été conçues pour le biski, ne sont pas appropriées pour un usage en monoski, et totalement inadaptées à la pratique du surf des neiges où la position des pieds est pratiquement transversale å l'axe longitudinal du patin Le but de l'invention est d'apporter des solutions pratiques aux inconvéniénts énumérés ci-dessus, devant permettre de désolidariser les chaussures d'un skieur de leur(s) patin(s) avant que des contraintes sérieuses ne soient appliquées sur ses jambes. Ce résultat est obtenu par l'invention, gracie à un moyen de détection qui prend en compte la position anormale du skieur dans l'espace, en même temps que la décélération provoquée par 1' amorce de sa chute. Ce moyen de détection comprend selon une réalisation avantageuse de l'invention, un contacteur à gravité composé d'un tube cylindrique fermé à-ses extrémités, à l'intérieur duquel peut se déplacer librement une bille métallique qui vient établir un contact entre deux électrodes, électriquement isolées/placées à l'une des extrémités du tube, qui en position repos est orienté verticalement, électrodes en haut, lorsque son axe longitudinal s incline au dessous du plan horizontal. Avantageusement, ce contacteur à gravité peut être placé verticalement sur la combinaison du skieur à hauteur de sa poitrine. Au moment de l'amorce de chute, le buste du skieur tend invariablement à approcher le plan horizontal. La bille métallique, maintenue à la base du tube par son propre poids, se déplace alors vers son autre extrémité, qu'elle atteint si la chute se confirme, accélérée par la décélération relative du skieur dans l'hypothese d'une chute avant ou latérale. Le contact établi provoque le déclenchement simultané des fixations de sécurité en même temps que la libération du (ou des) patins. Selon un point remarquable de l'invention, le déclenchement de de la fixation de securité est assuré avantageusement par un électro-aimant à noyau tirant, fixé sur l'arrière de chaque chaussure du skieur, légèrement au-dessus du talon, qui coopère directement avec la talonnière de fixation. Au moment de la chute le contact à gravité ferme un circuit comprenant deux électro-aimants à noyau, électriquement montés en parallèle sur une source d'alimentation composée de piles ou d'accumulateurs, les électro-aimants sont excités, leur noyau avalé libérant ainsi la gâche de leur talonnière de fixation respective. Ce mode de réalisation est particulièrement simple puisqu'il met en oeuvre un minimum d'éléments pour un déclenchement électriquement assisté. Son efficacité est pratiquement totale puisqu'elle anticipe sur la chute et que par ailleurs, la fiabilité du dispositif est assurée par un circuit électronique simple de contrôle muni d'une alerte sonore, capable de détecter une défection dans le circuit ( fil débranché ou coupé ), ou une source d'alimentation déficiente. Le dispositif selon l'invention permet également accessoirement d'obtenir un déclenchement commandé à volonté par des moyens de commutation tel qu'un contacteur manuel utilisable dans la pratique du ski. Ces moyens permettent d'anticiper ou de retarder à volonté le déclenchement des fixations, principalement dans les évolutions acrobatiques. Un contacteur à gravité à ampoule de mercure fonctionnant sur le même principe que le contacteur à bille précédemment mentionné, peut être également utilisé, mais apparaît peu compatible avec les restrictions des législations nationales et internationales sur l'emploi du mercure. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente schématiquement un dispositif électri- que de sécurité pour la fixation-de chaussures pour sports de glisse. La figure 2 représente en coupe longitudinale un contacteur spécial à gravité. La figure 3 représente en élévation un contacteur manuel à manocontact. La figure 4 représente en coupe longitudinale un contacteur buccal à lames. La figure 5 représente en coupe longi-tudinale et verticale un électro-aimant de déclenchement et un dispositif de fixation de chaussure en position verrouillée. La figure 6 représente en élévation latérale un électro-aimant de déclenchement et un dispositif de fixation de chaussure en position déverrouillée. La figure 7 représente shématiquement un montage des circuits électriques de commande. La figure 1 montre un boitier de commande 1 adapté pour être placé sur ou dans la combinaison du skieur à hauteur de la poitrine , raccordé électriquement, d'une part, avec un cordon 2 à une batterie d'accumulateurs 3, et d'autre part, par deux cordons 4 connectés à l'aide des connecteurs 5 aux deux électro-aimants de déclenchement 6 fixés l'un et l'autre sur l'arrière et légèrement au-dessus du talon de chaque chaussure 7 du skieur. Un contact buccal 8 peut être accessoirement branché électriquement à l'aide d'un cordon 9 dans la prise 10 du boitier de commande 1, ou bien un contacteur manuel 12 à l'aide d'un cordon 11 si le skieur pratique le surf des neiges ou le monoski sans baton. La connection des contacteurs 8 ou 12 rend le contacteur à gravité 13 logé à l'intérieur du boitier de commande 1 inopérant.Une telle disposition des éléments constitutifs- du dispositif selon l'invention permet d'obtenir un déclenchement simultané des électro-aimants libérant les chaussures de leur fixation, soit par une action réflèchie ou réflexe du skieur sur le contacteur buccal8 ou le contacteur manuel 12, soit automatiquement dés l'amorce de chute du skieur par commutation du contacteur à gravité 13 dés que le buste du skieur voisine le plan horizontal. a figure 2 montre en coupe le contacteur à gravité 13 placé de préférence à l'intérieur de boitier de commande 1 mais qui peut également dans une autre variante lui être exterieur. Le contacteur à gravité se compose d'un tube 13 cylindrique en métal ou en plastique d'environ 5 à 10 cm de longueur contenant une bille en métal 14 limitée dans ses déplacements par deux bouchons cylindriques 15 maintenus par des sertissages 16 sur le tube 13. Une élèctrode 17 munie d'un contact à cuvette 18 traverse le bouchon supérieur 15 en matière isolante. Au voisinage du contact 18, une zone 19 est métallisée et électriquement reliée à une électrode 20. Lorsque le tube 13 prend une inclinaison telle que sa partie supérieure est plus basse que sa partie inférieure, la bille 14 se déplace en roulant et vient établir la commutation entre le contact 18 et la paroi métallisée 19. Le contact 18 comme la bille 14 doivent être argentés ou dorés de manière à ce que le contact établi soit d' excellente qualité.Des éssais ont montrés que la bille 14 doit être d'un diamètre trés légèrement infèrieur au diamètre du tube 13 pour qu'un phénomène d'amortissement pneumatique s'opère lors des accélérations verticales subie par la bille 14 au cours des évolutions du skieur Un trou 21 percé dans l'axe du bouchon inférieur 15 participe à modifier l'effet d'amortissement, principalement si l'on cherche à obtenir une réaction rapide à une forte décélération du skieur. La figure 3 montre un contacteur manuel constitué d'une poire cylindrique 12 en caoutchouc fixée-à un manocontact 22 lui-même relié au cordon de liaison 11. Une forte pression sur la poire permet d'obtenir la commutation désirée. Cette commande est particulièrement adaptée aux évolutions acrobatiques en monoski. La figure 4 représente un contacteur buccal où deux lames 23 isolées électriquement, munies de pastille de contact 24 sont montées parallèlement, contacts face à face, à l'intérieur d'une enveloppe 8 en matière plastique moulée ayant une forme telle qu'elle puisse être saisie entre les incisives 25 du skieur à la manière d'une pipe. Une pression des dents doit être nécessaire pour établir le contact entre les pastilles de contact 24 reliées électriquement aux lames 23, elles-mêmes soudées au cordon 9 qui transmet l'ordre de déclenchement au boitier 1. Une languette 26 prolonge l'étui 8 de manière à ce que le skieur puisse tenir le bucco-contact-entre ses dents sans prendre le risque d'effectuer un déclenchement malencontreux. Une excroissance à l'extrémité de la languette 26 assure un meilleur confort en bouche.Cette commande est particulièrement adaptée pour leski alpin de compétition. La figure 5 montre une fixation de chaussure munie d'un déclenchement pour un électro-aimant à noyau 27 dans laquelle une semelle de chaussure 28 est maintenue fortement plaquée sur une plaque de fixation 29 par une talonnière comprenant une gâche 30 comprenant une gâche 31 articulée autour d'un étrier réglable en hauteur; lui-même articulé transversalement sur l'arrière de la plaque de fixation 29. La gâche 31 présente à sa base une spatule 32 qui vient, lorsque la fixation est verrouillée, s'appliquer sur la semelle 28 à la base du contrefort 33. Une gachette 34 permet avec l'index d'une main, de verrouiller la gâche 31 sur le noyau 35 de l'électro-aimant 27 avec le concours d'un galet cylindrique 36 tournant sur un axe transversal 37.L'étrier mobile et réglable solidarisant la gâche 31 à la plaque de fixation 29 comprend dans sa partie supérieure un demi-étrier 38 en forme de U dont les extrémités orientées vers le bas coopèrent avec deux douilles moletées 39 de réglage venant se visser dans un demi-étrier 40 identique au précédent mais aux extrémités filetées et orientées vers le haut, articulé longitudinalement sur l'arrière de la plaque de fixation 29 dans une gorge 41 transversale ouverte sur le dessous. L'électro-aimant 27 de déclenchement est totalement solidaire de la chaussure 7 où l'armature 42 qui le supporte est fixée sur le contrefort 33 par des rivets 43 en coopération avec une plaque de renfort 44. Il est alimenté au moment du déclenchement par un cordon 45 traversant le contrefort 33 par un orifice 46 amménagé à cet effet.A cet instant le noyau cylindrique 35 maintenu en place par l'écrou de réglage 48, est-tiré vers le haut, ce qui a pour effet de libérer la gâche 31 retenue verrouillée par la coopération du noyau 35 et du galet 36. La pression du galet 36 sur le noyau 35 est relativement faible quelque soit l'effort sur la chaussure 7 lorsque la talonnière est convenablement réglée. En position verrouillée, les axes des demi-étriers 38 et 40 et la pointe de la spatule 32, sont alignés presque dans un même plan de manière à ce que le dispositif soit prés d'un équilibre de forces; un mésalignement est toutefois. nécéssaire pour permettre un déclenchement vers l'arrière de la gâche 31 au moment de 1' action de 1'éléctro-aimant 27, le galet 36 servant à diminuer 1' effet de friction à l'encontre du noyau 35. Lorsque la gâche 31 a été libérée et le courant de commande coupé, le ressort 49 repousse le noyau 35 vers le bas qui est disponible pour un nouveau verrouillage et qui doit être positionné de telle manière que lors de l'enclenchement, le galet 36 puisse venir soulever ledit noyau-35 pour le laisser retomber derrière lui après son passage sous l'action combinée du ressort 49 et de son propre poids.Un carter 47 destiné à protéger le système de déclenchement, enveloppe totalement l'électro-aimant 27 à l'exception d'un orifice pour le passage du noyau 35; un bouchon 50 d'accés est disposé au-dessus et dans l'axe dudit noyau 35 afin d' effectuer son montage, son entretien, le réglage de sa course et de permettre un déverrouillage manuel en cas de nécessité. On remarquera qu' un parfait calage de la chaussure 7 dans sa plaque de fixation est nécessaire à un bon fonctionnement du dispositif, et à cet effet, une butée 51 empêchant le recul et ledéplacement latéral de la chaussure 7 est amménagée sur l'arrière de la plaque de fixation 29. La figure 6 montre la talonnière en position déverrouillée. L'électro-aimant 27,sous l'impulsion électrique commandée par le contacteur manuel ou buccal, a libéré la gâche 31 qui,entraînant l'étrier mobile,a basculé sur l'arrière et repose sur le patin 30 La chaussure 7 est compiètement désolidarisée de la plaque de fixation 29. La figure 7 représente schématiquement les composants essentiels au parfait fonctionnement du dispositif selon 1' invention, dans laquelle une batterie de piles ou d'accumulateurs 3 est raccordée par le cordon 2 au boitier de commande 1 à 1'. entrée duquel on trouve un dispositif de protection composé d'un disjoncteur thermique 52 et d'un fusible 53, relié à un interrupteur 54 unipolaire en position marche sur le contact 5. Sur cette position le contacteur à gravité 13 est mis sous tension en même temps qu'un comparateur électronique 57 chargé de détecter toute anomalie dans les connexions extérieures, ainsi qu'une défaillance du circuit d'alimentation qui est remplacé alors par la pile 58 qui actionne l'alerte sonore 59. Par ailleurs, le connecteur 10 qui peut recevoir le contacteur buccal 8 ou le contacteur manuel 12, déconnecte le contacteur 13 si l'un des deux contacteurs 8 et 12 est branché. Sous tension, lorsqu un de ces contacteurs est sollicité ou sous une action du bouton poussoir fugitif 56, le relais 60 commute, même durant un temps trés bref, les élèctro-aimants 27 dont-les noyaux 35 libèrent instantanément les gâches des talonnières qui libèrent à leur tour les chaussures 7 de leur plaque de fixation 29. Le bouton poussoir fugitif 56 a pour rôle de tester le bon fonctionnement du dispositif en provoquant le déclenchement des fixations, mais également à l'aide d'un circuit comparateur électronique associé à un témoin lumineux 61, d'alerter le skieur sur l'insuffisance du niveau de charge de ses batteries. En mode automatique , il est utilisé, bien entendu, pour se libérer de ses fixations. Il va de soi que la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. Par exemple, le dispositif de déclenchement peut faire appel à un dispositif moins simple mais utilisant un courant de commande plus faible. En outre, le dispositif de déclenchement selon l'invention, peut être associé avec de faibles aménagements à de nombreuses fixations de sécurité existantes. R E V E N D I C A T I O N S 1) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de-glisse comportant un contacteur à gravité et un électro-aimant agissant sur une fixation mécanique caractérisée en ce que le contacteur à gravité, placé sur le buste à hauteur de la poitrine, provoque automatiquement, lors d'une chute, la commutation du dispositi-f à double déclenchement électromagnétique qui libère simultanément et séparément les deux fixations mécaniques de sécurité 2) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de glisse selon la revendication'l caractérisé en ce que le dispositif de déclenchement électromagnétique est fixé à 1' arrière de la chaussure de ski, sur le contrefort. 3) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de glisse selon la revendication 1 caractérisé en ce que le contacteur à gravité n'est opérant que lorsque son axe longitudinal est dans une position voisine et au-dessous du plan horizontal. 4) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de glisse selon la revendication 1 caractérisé en ce que la commutation du dispositif de déclenchement électromagnétique est. provoquée par une commande manuelle. 5) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de glisse selon la revendication 1 caractérisé en ce que la commutation du dispositif de déclenchement électromagnétique est provoquée par une commande buccale 6) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de glisse selon les revendications 1, 4 et 5 caractérisé en ce que la connexion de la commande manuelle ou de la commande buccale rend la commande automatique à gravité inopérante sur le dispositif de déclenchement électromagnétique. 7) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de glisseselon la revendication 1 caractérisé en ce que -le dispositif de déclenchement électromagnétique est composé pour l'ésseatiel et par chaussure d'un électro-aimant à noyau tirant. 8) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de glisse selon la revendication 1 caractérisé en ce que la fixation de la chaussure est assurée par une talonnière comportant une gâche articulée sur un étrier mobile réglable. 9) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de glisse selon la revendication 1 caractérisé en ce que le boitier de commande comporte un circuit comparateur électronique provoquant le déclenchement d'une alerte sonore en cas d'anomalie dans la connexion des cordons électriques de liaisons. 10) - Dispositif de fixation à commande électromécanique pour sports de glisse selon la revendication 1 caractérisé en ce que le boitier de commande comporte un circuit comparateur électronique associé à une pile provoquant le déclenchement d'une alerte sonore en cas de défaillance du circuit d'alimentation.