Brevet FR2684011A1 — publié le 19930528

PLANCHE DE GLISSE POURVUE D'UN DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT DES VIBRATIONS La présente invention se rapporte à une planche de glisse sur neige ou assimilé, tel qu'un ski, un surf des neiges,, cette planche de glisse étant pourvue d'un dispositif d'amortissement des vibrations. En évolution sur la neige, un ski est soumis à des chocs d 'origines diverses et de toutes natures qui entraînent des vibrations de ce ski Si ces vibrations dépassent un certain niveau, elles pénalisent le confort du skieur et le comportement général du ski. C 'est ainsi notament que certaines vibrations entraînent une perte de contact entre le ski et la neige, ce qui vient 1 5 pénaliser la stabilité, l'accrochage, et la glisse du ski. Un ski est une poutre de forme relativement complexe dont les centres de gravité des différentes sections ne sont pas alignés Cette position des centres de gravité est en outre variable en fonction des différentes structures. 2 O D'une manière générale, un ensemble soumis à une perturbation extérieure vibre autour d'une ou plusieurs fréquences propres qui sont caractéristiques de sa structure et qui résultent de ses répartitions de raideur et de masse Le comportement et les sensations qui résultent de ces vibrations sont influencés par 2 5 la somme des micro-déplacements qui sont générés, dans différentes directions Comme il est bien connu, les déplacements sont minimaux aux noeuds de vibration et sont maximaux aux ventres de vibration Ces vibrations sont amorties plus ou moins vite selon les caractéristiques d'amortissement de la structure. 3 O Parmi les vibrations auxquelles un ski est soumis, les vibrations de flexion dans un plan perpendiculaire à la surface de la semelle du ski ont fait l'objet de nombreuses recherches Ces vibrations appartiennent essentiellement au "premier mode" de vibrations, c'est à dire à l'harmonique Nc 1, et au "troisième 3 5 mode", c'est à dire à l'harmonique N 03. Sur les figures 1 à 3 jointes, la figure 1 représente schématiquement un ski en vue latérale, tandis que les figures 2 et 3 représentent respectivement les déformées de ce ski en amplitude maximale dans le premier et le troisième mode de vibrations. A noter que le premier mode est prédominant pour un ski de slalom spécial, tandis que le troisième mode est prédominant pour un ski de slalom géant. Pour minimiser les effets néfastes de ce type de vibrations dans un ski, il a déjà été proposé, selon le document US-A-3 901 522, d'incorporer dans la structure du ski et sur toute sa longueur une bande de matériau visco-élastique Il a été aussi proposé, selon le document US-A-3 537 717, de placer une telle bande sur la face supérieure du ski et dans toute la zone allant depuis l'emplacement de la fixation de la chaussure jusqu'à la 1 5 naissance de la spatule Il s'est toutefois avéré à l'usage que, dans un cas comme dans l'autre, la suppression globale des vibrations n'était pas favorable, car dans de tels cas les vibrations sont supprimées sans aucune sélection: le ski ne vibre certes plus, mais il a perdu ses caractéristiques essentielles de 2 0 stabilité, d'accrochage, et de vivacité. Estimant donc que, si certaines vibrations sont néfastes, du moins lorsqu'elles dépassent une certaine amplitude, certaines autres vibrations sont au contraire bénéfiques lorsqu'elles ne dépassent pas un certain niveau, la Demanderesse a décrit, selon 2 5 les documents US-A-4 405 149 et US-A-4 438 946, des skis comportant, intégrées dans leur structure, des bandes de matériau visco- élastique dont la position et la longueur sont déterminées en fonction des vibrations à amortir, et par suite en fonction des caractéristiques que le ski doit présenter, selon qu' il S 'agit par 3 O exemple d'un ski de slalom spécial ou d'un ski de slalom géant. D' autres solutions ont été envisagées pour résoudre le problème de 1 ' amortissement des vibrations de flexion correspondant au premier et autre troisième mode, selon le document FR-A-2 575 393 Il s'agit alors de systèmes amortisseurs 3 5 constitués par des couches de matériau visco-élastique qui sont contraintes par des plaques à haut module d'élasticité, ces dispositifs amortisseurs étant placés en surface sur le ski et en des emplacement judicieusement choisis, au niveau des zones de courbures maximales. Ces différents dispositifs connus, S 'ils sont efficaces pour le mode de flexion simple dans une direction perpendiculaire à la surface de la semelle, ne sont pas prévus pour répondre au mode vibratoire combiné flexion-torsion. Un objet de la présente invention est de résoudre, par un moyen simple et peu onéreux, le problème de l'amortissement de ce mode vibratoire combiné flexion-torsion. A ce propos, la figure 4 du dessin annexé représente schématiquement la moitié d'un ski, en vue de dessus On a représenté en pointillés sur cette figure la déformée de ce ski dans le mode combiné précité flexion-torsion. La planche de glisse selon l'invention utilise au moins un dispositif amortisseur dit "à plaque de contrainte", et constitué, de manière en soi connue (voir par exemple le document FR-A- 2.575 393) d'une part d'une plaque en matériau visco-élastique dont par exemple le coefficient d'amortissement est d'au moins 0,5 2 O dans une plage de fonctionnement s'étalant en température de -30 à + 300 C et en fréquence de O à 300 Hz, et d'autre part d'une plaque de contrainte en matériau à haut module d'élasticité, par exemple en alliage d ' aluminium tel que celui disponible dans le commerce sous la marque déposée "Zicral" Pour chacun de ces dispositifs 2 5 amortisseurs, la plaque en matériau visco-élastique est alors collée entre la surface supérieure de la planche de glisse et la plaque de contrainte Pour fixer les idées, l'épaisseur de cette plaque en matériau visco- élastique se situe entre 0,5 et 1,2 mm tandis que son coefficient d'amortissement est compris entre 0,8 et 1,2, et l'épaisseur de la plaque de contrainte est comprise entre 0,5 et 1,2 mm. Par exemple, chaque amortisseur comporte une plaque de contrainte en alliage d'Aluminium de marque "Zicral", d'une épaisseur de 0, 6 mm, qui est collée sur une bande de matériau 3 5 visco-élastique d'une épaisseur de 0,8 mm et de coefficient d 'amortissement de l'ordre de 0,8, optimal pour une température de -10 et pour des fréquences de vibration comprises entre 10 et Hertz. Le ski peut donc comporter au moins un dispositif amortisseur viscoélastique du type précité, qui est placé dans la zone o le matériau visco-élastique situé entre la surface du ski et la plaque de contrainte est le plus sollicité en déformation de cisaillement Il absorbe et dissipe ainsi une quantité d'énergie qui n'est pas restituée à la structure On modifie alors l'effet de la vibration, en diminuant corrélativement 1 ' amplitude de déplacement de la structure. On peut voir sur les figures 2 et 4 que les zones de courbures maximales pour un ski de slalom spécial sont positionnées, pour une structure donnée, dans la zone référencée "A" pour le mode de flexion simple et dans la zone "D" pour le mode de flexion combiné flexion-torsion. Sur ce ski, les emplacements optimaux pour positionner un ou des amortisseurs sont donc légèrement décalés De plus, les plans de sollicitation étant orthogonaux, il parait souhaitable de positionner les dispositifs d' amortissement dans des plans 2 O différents. Un raisonnement similaire peut être effectué pour un ski de slalom géant En comparant les figures 3 et 4, on constate de même en effet un décalage entre les zones de courbures maximales B,C, et D. 2 5 Cependant, pour que l'amortissement soit suffisant, il est nécessaire d'une part que la surface du dispositif amortisseur soit suffisante, et d'autre part qu'il soit constitué d'une seule partie pour minimiser au maximum le manque d' efficacité des bords La disposition d'amortisseurs quasi-plans en divers endroits de la 3 0 structure ne répond pas à ces exigences de manière assez satisfaisante. Un but de l'invention est donc de prévoir, pour une zone déterminée, un dispositif amortisseur unique et efficace dans les différents plans d 'orientation de la structure du ski. 3 5 L'invention vise à améliorer l'amortissement des différents modes de vibrations se développant dans la structure d'une planche de glisse, mais dans des plans ou surfaces orientés différemment Le dispositif amortisseur utilisé est positionné localement sur le ski, de telle façon que ses zones actives correspondent aux zones de courbures maximales respectives aux différents modes de vibration. Cette planche de glisse est du type comportant au moins un élément amortisseur de vibrations qui est rapporté sur la structure de la planche, et qui est constitué d'une part d'une plaque en matériau visco-élastique travaillant au cisaillement et 1 O d'autre part d'une plaque de contrainte dont le module d'élasticité est très élevé par rapport à celui de ce matériau visco- élastique, cette plaque de matériau visco-élastique étant collée entre la planche et cette plaque de contrainte, et ce dispositif amortisseur étant positionné localement sur la planche de glisse sur des zones déterminées de celle-ci. Selon 1 ' invention, et en particulier afin d ' amortir simultanément, et de manière améliorée, des modes de vibrations différents qui se développent dans des zones voisines de la planche de glisse et dans des plans ou surfaces orientés 2 O différement, il est prévu dans ces zones au moins un dispositif amortisseur du type précité, c'est-à-dire à plaque de contrainte, mais conformé de sorte que sa surface de contact avec la planche de glisse, au lieu d'être classiquement plane ou peut-être plus ou moins courbe, enveloppe partiellement ces zones en recouvrant en 2 5 conséquence, au moins en certains endroits, des plans différents de la planche de glisse, ce dispositif ayant par suite une forme enveloppante en trois dimensions combinant plusieurs plans, orientés différemment mais dont au moins 1 'un d'entre eux est sensiblement parallèle au plan supérieur de la planche, la plaque 3 O étant par exemple à section en forme de cavalier en U ou en forme de L. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non-limitatif de réalisation, en 3 5 référence au dessin schématique annexé dans lequel: Figure 5 est une vue en perspective sommaire d'une portion d'un ski de piste équipé d'un dispositif amortisseur selon 1 ' invention. Figure 6 est une coupe transversale simplifiée, selon la direction VI-VI de Figure 5, d'une variante de réalisation pour laquelle l'amortisseur est totalement encastré dans la structure de ce ski. Figure 7 est une vue semblable à Figure 6, mais montrant une autre variante de réalisation. * Figure 8 est une vue semblable à Figure 5, mais illustrant 1 O encore une autre variante de réalisation. Figures 9 à 11 montrent d'autres formes possibles, parmi bien d ' autres, pour la plaque de contrainte. En se reportant à la figure 5, on a représenté une portion d'un ski de neige 1, plus précisément un ski de piste, sur la surface duquel est rapporté un dispositif amortisseur de vibrations 2. Ce dispositif amortisseur 2 est bien-entendu, selon 1 ' enseignement de 1 'art antérieur, positionné localement sur le ski 1 de façon que ses zones actives correspondent aux courbures 2 O maximales relatives aux modes de vibration considérés Il est cependant très particulier Il S 'agit bien sûr et conformément à l'enseignement de l'art antérieur, d'un amortisseur travaillant au cisaillement et comportant une plaque en matériau visco-élastique 3, qui est collée sur la surface du ski 1, et une plaque conjuguée 2 5 4 en matériau à haut module d'élasticité (par exemple en alliage d'aluminium de marque "Zicral") Cependant, la partie basse 5 de ce dispositif amortisseur 2 à plaque de contrainte n'adopte pas une forme plane continue comme c'est le cas dans cet exemple pour sa partie haute 6: comme on le voit nettement sur les figures 5 et 3 O 6, ce dispositif 2 a, dans cette zone basse 5, une section en U renversé à branches courtes et évasées, c'est-à-dire en fait une section qui, conformément à l'invention, est à trois dimensions combinant plusieurs plans orientés différemment, avec au moins un de ces plans (comme c ' est le cas ici pour la base du "U") qui 3 5 est sensiblement parallèle au plan de la surface supérieure 7 du ski. Cette partie basse 5 de l' amortisseur permet alors l 'amortissement de vibrations qui se développent dans trois plans ou orientations différentes, dont le plan 7 du ski et les plans 8,9 des chants de ce ski. De plus, du fait du décalage des zones de courbures maximales de chacun des modes vibratoires, on constate, dans cet exemple de réalisation, une différence de positionnement des zones actives constituant l ' ensemble amortisseur à plaque de contrainte pour répondre aux différences de positionnement des zones de 1 O courbures maximales des modes de flexion simple et de flexion combinée à la torsion. Le couplage qui est réalisé par les jonctions 10 et 11 des faces multiples de la plaque de contrainte 4 procure un effet inattendu et bien plus efficace que celui qui serait procuré par plusieurs amortisseurs à plaque de contrainte pratiquement plane selon l'art antérieur, et qui seraient placés, dans ces mêmes zônes proches de la coupe VI-VI, sur ces mêmes faces adjacentes de la structure du ski. Selon le cas, le dispositif amortisseur peut être soit, 2 O comme c'est le cas pour la figure 5, simplement rapporté sur la surface du ski, soit, comme illustré en figure 6, placé dans un évidement prévu à cet effet et dans au moins deux plans différents dans la structure 12 du ski, de manière à affleurer le reste de la surface de ce ski, soit, selon une solution hybride, avoir ses 2 5 parties latérales 13 (figure 8) encastrées respectivement dans les chants 8, 9 du ski de manière à affleurer ceux-ci, et sa partie supérieure 14 (c'est-à-dire celle qui recouvre une portion de la face supérieure 7 du ski) simplement rapportée sans encastrement sur cette face 7. 3 O A noter que la figure 8 illustre aussi une autre forme avantageuse pour l'amortisseur 2. Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrit en référence aux figures 5, 6, et 8. 3 5 On a déjà vu, selon Figures 6 et 8, que le ou les amortisseurs pourraient être totalement ou partiellement encastrés dans des évidements prévus à cet effet dans la structure du ski, au lieu d' être directement rapportés sur ce dernier. La section de la plaque de contrainte, et donc du dispositif amortisseur, pourrait être en forme de L, comme illustré en Figure 7, et non pas en forme de U Elle pourrait, comme représenté sur cette même Figure 7, être placée de façon dissymétrique par rapport à l'axe longitudinal médian de la planche Elle pourrait aussi être à jonctions plus ou moins arrondies, en fonction de la forme de la structure de la planche 1 O en cet endroit. Selon Figures 9 à 11, o les plaques de contrainte 4 sont dessinées à titre d' exemples nullement limitatifs, ce dispositif amortisseur peut adopter d' ailleurs des formes très diverses modulant les surfaces d'amortissement et efficaces en fonction de 1 5 l'intensité et du positionnement des zones de courbure de la structure de la planche Cette forme de dispositif amortisseur est adaptée aux modes particuliers à amortir. De tels amortisseurs peuvent être multiples, 1 ' emplacement de ces amortisseurs dépendant fortement, d 'une façon générale, de 2 O la structure propre de la planche de glisse. L 'élément visco-élastique 3 lui-même pourrait ne pas épouser continûment la forme complexe de la plaque de contrainte, mais être composé de plusieurs plaques adjacentes. Un même élément amortisseur visco-élastique 3 peut être 2 5 composé de plusieurs plaques, soit superposées soit juxtaposées, de caractéristiques différentes les unes par rapport aux autres, et ceci dans un même plan d'orientation ou non. Les matériaux visco-élastiques pourront aussi différer de même manière selon leur plan d 'orientation. L 'épaisseur du matériau visco-élastique peut varier tout au long d'une même plaque visco-élastique: elle peut par exemple augmenter progressivement d 'un bout à 1 ' autre de cette plaque et être par exemple de 1 'ordre de O, 5 mm à une extrémité et de l'ordre de 2 mm à l'autre extrémité. REVENDICATIONS 1 Planche de glisse sur neige, du genre ski, surf, ou assimilé, cette planche ( 1) comportant au moins un dispositif amortisseur de vibrations ( 2) qui est rapporté sur sa structure et qui est constitué d'une part d'une plaque en matériau visco-élastique ( 3) travaillant au cisaillement et d'autre part d'une plaque de contrainte ( 4) à haut module d'élasticité, cette plaque en matériau visco-élastique ( 3) étant collée entre la planche ( 1) et cette 1 O plaque de contrainte ( 4), et ce dispositif amortisseur ( 2) étant positionné localement sur la planche ( 1) sur une surface et dans une zone déterminée de celle-ci, caractérisée en ce que, afin en particulier d' amortir simultanément des modes de vibrations différents qui se développent dans des 1 5 zones voisines de la planche ( 1) mais dans des plans orientés différemment, il est prévu dans ces zones ( 6,7) au moins un dispositif amortisseur ( 2) de ce type, mais conformé de sorte que sa surface de contact avec la planche de glisse, au lieu d' être classiquement plane ou peut-être plus ou moins courbe, enveloppe 2 O partiellement ces zones en recouvrant de ce fait, au moins en certains endroits, des plans différents ( 7,8,9) de la planche, ce dispositif amortisseur ( 2) ayant par suite une forme enveloppante en trois dimensions combinant plusieurs plans, orientés différemment mais dont au moins un d' entre eux est sensiblement 2 5 parallèle au plan supérieur ( 7) de la planche, le dispositif amortisseur ( 2) étant par exemple à section en forme de L ou en forme de cavalier en U. 2 Planche de glisse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau visco-élastique ( 3) de ce dispositif amortisseur 3 O ( 2) est une plaque continue qui épouse la même forme enveloppante complexe précitée que sa plaque de contrainte ( 4). 3 Planche de glisse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que cet élément amortisseur ( 2) comporte plusieurs parties continues, dont au moins une ( 5) a la forme 3 5 enveloppante complexe précitée et au moins une ( 6) a une forme sensiblement plane classique. 4 Planche de glisse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'au moins un de ces amortisseurs comporte plusieurs plaques en matériaux visco-élastiques de caractéristiques différentes, ces plaques étant superposées. 5 Planche de glisse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'au moins un de ces amortisseurs comporte plusieurs plaques visco-élastiques juxtaposées et de caractéristiques différentes. 6 Planche de glisse selon l'une des revendications 1 à 5, 1 O caractérisée en ce qu'au moins un de ces amortisseurs comporte des plaques de matériaux visco-élastiques de caractéristiques différentes suivant leur plan d'orientation. 7 Planche de glisse selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ce dispositif amortisseur ( 2) est encastré 1 5 dans un évidement prévu à cet effet dans au moins deux plans différents de la structure de la planche. 8 Planche de glisse selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ce dispositif amortisseur ( 2) est placé de façon dissymétrique par rapport à l'axe longitudinal médian de la 2 O planche. 3 5