Brevet FR2673985A1 — publié le 19920918

L'invention a pour objet un élément de défor- mation fonctionnant selon le principe du retournement, comprenant un tube de déformation constitué d'une matière déformable de façon plastique et une butée pour l'une des extrémités du tube, présentant un profil (profil de retour- nement) défini de façon telle que, lorsque le tube est soumis à l'action d'une force à amortir, s'étendant dans le sens de l'axe longitudinal de celui-ci, la butée assure un retour- nement continu de ce tube vers l'arrière, accompagné d'une modification du diamètre du tube De tels éléments de déformation, qui sont connus depuis le document DE-AS 12 82 363, servent, lorsqu'ils sont utilisés dans des automo- biles, à décélérer celles-ci en cas de collision frontale, par exemple, de façon à éviter notamment des déformations critiques de l'habitacle, grâce à un ralentissement re- lativement progressif La transformation d'énergie cinétique en travail de déformation s'effectue alors par un retour- nement vers l'arrière, sur une butée fixe, du tube de déformation, pardessus le profil de retournement choisi en conséquence, pour l'une au moins des extrémités du tube de déformation. Un inconvénient des éléments de déformation connus de ce genre réside en le fait que tous leurs compo- sants sont alignés sur un axe longitudinal commun, sans pouvoir pivoter les uns par rapport aux autres Ce fait peut être désavantageux ne serait-ce que parce que des tubes de déformation n'assurent une déformation définie que lorsque les forces à amortir, ou à décélérer eu égard à leurs effets, s'étendent dans le sens de l'axe longitudinal du tube de déformation Or, si les forces sont dirigées obliquement par rapport à cet axe, le tube de déformation risque de plier, ce qui lui confère une caractéristique force-course qui pré- sente, de façon indésirable, d'abord une montée raide de la force, suivie d'une chute raide de cette force. Le but de l'invention est de créer un élément de déformation du genre mentionné, qui offre de la souplesse en ce qui concerne son installation et qui soit adaptable aux directions d'application de forces Un autre but de l'inven- tion est la création d'un système de poutres conçu en utilisant de tels éléments de déformation, qui peut être soumis à l'action de forces formant certains angles avec les axes longitudinaux des tubes de déformation. Ce but est atteint selon l'invention grâce au fait que le profil de retournement et/ou le support de la butée sont réalisés de manière à admettre au moins des mouvements limités d'oscillation universelle du tube, transversalement par rapport à son axe longitudinal, autour d'axes transversaux fictifs placés du côté de la butée, et grâce à un système de poutres construit en utilisant des éléments de déformation selon lesquels deux tubes de défor- mation, dont les deux extrémités sont associées à des butées logées ou conçues de manière à admettre des mouvements d'oscillation, forment un système du genre d'un triangle isocèle ou équilatéral; des réalisations avantageuses des éléments de déformation selon l'invention seront décrites par la suite. En principe, l'invention permet donc une dispo- sition inclinée du profil de retournement ou du support de la butée, par rapport à l'axe longitudinal du tube de défor- mation Cela est réalisé avantageusement grâce à des mesures très simples, ne nécessitant pratiquement aucun espace supplémentaire L'on tiendra compte du fait que les arti- culations ainsi créées, comprenant donc respectivement une extrémité d'un tube de déformation et la butée correspon- dante ou le support de celle-ci, sont utilisées pour obtenir une déformation définie par retournement vers l'arrière du tube de déformation. Plusieurs exemples de réalisation de l'invention seront expliqués par la suite, au vu des dessins Sur les dessins: les figures 1 et 2 montrent en coupe longi- tudinale des éléments de déformation dotés de profils de retournement de forme sphérique bombée, ou en forme de cuvette sphérique, les figures 3, 4 et 5 montrent un élément de déformation selon l'invention doté d'un profil de retour- nement en forme de cuvette sphérique, c'est-à-dire de forme concave, dans différents états de charge, les figures 6 et 7 montrent deux réalisations dotées d'une bague profilée associée au profil de retour- nement, la figure 8 montre une barre d'articulation réalisée selon l'invention, présentant des profils de retournement aux deux extrémités d'un tube de déformation, les figures 9 et 10 montrent un système de poutres conçu en utilisant de tels éléments de déformation, dans différents états de charge, les figures 11, 12 et 13 montrent une forme de réalisation d'un élément de déformation obtenue en utilisant un profil de retournement sphérique ou en forme de calotte sphérique, sous l'action de charges différentes, les figures 14 et 15 montrent une possibilité de regroupement de différents composants de l'élément de déformation, sous différentes charges, les figures 16 et 17 montrent à leur tour un système de poutres composé d'éléments de déformation réalisés selon l'invention, et la figure 18 montre une forme de réalisation qui sera appelée barre plastique combinée d'articulation. Toutes les figures montrent des vues en coupe longitudinale Sur toutes les figures, la lettre F désigne une force dirigée dans le sens de l'axe du tube de défor- mation, conduisant à la déformation par retournement vers l'arrière de ce dernier, cette force apparaissant par exemple lors d'une collision de l'automobile. Si l'on considère maintenant la figure 1, l'on distingue clairement en 1 le tube de déformation réalisé en une matière déformable de façon plastique, dont l'extrémité gauche sur la figure est associée à une butée 2 comportant le profil 3 de retournement, ayant une forme essentiellement sphérique (convexe), auquel appartient aussi le profil marginal 4 Le choix du profil est défini de façon telle qu'il présente le même contour dans toutes les coupes longitudinales, et qu'il soit capable de retourner vers l'arrière, par élargissement de son rayon, la zone du tube 1 de déformation qui repose sur ce profil, comme l'indique la référence 5. Pour adapter l'orientation de l'axe 6 du tube 1 de déformation à la direction de la force donnée, la butée 7 pourvue du profil 3, 4 de retournement est munie dans cet exemple de réalisation du profil 8 de palier en forme de cuvette sphérique (concave), qui reçoit avec un certain écartement le profil sphérique 9 de la partie rigide du palier Dans ce cas, la butée 7 est réalisée en une pièce en tôle emboutie rigide. La distance entre les parties 7 et 10 sert à ac- cueillir la couche intermédiaire élastique il réalisée en un matériau caoutchouteux, ce qui offre la possibilité d'une os- cillation du tube 1 de déformation selon les flèches 12 autour d'axes 13 d'oscillation quelconques, s'étendant perpendiculairement à son axe longitudinal 6, cette oscilla- tion étant définie par la courbure de la butée 7, sans que le tube 1 de déformation soit sollicité de façon indésirable en pliage La position des axes 13 d'oscillation se situe, de façon avantageuse pour la stabilité, pour ainsi dire à l'intérieur du tube 1, c'est-à-dire sur la figure 1 à droite du profil marginal 4. Cela est valable de façon analogue pour la construction selon la figure 2, qui se distingue de celle de la figure 1 par le fait que le tube 20 de déformation est retourné en arrière vers l'intérieur, comme indiqué en 21. Par conséquent, la butée 22 constitue un profil concave 23 de retournement et, par contre, un profil convexe 24 de palier, qui est entouré par le profil concave 25 de palier en formant un espace intermédiaire qui est lui aussi rempli d'une couche intermédiaire élastique 26. Alors que l'exemple de réalisation de l'invention qui vient d'être traité prévoit une possibilité d'oscillation entre la butée ou le profil de retournement, d'une part, et le palier recevant ceux-ci, d'autre part, les autres exemples de réalisation illustrés ici montrent des possibilités d'oscillation du tube de déformation par rapport au profil de retournement. Sur les figures 3, 4 et 5 est représentée une première forme de réalisation, comprenant un tube 31 de déformation, préreplié en 30, et un profil 32 de retournement en forme de cuvette sphérique (concave) au niveau de la butée fixe 33 Alors que la figure 3 représente l'état initial, c'est-à-dire sans apparition d'une force longitudinale critique F, la figure 4 se réfère au cas d'une déformation partielle du tube 31 de déformation L'on distingue claire- ment une zone repliée 34 sensiblement plus importante (retournée, dans le cas présent, à l'intérieur du tube de déformation resté intact). Si, en raison de l'installation de l'élément de déformation ou en raison de l'apparition d'une force trans- versale orientée dans le sens de la flèche 35 sur la figure , l'on obtient un basculement de la butée 33 par rapport à l'axe longitudinal 36 du tube 31 de déformation, ceci n'influe nullement sur la déformation de ce dernier, car, du fait de la forme en tous sens symétrique en rotation du profil 32 de retournement, l'application de la force sur le tube 31 de déformation reste à tout moment orientée dans le sens de son axe longitudinal 36. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 6 aussi, l'extrémité gauche, sur la figure, du tube 60 de déformation est associée à un profil 61 de retournement en forme de cuvette sphérique, au niveau d'une butée fixe 62. Afin de réduire le rayon de retournement, l'on prévoit en plus une bague profilée 63, dont le profil actif 64 présente un rayon sensiblement plus faible que le profil 61 de retournement proprement dit, et qui est radialement opposée à la zone du profil 61 de retournement qui est active dans le cadre de l'opération de retournement, c'est-à-dire à la zone 65 dans le cas présent. Cette bague profilée 63 génère des rayons de retournement inférieurs à ceux obtenus grâce aux seules mesures décrites au vu des figures 3, 4 et 5. Comme le montre la figure 7, une construction analogue à celle de la figure 6 peut être obtenue aussi dans le cas o l'opération de retournement du tube de déformation, désigné alors par la référence 70, est engendrée radialement vers l'extérieur, au moyen d'un profil 71 de retournement de forme sphérique (convexe) de la butée 72; là encore, une bague profilée 73 peut être prévue, dont le profil 74 est également opposé à peu près radialement à la zone 75 active au moment donné. La figure 8 sert à illustrer les possibilités d'utilisation universelle de l'élément de déformation correspondant à l'invention En 80, l'on distingue un tube de déformation dont les deux zones terminales, représentées en 81 et 82, sont retournées par diminution de leurs dimensions transversales à l'intérieur de la partie intacte du tube 80 de déformation A cette fin, l'on utilise les deux butées fixes 83 et 84 constituant toutes les deux des profils 85 et 86 de retournement ayant une forme de cuvette sphérique. Alors que la butée 83 est logée de façon rigide, le support de la butée 84 est réalisé selon l'exemple de réalisation décrit au vu de la figure 2, en utilisant une couche inter- médiaire élastique 87 Cependant, la capacité d'oscillation proprement dite du tube 80 de déformation est assurée par la conception du profil 86 de retournement, alors que la couche élastique intermédiaire assure ici de tout autres fonctions. Les composants décrits de cette "barre d'articulation" sont maintenus ensemble par l'intermédiaire de la bande 88 de traction, ce qui fait que la couche élastique intermédiaire 87 sert, dans ce cas, principalement au support élastique et à la mise sous contrainte de la bande de traction. Une autre possibilité d'utilisation encore de l'invention, à savoir son utilisation pour la formation d'un système de poutres en V, est illustrée sur les figures 9 et 10. Si l'on considère d'abord la figure 9, l'on distingue deux éléments 90 et 91 de déformation, dont la conception est décrite au vu des figures 3, 4 et 5; les profils de retournement des deux tubes 92 et 93 de défor- mation se présentent sous forme de cuvettes sphériques et sont désignés par 94, 95, 96 et 97 Ces deux éléments 90 et 91 de déformation forment un triangle à peu près équilatéral. Dès qu'une charge critique F apparaît voir figure 10 - l'écartement des butées et de leurs profils 94 et 96 de retournement est conservé grâce à l'installation fixe de ceux-ci, par contre, il se produit un raccourcissement du système, qui entraîne par conséquent une ouverture de l'angle défini entre les deux tubes 92 et 93 de déformation L'on peut démontrer qu'une telle disposition permet d'obtenir une courbe caractéristique de force-course en forme de cosinus, étant donné qu'en raison de la réalisation des profils de re- tournement, les tubes de déformation sont sollicités uni- quement en compression, c'est-à-dire dans le sens de leurs axes longitudinaux. Les figures 11, 12 et 13 servent à illustrer de nouveau le cas traité déjà au vu de la figure 7, cas d'un profil 110 de retournement de la butée 111, ayant une forme sphérique, c'est-à-dire convexe, destiné au tube 112 de déformation qui repose sur le profil 110 de retournement par l'intermédiaire d'une zone 113 repliée vers l'arrière avant la déformation même induite par la charge Cela signifie qu'à l'apparition, sur le profil 110 de retournement, d'une charge critique F orientée dans le sens de l'axe longitudinal 114 du tube 112 de déformation, le diamètre du tube 112 de défor- mation se trouve élargi et le tube est retourné vers l'arrière, pardessus la partie restée intacte du tube 112, comme l'indique la référence 115 Cet effet est obtenu également lorsque, en raison des conditions d'installation ou en raison de l'apparition de forces transversales, la butée 111 est inclinée ou se trouve inclinée, comme le montre la figure 13, par rapport à l'axe longitudinal 114 du tube 112 de déformation. Les figures 14 et 15 montrent un cas d'utili- sation d'un élément de déformation conçu selon ce principe. Le tube 140 de déformation repose, par son extrémité supé- rieure sur les figures, sur le profil 141 de retournement de forme sphérique, qui est supporté par la butée fixe 142 qui reçoit à son tour, par l'intermédiaire de la couche inter- médiaire élastique 143, la partie rigide 144 du palier Le tube 140 de déformation est maintenu de façon rigide en 145, à son extrémité inférieure sur les figures Toutes les pièces décrites sont reliées les unes aux autres au moyen d'une bande 146 de traction de manière à former un ensemble rigide qui, comme le montre la figure 15, se raccourcit sous l'influence d'une force critique F, par le processus de retournement qui commence alors au niveau de l'extrémité supérieure, sur les figures, du tube 140 de déformation. Les figures 16 et 17 montrent un système de poutres similaire à celui correspondant aux figures 9 et 10, présentant une disposition en V ou triangulaire de deux éléments 160, 161 de déformation réalisés selon l'invention, dont les tubes 162 et 163 de déformation reposent par leurs deux extrémités, par l'intermédiaire de parties prérepliées, sur des faces 164, 165 et 166 de retournement. Alors que la figure 16 montre la configuration à l'état sans charge, les deux tubes 162 et 163 de déformation sont déjà raccourcis sur la figure 17, par retournement vers l'arrière sous l'action de la force F Le fait que l'angle compris entre les deux tubes 162 et 163 de déformation se soit élargi pendant cette opération n'a aucune importance en ce qui concerne les opérations de déformation, puisque l'on obtient à tout moment une orientation de la contrainte dans le sens de l'axe. Enfin, la figure 18 montre un cas d'utilisation de l'invention, qui représente une barre plastique d'arti- culation Entre les deux butées rigides 180 et 181, qui portent d'une part un profil 182 de retournement de forme sphérique, et d'autre part un profil 183 de retournement en forme de cuvette sphérique, l'on distingue le tube 184 de déformation, dont les deux extrémités sont prédéformées par retournement, comme l'indiquent les références 185 et 186 Au niveau du profil 182 de retournement, il se produit alors un retournement vers l'extérieur, au niveau du profil 183 de retournement par contre, l'on obtient un retournement de la partie correspondante du tube vers l'intérieur de la partie intacte du tube 184 de déformation Cette conception garantit un déroulement parfait de la déformation même lorsque les deux butées 180 et 181 sont décalées parallèlement l'une par rapport à l'autre, c'est-à-dire, dans le plan du dessin, vers le haut ou le bas, ou bien vers l'avant ou vers l'arrière. L'invention fournit ainsi un élément de défor- mation du genre mentionné ou un système de poutres conçu en utilisant cet élément, qui fonctionne de manière globalement indépendante de l'orientation. REVENDICATIONS 1 Elément de déformation fonctionnant selon le principe du retournement, comprenant un tube de déformation constitué d'une matière déformable de façon plastique et une butée pour l'une des extrémités du tube, présentant un profil (profil de retournement) défini de façon telle que, lorsque le tube est soumis à l'action d'une force à amortir, s'éten- dant dans le sens de l'axe longitudinal de celui-ci, la butée assure un retournement continu de ce tube vers l'arrière, accompagné d'une modification du diamètre du tube, carac- térisé en ce que le profil ( 32) de retournement et/ou le support de la butée ( 7) sont réalisés de manière à admettre au moins des mouvements limités d'oscillation universelle du tube ( 1, 31), transversalement par rapport à son axe longi- tudinal ( 6, 36), autour d'axes transversaux fictifs placés du côté de la butée. 2 Elément de déformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support compris entre une partie rigide ( 10) de palier et la butée ( 7) contient des moyens élastiques ( 11). 3 Elément de déformation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une couche intermédiaire élastique ( 11) est prévue entre un profil sphérique ( 9) au niveau de la partie rigide ( 10) de palier ou au niveau de la butée ( 7) et un profil ( 8) en forme de cuvette sphérique situé au niveau de la butée ( 7) et la recevant ou au niveau de la partie rigide ( 10) de palier. 4 Elément de déformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil ( 71, 61) de retournement est réalisé sous forme d'une sphère ou d'une cuvette sphé- rique ayant un plus grand diamètre que le tube ( 70, 60) de déformation, qui s'appuie sur ce profil par l'intermédiaire d'une partie terminale prérepliée dans le sens de la défor- mation par retournement. il Elément de déformation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des butées ( 83, 84) sont associées aux deux extrémités du tube ( 80) de déformation, et en ce que ces butées sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un organe flexible ( 88) de traction traversant le tube ( 80) de déformation. 6 Elément de déformation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une bague profilée ( 63) coulissant sur le profil ( 61) de retournement est associée à la butée ( 62), le profil ( 64) de cette bague présentant un rayon de courbure inférieur à celui du profil ( 61) de retournement, et cette bague s'appuyant sur la partie du tube ( 66) de déformation, qui est radialement opposée à la zone ( 65) du profil ( 61) de retournement, qui est active dans l'opération de retournement au moment donné. 7 Elément de déformation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une butée ( 180) ayant un profil sphérique de retournement est associée à l'une des extrémités du tube ( 184) de déformation, alors qu'une butée ( 181) ayant un profil en forme de cuvette sphérique est associée à l'autre extrémité du tube. 8 Système de poutres construit en utilisant des éléments de déformation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que deux tubes ( 92, 93) de déformation, dont les deux extrémités sont associées à des butées logées ou conçues de manière à admettre des mouvements d'oscilla- tion, forment un système du genre d'un triangle isocèle ou équilatéral.