Brevet FR2692952A1 — publié le 19931231

i La présente invention a trait de manière générale aux amortisseurs du genre comprenant un piston disposé dans un cylindre et qui détermine avec le fond de ce dernier une chambre dont le volume diminue au fur et à mesure du déplacement du piston vers le fond du cylindre, déplacement qui provoque l'échappement contrôlé d'un fluide contenu dans ladite chambre. De tels amortisseurs sont bien connus dans la pratique On les utilise en particulier dans les suspensions d'automobile en association avec des ressorts. La force antagoniste développée par de tels amortisseurs à l'encon- tre de leur charge axiale est constante quelle que soit la course, de sorte qu'ils ne peuvent pas être utilisés lorsqu'on désire que la force développée par l'amortisseur varie en fonction de la course. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à cet inconvénient et à permettre la réalisation d'un amortisseur à simple ou à double effet qui soit susceptible de résister progressivement de façon exponentielle à l'avance du piston, de telle manière qu'après une certaine course du piston, l'amortisseur s'oppose à tout déplacement du piston au-de Là d'une valeur déterminée de ce dépla- cement. A cet effet, l'amortisseur suivant l'invention renferme entre le fond du cylindre et le piston un corps élastique dont le volume est in- férieur à celui de la chambre déterminée par la position à l'état libre du piston par rapport au fond du cylindre. Un tel amortisseur est dit à simple effet, c'est-à-dire qu'il ne fonctionne que dans un seul sens Si l'on désire un amortisseur à double effet, c'est-à-dire agissant dans deux sens opposés, il suffit de placer un second corps élastique dans le compartiment situé entre le piston et le couvercle fermant ledit cylindre à l'opposé de son fond, ce second corps élastique comportant un volume inférieur à celui du compartiment précité. Ainsi, la variation du volume de la chambre ou du compartiment en- traîne une déformation du corps élastique correspondant à laquelle s'oppose l'indéformabilité de leur paroi, de telle sorte qu'une force antagoniste s'oppose progressivement au déplacement du piston jusqu'à l'arrêter lorsque cette force devient exponentielle. Un tel amortisseur peut bien entendu être appliqué dans une multi- tude de cas; toutefois c'est dans la fonction de stabilisateur inter- vertébral qu'un tel amortisseur paraît devoir présenter le plus d'intérêt. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig 1 est une coupe longitudinale d'un amortisseur suivant l'invention prévu à simple effet. Fig 2 est une vue semblable à celle de fig 1, mais illus- trant un amortisseur à double effet. Fig 3 est une courbe illustrant les variations de la force antagosniste développée par l'amortisseur de fig 1 et 2. Fig 4 est une variante de réalisation du dispositif de fig 2 On a fait figurer en pointillés les éléments permettant de L'associer à deux vertèbres. On a représenté en fig 1 un amortisseur suivant l'invention com- prenant essentiellement un cylindre 1 dont la face extérieure du fond 10 est solidaire d'une rotule 11, ce cylindre étant fermé au niveau de son extrémité opposée au fond 10 par un couvercle 2 Avant le montage de ce couvercle, on engage à l'intérieur du cylindre 1 un piston 3 solidaire par une tige 30 d'une rotule 31, la tige 30 traversant un trou central 20 du couvercle 2 On observe que la hauteur du piston 3 est importante par rapport à la longueur du cylindre 1, de manière à assurer un bon guidage du piston dans l'a Lésage 12 dudit cylindre lorsque ce piston se déplace dans cet alésage. Préalablement à l'introduction du piston 3 dans l'a Lésage 12 du cylindre 1, on place contre la face intérieure du fond 10 un corps éLas- tique 4 tel qu'un bloc de caoutchouc naturel ou synthétique dont le volume à l'état libre est légèrement inférieur à celui de la chambre 13, déterminée par le volume intérieur du cylindre 1 défini entre son fond et le piston 3 lorsque celui-ci repose contre le couvercle 2 Un soufflet 5 solidaire du couvercle 2 et de la tige 30 assure l'étanchéité au niveau de la traversée de cette tige dans le trou 20 de ce couvercle. Lorsqu'une force agit sur les rotules 11 et 31 en direction l'une de l'autre (compression), elle provoque une translation du piston 3 à partir de sa position de repos dans laquelle il est en appui contre la face interne du couvercle 2 en direction du fond 10 du cylindre 1 Ce déplacement entraîne une déformation du corps élastique 4, laquelle est contrecarrée par la rigidité des parois du cylindre 1, de telle sorte que ce corps 4 s'oppose au déplacement du piston 3 avec une réaction croissante Lorsque le volume de la chambre 12 est égal à celui du corps élastique 4 déjà comprimé, la réaction développée par ce corps à l'en- contre du déplacement du piston 3 devient exponentielle et à la limite forme une butée interdisant tout déplacement subséquent du piston 3, si bien qu'en fait le déplacement de celui-ci est alors stoppé Bien enten- du, l'amortisseur représenté en fig 1 ne fonctionne que dans le sens de la compression, c'est-à-dire lorsqu'une force est appliquée pour rap- procher les rotules 11 et 31. Dans le mode d'exécution de fig 2, à l'état libre, le piston 3 n'est pas en appui contre le couvercle 2, mais il forme avec ce dernier un compartiment 14 dans lequel on place un bloc élastique 6 comportant un trou central 6 a qui est traversé par la tige 30 du piston 3 Là encore, le volume du second corps élastique 6 est légèrement inférieur, à l'état libre, à celui du compartiment 14. Le fonctionnement est rigoureusement le même que celui de l'amor- tisseur illustré en fig 1 lorsqu'il résiste à une force de compression tendant à rapprocher les rotules 11 et 31 De manière identique, lors- qu'une force d'extension est appliquée à l'amortisseur de fig 2, c'est- à-dire lorsque cet effort tend à éloigner les rotules 11 et 31, le pis- ton comprime le corps élastique 6 qui résiste à son déplacement de ma- nière de plus en plus importante au fur et à mesure que le volume du corps élastique 6 s'approche de celui du compartiment 14 Puis la réac- tion devient exponentielle Elle forme, lorsque le second corps élasti- que 6 devient incompressible, une butée d'arrêt qui limite tout déplace- ment ultérieur du piston 3. On a représenté en fig 3 la courbe qui illustre la variation de la force résistante de l'amortisseur de fig 2 La partie gauche de la courbe correspond à un effort de compression appliqué sur l'amortisseur et qui représente en fait un déplacement négatif illustré à partir de l'origine La réaction R croît pour la majorité du déplacement de ma- nière relativement faible par rapport à ce déplacement, puis devient exponentielle pour finir asymptotique à une droite D parallèle à l'axe R des ordonnées. Si, au contraire, le déplacement de l'amortisseur est positif (cas d'une traction), la courbe illustrant la résistance antagoniste de l'amortisseur est pratiquement symétrique par rapport à celle corres- pondant à une compression, cette partie de la courbe devenant asympto- tique à une droite D 1 également parallèle à l'axe R des ordonnées. Bien entendu, la courbe est symétrique si les deux corps élastiques 4 et 6 présentent les mêmes caractéristiques de volume et de flexibilité et que la chambre 13 et Le compartiment 14 sont de même volume Par contre, on peut faire varier et les caractéristiques des corps élasti- ques 4 et 6 et les volumes de la chambre 13 et du compartiment 14 de manière à obtenir des efforts résistants différents à la compression ou à la traction. On a enfin présenté en fig 4 un autre mode d'exécution de L'amor- tisseur de fig 2 On observe sur cette figure ainsi que sur la fig 1 que le piston 3 présente une Largeur importante afin d'assurer son gui- dage dans L'alésage du cylindre 1 Fig 4 montre une autre façon d'assu- rer le guidage en question Dans ce mode d'exécution, le piston 3 est de faible épaisseur, tandis que sa tige 30 est solidaire d'une cage tubu- laire 7 par l'intermédiaire de son fond 70, La jupe 71 de cette cage coulissant juste par rapport à l'extérieur du cylindre 1 Un soufflet 8 semblable à celui 5 relie le cylindre 1 et le bas de la jupe 71 de La cage 7 pour assurer l'étanchéité. On a illustré en fig 4 deux implants 9 dont la tête est montée articulée par rapport aux rotules 11 et 31, tandis que leur corps est vissé dans deux vertèbres 9 de manière à constituer un dispositif de stabilisation intervertébral fonctionnant exactement à la manière du disque séparant les deux vertèbres. Bien entendu, on peut prévoir que le piston 3 ne soit jamais tota- lement libre et toujours maintenu stable par l'existence de forces spontanées et opposées développées par les deux corps élastiques 4 et 6. Ces forces n'étant pas nulles au point d'équilibre, on obtient ainsi une stabilisation élastique du piston 3 à un point d'équilibre, de telle sorte que tout déplacement en traction ou en compression excercé sur l'amortisseur entraîne immédiatement une réaction antagoniste Cette pré-contrainte initiale peut bien entendu être fixée en faisant varier le volume et les caractéristiques des corps élastiques dans un amortis- seur dont La chambre et le compartiment restent de volume constant. Comme indiqué plus haut une application particulièrement avanta- geuse de l'amortisseur suivant l'invention consiste à la création d'un dispositif de stabilisation intervertébral, toutefois différentes autres applications médicales peuvent être envisagées par exemple en combinai- son avec un système prothétique quel qu'il soit, l'amortisseur pouvant être uti Lisé sous Les formes d'exécution de fig 1 (simple effet) ou fig 2 et 4 (double effet). Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'e L Le ne limite nullement le domai- ne de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents En particulier, on pourrait prévoir de placer une coupelle contre chaque corps élastique 4, 6 et placer entre chaque coupelle et le fond du cylindre, respectivement le couvercle, un ressort non représenté augmentant la réaction dévelop- pée par l'amortisseur à la compression ou à l'extension ou sous les deux contraintes. R EVEN D I CATI ONS 1 Amortisseur perfectionné du genre comprenant un piston ( 3) disposé dans un cylindre ( 1) et déterminant avec le fond ( 10) de ce dernier une chambre ( 13) dont le volume diminue au fur et à mesure du déplacement du piston vers le fond du cylindre, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 4) progressivement de façon exponentielle à l'avan- ce du piston ( 3) sous l'effet d'une force de compression axiale, lesdits moyens constituant une butée s'opposant à tout déplacement du piston ( 3) au-delà d'une valeur déterminée de ce déplacement. 2 Amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend d'autres moyens ( 6) de résister progressivement de façon expo- nentielle au recul du piston ( 3) sous l'effet d'une force d'extension de direction opposée à celle de compression. 3 Amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre ( 13) limitée par le fond ( 10) du cylindre ( 1) et le piston ( 3) en position libre contient un corps élastique ( 4) dont le volume est inférieur à celui de ladite chambre, la compression totale du corps élastique ( 4) déterminant la course du piston ( 3) sous l'effet d'une force de compression. 4 Amortisseur suivant les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'un second corps élastique ( 6) est placé dans le compartiment ( 14) du cylindre engendré entre le piston ( 3) et le couvercle ( 2) fermant ledit cylindre ( 1) à l'opposé de son fond ( 10), le volume du second corps élastique ( 6) étant inférieur à celui dudit compartiment ( 14) afin que la course du piston ( 3) sous l'effet d'une force opposée à celle de compression soit déterminée par la compression totale du corps 6. Amortisseur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le cylindre ( 1) coulisse dans une cuve ( 7) dont le fond ( 70) est assemblé au piston ( 3). 6 Amortisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les corps élastiques ( 4, 6) développe au repos une force antagoniste initiale par rapport au piston ( 3). 7 Amortisseur suivant l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'un élément élastique est associé aux corps élastiques ( 4, 6). 8 Dispositif de stabilisation intervertébrale, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un amortisseur suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 7.