Brevet FR2720007A1 — publié le 19951124

Ski alpin muni d'un dispositif de raidissement et/ou d'amortissement à double effet. L'invention concerne un ski perfectionné muni d'un dispositif destiné à modifier la raideur et/ou l'amortissement, en fonction de la déformée du ski. La plupart des amortisseurs ou systèmes de raidissement existants, sont prévus de telle sorte que la réponse en terme d'amortissement et de raideur est proportionnelle à la force de flexion exercée sur le ski (ce que le spécialiste appelle la déformée' du ski). Un tel exemple de système connu du document US-A- ,251,923 est illustré aux figures 1 à 3. Le dispositif comprend une tige dont une extrémité est fixée rigidement à un endroit donné du ski et l'autre extrémité est libre en translation en dessous d'une flexion déterminée (fl) du ski. Dans cette première configuration (figure 1); le ski est une poutre ayant sa rigidité propre (R) qui augmente de façon sensiblement linéaire en fonction de la flexion. Au-dessus d'une certaine valeur de flexion (fl); I'extrémité libre coopère avec un système de butée qui s'oppose au déplacement de la tige dont la rigidité s'additionne à celle du ski (figure 3). Autrement dit, au-delà d'une valeur de flexion limite (fl), le ski devient beaucoup plus raide et directif. Or, le demandeur a constaté qu'un ski muni d'un tel dispositif conduit à obtenir un engin très guidant donc très stable mais, à l'inverse, difficilement manoeuvrable. Partant de cette constatation, le demandeur a recherché les solutions pouvant amener au meilleur compromis stabilité/facilité de pivotement pour obtenir un ski performant dans toutes les situations de conduite à grande vitesse. En particulier, il a été montré qu'à plat ou lors de l'engagement de courbes à grand rayon, il était nécessaire d'avoir un ski suivant parfaitement la trajectoire avec une grande précision et une bonne stabilité. Il faut donc augmenter ou tout au moins conserver les qualités de raideur et d'amortissement des dispositifs antérieurs. A l'inverse, il a été également constaté qu'il était nécessaire de faciliter la déformée du ski pour faciliter la rentrée en courbe serrée pour avoir un ski pivotant également facilement. Parmi les dispositifs de l'art antérieur, on retrouve un effet de raidissement proportionnel à la flexion exercée sur le ski dans le document FR-A-2 689 411. Dans ce cas, le ski comprend deux éléments de raidissement rapportés sur le corps de base et qui coopèrent entre eux à partir d'une valeur de flexion donnée de façon à augmenter la raideur globale du ski. Dans les documents FR-A-2 675 392, 2 678 517 et 2 694 205; les dispositifs sont des amortisseurs qui fonctionnent également selon le principe que lorsque la déformée du ski augmente, la réponse en terme d'amortissement augmente proportionnellement. Dans l'état de l'art, il est également connu à l'inverse que pour faciliter le pivotement autour du centre de gravité du skieur, il est préférable de soulager les extrémités du ski de la pression exercée par le poids du skieur. Un tel enseignement est décrit dans les documents de l'art antérieur tel que dans les documents DE-GM-79 12 699 et FR 810 762. L'invention décrite dans ces deux documents concerne un ski muni d'une embase à cambre inversé sur lequel est rapporté un raidisseur à cambre normal. Ainsi, lorsque le ski est soulagé du poids du skieur, les extrémités se soulèvent par l'effet du cambre de l'embase et lorsque le skieur appuie sur le ski, le raidisseur annule le cambre de l'embase et plaque les extrémités sur la neige. L'inconvénient de ces dispositifs réside dans le fait qu'au moment de la prise de virage, aucun soulagement des extrémités du ski ne peut réellement intervenir en raison du fait que le skieur imprime un effort important sur le ski pour éviter tout dérapage. Il convient de constater que de tels dispositifs sont inefficaces et ne répondent pas en terme de solution aux réalités de fonctionnement d'un ski sur neige. Enfin, dans l'art antérieur, on connait le document FR-A-2 686 798 qui a pour objet un dispositif interactif visant au contraire à augmenter la pression sur les extrémités "actives" du ski par appui direct de la chaussure sur le dispositif. Par extrémité "active", il faut entendre les parties en contact avec la neige par opposition aux extrémités relevées que sont la spatule et le talon. Dans le cas de la présente invention, la chaussure n'exerce aucun effet direct sur le dispositif visant à modifier la répartition de pression sur la neige. Le but de la présente invention est donc de proposer un ski muni d'un dispositif de raidissement et/ou d'amortissement dont l'effet agit de façon inversement proportionnelle à la flexion exercée sur le ski de façon à obtenir un engin qui présente des propriétés de stabilité et/ou d'amortissement à plat et des propriétés de pivotement et nervosité lors de l'engagement de courbes serrées. Pour cela, le ski selon l'invention est muni d'une poutre et d'un dispositif comprenant: - au moins un élément allongé orienté longitudinalement par rapport au ski reliée au ski par un moyen de liaison rigide et qui comprend au moins une extrémité libre, apte à se déplacer longitudinalement par rapport au ski lorsque le ski est sollicité en flexion, et espacée longitudinalement dudit moyen de liaison rigide; - un moyen de résistance relié au ski, qui coopère avec ladite extrémité libre pour s'opposer à son déplacement; la force de résistance dudit moyen de résistance qui s'oppose au déplacement de ladite extrémité libre diminue entre une position minimale de déplacement et une position maximale de déplacement. Ainsi, lorsque le ski est peu sollicité en flexion c'est-à-dire en conduite à plat ou en grande courbe, I'effet de raidissement et/ou d'amortissement est prépondérant. On obtient un ski stable et suivant parfaitement sa trajectoire. De même, lorsque le ski est déformé en prise de virage plus serré, I'effet sus-mentionné est moins important conduisant ainsi à obtenir un ski pivotant et parfaitement maîtrisable. Selon un mode particulier; ledit moyen de résistance comprend deux régimes distincts de fonctionnement en fonction du déplacement de ladite extrémité libre par rapport au ski; - un premier régime durant lequel une certaine force de résistance s'oppose au déplacement de ladite extrémité libre en dessous d'une valeur de déplacement prédéterminée et, un second régime durant lequel la force de résistance qui s'oppose au déplacement de ladite extrémité libre est nulle ou tout au moins inférieure à la force de résistance du premier régime à partir et au-delà de ladite valeur de déplacement prédéterminée. Selon un autre mode; on prévoit que la diminution de la force de résistance entre la position minimale de déplacement et la position maximale de déplacement est progressive. De préférence, I'élément allongé est reliée rigidement au ski par son extrémité opposée à l'extrémité libre de façon à ce que la distance entre le moyen de liaison rigide soit le plus éloigné possible du moyen de résistance et augmente l'amplitude de déplacement de l'extrémité libre. Dans un premier mode de réalisation, I'extrémité libre de l'élément allongé comprend une augmentation de section et coopère avec des moyens de frottement appartenant au moyen de résistance en dessous de ladite valeur de déplacement prédéterminé; ladite augmentation de section étant, en partie au moins, dégagée desdits moyens de frottement à partir et au- delà de ladite valeur de déplacement de façon à permettre un libre coulissement de l'élément allongé. Avantageusement, les moyens de frottement sont constitués par au moins deux patins de frottement en matériau à coefficient de frottement élevé; ledit moyen de résistance comprenant également un organe de pression qui comprime les patins de frottement contre les surfaces de l'extrémité libre. Selon un autre mode, I'extrémité libre de l'élément allongé comprend une augmentation de section qui coopère avec des premiers moyens de frottement du moyen de résistance, en dessous de ladite valeur de déplacement prédéterminée; puis avec des seconds moyens de frottement, à partir de et au-delà de ladite valeur de déplacement; le matériau choisi pour constituer les seconds moyens de frottement ayant un coefficient de frottement inférieur à celui du matériau choisi pour constituer les premiers moyens. Selon un mode de construction, le moyen de résistance est un amortisseur à fluide liquide ou gazeux comprenant une chambre étanche ayant une cavité interne, un piston relié à ladite extrémité libre et traversant ladite chambre. Selon une caractéristique particulière, ledit piston se déplace dans au moins deux parties de sections transversales différentes; une première partie de section en deçà de ladite valeur de déplacement prédéterminée et une seconde partie de section supérieure à la section de la première partie à partir et au- delà de ladite. Selon une caractéristique générale de l'invention, le dispositif comprend au moins un moyen de guidage longitudinal en translation de l'élément allongé entre I'extrémité libre et le moyen de liaison rigide, pour améliorer sa résistance au flambage. D'autres objets, et caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisations particuliers, faits en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue partielle d'un ski muni d'un dispositif de raidissement selon le brevet de l'art antérieur US-A-5,251,923; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 lorsque le ski est soumis à une flèche déterminée; - la figure 3 est un graphe illustrant la variation de raideur globale (R) en fonction de la flèche subie par le ski selon le mode de l'art antérieur; - la figure 4 est une vue de profil du ski, au repos, selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 4a est une vue de détail du dispositif de la figure 4, dans la première configuration de fonctionnement; c'est-à-dire dans une position de déplacement minimale (P1); - la figure 4b est une vue en coupe selon I-I de la vue de la figure 4a; - la figure 5 est une vue de profil du ski selon le premier mode de l'invention, lorsqu'il est sollicité en flexion et soumis à une certaine flèche, dans une position de déplacement maximale (P2); - la figure 5a est une vue de détail du dispositif de la figure 5; - la figure 5b est une vue en coupe selon 11- 11 de la vue de la figure 5a; - la figure 6 est un graphe illustrant la variation de raideur (R) en fonction du déplacement (d) de l'extrémité libre de la lame sur le ski; - la figure 7 est une vue similaire à la vue de la figure 5a selon une variante; - la figure 8 est une vue partielle d'un ski muni d'un dispositif d'amortissement hydraulique ou pneumatique selon un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 9 est une vue partielle similaire à la vue de la figure 7 à partir d'une certaine valeur de déplacement de la lame sur le ski; - la figure 10 est une vue similaire à la vue de la figure 8 selon une variante; - la figure 11 est une vue similaire à la vue de la figure 1 dans le cas o le dispositif sert de support des fixations. Le ski de l'invention illustré à la figure 4 comprenant le dispositif est constitué par une poutre allongée (1) ayant sa propre distribution d'épaisseur, de largeur et donc sa raideur propre. Il comprend une partie centrale (10) appelée aussi zone de montage des fixations (11, 12) destinés à retenir la chaussure sur le ski. L'extrémité avant (13) de la poutre (1) est relevée pour former la spatule; tandis que l'extrémité arrière (14) I'est également pour former le talon. La poutre comprend par ailleurs une surface inférieure de glissement (15) et une surface supérieure (16). Notons que le contact de la surface inférieure (15) avec la neige se fait entre le point avant de contact (150) et le point arrière de contact (151) correspondant réciproquement aux endroits o ladite surface inférieure commence à se relever. La figure 4 illustre un premier mode de réalisation de l'invention qui comprend un dispositif de raidissement ou d'amortissement rapporté (2) disposé à l'avant de la poutre (1), sur sa surface supérieure (16). Ce dispositif comprend un élément allongé constitué d'une lame flexible (3) ayant une première extrémité fixe (30) solidarisée à la surface supérieure (16) par un moyen de liaison rigide (4); et une seconde extrémité libre (31) qui coopère avec un moyen de résistance (5) qui s'oppose au déplacement relatif de ladite extrémité libre (31) par rapport à la surface supérieure (16) du ski lorsque le ski est sollicité en flexion. Comme le montre la figure 4a et 4b, le moyen de résistance (5) comprend des moyens de frottement constitué par deux patins de frottement respectivement supérieur (50) et inférieur (51) en matériau à coefficient de frottement élevé. Le moyen de résistance (5) comprend également un étrier d'appui et de retenue (52). Les surfaces de frottement de chaque patin (50, 51) sont séparées l'une de l'autre d'une certaine distance (e) correspondant sensiblement à l'épaisseur de l'extrémité libre (31) de section (Sl) sur une première longueur (L1) et sur une largeur (11). Ainsi la surface supérieure (310) et la surface inférieure (311) de ladite extrémité libre sont en contact avec la surface des patins de frottement respectivement supérieur (50) et inférieur (51) en dessous d'une certaine valeur de déplacement (dl) de la lame. Le matériau de frottement peut être constitué par exemple par une couche de caoutchouc thermoplastique ou du matériau viscoélastique. Ainsi, une première couche est collée sur la surface supérieure (16) du ski et une seconde couche est collée sous la paroi centrale de l'étrier de retenue qui a la forme d'un Q (oméga) et qui est fixé par des vis (520). L'extrémité avant (31) de la lame peut ainsi se déplacer selon F1 et F2 entre les patins de frottement (50, 51). Pour qu'il y ait dissipation d'énergie des mouvements longitudinaux selon F1 et F2, I'étrier maintient une pression et pince la lame entre les deux couches. Bien entendu, I'intensité ou la force de serrage de la lame de flexion entre les deux couches de frottement par l'étrier peut être réglable en fonction de l'amortissement que l'on veut obtenir. De même, la position longitudinale du moyen de résistance (5) peut être réglée facilement par la liaison amovible prévue entre l'étrier (52) et la surface supérieure du ski (16). Les figures 5, 5a et 5b montrent le ski muni du dispositif dans une seconde figuration de fonctionnement; c'est-à-dire lorsqu'un seuil de déplacement maximal de l'extrémité libre est atteint dans la direction F1 en fonction de la sollicitation exercée sur la poutre (1). Ainsi, I'extrémité libre de section (Sl) est dégagée des patins de frottement (50, 51) et est engagée dans une cavité (53) de section augmentée dans laquelle les surfaces (310, 311) de l'extrémité libre ne sont plus soumises au frottement. La lame comprend d'autre part un rétrécissement (32) de section (S2) qui peut coulisser librement entre les patins (50, 51) sans frottement (e2 étant inférieur à e, en particulier). Dans cette configuration, le moyen de résistance n'oppose plus de force de résistance à l'encontre de l'extrémité libre de la lame; ce qui fait que le ski devient plus facile à conduire. La figure 6 illustre l'allure de la courbe montrant la variation de la raideur globale (R) du ski en fonction du déplacement (d) de l'extrémité libre, lui-même proportionnel à la déformée du ski. De préférence, comme le montre la figure 5a; la lame comprend une zone de transition (320) entre l'extrémité libre (31) de section forte (S1) et le rétrécissement (3) adjacent de section plus faible (S2); dans laquelle la diminution de section se fait progressivement afin de faciliter le retour en place de la lame lorsque le ski reprend sa forme initiale. La figure 7 illustre une variante du mode précédent. La lame comprend également une extrémité libre (31) avec augmentation de section suivie d'un rétrécissement (32). Ladite extrémité libre (31) coopère avec un moyen de résistance (5) qui comprend, en premier une série de patin (50a, 51a) choisi dans un matériau ayant un coefficient de frottement déterminé et, ensuite, une seconde série de patin (50b, 51b), adjacent à la première série, et choisi dans un matériau ayant un coefficient de frottement inférieur au matériau de la première série. Ainsi, dès que l'extrémité libre (31) qui se déplace dans le sens F1 atteint le niveau de la seconde série, la force de résistance qui s'oppose au déplacement de la lame diminue. Les figures 8 à 10 illustrent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel le moyen de résistance du type frottement est remplacé par un amortisseur à fluide liquide ou gazeux. Dans ce cas, I'amortisseur comprend, au moins deux régimes de fonctionnement distincts dans le cas des figures 8 et 9 et un seul régime d'évolution progressive dans le cas de la figure 10. Le dispositif d'amortissement (2) comprend une lame (3) ayant également une extrémité fixe (30) et une extrémité libre (31). Ladite extrémité libre s'engage dans une chambre étanche (20) et se termine par un piston (21). La chambre comprend une cavité interne (22) se trouvant divisée par le piston en deux volumes (220, 221), variables en fonction du déplacement de piston dans ladite cavité. Le piston (21) est traversé par un ou plusieurs orifices (210) permettant le passage du fluide du premier volume (220) dans le second (221) et inversement. La cavité interne (22) présente, au moins, deux parties; une première partie de section transversale rétrécie (S1) suivie d'une seconde partie de section transversale augmentée (S2). En début de course; c'est-à-dire pour un faible déplacement de l'extrémité libre (31) de la lame (3); le piston se déplace dans la première partie de section transversale (S1) correspondant, sensiblement à celle du piston. Dans ce cas, le fluide passe du second volume (221) au premier volume (220) à travers les orifices de passage prévus (210). Un véritable effet d'amortissement est crée qui fait que, plus le déplacement est précipité et brutal, plus le mélange de gaz et de liquide exerce un effet d'amortissement sur le piston en raison de l'inertie, lorsqu'il traverse les orifices. Par la poursuite de la course du piston (20) dans la partie de section augmentée (S2), à partir d'une arête de détente (23) atteint par le piston, le fluide (liquide ou gaz) peut alors s'écouler librement à travers l'augmentation de section crée (222) d'un volume à l'autre; de sorte que l'effet d'amortissement se trouve fortement diminué à partir d'un certain déplacement. Pour le retour du piston, c'est l'élasticité propre du ski qui s'exerce, à la façon d'un ressort de rappel permettant au dispositif de reprendre sa configuration initiale. Pour éviter tout risque de flambage de la lame et un meilleur coulissement à l'intérieur du moyen de résistance (5), on peut prévoir un ou plusieurs moyen de guidage (6) situé entre ledit moyen de résistance et l'extrémité fixe (30). Ce moyen est d'autant plus efficace que le ski doit subir de fortes flexions dans certaines conditions de terrains ou pour certaines disciplines. Dans le cas particulier de la figure 10, on obtient une diminution progressive de l'effet d'amortissement, qui se traduit par une diminution de la force de résistance qui s'oppose au déplacement du piston (21) entre la position minimale P1 et la position maximale P2. On prévoit pour cela une augmentation progressive de la section transversale de la cavité interne (22) dans la direction du déplacement F1 de la lame lorsque le ski est sollicité en flexion. Le moyen de liaison rigide (4) permettant la solidarisation de la lame sur le ski, dans tous les cas de figure décrits précédemment, peut être un moyen démontable du type vissage, rivetage ou autre, ou encore un moyen inamovible tel que collage ou soudage par vibration, par exemple. L'élément allongé (2) peut prendre toute forme voulue. Il peut s'agir d'une lame flexible sous forme d'une plaque plane allongée ou au contraire d'un profilé ayant une ou plusieurs nervures longitudinales permettant d'augmenter sa résistance au flambage. Elle peut être réalisée par injection en matière plastique chargée. Dans le cas d'utilisation de matériaux à haut module tel que l'acier ou le carbone, la lame peut être remplacée par un simple jonc cylindrique ou rectangulaire de faible section, afin de ne pas dépasser des valeurs de compression trop importantes. Il va de soi que le dispositif peut être disposé sur le ski à tout endroit, ailleurs que sur l'avant. D'une façon avantageuse, il peut aussi servir de plateforme pour supporter les fixations comme illustré à la figure 11. Dans ce cas, la lame (2) doit présenter une largeur suffisante pour recevoir les fixations (11, 12) qui lui sont solidarisées directement pour permettre un fonctionnement normal du dispositif. Bien entendu, I'invention n'est pas limité aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. Ainsi, le spécialiste peut envisager le remplacement du moyen de résistance par d'autres moyens équivalents sans pour autant sortir de l'esprit et de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ski muni d'une poutre (1) et d'un dispositif (2) destiné à modifier la raideur et/ou l'amortissement des vibrations comprenant: - au moins un élément allongé (3) orienté longitudinalement par rapport au ski relié au ski par un moyen de liaison rigide (4) et qui comprend au moins une extrémité libre (31), apte à se déplacer longitudinalement par rapport au ski lorsque le ski est sollicité en flexion, et espacée longitudinalement dudit moyen de liaison rigide; - un moyen de résistance (5) relié au ski qui coopère avec ladite extrémité libre (31) pour s'opposer à son déplacement, caractérisé en ce que la force de résistance dudit moyen de résistance (5) qui s'oppose au déplacement de ladite extrémité libre (31) diminue entre une position de déplacement minimale (P1) et une position de déplacement (P2) maximale. 2. Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de résistance comprend deux régimes distincts de fonctionnement en fonction du déplacement de ladite extrémité libre par rapport au ski: - un premier régime durant lequel une certaine force de résistance s'oppose au déplacement de ladite extrémité libre (31) en dessous d'une valeur de déplacement prédéterminée (dl) et, - un second régime durant lequel la force de résistance qui s'oppose au déplacement de ladite extrémité libre (31) est nulle ou inférieure à la force de résistance du premier régime, à partir et au-delà de ladite valeur de déplacement prédéterminée (dl). 3. Ski selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité libre (31) de l'élément allongé (3) comprend une augmentation de section (Sl) et coopère avec des moyens de frottement appartenant au moyen de résistance (5) en dessous de ladite valeur de déplacement prédéterminé; ladite augmentation de section étant, en partie au moins, dégagée desdits moyens de frottement à partir et au-delà de ladite valeur de déplacement (dl) de façon à permettre un libre coulissement de la lame. 4. Ski selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de frottement sont constitués par au moins deux patins de frottement (50, 51) en matériau à coefficient de frottement élevé; ledit moyen de résistance comprenant également un organe de pression (52) qui comprime les patins de frottement (50, 51) contre les surfaces de l'extrémité libre (31). 5. Ski selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité libre (31) de la lame (3) a une augmentation de section (S1) qui coopère avec des premiers moyens de frottement (50a, 51a) du moyen de résistance (5), en dessous de ladite valeur de déplacement prédéterminée; puis avec des seconds moyens de frottement (50b, 51b), à partir de et au-delà de ladite valeur de déplacement; le matériau choisi pour constituer les seconds moyens de frottement ayant un coefficient de frottement inférieur à celui du matériau choisi pour constituer les premiers moyens. 6. Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de résistance (5) est un amortisseur à fluide liquide ou gazeux comprenant une chambre étanche (20) ayant une cavité interne (22); un piston (21) relié à ladite extrémité libre (31) et traversant ladite chambre (20). 7. Ski selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit piston (21) se déplace dans au moins deux parties de sections transversales différentes; une première partie de section (Sl) en deçà de ladite valeur de déplacement prédéterminée et une seconde partie de section (S2) supérieure à la section (Sl) de la première partie à partir et au-delà de ladite. 8. Ski selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux parties de section transversale différente sont séparées par une arête de détente (23). 9. Ski selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diminution de la force de résistance entre la position minimale de déplacement (P1) et la position maximale de déplacement (P2) est progressive. 10. Ski selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de résistance (5) est un amortisseur à fluide liquide ou gazeux comprenant une chambre étanche (20) ayant une cavité interne (22); un piston (21) relié à ladite extrémité libre (31) et traversant ladite chambre (20); ladite cavité interne (22) ayant une augmentation progressive de section transversale dans la direction du déplacement F1 de la lame lorsque le ski est sollicité en flexion. 11. Ski selon la revendication 6 ou 9, caractérisé en ce que le piston (21) est traversé par un ou plusieurs orifices(s) permettant le passage du fluide d'un premier volume (220) dans le second (221) et inversement. 12. Ski selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un moyen de guidage (6) longitudinal en translation de la lame entre l'extrémité libre (31) et le moyen de liaison rigide (4). 13. Ski selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen de liaison rigide (4) est situé à l'extrémité opposée (30) de l'extrémité libre (31). 14. Ski selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément allongé (3) est constitué par une lame flexible, ou un profilé ayant une ou plusieurs nervures longitudinales, ou un jonc cylindrique ou rectangulaire de faible section.