Brevet FR2753157A1 — publié le 19980313

i DISPOSITIF D'ABSORPTION D'ENERGIE, VEHICULE ET RAME COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne l'absorption d'énergie notamment de véhicules en mouvement, en général, et porte, plus particulièrement, sur un dispositif d'absorption d'énergie ainsi que sur un véhicule et sur une rame 5 comportant un tel dispositif. Le document US 3 915 486 de Maeda et al. décrit une structure à absorption de l'impact d'une carrosserie de voiture automobile. La structure à absorption d'énergie de l'art antérieur comporte des premiers éléments susceptibles de coulisser le long d'éléments d'appui sous l'effet de l'énergie appliquée longitudinalement à la structure. Les premiers éléments sont constitués d'un premier tube creux, les éléments d'appui étant constitués d'un second tube creux fixé au châssis de la voiture automobile. L'absorption d'énergie selon la structure de l'art antérieur se fait par déformation plastique radiale du second tube creux sous l'action du premier tube creux. Un inconvénient majeur de la structure à absorption d'énergie de l'art antérieur est de ne pas permettre un réglage de l'effort de fonctionnement. Un autre inconvénient de la structure à absorption d'énergie de l'art antérieur est de ne pas combiner à la fonction d'absorption, la fonction d'anti achevalement,25 encore appelée fonction d'anti chevauchement. Aussi un but de l'invention est-il un dispositif d'absorption d'énergie ainsi qu'un véhicule et une rame comportant un tel dispositif, présentant une constance de l'absorption d'énergie et ne présentant pas les30 inconvénients des dispositifs d'absorption d'énergie de l'art antérieur. Un autre but de l'invention est un dispositif d'absorption d'énergie ainsi qu'un véhicule et une rame comportant un tel dispositif, permettant de moduler le niveau d'effort de fonctionement. Conformément à l'invention, le dispositif d'absorption d'énergie comporte des premiers éléments susceptibles de coulisser le long d'éléments d'appui, ou inversement, sous l'effet de l'énergie appliquée longitudinalement audit dispositif et se caractérise en ce que lesdits premiers éléments sont des éléments de frottement et en ce que ladite énergie est absorbée par seul frottement entre lesdits premiers éléments de frottement et lesdits éléments d'appui. Le dispositif d'absorption d'énergie de l'invention satisfait également à au moins l'une des caractéristiques suivantes: - lesdits premiers éléments de frottement étant hors desdits éléments d'appui, des seconds éléments de frottement, susceptibles de coulisser le long desdits éléments d'appui sous l'effet de l'énergie appliquée longitudinalement audit dispositif, sont disposés à l'intérieur desdits éléments d'appui de manière à ce que20 ladite énergie soit absorbée par frottement entre lesdits premiers et/ou seconds éléments de frottement et lesdits éléments d'appui, - le coefficient de frottement entre lesdits premiers éléments de frottement, voire lesdits seconds éléments de frottement, et lesdits éléments d'appui est défini par le couple de serrage d'éléments de serrage, - lesdits premiers éléments de frottement, voire lesdits seconds éléments de frottement, sont de forme générale parallélépipèdique, cylindrique ou prismatique et30 lesdits éléments d'appui comportent un nombre paire de faces chacune desdites paires étant disposée de part et d'autre desdits premiers éléments de frottement, voire desdits seconds éléments de frottement, - lesdites faces desdits éléments d'appui sont coplanaires aux faces associées desdits premiers éléments de frottement, voire aux faces associées desdits seconds éléments de frottement, - au moins une desdites faces desdits premiers éléments de frottement, voire au moins une desdites faces desdits seconds éléments de frottement, et ladite (lesdites) face(s) associée(s) desdits éléments d'appui sont inclinées dans le sens longitudinal par rapport à l'axe longitudinal dudit dispositif, - lesdits premiers éléments de frottement, voire lesdits seconds éléments de frottement, sont de forme générale cylindrique et lesdits éléments d'appui comportent au moins une face d'appui de forme générale concave, - lesdites faces d'appui de forme générale concave desdits éléments d'appui sont dans le prolongement des faces de frottement associées desdits premiers éléments de frottement, voire des faces de frottement associées desdits seconds éléments de frottement, - lesdits premiers éléments de frottement, voire lesdits seconds éléments de frottement, et lesdits éléments d'appui sont de forme générale conique ou conique à au moins un pan longitudinal, - ladite (lesdites) face(s) de frottement desdits premiers éléments de frottement, voire ladite (lesdites) face(s) de frottement desdits seconds éléments de25 frottement, et ladite (lesdites) face(s) d'appui desdits éléments d'appui ont un demi angle d'ouverture a dont la valeur est comprise entre 1 et 2 , - lesdits éléments de serrage sont tels que, lors du frottement entre lesdits premiers éléments de frottement, voire lesdits seconds éléments de frottement, et lesdits éléments d'appui, ils maintiennent en contact lesdits premiers éléments de frottement, voire lesdits seconds éléments de frottement, et lesdits éléments d'appui, lesdits éléments de serrage sont en phase plastique de manière à ne fonctionner qu'en régime plastique, - lesdits éléments de serrage sont constitués de boulons et/ou de rivets et/ou de vis et/ou de goujons, - le corps desdits boulons et/ou desdits rivets et/ou desdites vis et/ou desdits goujons comporte une section de plus faible valeur. L'invention porte également sur un véhicule ferroviaire comportant au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'invention. L'invention porte également sur un véhicule routier comportant au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'invention. L'invention porte également sur une rame de véhicules, au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'invention étant disposé entre deux desdits véhicules.15 La rame de véhicules de l'invention satisfait également à l'une des caractéristiques suivantes: - des premiers éléments de frottement sont disposés à une extrémité d'une desdites voitures et lesdits éléments d'appui sont disposés à l'extrémité associée de l'autre20 desdites voitures, - des premiers éléments de frottement sont disposés aux extrémités de chacune desdites voitures et lesdits éléments d'appui sont solidaires de l'une ou l'autre desdites voitures, - des éléments d'appui sont disposés aux extrémités de chacune desdites voitures et des premiers éléments de frottement tête-bêche sont solidaires de chacune de l'une ou l'autre desdites voitures. Un avantage du dispositif d'absorption d'énergie de l'invention, du véhicule et de la rame comportant un tel dispositif, est de pouvoir être intégré sur du matériel existant, par exemple un véhicule ferroviaire ou routier. Un autre avantage du dispositif d'absorption d'énergie de l'invention, du véhicule et de la rame comportant un tel dispositif, est de pouvoir combiner sur du matériel nouveau les fonctions d'absorption et d'anti achevalement. Un autre avantage du dispositif d'absorption d'énergie de l'invention, du véhicule et de la rame comportant un tel dispositif, est une augmentation de l'énergie absorbée. Un autre avantage du dispositif d'absorption d'énergie de l'invention, du véhicule et de la rame comportant un tel dispositif, est une diminution de la masse et du coût. Un autre avantage du dispositif d'absorption d'énergie de l'invention, du véhicule et de la rame comportant un tel dispositif, est une intégration hors châssis du dispositif10 dans le matériel nouveau. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description du mode de réalisation préféré du dispositif d'absorption d'énergie de l'invention, du véhicule et de la rame15 comportant un tel dispositif, description faite en liaison avec les dessins dans lesquels: - les figures 1 à 3 représentent des dispositifs d'absorption d'énergie de forme générale parallélépipèdique, ou prismatique conforme à l'invention selon des modes de20 réalisation préférés, - la figure 4 représente un dispositif d'absorption d'énergie de forme générale cylindrique conforme à l'invention selon un mode de réalisation préféré. De manière générale et comme représenté aux figures 1 à 5, le dispositif d'absorption d'énergie comporte des premiers éléments 1 susceptibles de coulisser le long d'éléments d'appui 3, ou inversement, sous l'effet de l'énergie appliquée longitudinalement au dispositif. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, les premiers éléments 1 sont des éléments de frottement et l'énergie est absorbée par seul frottement entre les premiers éléments de frottement 1 et les éléments d'appui 3. Les premiers éléments de frottement 1 étant hors des éléments d'appui 3, des seconds éléments de frottement 2 sont disposés à l'intérieur de ces éléments d'appui 3. Les seconds éléments de frottement 2 sont susceptibles de coulisser le long des éléments d'appui 3 sous l'effet de l'énergie appliquée longitudinalement au dispositif. Les seconds éléments de frottement 2 sont disposés à l'intérieur des éléments d'appui 3 de manière à ce que l'énergie soit absorbée par frottement entre les premiers 1 et/ou seconds 2 éléments de frottement et les éléments d'appui 3. Le coefficient de frottement entre les premiers éléments de frottement 1 et les seconds éléments de frottement 2, lorsque ces seconds éléments existent, et les éléments d'appui 3 est défini par le couple de serrage d'éléments de serrage 4. Les éléments de serrage 4 sont tels que, lors du frottement entre les premiers éléments de frottement 1, voire les seconds éléments de frottement 2, et les éléments d'appui 3, ils maintiennent en contact les premiers éléments de frottement 1, voire les seconds éléments de frottement 2, et les éléments d'appui 3.20 Les éléments de serrage 4 sont plastifiés au serrage, en d'autres termes les éléments de serrage sont en phase plastique, de manière à ne fonctionner qu'en régime plastique lors de l'absorption d'énergie. Un avantage d'une telle caractéristique de l'invention, est d'éliminer la partie élastique de la courbe effortdéplacement du dispositif d'absorption d'énergie. Il résulte de ce qui précède que le couple de serrage a une influence prépondérente dans le dimensionnement des éléments de serrage. A titre d'exemple, les éléments de serrage 4 sont constitués de boulons et/ou de rivets et/ou de vis et/ou de goujons. Le corps des boulons et/ou des rivets et/ou des vis et/ou des goujons comporte une section de plus faible valeur. Un avantage d'une telle caractéristique de l'invention, est de localiser et de contrôler l'allongement des éléments de serrage. Les figures 1 à 3 représentent des dispositifs d'absorption d'énergie de forme générale parallélépipèdique ou prismatique conforme à l'invention selon des modes de réalisation préférés. Comme représenté dans ces figures 1 à 3, lesdits premiers éléments de frottement 1, voire les seconds éléments de frottement 2, sont de forme générale parallélépipèdique ou prismatique et les éléments d'appui 3 comportent un nombre paire de faces 3A chacune des paires étant disposée de part et d'autre des premiers éléments de frottement 1, voire des seconds éléments de frottement 2. Les faces 3A des éléments d'appui 3 sont coplanaires aux faces associées 1A des premiers éléments de frottement 1, voire aux faces associées 2A des seconds éléments de frottement 2. Au moins une des faces 1A des premiers éléments de frottement 1, voire au moins une des faces 2A des seconds éléments de frottement 2, et la ou les face(s) associée(s) 3A des éléments d'appui 3 sont inclinées dans le sens longitudinal par rapport à l'axe longitudinal du dispositif d'absorption d'énergie.25 La figure 4 représente un dispositif d'absorption d'énergie de forme générale cylindrique conforme à l'invention selon un mode de réalisation préféré. Comme représenté dans cette figure 4, les premiers éléments de frottement 1, voire les seconds éléments de frottement 2, sont de forme générale cylindrique et les éléments d'appui 3 comportent au moins une face d'appui 3B de forme générale concave. Les faces d'appui 3B de forme générale concave des éléments d'appui 3 sont dans le prolongement des faces de frottement associées lB des premiers éléments de frottement 1, voire des faces de frottement associées 2B des seconds éléments de frottement 2. Les premiers éléments de frottement 1, voire les seconds éléments de frottement 2, et les éléments d'appui 3 sont de forme générale conique ou conique à au moins un pan longitudinal. La ou les face(s) de frottement lB des premiers éléments de frottement 1, voire la ou les face(s) de frottement 2B des seconds éléments de frottement 2, et la ou les face(s) d'appui 3B des éléments d'appui 3 ont un demi angle d'ouverture a dont la valeur est comprise entre 1 et 2 , de préférence de l'ordre de 1,5 . Par demi angle d'ouverture, on désigne l'angle fait entre un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'élément et la normale de la face concernée de cet élément. La présente invention porte également sur un véhicule ferroviaire comportant au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'invention. La présente invention porte également sur un véhicule routier comportant au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'invention. La présente invention porte également sur une rame de véhicules, au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'invention étant disposé entre deux véhicules.25 Conformément à un premier mode de réalisation préféré d'une telle rame, des premiers éléments de frottement 1 sont disposés à une extrémité d'une des voitures et les éléments d'appui 3 sont disposés à l'extrémité associée de l'autre des voitures.30 Dans un tel mode de réalisation, le dispositif d'absorption d'énergie plus particulièrement concerné est celui représenté aux figures 1 ou 4. Conformément à un autre mode de réalisation préféré d'une telle rame, des premiers éléments de frottement 1 sont disposés aux extrémités de chacune des voitures et les éléments d'appui 3 sont solidaires de l'une ou l'autre des voitures. Dans un tel mode de réalisation, le dispositif d'absorption d'énergie plus particulièrement concerné est celui représenté à la figure 2. Conformément à un autre mode de réalisation préféré d'une telle rame, des éléments d'appui 3 sont disposés aux extrémités de chacune des voitures et des premiers éléments de frottement tête-bêche 1 sont solidaires de chacune de10 l'une ou l'autre des voitures. Dans un tel mode de réalisation, le dispositif d'absorption d'énergie plus particulièrement concerné est celui représenté à la figure 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'absorption d'énergie comportant des premiers éléments (1) susceptibles de coulisser le long d'éléments d'appui (3), ou inversement, sous l'effet de l'énergie appliquée longitudinalement audit dispositif, caractérisé en ce que lesdits premiers éléments (1) sont des éléments de frottement et en ce que ladite énergie est absorbée par seul frottement entre lesdits premiers éléments de frottement (1) et lesdits éléments d'appui (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel, lesdits premiers éléments de frottement (1) étant hors desdits éléments d'appui (3), des seconds éléments de frottement (2), susceptibles de coulisser le long desdits éléments d'appui (3) sous l'effet de l'énergie appliquée longitudinalement audit dispositif, sont disposés à l'intérieur desdits éléments d'appui (3) de manière à ce que ladite énergie soit absorbée par frottement entre lesdits premiers (1) et/ou seconds (2) éléments de frottement et lesdits éléments d'appui (3). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel le coefficient de frottement entre lesdits premiers éléments de frottement (1), voire lesdits seconds éléments de frottement (2), et lesdits éléments d'appui (3) est défini par le couple de serrage d'éléments de serrage (4). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits premiers éléments de frottement (1), voire lesdits seconds éléments de frottement (2), sont de forme générale parallélépipèdique, cylindrique ou prismatique et lesdits éléments d'appui (3) comportent un nombre paire de faces (3A) chacune desdites paires étant disposée de part et d'autre desdits premiers éléments de frottement (1), voire desdits seconds éléments de frottement (2). 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel lesdites faces (3A) desdits éléments d'appui (3) sont coplanaires aux faces associées (1A) desdits premiers éléments de frottement (1), voire aux faces associées (2A) desdits seconds éléments de frottement (2). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel au moins une desdites faces (1A) desdits premiers éléments de frottement (1), voire au moins une desdites faces (2A) desdits seconds éléments de frottement (2), et ladite (lesdites) face(s) associée(s) (3A) desdits éléments d'appui (3) sont inclinées dans le sens longitudinal par rapport à l'axe longitudinal dudit dispositif. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits premiers éléments de frottement (1), voire lesdits seconds éléments de frottement (2), sont de forme générale cylindrique et lesdits éléments d'appui (3) comportent au moins une face d'appui (3B) de forme générale concave. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel lesdites faces d'appui (3B) de forme générale concave desdits éléments d'appui (3) sont dans le prolongement des faces de frottement associées (lB) desdits premiers éléments de frottement (1), voire des faces de frottement associées (2B) desdits seconds éléments de frottement (2). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, dans lequel lesdits premiers éléments de frottement (1), voire lesdits seconds éléments de frottement (2), et lesdits éléments d'appui (3) sont de forme générale conique ou conique à au moins un pan longitudinal. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 9, dans lequel ladite (lesdites) face(s) de frottement (lB) desdits premiers éléments de frottement (1), voire ladite (lesdites) face(s) de frottement (2B) desdits seconds éléments de frottement (2), et ladite (lesdites) face(s) d'appui (3B) desdits éléments d'appui (3) ont un demi angle d'ouverture a dont la valeur est comprise entre 1 et 20. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel lesdits éléments de serrage (4) sont tels que, lors du frottement entre lesdits premiers éléments de frottement (1), voire lesdits seconds éléments de frottement (2), et lesdits éléments d'appui (3), ils maintiennent en contact lesdits premiers éléments de frottement (1), voire lesdits seconds éléments de frottement (2), et lesdits éléments d'appui (3). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel lesdits éléments de serrage (4) sont en phase plastique de manière à ne fonctionner qu'en régime plastique. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel lesdits éléments de serrage (4) sont constitués de boulons et/ou de rivets et/ou de vis et/ou de goujons. 14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel le corps desdits boulons et/ou desdits rivets et/ou desdites vis et/ou desdits goujons comporte une section de plus faible valeur. 15. Véhicule ferroviaire comportant au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'une au moins des revendications précédentes. 16. Véhicule routier comportant au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'une au moins des revendications précédentes. 17. Rame de véhicules, au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'une au moins des revendications 1 à 14 étant disposé entre deux desdits véhicules, dans laquelle des premiers éléments de frottement (1) sont disposés à une extrémité d'une desdites voitures et lesdits éléments d'appui (3) sont disposés à l'extrémité associée de l'autre desdites voitures. 18. Rame de véhicules, au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'une au moins des revendications 1 à 14 étant disposé entre deux desdits véhicules, dans laquelle des premiers éléments de frottement (1) sont disposés aux extrémités de chacune desdites voitures et lesdits éléments d'appui (3) sont solidaires de l'une ou l'autre desdites voitures. 19. Rame de véhicules, au moins un dispositif d'absorption d'énergie selon l'une au moins des revendications 1 à 14 étant disposé entre deux desdits véhicules, dans laquelle des éléments d'appui (3) sont disposés aux extrémités de chacune desdites voitures et des premiers éléments de frottement tête- bêche (1) sont solidaires de chacune de l'une ou l'autre desdites voitures.