Brevet FR2780296A1 — publié le 19991231

Dispositif de retenue d'une chaussure sur un engin de glisse L'invention se rapporte au domaine des dispositifs de retenue d'une chaussure sur un engin de sport, et concerne plus particulièrement la retenue d'une chaussure sur une planche de glisse. Des dispositifs de retenue d'une chaussure sur une planche de glisse sont utilisés notamment dans le domaine du ski sur neige. Pour la pratique du ski avec des skis courts, c'est-à-dire avec des skis dont la longueur est inférieure à 1,6 mètre et de préférence voisine de 1 mètre, chaque chaussure d'un utilisateur est généralement retenue sur le ski au moyen d'une fixation non déclenchable. Par exemple, la fixation peut comprendre deux étriers pour retenir l'avant et l'arrière d'une chaussure. cela signifie qu'en toutes circonstances pendant l'utilisation, la chaussure reste en position fixe par rapport au ski. L'emploi d'une fixation non déclenchable est justifié parce que la longueur d'un ski court, comparée à celle d'un ski traditionnel, est très réduite. Il s'ensuit que les sollicitations de conduite sont moindres que celles exercées avec des skis traditionnels. Il est apparu que pour permettre une pratique agressive, il est utile de permettre un mouvement relatif de la chaussure par rapport au ski, tout en gardant la chaussure sur le ski et en assurant son rappel élastique en position centrée dès que la sollicitation cesse. En effet, certains styles de conduite engendrent de fortes sollicitations de la jambe en torsion. La position centrée doit être comprise comme étant une position dans laquelle la plaque est alignée avec le ski. Il est donc utile de prévoir que la chaussure puisse tourner par rapport au ski selon un degré de liberté, de façon à limiter les sollicitations de la jambe en torsion. Le document FR 1 011 091 et la première addition n 59 385 divulguent un dispositif de retenue qui permet à une chaussure de tourner par rapport à un ski selon un degré de liberté, sans que le ski se sépare de la chaussure. Le dispositif comprend une plaque sur laquelle est solidarisée une chaussure, un pivot solidarisé au ski qui permet à la plaque de tourner par rapport au ski selon un axe sensiblement perpendiculaire au ski, et un moyen de rappel élastique de la plaque dans une position fixe par rapport au ski. Le dispositif selon le document FR 1 011 091 et la première addition n 59 385 permet à la chaussure de tourner par rapport au ski dans des cas o est exercé sur la jambe un effort important en torsion. Toutefois, ce dispositif n'est pas totalement satisfaisant notamment pour les raisons suivantes. Le moyen de rappel élastique du dispositif comprend plusieurs ressorts, qui agissent chacun selon une même cinématique de compression en offrant une grande amplitude de débattement. L'amplitude est grande parce que l'effort exercé par chaque ressort est faible quand la plaque est proche de la position centrée. Il s'ensuit que le dispositif n'assure pas un positionnement suffisamment stable de la chaussure par rapport au ski pendant la conduite, ce qui gène la précision de conduite. L'invention a notamment pour objet un dispositif de retenue qui permet à une chaussure de tourner par rapport au ski selon un degré de liberté, mais dont le comportement est amélioré par rapport aux dispositifs connus. Un dispositif de retenue d'une chaussure sur un engin de sport selon l'invention comprend une plaque qui présente une face de chaussage et une face d'appui opposée à la face de chaussage, des moyens prévus pour retenir la chaussure sur la face de chaussage, un pivot disposé du côté de la face d'appui de façon que son axe soit sensiblement perpendiculaire à la face d'appui, un premier moyen de rappel élastique de la plaque vers une position centrée, le premier moyen de rappel élastique ayant un grand débattement angulaire de part et d'autre de la position centrée, et un moyen prévu pour solidariser le pivot à l'engin. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend un second moyen de rappel élastique de la plaque vers la position centrée, le second moyen de rappel élastique exerçant sur la plaque un effort de rappel additionnel sur une faible amplitude angulaire de part et d'autre de la position centrée. Le second moyen de rappel élastique positionne de manière stable la plaque par rapport au pivot au niveau de la position centrée. Il s'ensuit avantageusement que la chaussure est maintenue avec précision par rapport au ski, ce qui permet une conduite précise. Le second moyen de rappel élastique exerce un couple uniquement au niveau de la position centrée, de façon que seul le premier moyen de rappel élastique agisse quand la plaque a tourné par rapport au pivot au- delà de la position centrée. Ainsi un couple de torsion important s'exerce pendant un temps très court au niveau du genou. Le couple est l'effort de rappel que la plaque doit vaincre pour pivoter par rapport au ski, libérant ainsi les contraintes de torsion qui s'exercent sur la jambe du skieur. Il s'ensuit que les risques de traumatismes sont considérablement réduits. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre, en regard du dessin annexé illustrant, par des exemples non limitatifs, comment l'invention peut être réalisée et dans lequel: - la figure 1 est une vue latérale en coupe d'un dispositif de retenue selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1, - la figure 3 est une courbe de raideur d'un ressort de rappel utilisé dans l'invention, - la figure 4 est une courbe de raideur d'un autre ressort de rappel utilisé dans l'invention, - la figure 5 est une courbe représentant le couple exercé sur un genou avec un dispositif de retenue selon l'invention, - la figure 6 est une vue latérale externe d'un dispositif de retenue selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le premier mode de réalisation de l'invention va être décrit à l'aide des figures 1 à 5. Selon la figure 1, un dispositif de retenue 1 retient une chaussure 2 sur un ski 3. De manière connue, le dispositif 1 comprend une plaque 4 qui présente une face de chaussage 5 et une face d'appui 6 opposée à la face de chaussage 5. Le dispositif 1 comprend également des moyens prévus pour retenir la chaussure 2 sur la face 5, les moyens étant représentés sous la forme d'un étrier 7 vers l'avant du dispositif 1 et d'un étrier 8 associé à une poignée 9 vers l'arrière du dispositif 1. La position de l'étrier 7 est réglable longitudinalement sur la plaque 4 grâce à des orifices 10, et la position de l'étrier 8 est réglable longitudinalement sur la plaque 4 grâce à des orifices 11. La poignée 9 permet une solidarisation ou une désolidarisation manuelle de la chaussure 2 par rapport à la plaque 4. Le dispositif 1 comprend également un pivot 12 dont l'axe 13 est orienté sensiblement perpendiculaire à la face d'appui 6. Le pivot 12 est situé du côté de la face d'appui 6 du dispositif 1. Le dispositif 1 comprend un moyen de solidarisation du pivot 12 au ski 3, représenté sous la forme d'un épaulement 14 du pivot 12 et de vis 15 servant à visser l'épaulement 14 sur le ski 3. La liaison du pivot 12 à la plaque 4 se fait comme expliqué ci-après. Le pivot 12 présente successivement, dans un sens d'éloignement de l'épaulement 14, une portion cylindrique 16, une portion intermédiaire 17, et une portion cylindrique 18. Les portions 16 et 18 ont le même diamètre et servent de guide en rotation de la plaque 4, en coopérant avec un alésage 19 de la plaque 4. Un chapeau 20, maintenu sur le pivot 12 par un moyen tel qu'une vis d'axe 21, maintient la plaque 4 sur le pivot 12 pour empêcher une translation selon l'axe 13. Des bagues antifriction 22, 23 facilitent une rotation de la plaque 4 par rapport au pivot 12, en réduisant les frottements d'une part entre l'épaulement 14 et la plaque 4, et d'autre part entre le chapeau 20 et la plaque 4. Ainsi, la plaque 4 est guidée en rotation par rapport au pivot 12, ce qui revient à dire que la chaussure 2 est guidée en rotation par rapport au ski 3 dans un plan sensiblement parallèle au ski 3. Le pivot 12 est situé dans une région centrale de la plaque 4, sensiblement à mi- chemin entre une extrémité avant 24 et une extrémité arrière 25 de la plaque 4. L'axe de la jambe d'un utilisateur, symbolisé par un trait 26, est situé à proximité de l'axe 13 du pivot 12. Le dispositif 1 comprend encore un premier moyen de rappel élastique, dont la structure et le fonctionnement sont expliqués à l'aide de la figure 2. Le dispositif 1 est représenté dans une position centrée qu'il occupe en cours d'utilisation dans un cas o les efforts en torsion selon l'axe 13 sont compris en dessous d'un seuil de référence. Le premier moyen de rappel élastique comprend un ressort de rappel 27 qui sollicite un doigt de rappel 28 dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe 13 du pivot 12. Un moyen de réglage, représenté sous la forme d'une vis 29, permet de régler l'effort que le ressort 27 exerce sur le doigt 28 en prenant appui sur la vis 29. Le ressort 27 est un ressort hélicoïdal guidé par un tourillon 30. Le doigt 28, le tourillon 30, le ressort 27 et la vis 29 sont disposés dans un logement 31 de la plaque 4. 1 5 Le pivot 12 présente, au niveau de la portion intermédiaire 17, une rainure 32 à fond plat 33. Le fond 33 est sensiblement parallèle à l'axe 13, et la rainure 32 est positionnée sur le pivot 12 de façon que le doigt de rappel 28 tende à prendre appui sur le fond 33. Le doigt 28 présente un bout plat 34, et coopère avec le pivot 12 de la façon suivante. Le ressort 27 sollicite le doigt 28 vers le pivot 12 pour que le bout 34, qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe du ressort 27, vienne en appui sur le fond 33. Quand le bout 34 est intégralement en contact avec le fond 33, le dispositif 1 est dans la position centrée qui permet la conduite du ski 3. La plaque 4 selon sa longueur est alors orientée dans le sens de la longueur du ski 3. Il s'ensuit que la chaussure 2, non représentée sur la figure 2, est également orientée selon la longueur du ski 3. Lorsqu'un couple de torsion provoque une rotation de la plaque 4 par rapport au ski 3 selon l'axe 13 du pivot 12, le fond plat 33 et le bout plat 34 forment un angle qui est le même que l'angle de rotation de la plaque 4 par rapport au ski 3. Ce cas de figure n'est pas représenté. Cependant, en regardant la figure 2, il apparaît qu'au cours d'une rotation de la plaque 4 par rapport au ski 3, le ressort 27 est comprimé et que, par réaction, il tend à ramener la plaque 4 dans la position centrée. On peut résumer la fonction du premier moyen de rappel élastique en disant que ce dernier rappelle la plaque 4 en position centrée quand celle-ci tourne par rapport au pivot 12 selon un angle de débattement important. Les éléments précédents n'ont pas été décrits plus en détail car ils sont connus d'un homme du métier. Maintenant, selon l'invention, le dispositif 1 est également muni d'un second moyen de rappel élastique qui s'oppose à une rotation de la plaque 4 par rapport au pivot 12 au niveau de la position centrée. En regardant la figure 2, on observe que le second moyen de rappel élastique comprend un ressort d'arrêt 35 qui sollicite un doigt d'arrêt 36 dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe 13 du pivot 12. Un moyen de réglage, représenté sous la forme d'une vis 37, permet de régler l'effort que le ressort 35 exerce sur le doigt 36 en prenant appui sur la vis 37. Le ressort 35 est un ressort hélicoïdal. Le doigt 36, le ressort 35 et la vis 37 sont disposés dans un logement 38 de la plaque 4. Le pivot 12 présente, au niveau de la portion intermédiaire 17, une encoche 39 à fond concave. L'encoche 39 est positionnée sur le pivot 12 de façon que le doigt d'arrêt 36 pénètre dans l'encoche 39 quand la plaque 4 est dans la position centrée qui permet la conduite du dispositif 1. Le doigt d'arrêt 36 présente une extrémité convexe 40 dont la forme est sensiblement complémentaire à celle de l'encoche 39 du pivot 12. Le fonctionnement du second moyen de rappel élastique se fait comme suit. Dans la position centrée, le doigt 36 est en appui dans l'encoche 39 parce que le ressort 35 sollicite le doigt 36 vers le pivot 12. Lorsque la plaque 4 est sollicitée en torsion par rapport au pivot 12, le doigt 36 s'oppose à la rotation de la plaque 4 par rapport au pivot 12 sous la poussée du ressort 35 tant qu'un seuil limite L n'est pas atteint. Au-delà d'un couple limite de torsion, le doigt 36 est repoussé vers la vis 37 par action de l'encoche 39 sur l'extrémité 40. Ce phénomène se produit pour une faible amplitude angulaire de la plaque 4 par rapport au pivot 12. Lors de la rotation de la plaque 4 selon la faible amplitude angulaire autour de la position centrée, le doigt 36 exerce sur le pivot 12 un effort important à vaincre. Ce sont les formes de l'encoche 39 et de l'extrémité 40 qui permettent au pivot 12 de repousser le doigt 36 quand le couple limite est atteint. Après rotation de la plaque 4 par rapport au pivot 12, l'extrémité 40 du doigt 36 appuie sur une surface périphérique 41 de la portion 17 du pivot 12 sans provoquer de variation de tension du ressort 35. De ce fait, le second moyen de rappel ne s'oppose plus à la rotation de la plaque 4 par rapport au pivot 12. Bien entendu, il doit être compris que les premier et second moyens de rappel agissent chacun proportionnellement à la rotation de la plaque 4 pour obtenir un effet expliqué à l'aide des figures 3 à 5. Le premier moyen de rappel élastique sollicite la plaque 4 vers la position centrée, de façon que le doigt 36 rentre dans l'encoche 39 quand la plaque 4 est dans la position centrée. La figure 3 représente la raideur du ressort de rappel 27. L'axe des abscisses correspond à une déformation en compression du ressort 27, et l'axe des ordonnées correspond à l'effort exercé par le ressort proportionnellement à sa compression. La figure 4 est similaire à la figure 3, mais elle correspond au ressort d'arrêt 35. Les échelles de valeurs sont identiques sur les figures 3 et 4. Par comparaison, il apparaît que la raideur du ressort d'arrêt 35 est supérieure à la raideur du ressort de rappel 27. La figure 5 montre la variation du couple exercé par le dispositif 1 sur un genou, en fonction du temps ou de l'angle de rotation de la plaque 4 par rapport au pivot 12. L'axe des abscisses peut représenter aussi bien le temps que l'angle de rotation, parce que l'angle de rotation varie sensiblement proportionnellement à la durée d'application d'une sollicitation en torsion. L'axe des ordonnées représente le couple exercé dans le dispositif 1 par les moyens de rappel pris en combinaison. Le couple initial augmente très rapidement jusqu'au seuil limite de sécurité L. Ensuite, le couple chute à une valeur réduite mais non nulle. En l'absence de sollicitation, le couple est nul. Si une sollicitation apparaît jusqu'à atteindre le seuil limite L, c'est essentiellement le second moyen de rappel qui s'oppose à une rotation de la plaque 4 par rapport au pivot 12. Lorsque le second moyen de rappel cesse d'agir comme il a été expliqué avant, le premier moyen de rappel continue à solliciter la plaque 4 vers la position centrée de façon que le dispositif 1 exerce un couple réduit sur la jambe de l'utilisateur. Le dispositif 1 exerce sur une jambe un couple élevé pour une amplitude angulaire faible puis, si la sollicitation persiste, il exerce un couple réduit. Le deuxième mode de réalisation de l'invention est présenté à l'aide de la figure 6. Un dispositif de retenue 70 est prévu pour retenir une chaussure non représentée sur le ski 3. Les éléments constitutifs du dispositif 70 peuvent être ceux du premier mode de réalisation, à l'exception des moyens prévus pour retenir la chaussure sur une face de chaussage 71. Ces moyens comprennent une coque 72 qui retient la chaussure à l'aide de sangles 73, 74, 75. La coque 72 permet d'utiliser une chaussure souple avec le dispositif 70. Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, les pièces constitutives du dispositif peuvent être réalisées avec des matériaux et des techniques de mise en oeuvre connus de l'homme de l'art. Les métaux, alliages métalliques, matières plastiques ou composites font partie des matériaux connus. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, et comprend tous les équivalents techniques pouvant entrer dans la portée des revendications qui vont suivre. En particulier, les moyens de rappel pourraient présenter des structures différentes, comprendre chacun plusieurs ressorts, ou des ressorts différents. La liaison du pivot à la plaque pourrait également présenter une structure différente. REVENDICATIONS 1- Dispositif de retenue (1, 70) d'une chaussure (2) sur un engin de sport (3), le dispositif (1, 70) comprenant une plaque (4) qui présente une face de chaussage (5, 71) et une face d'appui (6) opposée à la face de chaussage (5, 71), le dispositif (1, 70) comprenant des moyens prévus pour retenir la chaussure (2) sur la face de chaussage (5, 71), un pivot (12) disposé du côté de la face d'appui (6) de façon que son axe (13) soit sensiblement perpendiculaire à la face d'appui (6), un premier moyen de rappel élastique de la plaque (4) vers une position centrée, le premier moyen de rappel élastique ayant un grand débattement angulaire de part et d'autre de la position centrée, et un moyen prévu pour solidariser le pivot (12) à l'engin (3), caractérisé par le fait qu'il comprend un second moyen de rappel élastique de la plaque (4) vers la position centrée, le second moyen de rappel élastique exerçant sur la plaque (4) un effort de rappel additionnel sur une faible amplitude angulaire de part et d'autre de la position centrée. 2- Dispositif de retenue (1, 70) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier moyen de rappel élastique comprend un ressort de rappel (27), par le fait que le second moyen de rappel élastique comprend un ressort de rappel (35), la raideur du ressort de rappel (35) du second moyen étant supérieure à la raideur du ressort de rappel (27) du premier moyen. 3- Dispositif de retenue (1, 70) selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le ressort de rappel (27) du premier moyen sollicite un doigt de rappel (28) dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe (13) du pivot (12), et par le fait que le ressort de rappel (35)du second moyen sollicite un doigt de rappel (36) dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe (13) du pivot (12). 4- Dispositif de retenue (1, 70) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le pivot (12) présente une rainure (32) à fond plat (33), le fond (33) étant sensiblement parallèle à l'axe (13), la rainure (32) étant positionnée sur le pivot (12) de façon que le doigt de rappel (28) du premier moyen tende à prendre appui sur le fond (33), et par le fait que le pivot (12) présente une encoche (39) à fond concave, l'encoche (39) étant positionnée sur le pivot (12) de façon que le doigt de rappel (36) du second moyen tende à prendre appui sur le fond de l'encoche (39). - Dispositif de retenue (1, 70) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que les ressorts de rappel (27, 35) sont des ressorts hélicoïdaux respectivement logés dans des logements (31, 38) de la plaque (4). 6- Dispositif de retenue (1, 70) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que des moyens de réglage permettent d'ajuster les efforts, exercés par les ressorts de rappel (27, 35). 7- Dispositif de retenue (1, 70) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le pivot (12) est situé dans une région centrale de la plaque (4). 8- Dispositif de retenue (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les moyens prévus pour retenir la chaussure comprennent des étriers (7, 8). 9- Dispositif de retenue (70) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les moyens prévus pour retenir la chaussure comprennent une coque (72).