Brevet FR2797669A1 — publié le 20010223

DISPOSITIF ABSORBEUR DE CHOC La présente invention concerne un dispositif absorbeur de choc et plus particulièrement un tel dispositif du type formé empilement d'unités encastrables axialement les unes dans les autres, lesdites unités étant reliées par des ponts de matière agencés pour se briser lorsqu'un effort de compression axial est appliqué au dispositif. On sait que l'on cherche de plus en plus à protéger l'intérieur des habitacles des véhicules automobiles, afin de limiter pour les occupants les conséquences d'un accident. On est ainsi amené introduire des dispositifs absorbeurs de choc en différents emplacements tels que les portières du véhicule ou les appuis-tête des sièges. Par ailleurs, on cherche également à réduire le niveau sonore a l'intérieur de l'habitacle. On utilise notamment à cet effet des moquettes de sol. Un emplacement où une telle moquette est particulièrement utile pour ses effets acoustiques est en doublure du tablier séparant le compartiment moteur de l'habitacle. Or, ce tablier est également un élément de protection essentiel en cas de choc frontal puisqu'il prévient la pénétration d'éléments du moteur dans l'habitacle. Toutefois, dans le cas d'un tel choc frontal, il peut être amené à reculer brutalement et ainsi à exercer des efforts de compression considérables dans les jambes des passagers qui ont les pieds posés dessus. La présente invention repose notamment sur l'idée d'utiliser le tapis de sol simultanément comme écran acoustique et comme absorbeur de choc. Plus particulièrement, elle vise à fournir un absorbeur de choc pouvant notamment, mais non exclusivement, être utilisé dans un tapis de sol destiné à recouvrir le tablier d'habitacle d'un véhicule automobile. Un dispositif absorbeur de choc du type ci-dessus est connu par le document WO 97l39254 où il est proposé de l'utiliser dans un revêtement de surface absorbeur d'énergie tel qu'un tapis d'habitacle de véhicule automobile. Ce dispositif comporte une pluralité d'unités de différentes sections reliées entre elles par les ponts matière précités. Lorsqu'un effort de compression axial est exerce sur ce dispositif, il se produit une rupture absorbeuse d'énergie le long des ponts de matière formant la ligne de jonction entre une unité de grande section et une unité adjacente de plus faible section, cette rupture étant éventuellement favorisée par une amorce de rupture. Ainsi les différentes unités s'emboîtent progressivement les unes dans les autres de façon télescopique. Bien que donnant généralement satisfaction, cet absorbeur de choc présente un certain nombre d'inconvénients. En premier lieu, il est relativement difficile à "programmer" afin d'obtenir la réponse désirée à la compression, du fait de la complexité des modes d'absorption qui interviennent lors du choc. C'est ainsi que l'on peut dans certains cas souhaiter une rupture franche de l'ensemble des ponts de matière à partir d'un seuil d'effort prédéterminé ou, au contraire, une rupture progressive au fur et à mesure que l'effort augmente. Un autre inconvénient résulte du fait que le dispositif est incapable d'absorber plus d'énergie que celle qui est nécessaire à provoquer la rupture de l'ensemble des ponts de matiere qu'il comporte. Il est parfaitement rigide une fois que toutes les unités sont encastrées les unes dans les autres. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un dispositif absorbeur de choc, du type formé d'un empilement d'unités encastrables axialement les unes dans les autres, lesdites unités étant reliées par des ponts de matière agencés pour briser lorsqu'un effort de compression axial est appliqué au dispositif, caractérisé par le fait que lesdites unités ont généralement forme d'une bande inclinée par rapport à l'axe du dispositif. Un tel dispositif présente donc, au moins généralement, un axe de symétrie qui est également celui des différentes unités qui le composent. Ces dernières peuvent en particulier posséder des formes en plan polygonales homothétiques de telle sorte 'elles peuvent s'encastrer les unes dans les autres. Toutefois, dans un mode de réalisation particulier, lesdites unités ont une forme généralement tronconique. Un premier avantage de l'invention réside dans le fait que la forme des unités qui la composent permet à ces dernières de se comporter comme des éléments élastiques après la rupture et leur encastrement. Dans le cas où ces unités ont une forme tronconique, elles se comportent alors comme des rondelles Belleville. Par ailleurs, ces rondelles elles-mêmes peuvent se briser lorsque l'effort qu'elles doivent supporter dépasse un certain seuil au-delà de l'effort qui a permis la rupture de l'ensemble du dispositif. D'une manière générale, l'absorption d'énergie se fait par le biais de différents modes tels que la rupture de la structure par cisaillement, la flexion du dispositif ou la flexion de la plaque. Enfin, l'agencement selon l'invention rend relativement aise le dimensionnement de ponts de matière et, par conséquent, le choix du comportement du dispositif en fonction de l'effort de compression appliqué. En particulier, ces ponts de matière peuvent posséder aires de rupture variables d'une unité à l'autre rendant possible véritable programmation des réactions du dispositif. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdites unités ont des surfaces d'extrémité axiale sensiblement perpendiculaires à l'axe du dispositif. Egalement dans un mode de réalisation particulier, lesdites unités sont généralement radialement comprises entre deux surfaces cylindriques sensiblement parallèles à l'axe du dispositif. Plus particulièrement, la plus grande des surfaces cylindriques d'une unité peut être radialement intérieure à la plus petite des surfaces cylindriques de l'unité adjacente de plus grande dimension. Une telle disposition permet en particulier un encastrement dans les meilleures conditions des différentes unités les unes dans les autres. L'invention a également pour objet un ensemble absorbeur d'énergie, notamment pour la protection des habitacles de véhicules automobiles, caractérisé par le fait qu'il comprend une plaque relativement rigide sur laquelle est monté au moins un dispositif absorbeur de choc tel que décrit ci-dessus. Dans un mode de réalisation particulier, ledit dispositif absorbeur de choc est réalisé d'une seule pièce avec ladite plaque. Egalement dans un mode de réalisation particulier, les bords de ladite plaque sont recourbés du côté de la plaque ' le dispositif absorbeur de choc est monté, en direction d'une surface d'appui de ladite plaque. Ainsi, les bords de la plaque arrivent en contact avec la surface d'appui, par exemple un tablier de véhicule, peu apres un éventuel impact. II en résulte une meilleure stabilisation de l'ensemble et de tout revêtement de surface auquel il pourrait participer. Par ailleurs, le document antérieur précité décrit également un revêtement de surface absorbeur d'énergie, notamment pour la protection des habitacles de véhicules automobiles, et plus particulièrement un tel revêtement comprenant un volume de mousse et une plaque relativement rigide sur laquelle est monte au moins un dispositif absorbeur de choc. Dans ce revêtement, la plaque sur laquelle monté le dispositif absorbeur de choc est en contact avec la surface de la mousse faisant face à l'utilisateur. Plus particulièrement, cette plaque est disposée immédiatement sous la moquette formant le tapis d'habitacle, avec les dispositifs absorbeurs de choc enfoncés dans la mousse mais leur concavité dirigée vers la moquette. Bien que donnant également généralement satisfaction, ce revêtement de surface présente un certain nombre d'inconvénients. On a tout d'abord remarqué une certaine instabilité du revêtement lorsqu'il est soumis à un effort de compression. Par ailleurs, le tapis s'enfonce à l'usage à l'intérieur du dispositif absorbeur de choc, ce qui est à éviter du point de vue de l'usure et de l'esthétique. Cet inconvénient est plus particulièrement sérieux lorsque la personne utilisant le tapis porte des chaussures à talon aiguille qui, à la longue, finissent par traverser tapis aux emplacements des dispositifs absorbeurs de choc. Enfin, a observé des glissements de la plaque, et donc du pied de l'utilisateur, sur la mousse, qui vont évidemment à l'encontre de l'objectif d'absorption des chocs et donc de blocage progressif la jambe de l'utilisateur par le dispositif. La presente invention vise également à pallier inconvénients. A cet effet, l'invention a également pour objet un revêtement de surface absorbeur d'énergie, notamment pour la protection des habitacles de véhicules automobiles, caractérisé par 1e fait qu'il comprend un ensemble absorbeur d'énergie tel que décrit ci-dessus, ladite plaque etant noyée dans un volume de mousse. Plus particulièrement, ledit dispositif absorbeur de choc peut aussi être noye dans ladite mousse. Encore plus particulièrement, ledit dispositif absorbeur de choc peut être creux, ladite mousse pénétrant dans le dispositif absorbeur de choc. La plaque et les dispositifs absorbeurs de choc qu'elle porte étant noyés dans la mousse, l'ensemble est parfaitement stable. Cette stabilité peut encore être améliorée si la plaque suit la forme du tapis. La plaque a également un rôle de répartition des efforts lors de l'impact des pieds sur le revêtement de surface. Par ailleurs, une couche de mousse étant intercalée entre les dispositifs absorbeurs de choc et la moquette, le confort est amélioré et la moquette ne s'enfonce pas dans ces dispositifs. Surtout lorsque le talon est appliqué brutalement sur le tapis, commence s'enfoncer dans la mousse, ce qui limite tout glissement ultérieur. Un effort supplémentaire se traduit immédiatement par une compression des dispositifs absorbeurs choc, et éventuellement par leur rupture. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un absorbeur de choc selon l'invention ; - la figure 2 est une demi-vue en coupe de ce dispositif absorbeur choc; - la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle du détail 111 de figure 2 ; et - la figure 4 est une vue en coupe d'un tapis d'habitacle susceptible d'utiliser un tel dispositif absorbeur de choc. Le dispositif 1 absorbeur de choc de la figure 1 est de forme généralement conique. II est réalisé en matière plastique. Ce dispositif est formé d'une pluralité d'unités tronconiques 2 et d'un chapeau conique 3. Les unités 2 ont un diamètre moyen décroissant depuis l'unité de base 2a jusqu'à l'unité sommet 2n, laquelle est surmontée par le chapeau 3. Chaque unité 2i, à l'exception de l'unité de base 2a, a un grand diametre sensiblement égal au petit diamètre de l'unité adjacente 2i-1 de plus grand diamètre moyen. Le chapeau 3 a un diamètre de base sensiblement égal au petit diamètre l'unité de sommet 2n. Chaque unité 2 possède une épaisseur sensiblement constante et forme généralement une sorte de bande enroulée autour de l'axe 4 du dispositif, dont la section est inclinée rapport à cet axe d'un angle égal au demi-angle au sommet du dispositif. Chaque unité 2 possède deux surfaces d'extremité axiale 5a de base et 5b de sommet qui sont sensiblement perpendiculaires à l'axe 4 du dispositif. Dans le cas présent, les surfaces et 5b sont sensiblement annulaires. De même, chaque unité 2 est comprise radialement entre deux surface cylindriques 6a extérieure et 6b intérieure. Dans le cas présent, les surfaces 6a et 6b sont des cylindres à base circulaire d'axe 4. On voit plus particulièrement à la figure 3 deux unités adjacentes 2i-1 et 2i sont réunies par un pont de matière 7. Ce pont de matière est ici une bague annulaire à section rectangulaire de largeur (radiale) d et d'épaisseur (axiale) r. La largeur d et l'épaisseur r du pont de matière sont ici respectivement égales au décalage et au recouvrement entre les deux unités adjacentes 2i-1 et 2i. Le décalage est la différence de rayon entre la surface 6b de l'unité 2i-1 et la surface de l'unité 2i. Le recouvrement est la distance axiale entre la surface 5b de l'unité 2i-1 et la surface 5a de l'unité 2i. Lorsque le dispositif 1 est comprimé parallèlement à son axe 4 au-delà d'un certain seuil, la rupture s'effectue au niveau des ponts de matière 7. II s'agit d'une rupture en cisaillement, l'aire â sollicitée entre les unités 2i-2 et 2i étant égale à A = 2 nR *r où R est le rayon de la surface cylindrique 6a (très différent en pratique du rayon de la surface cylindrique 6b). Le recouvrement r est choisi pour obtenir une rupture lorsqu'un effort de compression donné est appliqué. Dans le cas présent, tous les recouvrements entre unités sont égaux. On obtient donc une rupture progressive en fonction de l'effort, depuis le chapeau 3 jusqu'à l'unité 2a. Le décalage entre unités adjacentes sera choisi par l'homme de métier de manière à obtenir une rupture franche des ponts de matière et un encastrement satisfaisant des unités les unes dans les autres quelle que soit la direction de l'effort de compression. Dans le cas présent, le décalage est proche de zéro. Quelle que soit la façon dont la rupture se produit, en fonction du dimensionnement des différents éléments du dispositif, tous les ponts de matière se trouvent rompus au-delà d'un certain effort de compression. Le dispositif se présente alors comme un ensemble de rondelles Belleville de diamètres décroissant disposées sur un même plan les unes dans les autres. A partir de cet instant, le dispositif se comporte comme un ressort, jusqu'à, bien entendu, ce qu'un nouveau seuil d'effort soit atteint où le dispositif se brise totalement. Si l'on se réfère maintenant à la figure 4, on voit un ensemble de dispositifs 1 tels que celui décrit ci dessus, réalisés d'une seule pièce avec une plaque 10 de matière plastique. Les dispositifs 1 sont réunis à la plaque 10 par la périphérie de la base des unités 2a, la plaque étant bien entendu ouverte au niveau de cette périphérie. L'ensemble constitué par la plaque 10 et les dispositifs 1 est noyé dans un volume de mousse 11.A cet effet, la plaque 10 avec ses dispositifs 1 est placée dans le moule de réalisation du volume 11 et se présente donc, après moussage, comme un insert 12 avec de la mousse de chacun de ses côtés, ainsi l'intérieur des dispositifs 1. On obtient ainsi un revêtement de surface dans le cas présent, est utilisé comme protection sur le tablier 13 de séparation du compartiment moteur de l'habitacle d'un véhicule automobile, avec les dispositifs 1 en saillie de la plaque 10 du côté du tablier. Ce revêtement de surface est à son tour recouvert d'une moquette 14. Dans le cas où cette dernière est elle-même munie d'une masse lourde 15, l'ensemble fournit en plus d'une protection mécanique, une isolation acoustique. On voit en outre à la figure 4 que les bords 16 de la plaque 10 sont recourbés en direction du tablier, du côté où les dispositifs font saillie de la plaque 10. Ainsi, lors d'un enfoncement de la mousse, ces bords 16 viennent rapidement en contact avec tablier, créant une première réaction élastique et stabilisant l'insert et donc le revêtement. Le dispositif absorbeur de choc décrit ci-dessus est de forme généralement conique Bien entendu, d'autres formes pourraient convenir. C'est ainsi que l'on pourrait envisager des formes pyramidales, ou encore tronconiques ou tronc-pyramidales. Les unités constitutives du dispositif auraient des formes correspondantes. L'invention pourrait également s'appliquer a des formes inversées telles que la forme biconique du document WO 97l39254 précité. L'essentiel dans le choix de la forme est que celle-ci permette, lors de la rupture du dispositif, un encastrement les unes dans les autres des différentes unités qui le constituent. De même, les unités tronconiques du dispositif décrit ci- dessus ont une épaisseur sensiblement constante. Ceci n'est évidemment pas une nécessité et des épaisseurs variables ou différentes d'une unité à l'autre pourraient être envisagées pour donner au dispositif la réponse en compression souhaitee, avant et après la rupture. De même encore, il n'est pas nécessaire que différentes unités aient un même angle au sommet, ni même un angle au sommet constant. peut ainsi concevoir un angle au sommet croissant pour former un dispositif sensiblement hémisphérique. En outre, les décalages et les recouvrements pourraient être différents d'une unité à l'autre. En particulier, on pourrait envisager des recouvrements inversement proportionnels au rayon de l'unité, de manière toutes les aires de rupture soient égales. Les ruptures des ponts de matière se produiraient alors sensiblement en une seule fois, lorsqu'un effort prédéterminé serait atteint. REVENDICATIONS 1 - Dispositif absorbeur de choc, du type formé d'un empilement d'unités (2) encastrables axialement les unes dans les autres, lesdites unités étant reliées par des ponts de matière (7) agences pour se briser lorsqu'un effort de compression axial est appliqué dispositif, caractérisé par le fait que lesdites unités ont généralement la forme d'une bande inclinée par rapport à l'axe (4) du dispositif. 2 - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdites unités ont une forme généralement tronconique. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel lesdites unités ont des surfaces d'extrémité axiale 5b) sensiblement perpendiculaires à l'axe (4) du dispositif. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, dans lequel lesdites unités sont généralement radialement comprises entre deux surfaces cylindriques (6a, 6b) sensiblement parallèles l'axe (4) du dispositif. 5 - Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la plus grande (6a) des surfaces cylindriques d'une unité est radialement intérieure à la plus petite (6b) des surfaces cylindriques de l'unite adjacente de plus grande dimension. 6 - Ensemble absorbeur d'énergie, notamment pour protection des habitacles de véhicules automobiles, caractérisé par le fait qu'il comprend une plaque (10) relativement rigide sur laquelle est monté au moins un dispositif absorbeur de choc (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7 - Ensemble selon la revendication 6, dans lequel ledit dispositif absorbeur de choc (1) est réalisé d'une seule pièce avec ladite plaque (10). 8 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, dans lequel les bords (12) de ladite plaque (10) sont recourbés du côté de la plaque où le dispositif absorbeur de choc (1) est monté, en direction d'une surface d'appui (13) de ladite plaque. 9 - Revêtement de surface absorbeur d'énergie, notamment pour la protection des habitacles de vehicules automobiles, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, ladite plaque (10) étant noyée dans un volume de mousse (11). 10 - Revêtement de surface selon la revendication 9, dans lequel ledit dispositif absorbeur de choc (1) également noyé dans ladite mousse. 11 - Revêtement de surface selon la revendication 10, dans lequel ledit dispositif absorbeur de choc est creux et ladite mousse pénètre dans le dispositif.