Brevet FR2831235A1 — publié le 20030425

La présente invention concerne un dispositif de protection, destiné à l'amortissement de chocs et/ou vibrations mécaniques. Toutefois, bien que plus particulièrement prévu pour de telles applications, ledit dispositif de protection pourra également être utilisé, notamment comme isolant thermique et/ou électrique. On connaît un grand nombre de dispositifs permettant de protéger des objets de pression et/ou de chocs mécaniques. Parmi ceux-ci, on connaît notamment des mousses qui permettent l'absorption de chocs mécaniques et/ou vibrations. Ces dispositifs en mousse présentent cependant différents inconvénients ; notamment la capacité d'amortissement de ces mousses est relativement faible par unité de volume. De ce fait, ces dispositifs ne sont pas bien adaptés à la protection des objets contre des chocs mécaniques importants ; en effet, leur utilisation nécessiterait la mise à disposition d'un volume important autour de l'objet à protéger et en rendrait la manipulation très difficile. On connaît également un autre type de dispositif d'amortissement, celui-ci étant composé généralement d'une enveloppe dans laquelle on dispose un gel, ladite enveloppe et ledit gel présentant certaines propriétés telles que leur intéraction procure ledit effet amortisseur. Ce type de dispositif d'amortissement est adapté à la protection d'objets contre des chocs mécaniques importants. Toutefois, ces dispositifs présentent différents inconvénients, et notamment ils nécessitent l'emploi d'un volume de gel important et sont d'un prix élevé. De plus, il peut se produire, lors de chocs, des ruptures au niveau de l'enveloppe qui rendent inefficace le dispositif. Enfin, ces dispositifs ne peuvent pas présenter de forme relativement complexe, et ce contrairement aux dispositifs d'amortissement en mousse qui peuvent être ajustés, notamment par découpage, aux formes de l'objet à protéger. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de protection qui pallie les inconvénients précités et permet la protection d'objets contre des chocs et/ou vibrations mécaniques importants, tout en gardant un volume relativement réduit. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de protection dont les dimensions peuvent être aisément adaptées aux formes de l'objet à protéger. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de protection comprenant une structure déformable ne nécessitant pas obligatoirement d'enveloppe supplémentaire. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif, et qui n'a pas pour but de la limiter. Selon l'invention, le dispositif de protection, destiné à l'amortissement de chocs et/ou vibrations mécaniques, comportant une structure déformable, caractérisé en ce que ladite structure déformable comprend : - un premier matériau de type mousse et présentant des cavités ouvertes, - un second matériau, disposé essentiellement au niveau desdites cavités ouvertes et coopérant avec ledit premier matériau, de façon à se déformer élastiquement dans les cavités ouvertes lors d'un choc mécanique et/ou d'une pression exercée sur ladite structure déformable permettant son amortissement. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée des dessins en annexe et parmi lesquels : - la figure 1 représente en perspective un mode de réalisation du dispositif de protection conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de face d'un détail noté 1 de la figure 1, - la figure 3 représente une vue semblable à la figure 1 dans laquelle le dispositif est soumis à un choc mécanique, - la figure 4 illustre en vue de face un second exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention, - la figure 5 illustre en vue de face un troisième exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention. La présente invention est relative à un dispositif de protection, destiné à l'amortissement de chocs et/ou vibrations mécaniques. Cela étant, bien que plus particulièrement prévu pour de telles applications, ledit dispositif pourra également être utilisé pour d'autres applications, et notamment comme isolant thermique et/ou électrique. Comme représenté plus particulièrement aux figures 1 à 3, ledit dispositif de protection 1 conforme à l'invention comporte une structure déformable 2. Ladite structure déformable 2 comprend un premier matériau 3 de type mousse et présentant des cavités ouvertes 4, et un second matériau 5, disposé essentiellement au niveau desdites cavités ouvertures 4. Ledit second matériau 5 coopère avec ledit premier matériau 3 de façon à se déformer élastiquement dans lesdites cavités ouvertes 5 lors d'un choc mécanique et/ou d'une pression exercée sur ladite structure 2 permettant son amortissement. Dans un mode de réalisation avantageux, ledit second matériau 5 est une résine. En effet, il a été constaté après de nombreux essais qu'il était nécessaire d'utiliser un matériau possédant des propriétés de résistance aux chocs importantes avec un effet mouillable permettant audit second matériau d'être disposé, notamment par imprégnation au niveau desdites cavités ouvertes 4. Parmi les matériaux répondant aux caractéristiques précitées, il est apparu que certaines résines étaient particulièrement bien adaptées. Des caractéristiques d'une de ces résines sont données dans le tableau ci-après. - --------------- Densité à 230C NFT30202 1.05 +/-0. 05/cm3 Viscosité à 23 CNFT76102800 +/-200 cps Viscosité à 600C NFT760102 60 +/-10 cps Conductivité thermique W=0. 11 w m/Kelvin Conductivité électrique Sup 109 ohms Coefficient d'expansion 5.3 X 10-4 (mesure mécanique de la variation de volume contre la temperature) Dureté Shore à 28 jours NFIS0868 5A Selon l'invention, ledit second matériau 5 est injecté dans ledit premier matériau 3. A cet effet, ledit premier matériau 3 de type mousse comporte des cellules ouvertes 4, de préférence ledit premier matériau 3 est réalisé dans une mousse en plastomère ou en élastomère, et avantageusement est de type polyuréthane, silicone ou néoprène. Il est intéressant de noter que lorsque ledit second matériau 5 est disposé avec soin au niveau desdites cavités 4, il ne migre pas hors des cavités même lorsque ladite structure déformable 2 subit un choc et/ou de vibrations mécaniques. Ainsi, ladite structure déformable 2 ainsi réalisée ne nécessite pas d'enveloppe supplémentaire et peut être utilisée telle quelle comme dispositif de protection 1. Cela étant, selon d'autres variantes de réalisation et en se reportant à la figure 5, ladite structure déformable 2 peut comprendre en outre, une enveloppe 6. Cette enveloppe permet d'augmenter la résistance mécanique de ladite structure 2 et également d'empêcher le contact entre d'une part lesdits premier et second matériaux 3 et 5 et d'autre part l'objet à protéger. Cette enveloppe 6 est choisie parmi des matériaux ayant des propriétés élastiques. On citera notamment parmi ceux-ci des élastomères ou plastomères et avantageusement des feuilles PVC, polyuréthane ou silicone. A ce niveau, il est intéressant de noter qu'il n'y a pas nécessité d'utiliser une enveloppe étanche, ni d'adapter parfaitement l'enveloppe au contenu. Selon un autre mode de réalisation, et en se reportant plus particulièrement à la figure 4, ladite structure déformable 2 peut comprendre, en outre, un tissu nappé 5. L'utilisation de ce tissu nappé se fera de préférence dans les cas où le dispositif de protection devra subir des contraintes extérieures très importantes. On peut, par exemple, envisager son utilisation dans le cas où le dispositif de protection est destiné au soutien de fortes charges et par exemple des constructions dans des zones sismiques. Dans le cas d'une utilisation d'une structure déformable 2 comportant ledit tissu nappé 5, on pourra prévoir un assemblage superposé particulier de ces nappes. En effet, compte tenu d'un taux d'écrasement pouvant dépasser 50 % de la structure déformable 2, un enroulement simple des nappes engendrerait des contraintes d'allongement élevées au niveau des fibres du tissu 5, ce qui pourrait provoquer des ruptures et diminuerait la résistance dudit dispositif de protection 1. Pour éviter ces ruptures, on peut prévoir un assemblage dans lequel les nappes superposées dudit tissu nappé sont entrecroisées, selon un angle déterminé de manière à ce qu'une pression ou un choc sur ladite structure déformable 2 engendre une déformation des mailles dudit tissu nappé et non une contrainte d'allongement au niveau des fibres du tissu. Selon un perfectionnement de cette variante utilisant un tissu nappé, le tissu pourra être après assemblage enduit notamment d'un plastomère ou d'un élastomère. Selon une autre variante de l'invention, non représentée dans les dessins annexés, il est également envisageable de combiner notamment l'enveloppe 6 et le tissu nappé 5. Dans cette variante, ladite structure déformable 2 comprend donc au moins ledit premier matériau 3 et ledit second matériau 5, l'ensemble formé par lesdits premier et second matériaux 3 et 5 étant recouvert par l'enveloppe 6, cette dernière recouverte dudit tissu nappé 5. Cette enveloppe 6 disposée entre l'ensemble formé par lesdits premier et second matériaux 3 et 5, et ledit tissu nappé 7 permet notamment de faciliter l'assemblage en nappe. Cela étant, le dispositif de protection 1 fonctionne de la manière suivante : lorsqu'un choc et/ou une pression est exercé au niveau de ladite structure déformable 2, lesdites cavités ouvertes 4 se déforment et engendrent un écrasement dudit premier matériau 3 au niveau des cavités 4, la déformation provoque le déplacement dudit second matériau 5 dont le fluage varie avec la pression. Il a été observé que la coopération entre ledit premier matériau 3 et ledit second matériau 5 permettait d'obtenir un effet amortisseur très supérieur à celui du premier matériau 3 utilisé seul. En se reportant à la figure 3, on voit que le dispositif de protection 1 est soumis à une pression extérieure qui provoque la déformation de ladite structure déformable 2. On voit ainsi que la structure 2 s'écrase perpendiculairement à la pression exercée et que les flancs s'arrondissent. La structure 2 revient cependant à sa forme initiale dès que la pression extérieure stoppe. Il est important de signaler que, compte tenu de la forme sensiblement sphérique desdites cavités 4, ladite structure 2 peut se déformer selon toutes les directions et permettre ainsi un bon amortissement des pressions exercées sur ladite structure 2 quelle que soit la direction de ces pressions. En se reportant à la figure 5, on voit que ladite structure déformable 2 est placée au niveau d'un élément rigide 8. Dans cet exemple, un contour 9 de la structure déformable 2 est en chassé dans ledit élément rigide dont les dimensions périphériques internes sont voisines de celles du contour 9 de la structure 2. Ledit élément rigide permet de limiter les déformations dans le plan perpendiculaire au contour 9 lors d'un choc ou d'une pression, ledit élément rigide 8, constitué de préférence par un tube cylindrique, est monté de manière flottante, c'est-à-dire que ledit élément rigide 8 se déplace en fonction des mouvements de ladite structure 2. Le fonctionnement du dispositif de protection 1 comportant une structure déformable 2 associée à l'élément rigide 8 est le suivant : une pression est exercée perpendiculairement au plan contenant le contour 9, cette pression engendre un écrasement de ladite structure 2. Cet écrasement est contenu par les parois internes de l'élément rigide 8, celui-ci étant en effet indéformable ne permet pas une déformation du contour 9 supérieur aux dimensions intérieures dudit élément 8. Cette variante utilisant ledit élément rigide 8 permet l'utilisation du dispositif de protection 1 pour des charges plus élevées qu'en l'absence de cet élément rigide 8, la contrepartie étant que l'amortissement des chocs ou pressions est diminué. Comme indiqué précédemment, le dispositif de protection 1 est destiné à l'amortissement de chocs mécaniques. Toutefois, au cours des différents essais réalisés, il a pu être constaté que ledit dispositif de protection 1 constituait également un excellent isolant thermique. Ainsi, il a pu être obtenu en utilisant la résine dont les caractéristiques sont exposées dans le tableau précédent, un dispositif de protection dont la conductivité thermique est voisine de 0, 11 à 0,12 wm/kelvin. De même, des essais ont montré que ledit dispositif de protection 1 constituait également un excellent isolant électrique, il a pu être ainsi obtenu en utilisant la résine dont les caractéristiques sont exposées dans le tableau précité un dispositif de protection dont la résistance est supérieure à 109 ohms. Il est donc tout à fait envisageable d'utiliser le dispositif de protection 1 comme isolant thermique ou électrique. A cet effet, de la même manière que lorsqu'il est destiné à l'amortissement de chocs mécaniques, ce dispositif de protection peut être présenté sous tout type de forme et notamment sous forme de panneaux. De plus, compte tenu de la nature de la structure déformable 2, il est aisé d'adapter les dimensions dudit dispositif 1 à l'objet à protéger. Naturellement, d'autres modes de réalisation, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention défini par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection (1), destiné à l'amortissement de chocs et/ou vibrations mécaniques, comportant une structure déformable (2), caractérisé en ce que ladite structure déformable (2) comprend : - un premier matériau (3) de type mousse et présentant des cavités ouvertes (4), - un second matériau (5), disposé essentiellement au niveau desdites cavités ouvertes (4) et coopérant avec ledit premier matériau (3), de façon à se déformer élastiquement dans lesdites cavités ouvertes (4) lors d'un choc mécanique et/ou d'une pression exercée sur ladite structure (2) permettant son amortissement. 2. Dispositif de protection selon la revendication 1, dans lequel ledit second matériau (5) est une résine. 3. Dispositif de protection selon les revendications 1 ou 2, dans lequel ledit second matériau (5) est injecté dans ledit premier matériau (3). 4. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit premier matériau (3) est une mousse de type plastomère ou élastomère. 5. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite structure déformable (2) comprend, en outre, une enveloppe (6) permettant d'augmenter la résistance mécanique de ladite structure déformable (2) et d'empêcher le contact entre lesdits premier et second matériaux (3 et 5) avec l'objet à protéger. 6. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, dans lequel ladite structure déformable (2) comprend un tissu nappé (7) permettant d'augmenter la résistance du dispositif de protection à la pression. 7. Dispositif de protection selon la revendication 6 précédente, dans lequel les nappes dudit tissu nappé (7) sont entrecroisées selon un angle déterminé de manière à ce qu'une pression et/ou un choc mécanique sur ladite structure déformable (2) engendre une déformation des nappes et non une contrainte d'allongement au niveau des fibres du tissu. 8. Dispositif de protection selon les revendications 6 ou 7 précédentes, dans lequel ledit tissu nappé (7) est enduit. 9. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 précédentes, dans lequel ladite structure déformable (2) comprend, en outre, une enveloppe (6) disposée entre l'ensemble formé par lesdits premier et second matériaux (3 et 5) et ledit tissu nappé (7). 10. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un contour (9) de ladite structure déformable (2) est enchassé dans un élément rigide (8) dont les dimensions périphériques internes sont voisines de celles du contour (9) de ladite structure déformable (2) de manière à limiter les déformations dans le plan perpendiculaire au contour (9) lors d'un choc mécanique et/ou d'une pression. 11. Application du dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, comme isolant thermique. 12. Utilisation du dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, comme isolant électrique.