Brevet FR2908319A1 — publié le 20080516

Elément de retenue d'une chaussure sur une • lanche de • lisse L'invention concerne un élément de retenue d'une chaussure sur une planche de glisse ou de roulage qui est de type libérable c'est-à-dire apte à libérer la chaussure en cas de sollicitation excessive. Notamment l'invention concerne un élément de retenue avant ou arrière d'une chaussure sur un ski. De façon connue, les éléments de retenue ont pour fonction de retenir la chaussure du skieur sur le ski, et de libérer la chaussure lorsque les sollicitations entre la chaussure et le ski dépassent un seuil donné, de façon à préserver le skieur d'une lésion ou d'une fracture dans la mesure du possible. Usuellement un élément de retenue comprend une embase qui est prévue pour être fixée sur le ski, un corps monté de façon fixe ou mobile sur l'embase et une mâchoire de retenue de la chaussure qui est portée par le corps. La mâchoire est mobile à partir d'une position de repos en direction d'une position d'ouverture où elle libère la chaussure. Le déplacement de la mâchoire entre ces deux positions et son rappel vers la position de repos sont réalisés sous le contrôle d'un ressort de rappel qui est logé dans le corps. Ce ressort est usuellement un ressort à boudin qui est précontraint dans l'état de repos de la mâchoire. La précontrainte du ressort à l'état de repos de la mâchoire est ajustée à l'aide d'une vis ou d'un bouchon de réglage qu'un utilisateur ou un technicien du métier serre ou desserre selon le réglage souhaité. Le réglage de précontrainte est associé au déplacement d'un index le long d'une échelle de dureté qui renseigne l'utilisateur sur le niveau de contrainte du ressort. A ce sujet la demande de brevet FR 2 689 773 décrit un élément de retenue avant équipé d'un dispositif indicateur de dureté. Le constructeur des éléments de retenue calibre quant à lui le ressort de rappel et établit la correspondance entre l'index et les graduations de l'échelle de dureté pour que chaque échelon corresponde à un effort précis, ou plus exactement un moment de force précis qu'il faut appliquer à la mâchoire pour provoquer son ouverture. Ainsi à chaque graduation correspond un moment de force qui résulte de la compression de précontrainte du ressort additionnée de la compression induite par le mouvement de la mâchoire jusqu'à sa position d'ouverture. Des normes récentes régissent la correspondance entre les différents échelons de l'échelle et les valeurs de ces moments de force. Globalement l'échelle de dureté normalisée s'étend de 0,5 à 12. Les normes actuelles définissent également la correspondance entre les différents échelons de l'échelle de dureté et des paramètres relatifs au skieur comme son poids, la taille, la longueur de chaussure, son expérience à ski et autre. Par exemple on connaît la norme ISO 11088. 2908319 2 La construction de l'élément de retenue et le ressort sont liés par le fait que l'élément de retenue est conçu mécaniquement pour supporter les contraintes maximales que le ressort génère. Egalement la construction de l'élément de retenue conditionne en grande partie la course de compression du ressort sur la plage de 5 réglage de la dureté. II faut aussi que la dureté puisse être correctement maîtrisée, et pour cela que les graduations soient suffisamment écartées. A titre indicatif pour un élément de retenue connu cette course est de l'ordre de 20 millimètres. La construction de l'élément de retenue conditionne également la compression du ressort sur la course élastique de la mâchoire, c'est-à-dire jusqu'à sa position 10 d'ouverture. A titre indicatif pour un élément de retenue connu cette course de compression est de l'ordre de 8 millimètres. Les constructeurs proposent donc au public plusieurs modèles d'éléments de retenue dont la construction et la plage de réglage de dureté sont adaptées à un certain type de clientèle visée, par exemple les skieurs enfants, les skieurs 15 performants hommes ou femmes, les skieurs expérimentés. Chacun de ces modèles couvre un segment de l'échelle de dureté normalisée qui est adapté à la clientèle visée. Chaque segment est délimité par des valeurs de dureté minimale et maximale. Pour chaque modèle le constructeur utilise un ressort spécifique dont les caractéristiques sont déterminées en fonction du segment de dureté. 20 De façon connue la force de rappel d'un ressort est proportionnelle à sa constante de raideur d'une part, à son degré de compression d'autre part. Pour un segment de dureté déterminé, le ressort doit être comprimé au moins un minimum à la valeur minimale de dureté, afin d'exercer toujours un effort de rappel positif sur la mâchoire. A la valeur maximale, les spires du ressort doivent être encore 25 suffisamment écartées pour permettre la compression additionnelle sur la plage de course élastique de la mâchoire sans que les spires deviennent jointives. Un problème se pose lorsque l'échelle de dureté démarre à une valeur très faible, par exemple la valeur de "0,5". En effet, une telle valeur ne peut être atteinte qu'avec un ressort de raideur très faible. Un tel ressort comprimé au maximum ne 30 peut délivrer en final qu'une force de rappel peu élevée. De ce fait le segment de dureté couvert est peu étendu pour un modèle de ce genre. Un problème similaire se pose lorsqu'on veut couvrir une très grande plage de l'échelle de dureté sans avoir à accroître de façon trop importante la longueur du ressort du dispositif de rappel. 35 II existe des constructions où deux ressorts de rappel sont utilisés, l'un est soumis à une précontrainte constante, l'autre à une précontrainte réglable. La demande de brevet FR 2 166 137 décrit une construction de ce type. Cela permet d'obtenir un segment de dureté ayant un minimum élevé, avec des ressorts relativement peu raides. En effet les forces de rappel des deux ressorts 2908319 3 s'additionnent. Cependant ce mode de construction n'apporte aucun enseignement pour ce qui concerne les très faibles valeurs de dureté. Un but de l'invention est de proposer un élément de retenue amélioré dont l'échelle de dureté partant d'une valeur faible peut être plus étendue que pour un 5 élément de retenue traditionnel. Un autre but de l'invention est de proposer un élément de retenue dont la construction améliorée est particulièrement simple à mettre en oeuvre. Ces buts et d'autres buts ou avantages qui apparaîtront dans la suite sont atteints par l'élément de retenue de l'invention. 10 Cet élément comprend une embase, un corps, une mâchoire de retenue portée par le corps et mobile relativement à l'embase entre une position de repos et une position d'ouverture, un dispositif de rappel élastique de la mâchoire en direction de sa position de repos, un organe de sollicitation du dispositif de rappel sur une plage de course élastique en relation avec le déplacement de la mâchoire, un dispositif de 15 réglage de la précontrainte du ressort de rappel sur une plage de réglage de dureté déterminée. Le dispositif de rappel comprend au moins deux portions de ressort de raideur différente, une portion de ressort de faible raideur et au moins une portion ressort de raideur supérieure, les portions étant agencées en série ou en parallèle de façon à 20 ce que la longueur globale des, au moins deux, portions de ressort, au réglage minimum de la précontrainte et à l'état de repos de la mâchoire, est supérieure à la longueur de la portion de raideur supérieure. Grâce à un tel agencement c'est la portion de faible raideur qui est comprimée de façon prépondérante dans une première phase de la compression du dispositif 25 de rappel élastique, puis la portion de raideur supérieure devient prépondérante à son tour dans une seconde phase de la sollicitation. L'élément de retenue réalisé conformément à l'invention présente ainsi un dispositif de rappel élastique avec une échelle de dureté qui est dilatée pour les graduations de faible valeur, ce qui permet de descendre l'échelle de dureté vers ides valeurs de dureté faible et maîtriser la 30 force de rappel du dispositif de rappel élastique sans pour autant diminuer de façon significative l'étendue de la plage de dureté. De préférence, la course de compression utile de la portion de faible raideur est inférieure à la plage de réglage de la précontrainte du dispositif de rappel. Dans un mode de réalisation de l'invention, les, au moins deux, portions de 35 ressort sont agencées bout à bout. Dans ce cas, la longueur globale des, au moins deux, portions de ressort, au réglage minimum de la précontrainte et à l'état de repos de la mâchoire, est égale à la somme des longueurs de toutes les portions des, au moins deux, portions de ressorts. 2908319 4 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les, au moins deux, portions de ressort sont agencées en parallèle. Dans ce cas, la longueur globale des, au moins deux, portions de ressort, au réglage minimum de la précontrainte et à l'état de repos de la mâchoire, est, par exemple, égale à la longueur de la portion de ressort 5 qui a une faible raideur, laquelle longueur est supérieure à la longueur de la portion de ressort de raideur supérieur. De préférence, la portion de raideur faible est environ cinq fois moins raide que la portion de raideur supérieure. De préférence, la course de compression utile de la portion de ressort de raideur 10 faible est comprise entre le quart et la moitié de la course de compression utile du ressort. Dans un mode de réalisation de l'invention, la course de compression utile de la portion de ressort de raideur faible est égale environ au tiers de la course de réglage de dureté additionnée de la course élastique. 15 De préférence, la course de compression utile de la portion de ressort de raideur faible est égale environ au quart de la course de réglage de dureté additionnée de la course élastique. L'élément de retenue selon l'invention présente un dispositif indicateur avec une échelle de dureté dont les graduations sont dilatées dans la partie basse de 20 l'échelle. Dans un mode de réalisation de l'invention, les graduations de l'échelle dudit dispositif indicateur s'étendent de "0,5" à "4,5", et l'échelle est dilatée de la graduation "0,5" à la graduation "1,5". L'invention sera mieux comprise en se référant à la description ci-dessous et aux 25 dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 est une vue générale d'un élément de retenue qui illustre un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 est une vue partielle de l'intérieur de l'élément de retenue de la figure 1. 30 Les figures 3 et 4 illustrent le mode de fonctionnement de l'élément de retenue de la figure 1. La figure 5 montre l'échelle de réglage de dureté. La figure 6 illustre une variante de mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 représente une portion de ski 1 sur laquelle est monté un élément de 35 retenue avant 2. L'élément 2 est d'un type connu et sa construction n'est pas limitative. De façon classique il comprend une embase 3 surmontée d'un corps 4. L'embase est prolongée vers l'arrière par une plaque d'appui 5 prévue pour recevoir la semelle de chaussure. Le châssis et l'embase forment ici un ensemble monobloc. Ils pourraient toutefois être deux éléments indépendants. Le corps 4 présente un capot supérieur 4a et un châssis inférieur 4b qui sont assemblés entre eux. Le corps 4 porte en outre une mâchoire 6 de retenue de la chaussure. La mâchoire est formée de deux ailes indépendantes 6a, 6b qui sont mobiles relativement au corps 2908319 5 autour d'un axe vertical. De façon classique les ailes de la mâchoire sont rappelées dans une position de repos par un dispositif de rappel élastique logé dans le corps, et les ailes sollicitent le dispositif de rappel par l'intermédiaire d'un organe de sollicitation. La précontrainte du dispositif de rappel peut être réglée à l'aide d'un 5 dispositif de réglage. Ces éléments seront décrits en détail ultérieurement. Un dispositif indicateur 8 est par ailleurs placé dans la partie supérieure du corps. Selon le mode de réalisation illustré ce dispositif comprend un curseur 9 qui se déplace le long d'une échelle de dureté 10, l'ensemble étant visible de l'extérieur au travers d'un écran de protection transparent. 10 L'élément de retenue est réalisé en tout matériau approprié, et notamment l'embase, le corps et la mâchoire peuvent être réalisées en matière plastique moulée. Comme cela a déjà été dit, la construction de l'élément de retenue n'est pas limitative. L'élément décrit ici est du type à corps fixe et mâchoire à ailes 15 indépendantes. L'invention s'applique également à un élément de retenue à mâchoire monobloc, à corps mobile ou toute autre construction, pourvu qu'elle comprenne une mâchoire de retenue rappelée par un dispositif de rappel élastique. Dans la figure 2, le capot 4a du corps a été enlevé pour permettre de voir le système de rappel de la mâchoire. La mâchoire 6 est rappelée par un ressort de 20 rappel 12 logé dans un piston 13 qui forme l'organe de sollicitation. La paroi antérieure du piston forme un premier appui pour le ressort 12. Le piston est guidé selon une direction longitudinale dans une gouttière du corps, et les ailes 6a, 6b entraînent le piston à l'aide de becs d'aile. La gouttière est plus longue que le piston, ainsi sous l'effet de la rotation de l'une ou l'autre des ailes le piston peut se déplacer 25 le long de la gouttière sur une course qu'on dénomme habituellement la course élastique de la mâchoire. A titre indicatif, sur la course élastique de la mâchoire, le piston est déplacé d'une distance de l'ordre de 8 millimètres. Un tel mode de construction est par ailleurs connu. La précontrainte du ressort est ajustée à l'aide d'une vis 14 qui traverse le ressort 30 12. La tête 14a de la vis est retenue par la paroi du corps 4. Son extrémité filetée est vissée dans une plaquette d'appui 15 qui forme un second appui pour le ressort 12. Le curseur 9 est solidaire de cette plaquette. Le vissage de la vis permet d'ajuster la précontrainte de rappel élastique du ressort sur une course de réglage de dureté. Cette course est de préférence égale ou supérieure à la longueur de l'échelle de 35 dureté 10 du dispositif indicateur 8. A titre indicatif, la longueur de cette course de réglage de dureté est de l'ordre de 20 millimètres. De façon avantageuse, le piston, le ressort, la vis et la plaquette sont assemblés comme un sous-ensemble indépendant qui est ensuite mis en place dans le châssis 4b du corps. Egalement, pour le mode de réalisation illustré, les ailes sont réalisées 2908319 6 en matière plastique moulée, et leur axe d'articulation est formé par deux plots cylindriques, un plot supérieur et un plot inférieur qui sont engagés dans des logement circulaires du capot 4a et du châssis 4b du corps. Dans la figure 2, on peut voir le plot 16a situé au sommet de l'aile 6a, et le logement 17b dans le châssis 4b 5 qui est prévu pour le plot inférieur de l'aile 6b. D'autres modes de construction peuvent également convenir. En particulier au lieu d'une vis on pourrait avoir un dispositif de rappel à bouchon et piston comme cela est par exemple décrit dans la demande de brevet FR 2 492 668. Selon une particularité de l'invention, le ressort comprend au moins deux 10 portions de ressort de raideur différente. Dans le mode de réalisation représenté, le ressort 12 présente deux portions 20 et 21. Chacune des portions est formée par un élément de ressort à boudin. Les deux portions de ressort ont sensiblement le même diamètre de spire, au diamètre de fil près, elles sont logées bout à bout dans le piston 13. On dit alors que les ressorts sont agencés en série. La portion 20 a une 15 raideur supérieure à celle de la seconde portion 21 qui a une raideur faible. Par exemple la portion 20 est réalisée avec un fil de diamètre supérieur à celui de la portion 21, ou encore dans un acier de qualité différente. En étant placés bout à bout le ressort 12 présente globalement une longueur qui est supérieure à la longueur de la portion 20 de raideur supérieure, si bien que au 20 moins pendant une première phase de la compression, le ressort 12 présente une raideur intermédiaire entre les raideurs des deux portions 20 et 21. Les deux portions de ressort sont sollicitées en compression par l'ajustement de la vis 14 sur une course de réglage de précontrainte et par le piston 13 en réponse à son déplacement. En retour, les deux portions de ressort renvoient une force de 25 rappel qui est transmise à la mâchoire. Comme la portion 21 présente une raideur moins importante que l'autre portion, elle se comprime davantage que la portion 20. Et c'est la portion 21 qui de façon prépondérante détermine la force de rappel correspondant à la compression induite par la vis de dureté et le déplacement du piston 30 De préférence, la course de compression utile de la portion 21 est inférieure à la course de réglage de dureté que permet la vis 14. On appelle ici course de compression utile, la course de compression de la portion de ressort depuis le réglage minimum de dureté appliqué par la vis 14 jusqu'à la compression maximale de la portion, c'est à dire le moment où les spires sont jointives. Au-delà la portion se 35 comporte comme un tube rigide, et les sollicitations de compression sont transmises intégralement à la portion 20 de raideur supérieure. Ainsi, dans une première phase de la course de compression du ressort c'est la portion 21 de faible raideur qui joue un rôle prépondérant dans la force de rappel induite, et dans une seconde phase c'est la portion 20 de raideur supérieure qui devient prépondérante. 2908319 7 Les figure 3 et 4 illustrent le mode de fonctionnement des deux portions de ressort. Selon la figure 3, le réglage dureté appliqué par la vis 14 est à sa valeur minimum, ou proche de cette valeur. L'aile 6b a pivoté entraînant avec elle le piston 13 jusqu'au bout de la course élastique. Globalement le ressort 12 a été comprimé 5 sur une course de compression qui correspond à la course de précontrainte additionnée de la course élastique, mais c'est la portion 21 de raideur plus faible qui a absorbé la plus grande partie de cette compression. La portion 20 est légèrement comprimée, c'est-à-dire que la compression induite s'est répartie entre les deux portions en fonction inverse de leur raideur respective. 10 Selon la figure 4, la vis de réglage 14 a appliqué au ressort 12 une compression de précontrainte qui a mis la portion 21 en spires jointives. Désormais la portion 21 se comporte comme un tube rigide. La compression qui est appliquée ensuite au ressort 12 est entièrement transmise à la portion 20 de raideur supérieure qui délivre une force de rappel correspondante. 15 II existe un mode de fonctionnement intermédiaire où le réglage de dureté a rapproché les spires de la portion 21 mais pas suffisamment pour qu'elles soient jointives. Dans un premier temps de la course élastique les deux portions de ressort se comportent comme un ressort de raideur intermédiaire entre les raideurs des deux portions. Dans un deuxième temps, lorsque les spires de la portion 21 sont 20 jointives, le ressort 12 prend la raideur de la portion 20 la plus raide. La figure 5 représente de façon schématique une échelle de dureté qu'il est possible d'obtenir avec un tel montage. Cette échelle s'étend sur une plage allant de la graduation "0,5" à la graduation "4,5". On voit la partie basse de l'échelle est dilatée entre la graduation minimale "0,5" et la graduation "1,5", puisque les 25 graduations sont davantage resserrées entre la graduation "1,5" et le sommet de l'échelle "4,5". Pour les faibles valeurs de dureté on dispose ainsi de plus de marge pour régler de façon précise la dureté de l'élément de retenue, et l'adapter à l'utilisateur. On peut aussi atteindre des valeurs de dureté basses facilement. II serait difficile de maîtriser le mode de fonctionnement d'un ressort traditionnel dans 30 ces valeurs basses de dureté, en effet le ressort serait trop proche de son état de décompression total, donc son réglage de dureté serait imprécis. On a obtenu de bons résultats avec un ressort de diamètre moyen compris entre 10 et 11 millimètres formé par une portion de faible raideur ayant 2,3 spires utiles, une longueur à vide de 11,5 millimètres, et ayant une raideur de 0,68 daN/mm 35 réalisée dans un fil de 1,20 millimètres de diamètre environ, une portion de raideur supérieure ayant 5,6 spires utiles, une longueur à vide de 28,1 millimètres, réalisée avec un fil de 2,10 millimètres de diamètre et ayant une raideur de 3,47 daN/mm. En spires jointives, la portion de raideur faible a une longueur de 4,5 millimètres, c'est-à-dire que sa capacité de compression est de 7 millimètres. 2908319 8 Ainsi, globalement, la portion de faible raideur est environ cinq fois moins raide que la portion de raideur supérieure, et sa course de compression utile est environ égale au tiers de la plage de réglage de dureté additionnée de la course élastique, c'est à dire le quart de la course de compression utile du ressort 12. 5 Une proportion comprise entre le quart et la moitié de la course de compression utile du ressort 12 donne également de bons résultats. Ces valeurs sont seulement indicatives. La figure 6 illustre un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. Au lieu d'être en série, les deux portions 30, 31 du ressort 32 sont disposées de façon 10 concentrique et sont logées à l'intérieur d'un piston 33. La portion 31 de faible raideur s'étend sur toute la longueur utile du ressort, elle est en appui entre la plaquette de retenue 35 dont la position est ajustable à l'aide de la vis 34, et la paroi antérieure du piston 33. L'autre portion 30 de raideur supérieure est plus courte, et au réglage minimum 15 de dureté, sa longueur est inférieure à celle de la portion 31 pour que la portion 31 soit seule à être comprimée dans une première phase de compression du ressort 34. Au-delà de cette première phase de compression les deux portions de ressort sont comprimées en parallèle. La raideur globale du ressort est alors la somme des raideurs de chacune des portions. 20 Les paramètres précédents décrits peuvent être appliqués à ce mode de mise en oeuvre de l'invention. A savoir que la différence de longueur entre la portion de raideur fable et la portion de raideur importante constitue ici la course de compression utile de la portion de raideur faible, c'est à dire la course de compression sur laquelle la portion 31 de raideur faible a une action prépondérante 25 de rappel sur la mâchoire. Par exemple, cette course est de l'ordre du tiers de la course de compression utile du ressort 32, ou encore elle est comprise entre le quart et la moitié. D'autres modes de construction sont également possibles. En particulier, pour des portions en série, au lieu de jouer sur la jonction des spires de la portion de 30 raideur faible, on peut prévoir une butée qui neutralise cette portion et empêche toute compression additionnelle au-delà d'une compression déterminée. Au lieu de deux portions de ressort il pourrait y avoir trois portions et même plus de raideur différente, placées en parallèle, en série, ou en série/parallèle, les éléments étant agencés de telle façon que la raideur globale du ressort augmente 35 au fur et à mesure de la compression, c'est-à-dire au fur et à mesure que les spires des portions de raideur croissante deviennent jointives pour les portions en série, ou en fonction du nombre de portions sollicitées pour les portions en parallèle. Au lieu de portions de ressort de compression, le dispositif de rappel élastique pourrait comprendre des portions de ressort de traction. 2908319 9 Egalement l'invention concerne non seulement les éléments de retenue avant mais aussi les éléments de retenue arrière et de façon générale tout élément de retenue d'une chaussure sur une planche de glisse ou de roulage comprenant une mâchoire de retenue rappelée vers une position de repos par un dispositif de rappel 5 élastique. i- REVENDICATIONS 1- Elément de retenue d'une chaussure sur une planche de glisse ou de roulage comprenant une embase, un corps (4), une mâchoire de retenue (6) portée par le corps et mobile relativement à l'embase entre une position de repos et une position d'ouverture, un dispositif de rappel élastique (12, 32) de la mâchoire en direction de sa position de repos, un organe de sollicitation (13) du dispositif de rappel sur une plage de course élastique en relation avec le déplacement de la mâchoire, un dispositif de réglage (14, 15, 34, 35) de la précontrainte du dispositif de rappel (12, 32) sur une plage de réglage de dureté déterminée, caractérisé par le fait que le dispositif de rappel comprend au moins deux portions (20, 21, 30, 31) de ressort de raideur différente, une portion de ressort (21, 31) de faible raideur et au moins une portion de ressort (20, 30) de raideur supérieure, les portions étant agencées en série ou en parallèle de façon à ce que la longueur globale des deux portions (20, 21, 30, 31) de ressort, au réglage minimum de la précontrainte et à l'état de repos de la mâchoire, est supérieure à la longueur de la portion (20, 30) de raideur supérieure. 2- Elément selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la course de compression utile de la portion (21, 31) de faible raideur est inférieure à la plage de 20 réglage de la précontrainte du dispositif de rappel (12, 32). 3- Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les portions (20, 21) de ressort sont agencées bout à bout. 4- Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les portions de ressort (30, 31) sont agencées en parallèle. 25 5- Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la portion (21) de raideur faible est environ cinq fois moins raide que la portion (20) de raideur supérieure. 6- Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la course de compression utile de la portion (21, 31) de ressort de raideur faible est comprise 30 entre le quart et la moitié de la course de compression utile du ressort (12, 32). 7- Elément selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la course de compression utile de la portion (21, 31) de ressort de raideur faible est égale environ au quart de la course de réglage de dureté additionnée de la course élastique. 8- Elément selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il présente un 35 dispositif indicateur (8) avec une échelle de dureté (10) dont les graduations sont dilatées dans la partie basse de l'échelle. 9- Elément selon la revendication 8 où les graduations de l'échelle s'étendent de "0,5" à "4,5", caractérisé par le fait que l'échelle (10) est dilatée de la graduation "0,5" à la graduation "1,5".