Brevet FR2916359A1 — publié le 20081128

-i- DESRIPTION Domaine technique de l'invention La présente innovation concerne un dispositif mécanique pour piloter à l'aide d'une manette (dont la position d'utilisation est réglable de façon ergonomique) le glissement d'une corde sur un galet. Ce dispositif peut fonctionner avec une ou deux cordes en parallèle, avec une sangle ou un câble, il est autobloquant, antipanique et débrayable. Il peut être utilisé en assureur, en descendeur, dans toute activité nécessitant l'utilisation de corde et en position fixe où il est débrayable pour io les travaux en hauteur. Il permet de contrôler le déplacement (longueur, vitesse et durée) d'une charge accrochée au dispositif, la corde étant accrochée d'un coté à un point fixe ou d'une charge accrochée à la corde, le dispositif étant alors accroché à un point fixe. Etant autobloquant, le système anti-panique déclanche dés qu'un choc important 15 se fait sentir sur la corde ou si l'opérateur actionne de façon démesurée la manette de commande de glissement. Le système anti-panique (ou le débrayage) demande une action volontaire simple pour réarmer le dispositif. 20 Etat des techniques antérieures Les systèmes d'assureur et descendeur connus pour contrôler le glissement d'une corde de diamètre suffisant (ils n'acceptent pas les cordes de petit diamètre en général inférieur à 8 mm), sont actuellement des matériels du type : descendeur en 25 s de Petzl, le huit (pièce en aluminium ayant la forme d'un 8), assureur, bloqueur type frein à plaquette. Tous ces systèmes, étant des amplificateurs de la force exercée par l'utilisateur, présentent l'inconvénient de ne plus assurer leurs fonctions si l'opérateur perd le contrôle de l'appareil. Tous les systèmes autobloquants répondent au principe de sécurité quand il y a 30 une perte de contrôle de l'utilisateur, mais, bien que plus sures, leur utilisation est peu aisée car leur plage d'utilisation est extrêmement réduite. Les systèmes autobloquants actuels manquent de progressivité et sont la cause de descentes saccadées pénalisant leur utilisation. Beaucoup ne sont pas des descendeurs. De plus en cas de crispation de l'opérateur, sur les produits actuels n'ayant pas de 2916359 -2- système anti-panique, le rôle du contrôle du glissement de la corde n'est plus assuré et la fonction sécurité non plus. Avec les systèmes actuels, en cas de mouvements trop brusques pour faire filer la corde en assurance, on bloque la corde avec l'effet autobloquant qui alors gène. 5 L'utilisateur prenant le système à pleine main, bloque l'effet autobloquant et rend la situation dangereuse. Nous constatons qu'il manque souvent aux produits actuels des fonctionnalités. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. ro Présentation de l'invention La présentation de l'invention va se faire en plusieurs étapes : 1- Réalisation d'un dispositif mécanique capable de fournir une force d'adhérence 15 proportionnelle et supérieure à la charge. C'est-à-dire que le système placé sur une corde ne peut en aucun cas glisser, quelque soit la charge et la nature de la corde. Le principe mécanique retenu dans l'invention est réalisé suivant le schéma de base (figure 1 et 3). Une corde accrochée à un point fixe contourne la poulie 1 (brin tendu), s'enroule autour du galet G (immobile en rotation) et 20 ressort en contournant la poulie 2 (brin mou). L'utilisateur est accroché au dispositif en C avec un mousqueton. C'est le mode descendeur. Une autre forme d'application en mode assureur ou descendeur de charge : une corde à laquelle est accrochée une charge contourne la poulie 1 (brin tendu), s'enroule autour du galet G (immobile en rotation) et ressort en contournant la 25 poulie 2 (brin mou). Le dispositif est accroché à un point fixe en C par un mousqueton. La figure 6 montre comment il faut installer la corde dans l'assureur descendeur. Avec le principe retenu, il n'est pas nécessaire de se détacher de l'équipement pour mettre ou enlever la ou les cordes. Un ressort sur le coté du système (figure 3, 4 et 30 8) maintien celui-ci en position fermée quand la ou les cordes sont engagées. Explication du principe mécanique (voir figures 1, 3 et 5) : Les deux poulies 1 et 2 (axes A et B), mobiles en rotation, appliquent la corde sur un galet fixe G. C'est l'angle entre AB et BC (de l'articulation en B) et la résultante (F8) en B des forces (qui s'exercent entre A (F3) et l'articulation C (F4)) qui appliquent la poulie B sur le -3- galet G et crée l'adhérence de la corde sur le galet. Le glissement ou le blocage de la corde sur le galet dépend de cette force F8. La distance AB entre les axes A et B (des poulies 1 et 2), la distance BC entre l'axe B (de la poulie 2) et l'axe C (charge), et la valeur de l'angle (articulation en B) entre AB et BC, fixent la position de la poulie 1 et déterminent la force d'appuis F8 (proportionnelle à la charge û FI) de la poulie 2 sur le galet G. Les distances AB, BC (par la dimension des flasques) et le diamètre du galet G étant fixées de construction, le glissement de la corde devient dépendant de la position de la poulie B par rapport au galet G. Plus on diminuera la pression, plus le glissement sera l0 important. Ce principe mécanique permet de s'affranchir du diamètre des cordes. Une variante consiste à supprimer l'articulation en B, en liant les deux flasques (AB et BC devenant une seule pièce ABC). Cette action augmente l'effort F8 de la poulie 2 en B, qui devient, par le principe des leviers, un multiple de F3. 15 - Liste des efforts * FI = Effort de traction sur la corde. * F2 = Report de l'effort de la corde par la poulie 1. * F3 = Résultante en A des efforts de traction sur la poulie 1. * Charge = Effort exercé en C par l'utilisateur, sur le système. (Charge = - FI) 20 * F8 = Résultante des efforts de traction F3 et F4 sur la poulie 2 (C'est cette force qui est à l'origine de l'adhérence de la corde sur le galet moteur). On démontre que F8, par une analyse de la distribution des forces, du descendeur, dans l'articulation objet de la revendication du brevet (Figure 5), est directement proportionnelle à la charge à soulever. 25 Le poids ùFI (charge=100Kg) en C, exerce une réaction FI (=100Kg) en D (sur la corde), par l'intermédiaire du descendeur. La poulie du haut axe A reporte en E (force F2) l'effort FI de D. La réaction de FI et F2 en A donne F5 (=136Kg). 30 La projection de F5 sur l'axe du flasque du haut donne 2 forces : - Une, F3 (=131.4Kg), qui, reportée en B, crée la première partie de la force F8 (=56Kg) qui appui, par l'intermédiaire de la poulie du bas, la corde sur le galet. - L'autre, F6 (=35.2Kg), qui agit pour pousser la poulie du haut sur le galet -4- La charge (-FI) génère F4 (=95Kg) en C (axe du flasque du bas). F4 génère en B la deuxième partie de la force F8 (=56Kg) qui appui, par l'intermédiaire de la poulie du bas, la corde sur le galet. En réalité, à l'équilibre, le jeu des réactions fait qu'on retrouve en B le symétrique 5 de F3 qui génère, avec F3 la force F8 ; la différence passant dans des réactions divers en C et sur le galet. F8 (=112Kg) ; l'écrasement de la corde sur le galet crée en A et C deux réactions F9 (=-56Kg). 10 - Une en C, sur la partie basse, le premier F9 passe dans l'articulation - L'autre F9, sur la partie haute en A se transforme en 2 forces dont une des parties passe dans le flasque et l'autre qui donne F7 (=-50Kg) . Les deux forces F6 et F7 se contrarient de sorte que si F7 > F6 le point C ls s'éloigne du galet et si F7 2- Obtention du glissement de la corde sur le palet et fourchette de diamètre d'utilisation de corde. (figure 2) Afin d'autoriser le glissement de la corde sur le galet, une came actionnée par une manette M éloigne la poulie 2 du galet G. Cette 30 manoeuvre fait évoluer avec la force F8 de pression de la corde (en B) sur le galet G et donc son adhérence sur celui-ci. Le système de cames par leurs poussées sur les flasques peut réduire ou augmenter considérablement l'espace dédié au passage de la corde et donc accepter une large fourchette de diamètres de corde (8 à 11 mm). 2916359 -5- La dimension de la came d'appuie a été suffisamment réduite pour que le contrôle du glissement puisse se moduler par des amplitudes de mouvement significatives et largement perfectibles de la manette. L'excentration est un compromis entre la fourchette de cordes et le débattement de la manette dans le pilotage du s glissement. La figure 2 montre les deux positions extrêmes de la manette M de contrôle de glissement de la corde dans le descendeur. La vue de gauche donne une ouverture minimum (donc blocage) et la vue de droite une ouverture maximum. Les figures 2 et 4 montre clairement que la transformation du système pour lo accepter des sangles ne pose pas de problème. Car il suffit de modifier le dispositif en créant des gorges un fond plat. Pour accepter des câbles en acier ou autre métal, il faut placer au fond du galet une garniture antifriction qui aura pour fonction de rendre le glissement contrôlable et de maîtriser l'usure du galet. 15 3- la fonction assureur descendeur double s'obtient en doublant, dans le dispositif, le passage des cordes : Deux chemins dans le galet et dans la poulie supérieur et deux poulies inférieurs. Le jeu dans les articulations du système mécanique lui permet d'accepter 1 millimètre de différence sur le diamètre des cordes utilisées. 20 Cette solution apporte une sécurité en cas de perte de la résistance de traction d'une des cordes (fonction assurance). Il faut mettre deux poulies inférieures pour s'affranchir des glissements relatifs (différents) des cordes quand elles sont de diamètres différents. Ce problème n'existe pas sur la poulie du haut. En fonction assureur descendeur simple (figure 8), il n'y a qu'un chemin dans le 25 galet et les deux poulies haut et bas sont simples. Le dispositif est alors plus fin et moins lourd. 4- Réalisation mécanique de la fonction autobloquante. (figure 4) Un ressort agissant sur l'axe de la came a pour fonction de ramener la manette en position de 30 blocage rendant le système autobloquant si on lâche la manette. La poignée de manoeuvre, avec les frottements, revient naturellement en position de blocage. Le ressort de rappel, d'une force de 5 à 7 Kg, force cette manoeuvre pour sécuriser la fonction. 2916359 -6- Un utilisateur quelque soit sa situation, si il lâche la manette bloquera systématiquement le glissement de la corde 5- Réalisation de la fonction anti-panique. Cette fonction est réalisée par un élément mécanique qui annule l'immobilisation en rotation de la came par rapport à la manette. Quand cette jonction est désactivée la manette n'a plus d'action sur la came. Celle-ci, livrée à elle-même est ramenée en position de repos par son ressort de rappel et bloque instantanément le glissement de la corde. Pour l'explication de son fonctionnement, la jonction anti-panique (figure 7 partie 2) to est assurée par un ressort (la solution retenue, figure 7 partie 1, est un système mécanique équivalent qui déporte l'effet du ressort) de liaison entre la poignée de manoeuvre (M) et une roue à encoche solidaire de l'axe d'entraînement des cames (H). Cette roue à encoche est la même quelque soit la solution choisie. La forme et le dimensionnement du ressort doivent être tel que l'effort F11 qu'ils imposent pour is sortir l'ergot (du ressort) du logement dans lequel il se trouve soit légèrement supérieur à l'effort maximum à fournir F10 sur la poignée de manoeuvre pour faire glisser la corde (de plus gros diamètre prévu par le système). 6- Réalisation des fonctions débrayage du système et positionnement ergonomique 20 de la manette. Dans la figure 7 partie 2, on remarque que les logements de la roue à encoche dans lesquels se place la pointe du ressort ou la clavette ont deux pentes : - Une, très abrupte, prévue pour transmettre l'effort exercé sur la poignée pour piloter la vitesse de défilement de la corde dans le descendeur et, au-delà 25 (crispation sur la manette due à la panique), par enfoncement total du ressort, libérer la came pour ramener le descendeur en position de blocage (fonction anti-panique vue plus haut). - L'autre plus douce (effort à fournir sur la manette plus faible) pour placer, par une rotation inverse, la manette de pilotage du descendeur dans la position la 30 plus ergonomique pour l'utilisateur. (Dans la figure 7 il y a 10 positions possibles.) La solution retenue (figure 7 partie 1-3 solution retenue) est un le système à clavette avec un ressort déporté dont la position peut être déplacée, donnant ainsi -7- la possibilité d'adapter de façon plus fine, la force de déclenchement de la fonction anti-panique à l'utilisation. Cette solution offre deux avantages, la rotation inverse de la manette libère la clavette et bloque le descendeur en position. C'est la fonction débrayage du système avec l'obligation d'une action volontaire pour réactiver le descendeur. L'autre intérêt réside dans le réglage en position de la manette offrant ainsi une utilisation plus ergonomique du dispositif. Un des intérêts majeurs du système réside dans la fonction assurage. Car l'opérateur qui assure le premier de cordé (par exemple) va prendre le descendeur dans la main et tenir la manette ouverte, autorisant ainsi un glissement aisé mais contrôlé de la corde. Et en cas de chute, l'effort brutal de tension qui sera exercé sur la poulie du haut va actionner le système anti-panique et bloquer la corde. Réalisant ainsi la fonction assurance. Il existe des multitudes de solutions pour répondre au problème du déverrouillage contrôlé et du système anti-panique. Il n'est donc pas possible de les mentionner toutes. Dans la figure 7, quelques versions sont représentées avec leur système de désactivation de la manette. Dans la figure 7 partie 1-1 la fonction est assurée par un ressort qui appuie au bout de la clavette, la tension du ressort étant réglée par le curseur. Dans la figure 7 parties 1-2, 1-4, 1-5, 1-6 la fonction est assurée par un ressort qui appuie directement dans une des encoches de la roue à encoche, la différence entre chaque option étant le principe utilisé pour régler la tension du ressort. Toutes les solutions sont débrayables par basculement du système de tension, sauf dans le cas 5. 7- Modifications à effectuer pour obtenir un tendeur de longe. En alpinisme, spéléologie ou travaux en hauteur, on est amené à poser des mains courantes. Celles-ci son réalisées à partir d'une longe accrochée à la paroi, le deuxième coté est assez difficile à tendre. La modification (figure 9) réalisée sur le dispositif assureur descendeur permet d'obtenir cette fonction. La modification consiste à remplacer le galet par une pièce double, l'une au centre immobile et solidaire de la plaque de base, l'autre (la partie dans laquelle se loge la corde) pouvant tourner dans un seul sens. Le Galet ainsi réalisée a une fonction de roue libre dans un sens et de blocage dans l'autre. 2916359 -8- L'utilisateur installe son descendeur comme pour assurer une charge. Puis en tirant sur le brun mou, le galet étant libre en rotation dans ce sens, il peut tendre la corde. Pour démonter, il suffira de libérer la corde en basculant la manette de pilotage. s Présentation des différentes figures. 1110 ù : Elle donne une représentation schématique du principe mécanique et de son assemblage utilisé pour obtenir la force qui sera à l'origine du coincement de la corde sur le galet io 2110 ù : Elle montre, sur une représentation réelle du dispositif, la dynamique de serrage (de passage) des cordes offerte. Elle préfigure le mouvement à réaliser par l'utilisateur pour libérer la corde dans le dispositif. 3110 ù : Elle représente la répartition des forces sur le dispositif réel. Cette figure vient en complément des figures 1 et 5. 15 4110 - : Elle représente en coupe, le prototype descendeur assureur double à l'échelle 1. Ce dessin montre la position du ressort de rappel de la manette de manoeuvre. Une version de ce ressort placé dans le galet est aussi représentée sur ce dessin. 5110 - : Ce document montre la décomposition des différents efforts auxquelles est 20 soumis le dispositif. On retrouve les valeurs de ces forces pour un utilisateur ou une charge de 1000 Newtons. (100 Kg). Les commentaires sont en page 3 ligne 25. 6110 - : Elle montre comment installer une corde dans l'assureur descendeur. Ce dessin fait apparaître qu'il n'est pas necessaire de décrocher l'appareil pour mettre ou enlever une corde. 25 7110 - : Cette figure montre comment fonctionne le système anti-panique avec le débrayage de la manette et comment est obtenu le réglage ergonomique. Enfin plusieurs solutions pour réaliser les différentes fonctions (anti-panique, débrayage, position ergonomique). 8110 - : Elle représente en coupe, le prototype descendeur assureur simple à 30 l'échelle 1. Ce dessin montre la position du ressort de rappel de la manette de manoeuvre. Une version de ce ressort placé dans le galet est aussi représentée sur ce dessin. -9- 9110 - : Elle représente les modifications à apporter au galet et à la plaque de base pour transformer le descendeur en tendeur de longe. Figure sur ce dessin les deux ressorts de roue libre et les patins pour faciliter le glissement de la partie mobile sur la partie fixe du galet. 10/10 - : Elle représente les groupes fonctionnels du dispositif assureur descendeur anti-panique. Ce dessin sera utile pour comprendre le principe d'assemblage pour une configuration simple (à une corde). Présentation de la réalisation du dis • ositif assureur descendeur double. i0 Description de l'assemblage Le dispositif assureur descendeur est composé de trois groupes fonctionnels distincts (figure 10). - Le groupe manette de pilotage qui rassemble la came en acier, le ressort de 15 rappel (auto bloquant) la manette en duralumin, la clavette de sécurité anti-panique en acier en 160CDV16 et le ressort anti-panique. - Le groupe articulation d'appui de la corde qui se compose des deux poulies (1 et 2 figurel) en polyéthylène, assemblées sur quatre flasques en duralumin par deux axes A et B en acier 42CD4 (figure 1). Ce groupe est rendu solidaire du groupe 20 plaque de base par un axe de liaison C (figure 1 et 10) - Le groupe plaque de base - galet se compose de la plaque de base en duralumin sur laquelle est fixé le galet en duralumin. Ce groupe reçoit aussi tous les autres groupes : > Le groupe manette de pilotage qui est rattaché au galet par la cale de 25 glisse en acier 160CDV16 (figure 10). > Le groupe Articulation d'appui de la corde qui est lié à la plaque de base par l'axe de liaison C avec son entretoise (chargée de reprendre les efforts et l'usure liée à l'appui des mousquetons) en acier 42CD4 (figure 10). 30 Réalisation industrielle Les flasques et la plaque de base la clavette et une partie de la came seront réalisés par poinçonnage. Les 3 axes en acier des articulations et l'entretoise seront usinés. Les 2 poulies en polyéthylène seront usinées ou moulées. 2916359 -Io- Les galets dans leurs divers configurations, la manette la cale de glisse et l'ensemble "roue à encoche û came" seront moulés en cire perdue. Les ressorts seront réalisés par des sociétés spécialisées. Revendications , 1) Dispositif assureur, descendeur autobloquant anti-panique, verrouillable en position, tendeur de longe, à manette de pilotage positionnable de façon ergonomique pour l'escalade, l'alpinisme, la spéléologie et les travaux en hauteur (élagage, façade de bâtiment, pont etc. ...). Le dispositif est utilisable avec une ou deux cordes avec des sangles ou des câbles. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte : a - une plaque de base sur laquelle est fixé le galet G (figure 10 et 1) et une articulation composée de deux poulies (1 et 2 figures 1 et 10) assemblées sur deux fois deux flasques par deux axes A et B puis liée à la plaque de base par un axe de liaison C avec son entretoise. Cet ensemble permet d'obtenir une force d'appuie, de la (ou des) corde(s) sur le galet, qui sera toujours proportionnelle à la charge (figure 5 et page 3-25 à 4-20). Les dimensions des ts composants ont été choisies pour obtenir une force d'appui qui immobilise la corde sur le galet. Sans une action pour diminuer les frottements, le système est bloqué. b - une manette de pilotage (figures 10, 4 et 8), regroupant la came, le ressort de rappel (auto bloquant) de la manette, la clavette de sécurité anti-panique et 20 le ressort anti-panique, rattaché au galet par la cale de glisse. Par le choix des dimensions des organes composant le mécanisme générateur de la force de glissement, sans action, la corde ne peut pas glisser. Les cames liées à la manette, par leur rotation, appuient sur les deux flasques qui supportent la poulies 2 (figure 1, 2) diminuant la pression de la corde sur le galet et donc son 25 adhérence. En poursuivant le mouvement, la corde se met à glisser sur le galet, la vitesse de glissement étant proportionnelle à l'espace offert à la corde pour passer entre la poulie 2 et le galet. (fonction assureur descendeur) 2) Le dispositif, selon la revendication 1 caractérisé en ce qui concerne le 30 cheminement de la corde, en doublant les cheminements (figure 4) : 2 gorges dans le galet, une poulie 1 double et deux poulies 2, permets au dispositif de fonctionner avec deux cordes. Les 2 poulies 2 (celles du bas) autorisent, par leur rotation indépendante, des vitesses de défilement des cordes différentes tout en conservant une bonne répartition des forces.-12- 3) Le dispositif, selon la revendication 1 caractérisé en ce qui concerne le rappel de la manette de pilotage par un ressort (figures 4,8 et10). Ce ressort ramène la roue à encoche liée aux cames à leur position de repos si aucun effort n'est exercé sur la manette. Cette action en ramenant l'adhérence de la corde à sa valeur maximum place le dispositif en position de blocage. (fonction auto bloquant) 4) Le dispositif, selon la revendication 3 caractérisé en ce qui concerne la liaison entre la manette et la roue à encoches (figure 7). Celle-ci est assurée par un ressort lo ou un système débrayable qui, suite à une poussée excessive de l'utilisateur sur la manette, libère la liaison en rotation entre la manette et la roue à encoche et bloque ainsi le glissement de la corde. (fonction anti-panique) 5) Le dispositif, selon la revendication 4 caractérisé en ce qui concerne la liaison 1s entre la manette et la clavette (figure 7). La position du ressort anti-panique peut être déplacée transversalement par rapport à la clavette, offrant ainsi la possibilité de régler sa sensibilité. 6) Le dispositif, selon la revendication 3 caractérisé en ce qui concerne la roue à 20 encoche (figure 7). En créant deux pentes différentes, une importante pour la fonction entraînement et une faible dans l'autre sens, on amplifie de façon plus importante l'effort exercé sur la clavette, ce qui augmente, sans effort supplémentaire de l'utilisateur l'effort pour libérer la clavette de son ressort antipanique et par voie de conséquence, la liaison entre la manette et la roue à 25 encoche. Donc, par une action en arrière sur la manette, on débloque facilement la liaison manette - roue à encoche. Sans action volontaire de l'utilisateur, le système reste débrayé donnant ainsi la fonction débrayable en position. Ensuite, il suffit de mettre la manette dans la position qui convient et de réenclencher la clavette (position ergonomique). 30 7) Le dispositif, selon la revendication 1 caractérisé en ce qui concerne le cheminement de la corde (figure 9) en plaçant autour du galet une couronne roue libre dans le sens contraire au cheminement de la corde, par une traction sur le brun mou, on tend sans effort la corde coté brun dit tendu (créant ainsi la fonction-13- tendeur de longe). On entend par galet l'ensemble Galet plus cale de glisse (figures 9/10).