Brevet FR2956714A1 — publié le 20110826

La présente invention a pour objet un organe d'absorption d'énergie, notamment pour freiner ou stopper une charge subite provenant d'éboulements de type terreux ou rocheux. On connaît de nombreux organes ou dispositifs d'absorption d'énergie, mais ceux-ci sont souvent d'un encombrement important et d'une efficacité limitée. De plus, ils ne permettent pas de donner une indication des efforts qui ont transité par la structure d'accueil lors d'un évènement. Cette information est pourtant capitale pour savoir si la structure d'accueil doit être remplacée en partie ou complètement après un éboulement ou si elle reste apte à fonctionner correctement en l'état. Le but de la présente invention est de proposer un organe d'absorption d'énergie qui permette de freiner ou stopper une charge subite avec une grande efficacité, et qui offre après coup, la possibilité de déterminer le niveau d'effort qui a transité par la structure d'accueil, comme par exemple les ancrages au sol. De plus, cette invention est d'une grande simplicité de conception. L'invention concerne ainsi un organe d'absorption d'énergie interposé entre deux éléments susceptibles de s'écarter l'un de l'autre sous l'action d'un effort extérieur, ledit organe comprenant essentiellement un fil comportant un enroulement et une partie rectiligne, l'enroulement étant disposé autour d'un axe-support, lié au premier élément, tandis que l'autre extrémité du fil est liée au deuxième élément, la partie rectiligne de fil s'étendant entre les deux éléments, et étant orientée sensiblement dans la direction de l'effort, de sorte que la traction exercée sur le fil par l'écartement des deux éléments provoque le déroulement de l'enroulement autour de l'axe-support et, ainsi, l'absorption d'énergie demandée. Dans l'organe d'absorption d'énergie selon l'invention, la section du fil peut être constante ou évolutive. Le diamètre d'enroulement du fil sur l'axe-support peut être constant ou évolutif. La combinaison la plus avantageuse au point de vue économique et fonctionnel étant un fil à section variable enroulé sur un diamètre constant. La matière constitutive du fil doit être choisie pour pouvoir résister à des efforts de traction important. Le fil peut être ainsi réalisé en métal par exemple en acier ou en matière plastique. Selon un mode de réalisation, le premier élément est lié à une pièce ayant une forme générale de U, une tige s'étend entre les ailes du U en étant fixée sur elles et reçoit un manchon autour duquel est enroulé le fil, le manchon pouvant tourner autour de la tige. En variante, le fil peut être directement enroulé autour de la tige. Du côté de l'autre extrémité du fil, celle-ci s'accroche sur le deuxième élément par des moyens quelconques. Par exemple, l'extrémité du fil peut être formée en forme de boucle comportant un trou de passage pour un moyen de fixation avec le deuxième élément. Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, l'application préférée de l'organe d'absorption d'énergie selon l'invention consiste en une structure à câble dans le but de retenir des éboulements. De telles structures comportent généralement des mats-support régulièrement espacés soutenant une structure d'accueil des éboulements, généralement des filets ou des maillages métalliques. Chaque mat-support est fixé au sol et est retenu par un câble, lui-même ancré au sol. Dans une telle application, au moins un organe d'absorption d'énergie est prévu au niveau du câble, entre l'ancrage au sol et le poteau. En variante, il peut y avoir plusieurs câbles de retenu par poteau. Dans ce cas, chaque câble peut comporter au moins un élément d'absorption d'énergie. L'invention procure un organe d'absorption d'énergie de construction simple, ayant un encombrement particulièrement réduit, tout en permettant d'absorber un effort variable suivant la course d'absorption. Cette caractéristique permet de soulager la structure lors d'éboulements nécessitant peu d'énergie à absorber en soumettant celle-ci à des efforts faibles, tout en permettant de garantir une absorption maximale lors d'éboulements importants. De plus, après fonctionnement, on peut facilement déterminer les efforts auxquels ont été soumis les câbles, les poteaux, les ancrages ou tout autre élément de la structure, ce qui permet de déterminer objectivement si un composant doit être remplacé ou non. La Figure 1 est une vue montrant une structure permettant de retenir les éboulements avec un organe d'absorption d'énergie suivant l'invention. La Figure 2 est une vue de dessus d'un organe d'absorption d'énergie suivant l'invention. La Figure 3 A est une vue suivant A-A de la Figure 2. La Figure 3 B est une vue partielle suivant B-B de la Figure 3A. La Figure 4 est une vue suivant IV de la Figure 2. La Figure 5 représente le fil seul à une étape de fabrication. La Figure 6 représente le fil seul partiellement déroulé. La Figure 7 A est une vue montrant une variante de l'accrochage du fil 73 à l'extrémité 64. La Figure 7 B est une vue suivant C-C de la Figure 7 A. Ainsi qu'on peut le voir notamment sur les figures 1, 2, 3 A, 3 B et 4, l'organe d'absorption d'énergie selon l'invention est interposé entre deux éléments 62 et 64. Cet organe d'absorption d'énergie comprend essentiellement un fil 71 dont une partie 73 est fixée par son extrémité libre à l'élément 64 grâce à une attache 80 et un enroulement 72 qui coopère avec un axe support 15 sur lequel est fixé l'élément 62 via une entretoise 10 et 11 et des moyens d'accrochage 12, 13 et 14.. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 1, 2, 3 A, 3 B et 4, cet axe-support est constitué par un manchon 75, disposé entre les entretoises 10 et 11 de l'élément 1. Un axe 15 maintient l'ensemble en place grâce à une goupille 16 et une rondelle 17. Le manchon 75 peut tourner autour de l'axe 15. L'extrémité de l'enroulement 72 du fil peut être fixée à l'axe 15 suivant la figure 3 A. L'extrémité 74 du fil est courbée de manière à créer un arrêt positif qui en coopération avec l'entaille 18 de l'axe 15 permet d'arrêter en translation le fil et d'empêcher qu'il ne sorte de l'entaille 18, notamment lorsque l'enroulement 72 est complètement déroulé. Le montage de l'ensemble se fait en positionnant le fil 71 et son manchon 75 à l'intérieur des entretoises 10 et 11, puis en enfilant l'axe 15 au travers successivement de l'entretoise 10, du manchon 75 et enfin de l'entretoise 11. Le maintien en position de l'ensemble est assuré par la rondelle 17 et la goupille 18, montée à travers l'axe 15. A noter que cette conception permet un démontage aisé pour vérification ainsi qu'un remplacement simplifié dans le cas où le fil 71 est à changer. L'extrémité du fil 73 est formée d'une boucle 90 qui permet au câble 64 de s'accrocher via une manille 80 et son manillon 81 ou tout autre moyen adéquat. La boucle 90 a un rayon d'enroulement notablement plus faible que le rayon d'enroulement 72, ce qui fait qu'en cas de sollicitations, c'est la partie 72 qui se déroulera avant la partie 90. A leur autre extrémité, les entretoises 10 et 11 sont reliées entre elles par une vis 12, un manchon 14 et un écrou 13, formant ainsi un accrochage pour une boucle du câble 62. Selon l'invention, le fil 71, enroulé autour du manchon 75 se déroule plastiquement en cas d'effort de traction causé par l'écartement des câbles 62 et 64. Ainsi qu'on le verra plus loin, dans l'application pour freiner ou stopper une charge, l'effort de traction se produit lors de la chute d'éboulements de type terreux ou rocheux. Le manchon 75 étant mobile en rotation, l'enroulement 72 du fil 71 se déroule sous l'action l'effort de traction. L'effort nécessaire pour dérouler le fil 71 est prédéterminé pour amortir et absorber l'effort appliqué. Dans la position finale, le fil 71 peut être partiellement ou complètement déroulé. Dans ce cas, le fil 71 reste relié à l'axe 15 au travers de la forme 74 qui est bloquée dans l'entaille 18 de l'axe 15. Le déroulement total correspond au taux maximum de l'effort susceptible d'être absorbé. Afin de pouvoir moduler l'énergie à absorber, la section du fil 71 peut être constante ou évolutive. De la même façon, le diamètre d'enroulement du fil 71 dans l'enroulement 72 est constant ou évolutif. On peut jouer également sur la nature du fil, celui-ci pouvant être métallique ou en matière plastique. Les figures 5 et 6 illustrent une manière avantageuse d'utiliser un fil à section variable suivant l'invention. La figure 5 représente une vue du fil 71 à une étape de fabrication avant enroulement, formé d'une portion 77 qui sera la première à se dérouler lors du fonctionnement et d'une portion 79 qui sera la dernière partie à se dérouler, les portions 77 et 79 étant reliées entre elles par une section de raccordement 78. Le fait que les portions de fil qui se déroulent soient de sections différentes fait que les efforts d'absorption d'énergie seront d'un niveau différent. Dans ce cas précis, le niveau d'absorption d'énergie sera faible au départ et s'accroitra d'une manière régulière jusqu'à atteindre son maximum lors du déroulement de la dernière section du fil. A noter que le niveau d'énergie absorbé varie suivant la hauteur de la section à la puissance 3. Les essais réalisés montrent une corrélation très importante entre la section du fil et le niveau d'énergie absorbée. Ainsi, connaissant une section donnée du fil qui se déroule, on pourra connaître avec précision le niveau d'absorption d'énergie correspondant à la section du fil qui se déroule. Une conséquence intéressante de cette caractéristique est que l'on peut déterminer après fonctionnement partiel ou complet de l'organe d'absorption d'énergie le niveau d'effort auquel à été soumis l'ensemble de la structure d'accueil. En effet, dans le cas d'un fonctionnement partiel, connaissant la section du fil qui était en train de se dérouler, on détermine aisément les efforts qui étaient en train de transiter par la structure. Cette information est capitale lors de la remise en état de la structure car elle permet de déterminer quels éléments ont subi des efforts trop importants et donc doivent être remplacés, et de conserver les éléments qui ont subi des efforts compatibles avec leur bon fonctionnement ultérieur. La figure 6 représente une vue du fil 71 après déroulement partiel. Les marques 76 réalisées sur la face judicieusement choisie du fil 71 sont cachées par l'enroulement 72 lorsque le fil n'a été soumis à aucun effort. Au fur et à mesure que le fil 71 est soumis à des efforts, le fil se déroule et laisse apparaître les marques 76. En plaçant judicieusement les marques 76, notamment selon l'évolution de la section du fil, un simple contrôle visuel permet de déterminer avec précision le niveau d'effort auquel sont soumis le fil, et donc l'ensemble de la structure. A noter que comme le déroulement 72 du fil se fait en phase de déformations plastiques, le retour élastique de l'enroulement est négligeable. Ce qui veut dire que s'il y a diminution ou annulation de l'effort sur le fil, le fil restera dans sa position. L'invention agit donc comme un enregistreur de l'effort maximal qui transite par la structure en plus d'être un élément d'absorption d'énergie. Une variante de l'accrochage de la partie 73 au reste du dispositif est représenté Figures 7 A et 7 B : En effet, on peut avoir intérêt à la fin de la course totale d'absorption d'énergie à ce que le dispositif reste d'un seul tenant jusqu'à des efforts appliqués très importants. A cet effet, le fil 73 est pourvu d'une déformation 96 à son extrémité de manière à coopérer avec l'entaille 97 du support 95 et à créer ainsi un arrêt positif lorsque le fil a été entièrement déroulé sous l'action d'un effort. A noter que les supports (94) et (95) sont reliés à l'élément (64) par l'intermédiaire par exemple un ensemble vis, écrou et entretoise, analogue à la liaison des entretoises (10) et (11) à l'élément (62) Cette variante est ainsi conçue pour permettre en outre un démontage aisé en cas de vérification du dispositif ou lorsque le fil 71 est à remplacer.20 REVENDICATIONS1. Organe d'absorption d'énergie interposé entre deux éléments (62,64) susceptibles de s'écarter l'un de l'autre sous l'action d'un effort extérieur, ledit organe étant caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un fil (71) comportant un enroulement (72), une partie rectiligne (73) et une partie d'accrochage (74), l'enroulement étant disposé autour d'un axe support (15, 75) monté sur deux entretoises (10, 11) elles-mêmes liées à l'élément (62) via un système d'accrochage (12, 13, 14) , la partie d'accrochage étant bloquée en translation par les entailles (18) de l'axe-support (15), tandis que l'autre extrémité du fil (71) est fixée sur le deuxième élément (64), la partie rectiligne (73) du fil (71) s'étendant entre les deux éléments (62, 64) et étant orientée sensiblement dans la direction de l'effort, de sorte que la traction exercée sur le fil (71) par l'écartement des deux éléments (62, 64) provoque le déroulement de l'enroulement (72) autour de l'axe-support (15, 75) et ainsi l'absorption d'énergie demandée. 2. Organe d'absorption d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce l'accrochage du fil (71) à l'extrémité (64) se fasse à travers un système d'accrochage formé d'une manille (80) et d'un axe (81) grâce à une boucle (90) formée sur le fil (71). 3. Organe d'absorption d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité rectiligne (73) du fil (71) est terminée par une boucle (98) comportant une déformation (96) à son extrémité qui coopère avec une entaille (97) ménagée dans le support (95), la boucle (98) étant liée aux supports (94) et (95) grâce à une vis (91), à un écrou (92) et une rondelle (93), les supports (94) et (95) étant liés à l'élément (64). . 4. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fil (71) estréalisé en métal, par exemple en acier, ou en matière plastique. 5. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier élément (62) est relié aux entretoises (10, 11) à travers de moyen d'accrochage (12, 13, 14), en ce que une tige (15) s'étend entre les entretoises (10, 11) et reçoit un manchon 75 autour duquel est enroulé le fil, le manchon (75) pouvant tourner sur la tige (15). 6. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en en ce que le fil (71) est directement enroulé autour de la tige (15). 7. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la section du fil (71) est évolutive 8. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le diamètre d'enroulement (72) du fil (71) sur l'axe-support (15) est évolutif. 9. Organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'une surface quelconque du fil (71) comporte des marquages (76). 10. Utilisation de l'organe d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes dans les structures à câbles pour retenir les éboulements.