Brevet FR3009358A1 — publié le 20150206

Dispositif d'absorption d'énergie de choc La présente invention concerne un dispositif d'absorption d'énergie de choc du type comprenant un élément tubulaire externe et un élément interne ayant sensiblement la même longueur que l'élément tubulaire externe et étant inséré dans celui-ci. L'invention s'applique notamment aux trains à grande vitesse mais pas seulement. Étant placé suivant l'axe du train, le dispositif permet d'absorber une partie de l'énergie lors d'un choc frontal. Le document FR-A-2 211 901 décrit un dispositif du type précité, dans lequel l'élément interne est constitué par un tube métallique entourant un bloc de mousse de matière plastique. Cette solution, utilisée dans le secteur automobile, permet toutefois d'absorber une quantité d'énergie limitée. De plus, sa structure est relativement complexe. L'invention a pour but de proposer un dispositif d'absorption d'énergie de choc ayant des qualités absorbantes améliorées et adaptées au domaine ferroviaire, ce dispositif étant simple à fabriquer. À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'absorption d'énergie de choc du type précité, caractérisé en ce que l'élément interne comprend un tube et que l'un des deux éléments comprend un matériau composite. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, le dispositif d'absorption comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'élément tubulaire externe comprend un matériau métallique et que l'élément interne comprend un matériau composite ; - le dispositif comporte au moins une extrémité d'impact propre à absorber une partie de l'énergie de choc par une déformation en soufflet ; - l'élément interne comporte un chanfrein à son extrémité correspondant à l'extrémité d'impact du dispositif ; - l'élément tubulaire externe comprend un matériau composite et que l'élément interne comprend un matériau métallique ; - l'élément interne est inséré dans l'élément tubulaire externe librement ; - l'élément tubulaire externe présente une section transversale circulaire ; - l'élément interne présente une section transversale circulaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique, prise en coupe axiale, d'un dispositif d'absorption d'énergie de choc selon l'invention, dans une configuration non-déformée ; - la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne AA' de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique du dispositif de la figure 1 dans une configuration déformée après un choc ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 illustrant un dispositif d'absorption d'énergie de choc selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif d'absorption d'énergie de choc 10 comprend un élément tubulaire externe 11 d'axe BB' et un élément interne 12. Le dispositif 10 est propre à absorber une partie de l'énergie lors d'un choc suivant l'axe BB' grâce à une déformation de son extrémité 13, dite extrémité d'impact. L'élément externe 11 présente une section transversale circulaire. L'élément interne 12 comprend un tube de section transversale circulaire, sensiblement de même longueur que l'élément tubulaire externe 11. L'élément interne 12 est inséré librement dans l'élément tubulaire externe 11 de façon à former un jeu radial de l'ordre de 3 à 5 mm. Les axes des éléments 11 et 12 coïncident et forment l'axe BB' du dispositif 10. Dans le premier mode de réalisation de l'invention illustré sur les figures 1 à 3, l'élément tubulaire externe 11 comprend un tube métallique, notamment un tube en acier. L'élément interne 12 comprend un tube composite fabriqué, par exemple, par une superposition de couches successives d'un matériau composite, notamment de nappes de carbone, décalées angulairement d'une couche à la suivante. À titre d'exemple, le tube composite est constitué d'enroulements successifs alternés de drapage carbone à +/45°, jusqu'à atteindre une épaisseur de 7 mm. Selon un exemple de réalisation, l'élément tubulaire externe 11 comprend un tube en acier fabriqué selon la norme NF-A-49112, apte à résister à un effort moyen inférieur à 500 kN pour les dimensions suivantes : - la longueur totale est comprise entre 400 et 420 mm ; - le diamètre intérieur Dant est compris entre 110 et 120 mm ; - l'épaisseur est comprise entre 3 et 4 mm. Selon le même exemple, l'élément interne 12 est apte à résister à un effort moyen inférieur à 150 kN pour les dimensions suivantes : - la longueur totale est comprise entre 400 et 420 mm ; - le diamètre extérieur D'ext est compris entre 100 et 110 mm ; - l'épaisseur est comprise entre 5 et 10 mm. Comme l'illustre la figure 1, l'élément interne 12 comporte un chanfrein 14 à son extrémité correspondant à l'extrémité d'impact 13 du dispositif 10. Sur la figure 1, cette extrémité est l'extrémité supérieure. Le diamètre intérieur de l'élément tubulaire externe 11 est noté Da sur la figure 2. Le diamètre extérieur de l'élément interne 12 est noté D'ext sur la même figure. Lors d'un choc frontal vers le bas suivant l'axe BB' (flèche F), le dispositif 10 est propre à se déformer en pliant son extrémité 13 en soufflet comme ceci est illustré sur la figure 3. Ce type de déformation, dite déformation contrôlable, permet d'absorber l'énergie de choc efficacement tout en gardant la structure tubulaire de la partie inférieure du dispositif 10. La déformation contrôlable a été rendue possible grâce à l'interaction des éléments 11 et 12 entre eux. Lors d'un choc, maintenu extérieurement par l'élément tubulaire externe 11, l'élément interne 12 s'écrase vers l'intérieur, notamment par délamination et production de poussières et de petits morceaux. De plus, l'écrasement de l'élément interne 12 vers l'intérieur est dirigé initialement à l'aide du chanfrein 14. De son côté, la déformation de l'élément tubulaire externe 11 est influencée par l'écrasement intérieur de la partie supérieure de l'élément interne 12 et le maintien de la partie inférieure de celui-ci. Ceci permet d'éviter un coudage (ou flambage) du dispositif 10 et d'avoir une déformation en soufflet qui se propage progressivement vers le bas. Selon ledit exemple de réalisation, la longueur utile des éléments 11 et 12 lors de l'écrasement est comprise entre 270 et 280 mm. Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 4, l'élément tubulaire externe 11 comprend un tube composite et l'élément interne 12 comprend un tube métallique. Lors d'un choc frontal vers le bas suivant l'axe BB', l'interaction entre les deux éléments 11 et 12 permet d'éviter un coudage du dispositif 10 tout en gardant la structure tubulaire de la partie inférieure du dispositif 10. Dans les deux modes de réalisation, le fait d'insérer librement l'élément interne 12 dans l'élément externe 11 est particulièrement avantageux lors de la fabrication du dispositif 10. En effet, il permet d'avoir une certaine tolérance de dimensionnement du diamètre D'ext de l'élément interne 12 par rapport au diamètre Duit de l'élément tubulaire externe 11.35 REVENDICATIONS1.- Dispositif d'absorption d'énergie de choc (10), du type comprenant un élément tubulaire externe (11) et un élément interne (12) ayant sensiblement la même longueur que l'élément tubulaire externe (11) et étant inséré dans celui-ci, caractérisé en ce que l'élément interne (12) comprend un tube et que l'un des deux éléments (11,12) comprend un matériau composite. 2.- Dispositif d'absorption (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément tubulaire externe (11) comprend un matériau métallique et que l'élément interne (12) comprend un matériau composite. 3.- Dispositif d'absorption (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une extrémité d'impact (13) propre à absorber une partie de l'énergie de choc par une déformation en soufflet. 4.- Dispositif d'absorption (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément interne (12) comporte un chanfrein (14) à son extrémité correspondant à l'extrémité d'impact (13) du dispositif (10). 5.- Dispositif d'absorption (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément tubulaire externe (11) comprend un matériau composite et que l'élément interne (12) comprend un matériau métallique. 6.- Dispositif d'absorption (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément interne (12) est inséré dans l'élément tubulaire externe (11) librement. 7.- Dispositif d'absorption (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément tubulaire externe (11) présente une section transversale circulaire. 8.- Dispositif d'absorption (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément interne (12) présente une section transversale circulaire.30