Brevet FR3016017A1 — publié le 20150703

Dispositif de retenue à sangle à dissipation d'énergie 1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui de la sécurité des objets et des personnes, en particulier en cas de déplacement ou de choc violent, dû par exemple à un accident ou à un changement de vitesse et/ou de direction brutal. Plus précisément, l'invention concerne la dissipation de l'énergie consécutive à un tel choc. L'invention peut trouver de nombreuses applications, pour le maintien d'objets (par exemple les filets ou les sangles, dans les avions, les navires, les camions....). Des applications particulières peuvent également être envisagées, dès lors qu'il est utile de dissiper efficacement et de façon sûre l'énergie, par exemple pour retenir un siège dans un véhicule, ou une personne dans un siège. 2. Art antérieur Des solutions de dissipation de l'énergie en cas de choc ont déjà été proposées. On connaît les structures à déformations contrôlées (également appelées en anglais "crash box"), qui sont par exemple utilisées par l'Industrie Automobile, notamment pour absorber l'énergie en cas de choc frontal. L'approche est efficace, mais complexe et couteuse à concevoir et à mettre en oeuvre. Elle suppose en outre, bien sur, la présence d'une structure déformable, qui ne peut pas être mise en oeuvre dans toutes les applications (siège auto pour enfant par exemple). Il est également connu, dans certains cas où l'on utilise des sangles, par exemple sur des lignes de vie ou sur des filets d'arrêt, de mettre en oeuvre des coutures à déchirements, comme illustrées sur la figure 8. Selon cette approche, un pli 11 est formé sur la sangle 12, et les deux portions de ce pli 11 sont cousues l'une à l'autre par une série de coutures 131 et 132. Ces coutures se déchirent successivement, lors du choc, dissipant de l'énergie. Cette approche présente une certaine efficacité, en terme de dissipation d'énergie, mais celle-ci reste faible. Elle présente en outre un certain nombre de problèmes. En particulier, elle présente un comportement par à-coups (à chaque déchirement d'une couture). La rupture successive d'une ou plusieurs coutures induit des courbes d'effort très perturbées, et non maîtrisées (voir courbe 33, figure 3). Par ailleurs, le dimensionnement du niveau d'effort nécessaire à la rupture d'une ou plusieurs des coutures (et donc de l'énergie dissipée) n'est pas aisée à définir, car il dépend de nombreux paramètres (fils, coutures, ...). En conséquence, il n'est pas possible de contrôler précisément le niveau d'effort correspondant à une rupture. En outre, la stabilité de ce niveau d'effort est difficilement maîtrisable de façon précise, ce qui peut rendre cette approche inadaptée à une production en série, en particulier lorsqu'il s'agit de système de retenue destiné à des personnes, et plus encore à des enfants. Il a également été proposé, par exemple dans le document GB2487484, d'ajouter une sangle de retenue d'un siège auto une pièce élastique, destinée à absorber l'énergie. Cette technique présente au moins deux inconvénients. Tout d'abord, la mise en oeuvre d'un élément élastique introduit des phénomènes difficilement maîtrisables de rebonds, après le choc, qui ne sont bien sur pas souhaitables, et potentiellement dangereux (par exemple pour un enfant installé dans un siège auto). Par ailleurs, l'utilisation d'un élément élastique introduit une déformation progressive, fonction linéaire de l'effort. Ainsi, même en cas de choc léger, ou à tout le moins potentiellement acceptable, correspondant par exemple à un coup de frein brusque ou à un virage, la sangle va s'allonger sensiblement, à des niveaux d'effort ou la sangle doit rester intègre pour garantir la retenue de la pièce ou de la personne qu'elle est censée maintenir. A nouveau, ceci n'est pas souhaitable, et potentiellement dangereux. 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectifs de pallier au moins certains de ces inconvénients. Plus précisément, un objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de permettre une dissipation de l'énergie appliquée à une sangle qui soit efficace et maîtrisée, en fonction des besoins. Ainsi, un objectif de l'invention est de fournir une technique évitant les à-coups introduits par un système à coutures déchirables. Un autre objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique, tolérant sans variation sensible des efforts inférieurs à celle prédéterminée (pour accepter sans variation de longueur sensible un coup de frein brusque. Encore un autre objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui soit aisément réglable et adaptable aux besoins, et reproductible de façon fiable, par exemple pour une fabrication en série. Un autre objectif de l'invention, selon au moins un mode de réalisation, est de permettre un contrôle efficace du niveau de déplacement par rapport à l'énergie (et/ou au niveau d'énergie) dissipée. Un autre objectif de l'invention, selon au moins un mode de réalisation, est encore de fournir une indication du fait que la sangle et/ou l'objet retenu a subi un choc important. L'invention a également pour objectif, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique, qui soit simple à mettre en oeuvre, et peu coûteuse. 4. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un dispositif de retenue comprenant au moins une sangle de sécurité et, selon l'invention, des moyens de dissipation de l'énergie appliquée en traction sur ladite sangle, comprenant un élément de dissipation tissé, dont les deux extrémités sont cousues sur ladite sangle de sécurité, de façon que ladite sangle de sécurité définisse une boucle entre les deux coutures. Ainsi, en cas d'effort important appliqué sur la sangle de sécurité, l'effort est appliqué dans un premier temps sur l'élément de dissipation tissé, qui va s'allonger pour dissiper l'énergie. En revanche, en cas d'effort faible, ne nécessitant pas une telle dissipation, la longueur de l'élément tissé reste constante, ou quasi-constante, ce qui garantit que le rôle de sangle de sécurité est bien assuré. Cet allongement, après un premier palier prédéterminé, est bien sûr différent de l'approche de l'art antérieur proposant d'utiliser une bande élastique, qui entre en action au moindre effort, et conduit donc à avoir une sangle de longueur variable quelque soit l'effort, ce qui n'est généralement pas adapté. Selon un mode de réalisation préférentiel, la longueur de ladite boucle est inférieure à l'allongement maximum, avant rupture, dudit élément de dissipation tissé. Ainsi, au delà d'un second palier, correspondant à la longueur de la boucle, la sangle reprend son rôle de retenue. Selon un mode de réalisation particulier, ledit élément de dissipation tissé est réalisé à partir d'un fil pouvant s'allonger jusqu'à au moins deux fois sa longueur initiale, à partir d'un premier palier d'effort prédéterminé. Selon un mode de réalisation particulier, ledit élément de dissipation tissé permet une dissipation de l'énergie progressive de la façon suivante : montée en tension dudit élément de dissipation tissé, avec un allongement de ce dernier nul ou très faible, jusqu'à un premier palier d'effort prédéterminé ; allongement progressif dudit élément de dissipation tissé, à niveau d'effort sensiblement constant, jusqu'à un allongement maximum correspondant à la longueur de ladite boucle ; reprise des efforts par ladite sangle de sécurité, ladite boucle étant tendue. Selon les modes de réalisation et les applications, ledit premier palier d'effort peut être compris entre 25 kg et 5 tonnes. Ledit élément de dissipation peut par exemple être réalisé à l'aide d'un fil en polyester. Il peut notamment s'agir d'un fil en polyester non étiré avant tissage. L'invention peut être utilisée dans de nombreux domaines, pour assurer la sécurité et/ou l'indication d'un dépassement de charge, et notamment pour : l'arrimage d'une charge ; le levage d'une charge ; - les ceintures et harnais de sécurité ; la sécurité dans un siège. Notamment, dans ce dernier cas, l'invention peut être mise en oeuvre dans un siège auto pour enfant, dans au moins une des applications suivantes : sur une sangle anti-basculement dudit siège, apte à relier une partie supérieure de celui-ci à un point d'accrochage dans un véhicule ; - sur un ou plusieurs brins d'un harnais ; - sur une sangle de retenue d'un fourreau de harnais ; - sur une sangle reliant un dossier et une têtière mobile par rapport audit dossier ; - sur une sangle reliant une assise à un dossier ; sur une sangle de déverrouillage d'une ou plusieurs pinces de solidarisation dudit siège à des anneaux correspondants dans un véhicule. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : les figures 1A à 1C illustrent schématiquement un dispositif de dissipation d'énergie selon l'invention, respectivement : - figure 1A : dans un état « normal » la force appliquée étant inférieure à un premier seuil ; - figure 1B : dans un état en cours d'allongement, lorsque la force appliquée est égale au premier seuil ; - figure 1C dans un état allongé au maximum ; - la figure 2 illustre schématiquement l'allongement du dispositif des figures 1A à 1C, en fonction de la force appliquée ; - la figure 3 illustre le comportement en dissipation d'énergie d'un dispositif selon l'invention, par comparaison avec une sangle classique et avec une sangle à coutures à déchirement ; - la figure 4 illustre schématiquement, et en coupe, un siège auto pour enfant, dans lequel plusieurs dispositifs de retenue selon l'invention sont mis en oeuvre ; - la figure 5 présente une autre mise en oeuvre d'un dispositif de retenue de l'invention, sur une assise souple ; - la figure 6 illustre une autre application de l'invention, pour l'arrimage d'une charge sensible, par exemple sur un camion ; - la figure 7 illustre encore une autre application de l'invention, pour le levage d'une charge en limitant les à-coups ; - la figure 8 présente la technique de l'art antérieur mettant en oeuvre des coutures à déchirement. 6. Description de mode de réalisation de l'invention 6.1 Principe général L'invention propose donc une nouvelle approche pour la dissipation de l'énergie appliquée en traction sur une sangle, telle qu'une sangle de retenue sur un siège auto pour enfant, une ceinture de sécurité... Comme illustré sur la figure 1A, on rapporte selon l'invention un élément de dissipation tissé 11 sur une sangle de sécurité 12. Cet élément de dissipation 11 est cousu par ses deux extrémités sur la surface de la sangle 12, par deux coutures 131 et 132. Ces coutures sont conçues de façon à résister au moins à l'effort maximal que doit supporter l'élément de dissipation 11 (en d'autres termes, il ne s'agit pas coutures prévues pour se déchirer en cas de choc). La longueur L1 de l'élément de dissipation 11 est inférieure à la longueur L2 de la portion 121 correspondante de la sangle 12 s'étendant entre les deux coutures. Ainsi, au repos et dans un état de tension « normale », c'est à dire dans une situation où la force appliquée est inférieure à un premier seuil à partir duquel l'élément de dissipation entrera en action par allongement, la portion 121 forme une boucle, la continuité linéaire de la sangle tendue étant assurée par l'élément de dissipation 11. L'élément de dissipation 11 n'étant pas élastique, l'ensemble forme une sangle classique, non allongeable, ou très légèrement allongeable, tant que les conditions de traction restent acceptables, c'est-à-dire inférieures au premier seuil prédéfini. Ainsi, par exemple, pour un siège auto ou une ceinture de sécurité, la sangle reste classiquement tendue, sans variation de longueur, même en présence de coups de freins brusques ou de virages serrés. Elle joue donc classiquement, et de façon sécuritaire, son rôle. Lorsque l'effort atteint le premier seuil prédéfini, qui correspond, par exemple, à une situation d'accident, ou d'accident potentiel, il est souhaitable de dissiper efficacement l'énergie, ce que ne permet pas une sangle classique. Il est également souhaitable que cette dissipation se fasse le plus progressivement, ou linéairement, possible, et donc sans à-coups, difficiles à maîtriser et parfois dangereux, comme c'est le cas avec les coutures à déchirement. Selon l'invention, cette dissipation est assurée par l'élément de dissipation 11, qui s'allonge progressivement, comme illustré par la figure 1B, quand l'effort atteint le premier seuil prédéterminé. Cet allongement progressif est permis par l'utilisation d'un fil allongeable, par exemple, un fil en polyester, et notamment un fil en polyester non étiré. Ceci permet, en coopération avec le tissage, d'obtenir un allongement progressif, par exemple jusqu'à deux fois la longueur initiale Li de l'élément de dissipation 11. Lorsque l'allongement maximum est atteint, c'est-à-dire avant que l'on atteigne le seuil de rupture de l'élément de dissipation 11, la sangle 12 devient active seule, comme illustré par la figure 1C. En pratique, on choisira donc, dans ce mode de réalisation, une longueur de boucle L2 inférieure ou égale à deux fois Li. En d'autres termes, lorsque l'allongement atteint la longueur de la boucle, la sangle 12 reprend sa fonction de retenue classique (et l'élément de dissipation 11 n'est plus actif), mais une part importante de l'énergie à préalablement été dissipée par l'élément de dissipation 11. La figure 2 illustre schématiquement le principe de l'invention, et plus précisément la quantité d'énergie dissipée, dans le cadre d'un test en traction. Plus précisément, les courbes de la figure 2 permettent de comparer la dissipation d'énergie assurée par une sangle classique (courbe C1) et par un dispositif selon l'invention, un élément de dissipation tissé étant ajouté à la même sangle, de la façon illustrée sur la figure lA (courbe C2). On suppose que la sangle classique a un seuil de rupture correspondant à un effort Fmax, au delà duquel il y a rupture. Dans une situation de test en traction, on constate (courbe C1) que la sangle s'allonge très légèrement, et linéairement, au fur et à mesure que l'effort de traction augmente, jusqu'à la rupture. La quantité d'énergie El dissipée correspond à la surface sous cette courbe. On constate qu'elle est relativement faible. En ajoutant un élément de dissipation selon l'invention, il apparaît tout de suite que la quantité d'énergie E2 dissipée est beaucoup plus importante. Plus précisément, jusqu'à un premier seuil, ou palier, Fse,', correspondant ici approximativement à la moitié de Fmax, la courbe C2 se comporte de façon identique ou similaire à la courbe Cl (partie 21). Comme indiqué précédemment, ceci signifie que, en régime normal, la sangle selon l'invention se comporte comme une sangle classique (notamment sans effet d'élasticité non souhaitable). En revanche, dès que l'on atteint le niveau d'effort dépassant un premier palier, correspondant ici à environ Fmax/2, l'élément de dissipation 11 va s'allonger progressivement. Comme on le voit sur la courbe C2, portion 22, cet allongement se fait à effort constant, ou quasi constant sans à-coups particuliers. Cette portion 22 correspond à la situation de la figure 113. Avant que l'on atteigne le seuil de rupture de l'élément de dissipation 11 (figure 1C) la sangle 12 prend le relais (portion 23) et se comporte à nouveau comme la courbe Cl. On constate que la quantité d'énergie E2 est bien supérieure à la quantité d'énergie dissipée El, et a été augmentée de AE, correspondant à la période d'allongement de l'élément de dissipation (portion 22). La figure 3 présente, quant à elle, des courbes d'effort durant un choc (test dynamique), permettant de comparer le comportement en dissipation d'énergie d'un dispositif selon l'invention (courbe 31) avec une sangle classique (courbe 32) et une sangle avec coutures à déchirement (courbe 33). On constate que, dans une même situation, une sangle classique (courbe C4) atteint un niveau maximum de 3250 Newton alors que le niveau maximum est inférieur à 2 000 Newton, pour le dispositif de l'invention (courbe 31). Par ailleurs, après le pic, cette courbe 31 redescend très progressivement, contrairement à la courbe C5, qui laisse apparaître de nombreux pics d'accélération, correspondants au déchirement de chaque couture. L'approche de l'invention est donc beaucoup plus stable et sûre. 6.2 paramétrage Par ailleurs, l'approche de l'invention est reproductible, et donc aisée à mettre en oeuvre de façon industrielle, les caractéristiques de l'élément de dissipation 11 (fil et tissage) étant maitrisées. Cet aspect permet également de paramétrer aisément les caractéristiques de dissipation, et notamment le premier seuil, à partir duquel l'allongement débute. Cette adaptation se fera en sélectionnant le diamètre du fil, le nombre de fils et les caractéristiques du tissage. Ce premier palier est défini aisément, car il varie linéairement en fonction du nombre de fils. Un second seuil, correspondant à la reprise des efforts par la sangle, correspond à la longueur L2 de la boucle. C'est à partir de ce second seuil que l'allongement progressif de l'élément de retenue s'interrompt, l'allongement final étant nul ou très faible, en fonction des caractéristiques de la sangle elle-même. Ce second seuil peut être déterminé de façon que la sangle entre en action avant rupture de l'élément de retenue, considérant, dans le mode de réalisation illustré, que le seuil de rupture correspond sensiblement à deux fois la longueur de l'élément de dissipation au repos. En fonction de l'utilisation et des besoins, l'allongement maximum, c'est-à-dire le déplacement maximum, Ldeplacement, Peut être défini de façon optimisée. On peut ainsi, lors du paramétrage, privilégier le déplacement et l'effort, et définir leurs valeurs respectives. Le second seuil peut donc être placé entre Fsewi et Fmax (c'est-à-dire sur la portion de courbe 23), pour garantir que l'on n'atteint pas le seuil de rupture. Souvent, on choisira le second seuil égal, ou sensiblement égal, au premier seuil, en termes d'effort. Ainsi, dans l'exemple de la figure 2, le déplacement maximum, Ldeplacement a été fixé dans la portion 22 de la courbe C2 (de préférence dans la zone de fin de cette portion), de façon que l'on n'atteigne pas la portion 23 de cette courbe C2. Le paramétrage permet donc de fixer d'une part l'effort Fsewi à partir duquel l'élément de dissipation commence à s'allonger, et d'autre part l'allongement maximum Ldeplacement de celui-ci. 6.3 Premier exemple de mise en oeuvre : retenue de charge Comme illustré sur la figure 6, le dispositif de l'invention peut être utilisé pour l'arrimage d'une charge 61, et notamment d'une charge sensible, par exemple sur ou dans un véhicule tel qu'un camion 62. Le dispositif 631, 632 peut être présent sur toutes les sangles 641 à 643, ou au moins sur certaines d'entre elles. Ceci permet de garantir un bon amortissement pendant le transport, et forme un moyen de contrôle, pour de vérifier si la charge limite a été dépassée lors du transport (l'élément de dissipation étant alors étiré). 6.4 Deuxième exemple de mise en oeuvre : levage Le dispositif de l'invention peut également être mis en oeuvre pour le levage de charge, comme illustré par la figure 7. Certains matériels 71 peuvent en effet nécessiter d'être lever avec précaution et ne supporte pas les à-coups d'une grue 72 ou autres moyens de manutention. Dans ce cas, l'élingue de levage 73 peut être équipée d'un dispositif 74 selon l'invention. Celui-ci permet de réduire les effets dynamiques et de délivrer une information sur le dépassement de charge. 6.5 Troisième exemple de mise en oeuvre : siège auto pour enfant Comme illustré schématiquement sur la figure 4, un dispositif de l'invention peut être utilisé à de nombreux emplacements, et pour de nombreuses applications dans un siège auto pour enfant. Si l'exemple de la figure 4 regroupe de multiples applications, il est bien sûr clair que l'invention peut être utilisée pour une seule de ces applications, ou à un nombre réduit de celles-ci en fonction des besoins. Un siège auto pour enfant comprend généralement un harnais, présentant des bretelles 41 et des éléments de ceinture 42. Ces deux éléments peuvent être équipés d'un dispositif 43, directement sur un ou plusieurs éléments du harnais. Les bretelles du harnais sont généralement équipées d'un fourreau de protection des épaules 44, qui peut être relié au dossier ou à un élément de celui-ci par une sangle 45. Celle-ci peut également être équipée d'un dispositif 46 selon l'invention. Il est également possible de prévoir un dispositif selon l'invention 49 monté sur le brin 410 circulant à l'intérieur du dossier de l'assise, et permettant la tension du harnais. Dans les sièges auto équipés de pinces 411 de solidarisation à des anneaux prévus à cet effet sur les véhicules, classiquement au standard Isofix®, un dispositif 412 selon l'invention peut être utilisé en liaison entre la pince 411 et le siège, pour assurer la tension et l'absorption d'énergie Dans ce cas, le déverrouillage de la pince 411 peut être assuré par un actionneur 413, relié à la sangle 412. Lorsqu'il est visible, le dispositif de l'invention peut également être utilisé comme indicateur de choc ou de détérioration : si l'élément de dissipation 11 est allongé et donc détérioré (il n'est pas élastique, et ne reprend donc pas sa forme initiale), ceci signifie que le premier seuil a été dépassé, et que le siège auto ne doit plus être utilisé (ou, au moins, préalablement contrôlé). 6.6 Quatrième exemple : assise souple pour hélicoptère Il est également possible, comme illustré sur la figure 5, de placer un élément de dissipation 51 sur une assise souple 52, entre un élément formation portion d'assise 521 et un élément formation portion de dossier 522. Un tel siège peut par exemple trouver une application dans un hélicoptère. 6.7 Autres applications De nombreuses autres applications peuvent bien sûr être envisagées pour le dispositif de l'invention, notamment dans le domaine des ceintures de sécurité (dans les véhicules automobiles, les avions, les manèges, ...). REVENDICATIONS1. Dispositif de retenue comprenant au moins une sangle de sécurité, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de dissipation de l'énergie appliquée en traction sur ladite sangle, comprenant un élément de dissipation tissé, dont les deux extrémités sont cousues sur ladite sangle de sécurité, de façon que ladite sangle de sécurité définisse une boucle entre les deux coutures. 2. Dispositif de retenue selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de ladite boucle est inférieure à l'allongement maximum, avant rupture, dudit élément de dissipation tissé. 3. Dispositif de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit élément de dissipation tissé est réalisé à partir d'un fil pouvant s'allonger jusqu'à au moins deux fois sa longueur initiale, à partir d'un premier palier d'effort prédéterminé. 4. Dispositif de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit élément de dissipation tissé permet une dissipation de l'énergie progressive de la façon suivante : montée en tension dudit élément de dissipation tissé, avec un allongement de ce dernier nul ou très faible, jusqu'à un premier palier d'effort prédéterminé ; - allongement progressif dudit élément de dissipation tissé, à niveau d'effort sensiblement constant, jusqu'à un second palier d'effort prédéterminé correspondant à la longueur de ladite boucle ; reprise des efforts par ladite sangle de sécurité, ladite boucle étant tendue. 5. Dispositif de retenue selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit premier palier d'effort est compris entre 25 kg et 5 tonnes. 6. Dispositif de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit élément de dissipation est réalisé à l'aide d'un fil en polyester. 7. Dispositif de retenue selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit fil en polyester est non étiré avant tissage., 13 8. Utilisation d'un dispositif de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour l'arrimage d'une charge. 9. Utilisation d'un dispositif de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour le levage d'une charge. 10. Utilisation d'un dispositif de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour un siège.