FR2528928A1 - Dispositif absorbeur d'energie par decoupage continu - Google Patents

Abstract

A.DISPOSITIF ABSORBEUR D'ENERGIE TELLE QUE CELLE ENGENDREE PAR LA CHUTE D'UN CORPS OU CELLE PROVENANT DE CHOCS. B.DISPOSITIF ABSORBEUR D'ENERGIE COMPORTANT DEUX PARTIES, L'UNE SOLIDAIRE D'UN SYSTEME COMPORTANT AU MOINS UNE BARRE, L'AUTRE SOLIDAIRE D'UN AUTRE SYSTEME COMPORTANT POUR CHAQUE BARRE UN OUTIL SUSCEPTIBLE DE DECOUPER DE FACON CONTINUE DANS CELLE-CI, LORS DU DEPLACEMENT RELATIF DES DEUX SYSTEMES, UNE PORTION DE MATIERE DE LADITE BARRE, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE L'OUTIL ENTOURE LA BARRE A LA FACON D'UNE FILIERE, SON ARETE COUPANTE CONSTITUANT UN CONTOUR FERME CONJUGUE DU CONTOUR DE LA PARTIE CORRESPONDANTE DE LA BARRE. C.PARE-CHOCS POUR VEHICULES; BUTOIRS DE SECURITE, FREINAGE DE CABINES D'ASCENSEUR; CHUTE PROGRAMMEE DE CORPS PESANTS; ETRIERS TENDEURS POUR CABLES DE HAUBANAGE.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif absorbeur d'énergie telle

que celle engendrée par la chute d'un corps pesant ou celle provenant de chocs supportés par des systèmes mobiles les

uns par rapport aux autres: véhicules ou analogues.

Il a déjà été proposé d'établir des dispositifs absorbeurs d'énergie procédant par cisaillements successifs d'une pluralité de

saillies ou de pièces de rupture Ces dispositifs sont à effet discon-

tinu, ce qui limite l'énergie absorbée (temps morts) et engendre des vibrations qui peuvent être néfastes Ces effets discontinus ont été

recherchés dans certains dispositifs pour engendrer une force discon-

tinue en fonction du temps et, en conséquence, induire des vibrations dans des pièces ou des organes soumis à des essais Ces dispositifs ne se prêtent pas à l'absorption d'énergie importante car tel n'est

pas leur but.

Il a été proposé également des dispositifs comportant un ou plusieurs outils tels que ceux utilisés sur les tours et les raboteuses

à métaux agissant sur une pièce en mouvement relatif par rapport à eux.

Ces dispositifs ne permettent pas d'absorber une énergie importante, le rapport de l'énergie absorbée à la masse nécessaire à l'absorption restant faible Par ailleurs, ces outils, isolés les uns des autres, sont relativement fragiles (notamment lorsqu'il y a choc), onéreux,

et nécessitent un réglage.

La présente invention a pour objet un dispositif absorbeur d'énergie agissant par découpage continu d'un matériau approprié (métal par exemple) Ce découpage continu est opéré par enlèvement de matériau sur la surface latérale d'une barre, par un outil qui entoure la barre à la façon d'une filière L'arête coupante de l'outil fait donc partie

d'un contour fermé conjugué du contour de la section droite de'la barre.

Les deux contours (périphérie de la section après action de l'arête de l'outil, périphérie de la section de la barre avant usinage) sont donc

distants de-l'épaisseur du copeau détaché par l'outil sur la barre.

Cette forme spéciale d'outil (arête en forme de contour fermé) permet une grande concentration de forces de coupe sur un faible espace et un équilibrage des forces de coupe par rapport à l'axe longitudinal de la barre usinée, ce qui permet d'absorber de grosses énergies en utilisant des barres et des outils de faibles dimensions, c'est-à-dire de réaliser un rapport élevé: énergie absorbée masse mise en jeu pour l'absorber Cette caractéristique a pour conséquences: la légèreté et un bas prix de revient, ce qui présente un grand intérêt, notamment pour

l'application aux véhicules.

L'arête d'outil, en forme de contour fermé, pourra revêtir des formes de réalisations particulières: contour fermé plan, contour fermé plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la barre à usiner,

contour polygonal, contour polygonal régulier, contour élliptique, con-

tour circulaire, suivant les besoins, la barre ayant naturellement une

section conjuguée Les contours en forme de polygones réguliers et circu-

lairçs permettent une réalisation particulièrement simple et économique par l'utilisation possible de produits courants: barres profilées, tubes, élaborés en matériaux communs: aciers, laitons, aluminium, alliages divers, matières plastiques, etc La réalisation de l'outil correspondant est également simplifiée L'outil, en forme de cylindre creux enveloppant la barre, peut continuer à remplir sa mission d'usinage sans réaffûtage ni aucun réglage Enfin, cette forme d'outil est particulièrement rustique et peut supporter des forces considérables sans se détériorer, donc

absorber de grosses énergies.

Dans les applications, la barre et l'outil sont respectivement solidaires de deux systèmes déplaçables relativement l'un par rapport à l'autre Lorsqu'il y a translation, suivant l'axe de la barre, de l'un des deux systèmes par rapport à l'autre, l'outil usine la barre Appelons F la composante (suivant la direction de l'axe de la barre) de l'action de contact entre l'outil et la barre; pour un déplacement élémentaire z x de la barre par rapport à l'outil, l'énergie élémentaire A W absorbée

est: A W = F àix Dans le cas général, o F varie en fonction du dépla-

cement, l'énergie totale absorbée est la somme des énergies élémentaires,

soit: W = a W Suivant les applications, les deux systèmes liés res-

pectivement à l'outil et à la barre seront soumis soit à la traction, soit à la compression Par exemple, s'il s'agit de freiner la chute d'un corps, l'outil étant lié à une structure fixe, et la barre étant solidaire du corps, cette dernière sera soumise à la traction Dans l'application du dispositif aux pare-chocs pour véhicules (automobiles, wagons, butoirs,

ascenseurs, trains d'atterrissage notamment pour hélicoptères et con-

teneurs de largage, etc) la barre sera soumise à la compression Dans ce dernier cas, on utilisera, de préférence, des barres tubulaires qui

résistent mieux au flambement.

Dans les deux cas d'application traction ou bien compression -

la valeur maximale de la composante axiale F de l'action de contact entre outil et barre sera limitée par la résistance à la rupture de la barre dans sa section minimale (donc après usinage) Pour porter au maximum l'énergie absorbable sans augmenter le poids du dispositif, la barre pourra être constituée d'un matériau composite: une âme en un matériau résistant (acier par exemple) solidaired'une couche périphérique réalisée en un matériau de moindre dureté que celui de l'outil et en conséquence

facile à usiner (par exemple cuivre, laiton, alliages divers).

Dans certaines applications (freinage de la chute d'un corps, pare-chocs par exemple), il sera utile de faire varier F en fonction du déplacement relatif de l'outil et de la barre, afin de programmer

par exemple l'accélération du corps en mouvement Les principaux para-

mètres qui conditionnent la valeur de F sont: nature du matériau usiné (barre) angle de coupe de l'outil: < épaisseur du copeau: e longueur du contour de l'arête coupante de l'outil (partie active seulement) vitesse de coupe, c'est-à-dire vitesse de la barre par

rapport à l'outil.

Pour une application donnée, la vitesse de coupe, variable en fonction du déplacement, est une donnée du problème à résoudre Les

quatre autres valeurs se calculent par référence à des essais préalables.

L'angle de coupe q et le matériau de la barre étant adoptés, les deux facteurs sur lesquels il est le plus facile d'agir pour moduler F sont:

l'épaisseur e du copeau et la longueur active de l'arête de l'outil.

La variation de l'épaisseur e du copeau pourra être obtenue en utilisant une barre de section variable, soit d'une façon continue, soit par paliers successifs, suivant les besoins, ce qui est facile pour une

section circulaire.

Afin de pouvoir utiliser des barres du commerce, une solution simple consiste à pratiquer une ou plusieurs rainures longitudinales -dans la barre, sur la longueur désirée et de largeur variable si besoin, l'épaisseur e du copeau reste alors constante mais on diminue ainsi la longueur de la partie active de l'outil, ce qui diminue F Si l'on désire une variation continue de F en fonction du déplacement, on pourra

donner à la rainure une largeur variable.

Diverses formes de réalisation peuvent être envisagées pour réaliser l'invention: a) Suivant l'une de ces formes de réalisation, l'arête coupante de l'outil est un contour fermé contenu dans un plan ou non L'outil est d'une seule pièce ou bien composé de plusieurs secteurs, solidaire d'un premier système La barre soumise au découpage a une section constante dont le contour extérieur est conjugué de celui de l'arête de l'outil Cette barre, liée à un second système, est en translation par rapport à l'outil

suivant l'axe longitudinal de l'ensemble barre-outil.

b) Dans une autre forme de réalisation, l'arête de l'outil est un poly-

gone, qui peut être un polygone régulier situé dans un plan perpendiculaire

à l'axe de la barre à découper La section droite de celle-ci est un poly-

gone conjugué de celui de l'arête de l'outil.

c) Dans une autre forme de réalisation, l'arête de l'outil est un

contour elliptique, la barre ayant une section droite conjuguée.

Les formes de section polygonales et elliptiques permettent d'éviter toute rotation relative suivant l'axe longitudinal, de l'outil

par rapport à la barre, ce qui peut présenter un intérêt.

Par ailleurs, dans le cas du polygone, l'outil peut être

constitué de plaquettes à arêtes droites juxtaposées.

d) Dans une autre forme de réalisation, l'arête de l'outil est circu-

laire, la barre soumise à découpage étant de section circulaire constante

ou bien tubulaire notamment lorsqu'elle est soumise à-la compression: pare-

chocs par exemple Dans ce cas, la rotation relative suivant l'axe longi-

tudinal du système lié à l'outil par rapport au système lié à la barre peut être évitée par un guidage approprié ou bien par une rainure longitudinale

dans la barre, associée à une clavette glissante liée à l'outil.

e) Dans une autre forme de réalisation, l'outil étant également circu-

laire, la barre soumise au découpage est cylindrique, la partie sur laquelle agit l'outil étant filetée; le filetage étant à un ou bien à plusieurs filets. f) Dans une autre forme de réalisation la partie agissante de l'outil lui-même est filetée au même pas que le filetage de la partie soumise au découpage. g) Dans une autre forme de réalisation la surface cylindrique soumise au découpage comporte un filetage réduit à une rainure hélicoïdale, la partie agissante de l'outil lui-même étant filetée au même pas que cette

rainure conjuguée.

Dans ces diverses variantes, il peut être prévu que la partie soumise au découpage peut à volonté prendre une position rentrée, ou sortie,

ou toutes positions intermédiaires.

En particulier, dans le cas des applications o l'outil de

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coupe est fileté, ce filetage peut être employé, avant que l'appareil ait été utilisé pour l'absorption d'un choc, pour produire le passage

d'une position-rentrée à une position sortie et réciproquement.

En outre, l'invention peut être appliquée, notamment dans ce dernier cas, à l'établissement d'un dispositif télescopique com-

portant des sections successives de parties tubulaires filetées.

Dans le but de faciliter l'exposé de l'invention età titre d'exemple de certaines de ses applications, on a représenté aux dessins annexés Figure 1 la vue schématique en coupe verticale longitudinale

d'un absorbeur d'énergie à barre de section tubulaire suivant l'in-

vention (cas d'un pare-chocs); Figure 2 la vue correspondante en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 (vue dans le sens de la flèche); Figure 3 une vue schématique à échelle agrandie d'une partie de la figure 1 montrant comment s'effectue la coupe; Figure 4 la vue d'une variante de la pièce tubulaire(diamètre variable) soumise au découpage; Figure 5 la vue schématique, en coupe verticale longitudinale, d'un absorbeur d'énergie suivant l'invention, destiné à freiner la chute d'un corps avec choc: cabine d'ascenseur par exemple

Figure 6 une vue partielle schématique montrant que le dé-

coupage peut être intérieur, Figure 7 la vue d'une variante, analogue à la figure 1 montrant que la pièce soumise au découpage peut être filetée Figure 8 la vue schématique d'une variante comportant des moyens de sortie et de rentrée d'un absorbeur pour pare-chocs dans le cas des variantes des figures 1 et 7; Figures 9 et 10, des vues schématiques d'une autre variante comportant des moyens de sortie et de rentrée; Figures 11 et 12, des vues d'un absorbeur télescopique avec dispositif d'expansion et de rétraction, respectivement en position

sortie et rentrée, correspondant au cas o les pièces soumies au décou-

page comportent un filetage réduit à une rainure hélicoîdale; Figures 13 et 14, des vues d'un absorbeur télescopique avec dispositif d'expansion ou rétraction respectivement en position sortie et rentrée, correspondant au cas o les pièces soumises au découpage comportent un filetage

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Figure 15 la vue schématique en plan d'un pare-chocs compor-

tant des absorbeurs suivant les figures 11 à 14 avec, en outre, des absorbeurs du type de réalisation suivant fig 8 et 9-10 montés oblique ment par rapport à l'axe du véhicule; Figure 16 un schéma explicatif de la découpe d'un filetage dans le cas des figures 7, 13 et 14; Figure 17 la vue schématique d'un absorbeur d'énergie suivant l'invention, destiné à réaliser la chute programmée d'un corps sur un long parcours; Figure 18, une vue schématique correspondant à l'utilisation précédente, montrant que la barre, dans certaines applications, peut être enroulée sur un tambour;

Figure 19, la vue schématique d'un absorbeur suivant l'inven-

tion, ayant la même application qu'à la figure 17, mais combiné avec l'utilisation de deux tambours coaxiaux solidaires, afin de réduire la vitesse de coupe sur la barre et la longueur de celle-ci; La figure 20 montre une variante de la solution de la figure 19 pour réduire la vitesse de coupe et la longueur de la barre à usiner La liaison entre les deux tambours est assurée par chaîne et roues dentées ou analogues; La figure 21 est une section de barre circulaire montrant la réalisation de rainures longitudinales, éventuellement de largeur variable; La figure 22 est une section de barre polygonale régulière (ici hexagonale) montrant comment on réduit facilement la longueur active de l'arête de l'outil en abattant les angles de la barre; La figure 23 est une vue schématique montrant l'application de l'invention dans le cas limite o la force appliquée au dispositif reste

inférieure à la résistance axiale de pénétration de l'outil dans la barre.

Dans l'application aux systèmes mobiles, par exemple aux véhi-

cules, suivant la présente invention, il est prévu d'interposer entre l'élément extérieur, tel qu'un pare-chocs et le châssis du véhicule un ou plusieurs absorbeurs de chocs fonctionnant par découpage progressif

de matière.

Dans l'exemple de la figure 1, l'élément extérieur ou bouclier 4 du parechocs est fixé sur un ou plusieurs tubes 1 dont la surface extérieure est cylindrique et comporte deux parties de diamètre différent, la première 5, aboutissant au pare-chocs ayant un plus grand diamètre et la seconde 6 à l'extrémité située du coté du châssis ayant

un moindre diamètre.

Le tube 1 est monté sur une pièce appropriée, figurée en 9, solidaire du châssis du véhicule au moyen d'une couronne de guidage 8, ce montage comportant des bras-supports 10 répartis circulairement. Dans la couronne 8 sont disposés des couteaux circulaires Il dont la juxtaposition réalise un outil de coupe continu-circulaire dont la ligne de coupe a le même diamètre que la surface cylindrique 6 du tube 1 Pour des raisonsqui seront exposées plus loin, il a été prévu dans cet exemple des couteaux juxtaposés, six dans les figures 1 et 2, mais il doit être entendu que le même résultat pourrait être obtenu au moyen

d'un couteau circulaire d'une seule pièce en forme d'anneau continu.

Le ou les couteaux 11 sont en une matière de plus grande dureté que celle dont est constituée la pièce 1 soumise au découpage; ces couteaux seront par exemple en acier dur, la pièce 1 étant en acier doux ou

bien en duralumin.

La figure 3 montre comment se produit le découpage suivant

l'invention L'angle de coupe c< peut être de 90 , comme représenté.

Il peut être supérieur à 900 ou bien inférieur à 900 suivant l'effet recherché Il est possible de prévoir un détalonnage P Les essais préalables effectués ont montré que pour le découpage d'une épaisseur de matière e de l'ordre de 0,1 millimètre, le cylindre 1 ayant un

diamètre de l'ordre de 10 centimètres, l'effort de découpage est consi-

dérable et peut atteindre plusieurs milliers de décanewton Le ou

les copeaux 12 se dégagent sans difficulté.

Le bouclier 4 du pare-chocs aura une rigidité suffisante pour que le choc, quel que soit le point o il se produit, soit transmis

aux absorbeurs d'énergie.

Lorsqu'un choc se produit sur ce bouclier, le tube 1 -après son usinage par l'outil circulaire 11 s'enfonce dans la couronne 8 qui continue à servir de guide à la surface ainsi usinée 13 du tube 1 Il doit être observé que l'énergie absorbée par ce découpage pendant le choc est fonction de la longueur d'enfoncement du tube 1

par rapport au couteau circulaire Il solidaire du châssis du véhicule.

Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1 une disposition particulière a été prévue pour les cas o la pièce 9 solidaire du chàssis n'aurait pas une forme telle qu'elle permette la libre pénétration de l'extrémité 6 au fur et à mesure que se produit le découpage Cette disposition consiste en un déflecteur 14 en une matière dure appropriée, fixée sur la pièce 9 ayant la forme d'une surface de révolution autour de l'axe de la couronne 8 Lorsque, en

raison de l'enfoncement dû au choc, le tube 1 vient heurter ce déflec-

teur, il éclate en tulipe Pour faciliter cet effet, des rainures 15

constituant des amorces de la séparation en bandes peuvent avantageu-

sement être prévues dans la paroi intérieure ou extérieure du tube 1.

Dans l'exemple des figures 1-2 six rainures et six bras-supports 10 ont été prévus, de sorte que les parties du tube formant les pétales

de la tulipe 16 peuvent s'évacuer entre lesdits bras-supports 10.

La surface extérieure du tube 1 soumise au découpage n'est pas nécessairement cylindrique; elle peut notamment être conique comme représenté à la figure 4, ou en forme de toute autre surface de révolution, de manière à obtenir que l'effort instantané dû au

découpage varie pendant l'enfoncement.

Par ailleurs, il est prévu des rainures, notamment longitu-

dinales, pour faciliter l'évacuation des copeaux et moduler éventuel-

lement l'effort longitudinal.

Le découpage, au lieu d'être effectué sur la paroi extérieure du tube 1 pourrait l'être sur sa paroi intérieure, comme représenté à

la figure 6.

Dans les exemples de réalisation précédemment décrits, notam-

ment celui représenté à la figure 1, la surface extérieure du tube 1 est lisse, Suivant l'invention, elle peut être également filetée comme on le voit à la figure 7, le couteau circulaire demeurant semblable à celui des figures 1 et 3 Dans ce cas, les filets 17 sont découpés en continu, la zone de'découpage par le couteau 11 tournant autour de son axe à mesure que le tube 1 s'enfonce La découpe du filet peut être

prévue totale ou partielle en profondeur Le filetage peut être à plu-

sieurs filets.

Suivant l'invention, les absorbeurs d'énergie par découpage

de matière tels que notamment ceux représentés aux figures 1 à 7 peu-

vent être établis de manière à pouvoir prendre à volonté, en dehors des périodes pendant lesquelles ils sont susceptibles de recevoir des chocs, des positions diverses par rapport au véhicule, soit rentrées, soit plus ou moins sorties En effet, dans la position représentée à la figure 1, par exemple, le bouclier 4 du pare-chocs dans la position o il doit être pour absorber l'énergie de chocs, se trouve à une distance notable en avant de la position usuelle 4 e, qu'il devrait

normalement occuper, pour éviter les inconvénients d'une telle circons-

tance, par exemple pour la station en garage, la mise en stationnement, ou la marche à vitesse réduite, l'invention comporte une possibilité de rétraction à volonté de l'absorbeur dont un exemple a été repré-

senté à la figure 8.

Dans cette variante, une noix 20 est fixée à l'intérieur du tube 1; cette noix intérieurement filetée est traversée par une vis 21 laquelle peut être mise en rotationpar tout moyen approprié, par exemple manuel, mais de préférence par un ensemble moteur et vis tangente schématiquement représenté en 22, 23 Les couteaux 11 sont montés

pivotants sur des axes 24 et peuvent s'ouvrir pour prendre les posi-

tions 1 Ia, grâce à une commande de toute nature appropriée, qui, ne faisant pas partie de l'invention, n'a pas été représentée aux

dessins.

a En position rentrée, le tube 1 se trouve en i, de sorte que le bouclier du pare-chocs est en 4 a Pour le faire sortir, il suffit de mettre en marche le moteur 22; le tube 1 sort jusqu'à ce que les

couteaux 11 a retombent dans la position de coupe 11.

* Le déplacement à volonté du tube 1 peut être opéré par d'autres moyens, non représentés, par exemple par un piston mû par la dépression à l'aspiration d'un moteur d'automobile ou par la pression

des gaz à l'échappement.

Une variante de la solution représentée figure 8, pour

permettre le déplacement longitudinal volontaire du tube 1 est schéma-

tisée figures 9 et 10 L'outil circulaire 11 comporte des secteurs coupants (quatre par exemple: a, b, c, d) séparés par des dégagements d'un diamètre supérieur au diamètre extérieur du tube 1 Le tube 1 a une section extérieure conjuguée de celle de l'outil Dans la vue de gauche de la figure 10, l'outil est en position de repos: le tube 1 (représenté à côté) peut coulisser librement sous l'action de la vis 21 Dans la vue de droite, on a fait pivoter l'outil de 45 autour de l'axe du tube 1 Il est alors prêt à usiner le tube 1 suivant

les secteurs a', b', c', d', dès qu'un choc intervient.

Dans la forme de'réalisation des figures 1 à 9, ainsi que dans celles qui seront décrites ci-après, il sera avantageux de munir le' bouclier 4 d'une partie élastique 40, constituée par exemple par une bande de caoutchouc; la fonction de cette partie élastique sera

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a) L'absorption des chocs à très faible vitesse (manoeuvre de la voiture, lorsque le dispositif est en position rentrée) (figures 12 et 14); b) La protection de la pièce 1 (figures 1 et 8) et 31 (figure 13) contre les effets d'inertie au moment du choc. L'emploi de tubes dont la paroi soumise au découpage est

filetée permet la réalisation de variantes perfectionnées de l'inven-

tion qui vont maintenant être décrites Dans ces variantes, le ou les couteaux eux-mêmes présentent une surface intérieure filetée au même pas que la surface filetée soumise au découpage Ces couteaux peuvent alors

accomplir une double fonction: d'une part, ils servent, comme précédem-

ment décrit, à opérer le découpage de la matière du tube 1, ou de tubes analogues, et d'autre part, ils peuvent jouer un rôle comparable à

celui de la vis 21 de la figure 8 pour produire la sortie du pare-

chocs ou sa rentrée en dehors de la période de choc.

Le couteau circulaire 25, ou la couronne sur laquelle est monté un ensemble de couteaux circulaires, est solidaire d'une roue dentée extérieure 26 (figure 16) sur laquelle engrène une vis tangente 27 Tant que le dispositif n'a pas fonctionné, en raison d'un choc,

en absorbeur d'énergie, c'est-à-dire qu'il n'y a pas eu découpage du file-

tage 28 du tube 29, la rotation de la vis tangente 27, dans un sens ou dans l'autre, a pour effet de produire l'avance ou le recul du tube 29 (correspondant au tube 1 de la figure 7) Par contre, lorsque le tube 29 a été sorti et qu'un choc fait rentrer ce tube, en absorbant de l'énergie, le ou les couteaux circulaires agissent en produisant le découpage de la même manière qu'il a été indiqué précédemment Pendant le découpage des premiers filets 29 attaqués, tous les filets intérieurs du couteau circulaire 25 participent au découpage; ensuite seul agit le premier

filet du couteau.

Il a été constaté que le métal des filetages étant choisi suffisamment ductile, par exemple en duralumin ou bien en laiton, et

le diamètre intérieur d du filetage de l'outil de coupe étant intermé-

diaire entre les diamètres inférieur Dl et supérieur D 2 du filetage à découper, les crêtes 43 de ce dernier sont refoulées dans les fonds 44 de ce filetage, de sorte que la partie usinée extérieure du tube est sensiblement cylindrique après le passage sous le couteau circulaire, circonstance qui réalise une continuité de l'effort de coupe et est favorable au guidage dudit tube pendant la période d'enfoncement due au choc Naturellement, les profils particuliers de ces filetages sont

choisis-suivant les problèmes techniques à résoudre.

L'utilisation de couteaux à filetage intérieur permet une application particulièrement intéressante sous forme d'un absorbeur télescopique qui va maintenant être décrit avec références aux

figures 13, 14 et 15.

Dans cette application le tube d'une seule pièce 1 est remplacé par un certain nombre de tubes 31, 32, 33 -ou plus comportant tous un filetage extérieur de même pas, et susceptibles de rentrer

télescopiquement les uns dans les autres pour occuper la position rétrac-

tée représentée à la figure 14 Le couteau circulaire 36 est fileté intérieurement et est porté par la couronne 34 de manière à pouvoir tourner librement par rapport à elle Cette couronne sert en même temps de guide pour le tube 33 Elle est portéeepar la pièce 9 solidaire du châssis au moyen de bras-supports 10 jouant le même rôle que ceux décrits relativement aux figures 1 et 2 Un déflecteur 35 jouant

le même rôle que celui 14 de la figure 1 peut être prévu.

Avec le couteau circulaire 36 solidaire d'une roue dentée extérieure, comme exposé ci-dessus avec références à la figure 16, est

combinée une vis tangente 37 mue par un moteur non représenté.

A l'extrémité avant de chacun des tubes 33 et 32 est fixé un couteau circulaire fileté intérieurement 38 et 39 dont le diamètre extérieur fait saillie de manière à former butée limitatrice du retrait comme on le voit à la figure 14 Une butée non représentée aux figures 13 et 14, est prévue à l'autre extrémité de ces tubes, comme

il est représenté en 45 à la figure 11.

Les mouvements d'avance ou retrait des divers absorbeurs

télescopiques -deux par exemple comme il est représenté à la figure 15-

peuvent être commandés par un moteur unique 40 transmettant son mou-

vement aux vis tangentes 37 au moyen d'un arbre 41 On voit ainsi que par de simples -contacts placés au tableau de bord le conducteur peut faire sortir de la quantité qu'il veut, ou rentrer, l'élément extérieur

ou pare-chocs (bouclier 4).

Pour absorber la composante latérale éventuelle du choc,

on peut prévoir, en outre, des absorbeurs télescopiques obliques, repré-

sentés schématiquement à la figure 15 par leurs axes 50 et 60, dont les outils peuvent être notamment du type décrit en référence à la figure 8

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(outils composés de secteurs pivotants éclipsables) ou bien du type de réalisation suivant fig 9-10 Ces deux absorbeurs, articulés à leurs extrémités, respectivement sur le pare-chocs en 51 et 61 et sur le châssis en 52 et 62 sont montés obliquement et symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule afin d'absorber la composante latérale éventuelledu choc Leur position "rentré" ou "sortie" est opérée par le déplacement

du bouclier 4 sous l'action du déplacement télescopique des deux absor-

beurs latéraux.

Une variante de cette réalisation télescopique est représentée aux figures 11 et 12 illustrant respectivement la position sortie et la position rentrée Dans cette variante, le filetage comporte seulement une rainure hélicoïdale Il peut y en avoir plusieurs identiques ayant le même pas Pour N rainures, le décalage angulaire de l'une par rapport à l'autre est 2 ir La section de cette ou de ces rainures (triangulaire, n

rectangulaire, carrée, trapézoïdale) est fonction de l'effet recherché.

Le fonctionnement de la rentrée et de la sortie est analogue à ce qui a été dit au sujet de la forme de réalisation des figures 13 et 14. Par contre, lorsqu'il y a choc, les écrous-outils 36, 38, 39, vont, dans cet exemple de réalisation, découper non pas des filets, mais

la surface cylindrique interrompue par la ou les rainures hélicoïdales.

Cette disposition ainsi que celles des formes de réalisation

décrites relativement à la figure 8 peut être complétée par un asser-

vissement du dispositif d'extraction-rétraction à la vitesse du véhicule ce qui évite au conducteur le choix de la quantité dont le pare-chocs doit être sorti pour que l'énergie susceptible d'être absorbée par les absorbeurs au moment d'un choc corresponde à la vitesse, c'est-à-dire

à l'énergie cinétique du véhicule.

Les dispositions relatives de la barre (ou tube) et de son outil conjugué, notamment celles précédemment décrites avec références aux figures 1 à 7, se retrouvent dans diverses autres applications qui

vont maintenant être décrites.

L'exemple de la figure 5 (pl 3/4) schématise l'application du dispositif objet de l'invention comme butoir de sécurité en cas de chute accidentelle d'une cabine d'ascenseur Le tube 1 est découpé par l'outil à arête circulaire 11, solidaire du support 2-2 a scellé sur le sol 3 de la fosse Le support 2-2 a sert également de guidage au tube 1 lorsque celui- ci s'enfonce sous l'influence du choc Le bouclier 4 pourra être muni d'une partie élastique 40 susceptible d'absorber les chocs à très faible vitesse sans déclencher le fonctionnement du dispositif

de sécurité.

Dans cette application aux ascenseurs, plusieurs dispositifs agiront simultanément, quatre par exemple: chacun d'eux placé face

à un angle de la cabine.

La même réalisation pourra être utilisée -l'axe du tube et de l'outil étant alors horizontal pour la confection de tampons et de butoirs de wagons ou autres véhicules Ces butoirs de sécurité sont susceptibles d'absorber de très fortes énergies prédéterminées, le tube 1 pouvant avoir un gros diamètre et, par exemple, une longueur de plusieurs mètres Par ailleurs, ces butoirs verticaux ou horizontaux, trouvent leur application -du fait de la programmation possible de la force de freinage dont ils sont capables aux essais de véhicules, d'organes, de matériels divers que l'on désire soumettre à de fortes

décélérations mesurables et prédéterminables.

L'invention peut également être appliquée à réaliser par absorp-

tion d'énergie le contrôle de la chute de corps pesants Dans l'exemple de réalisation schématiquement représenté à la figure 17, le corps 63 dont la chute doit être freinée est solidaire d'une barre 61 Cette barre est conjuguée avec un outil 11, à arête polygonale ou circulaire monté sur un support fixe 62 La barre 61 est guidée dans sa descente par tout moyen approprié, tel qu'un guidage fixe, vertical, tubulaire par exemple,

non représenté.

Il est à remarquer que l'outil unique 11 peut être remplacé par une pluralité d'outils, fixes montés en série, comme il sera précisé

ci-après, relativement à l'exemple de la figure 18.

Un récipient 64 de forme torique peut être prévu pour recueil-

lir les copeaux Dans les cas de très grandes chutes, un système de refroidissement de l'outil peut éventuellement être prévu; il est schématisé en 65 par un distributeur annulaire possédant des orifices par lesquels sont projetés sur l'outil, de l'air, un gaz, ou bien un liquide de refroidissement Dans ce dernier cas le liquide peut être

également un lubrifiant.

Afin de programmer la force de coupe et donc le mouvement de

descente, il pourra être pratiqué dans la barre 61 des rainures longi-

tudinales de longueurs et de largeurs appropriées, comme on le voit à la figure 21 représentant cette barre en coupe; ainsi il pourra être prévu un mouvement accéléré, puis à vitesse constante, puis retardé jusqu'à l'arrêt. Le guidage de la barre à laquelle est suspendu le corps 63 peut être réalisé de diverses manières, ainsi qu'il est représenté schématiquement aux figures 18, 19 et 20. Dans l'exemple de la figure 18, ce guidage est réalisé en prolongeant la barre 61 par un câble 67 qui peut se dérouler à partir d'un tambour 66 légèrement freiné pour maintenir une faible tension Il doit être observé que dans le cas de barres de faibles diamètres, celles-ci pourraient être enroulées elles- mêmes sur le tambour Cette

même figure montre la possibilité de monter plusieurs outils travail-

lant en série (deux ici à titre d'exemple: lia et 11 b) afin de dimi-

nuer l'épaisseur du copeau, dans certaines applications.

La figure 19 schématise la combinaison du dispositif absor-

beur d'énergie avec un réducteur de vitesse Le corps 63, dont on veut contrôler la chute, est solidaire d'un câble 68 se déroulant d'un tambour 66, de diamètre D Un second tambour 69, de diamètre d, est coaxial à 66 et solidaire de celui-ci Le câble 70, entralné par le

petit tambour 69 est solidaire de la barre 61 du dispositif absorbeur d'é-

nergie La vitesse de chute du corps à un instant donné étant V, la vitesse de coupe correspondante de l'outil sera:v= V d et la longueur de la barre programmée, par comparaison avec la solution de la figure 17, v i 11 sera réduite dans le même rapport V Cette réduction (, dû par exemple) peut être intéressante lorsque V et la hauteur de chute, ou l'un des deux, sont grands Naturellement, la partie comportant le

dispositif absorbeur (barre 61, outil 11) peut prendre toutes les posi-

tions angulairespar rapport à la verticale suivant les besoins (par exemple: horizontale comme figuré en 7 a, ou bien verticale descendante

en 7 b).

La figure 20 montre la réalisation d'une variante de la précé-

dentes On utilise ici deux tambours réunis cinématiquement par engre-

nages ou bien par chalne et roues dentées comme représenté schématiquement

en 71.

La figure 21 montre la coupe d'une barre circulaire compor-

tant à titre d'exemple trois rainures longitudinales destinées à dimi-

nuer la longueur active de l'arête de l'outil circulaire correspondant.

On a figuré le mode d'obtention de ces rainures à profil trapézoîdal: on voit que l'on peut faire varier la largeur de la rainure en variant la distance entre l'axe de la fraise 82 et celui de la barre 61 (on a

figuré également trois petites rainures destinées à faciliter le dégage-

ment des copeaux).

La figure 22 montre la coupe d'une barre hexagonale Dans ce cas, on fera varier facilement la longueur active de l'arête -en forme d'hexagone régulier de l'outil, en supprimant les angles de la barre par tournage ou tourillonnage, au besoin avec un diamètre

variable, sur les longueurs désirées.

L'invention peut également être appliquée à des dispositifs

tendeurs de câbles, de manière à jouer le rôle de limiteur de force.

La figure 23 est la vue en coupe d'un étrier-tendeur de câble, pour haubanage de pylônes par exemple L'étrier classique comporte une vis à chaque extrémité, de pas égaux, mais de sens opposés, mais, ici, l'une des vis a été remplacée par le dispositif constitué par

l'outil 11 faisant l'objet de l'invention, jouant alors le rôle de limi-

teur de force La partie 81 (liée au câble), extérieure à l'étrier joue le rôle de la barre destinée à être découpée par l'outil 11 et présente, à l'intérieur de l'étrier les diamètres croissants successifs d 1, d 2, d etc Il est donc possible de régler la tension dans le câble à une valeur prédéterminée, limitée à la résistance qu'oppose l'outil

circulaire en pénétrant dans la partie de diamètre d 1 de la barre 81.

Si cette valeur de la tension est dépassée, la barre 8 l se déplace vers la droite par rapport'à l'outil et vient s'appuyer sur celui-ci par sa partie de diamètre d 2 etc Une variante consiste, comme on -25 l'a vu dans d'autres applications,à remplacer la barre étagée par une barre conique, d 1, d 3 ainsi qu'il est figuré à la figure 23 au-dessus de l'étrier Une autre variante consiste, comme nous l'avons déjà vu,

à utiliser une barre cylindrique avec des rainures plus ou moins lon-

gues ou larges Des graduations peuvent indiquer la force supportée

en fonction de la position relative de la barre et de l'outil.

L'appareil absorbeur d'énergie peut être réalisé indépendant

de l'étrier-tendeur; il se monte alors en série avec celui-ci.

Un tel dispositif peut être utilisé comme système de liai-

son de sécurité entre deux organes ou deux structures Si la force

de liaison prévue est dépassée accidentellement, une butée de sécu-

rité telle que celle représentée en D à la figure 23 maintient l'assem-

* blage entre les deux structures Le dispositif se comporte alors comme un véritable appareil de mesure a posteriori, des forces de liaison

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dangereuses. La présente invention est applicable aux systèmes de toutes natures dans lesquels il y a lieu d'absorber de l'énergie, avec ou sans chocs Elle est également applicable lorsqu'il y a lieu de limiter la transmission d'une force d'une intensité prédéterminée d'un système

à un autre.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1 Dispositif absorbeur d'énergie comportant deux parties, l'une solidaire d'un système comportant au moins une barre, l'autre solidaire d'un autre système comportant pour chaque barre un outil susceptible de découper de façon continue dans celle-ci, lors du déplacement relatif des deux systèmes, une portion de matière de ladite barre, caractérisé par le fait que l'outil entoure la barre à la facçon d'une filière, son arête coupante constituant un contour fermé conjugué

du contour de la partie correspondante de la barre.

2 Dispositif absorbeur d'énergie suivant la revendication

1, caractérisé par le fait que l'arête coupante de l'outil est un con-

tour fermé plan, perpendiculaire à l'axe de la barre, la section droite de celle-ci, avant l'action de l'outil, ayant un contour conjugué de celui-ci: les deux contours ont leurs côtés correspondants distants

de l'épaisseur du copeau.

3 Dispositif absorbeur-d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'arête de coupe

de l'outil est un contour polygonal.

4 Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'arête de coupe

de l'outil est un contour polygonal régulier.

Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'arête de coupe

de l'outil est un contour élliptique.

6 Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'arête de coupe

de l'outil est un contour circulaire.

7 Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la barre soumise

à découpage est constituée d'un matériau composite; une âme en matière résistante solidaire d'une couche soumise à l'action de découpage

réalisée en une matière de moindre dureté que celle de l'outil.

8 Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la barre soumise

à découpage est tubulaire.

9 Dispositif absorbeur d'énergie suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que l'outil est situé à l'intérieur de la barre tubulaire, le contour de son arête coupante étant conjugué du contour

intérieur de la section droite de la barre tubulaire.

Dispositif absorbeur d'énergie constituant pare-chocs pour systèmes mobiles,caractérisé par le fait que son élément extérieur 4 soumis aux chocs est relié au système mobile par au moins deux ensem-

bles absorbeurs d'énergie suivant l'une quelconque des revendications

1 à 9.

11 Dispositif absorbeur d'énergie constituant pare-chocs

suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par

le fait que chaque élément solidaire d'une partie constituant outil de coupe comporte un déflecteur d'évacuation 14 des portions ayant subi

le découpage.

12 Dispositif absorbeur d'énergie constituant pare-chocs

suivant l'une quelconque des revendications l à 11, caractérisé par le

fait que la surface cylindrique découpée appartient à un filetage 17

prévu sur la partie tubulaire.

13 Dispositif absorbeur d'énergie constituant pare-chocs

suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le

fait que la barre est rétractable, en dehors des périodes d'absorption d'énergie, de manière à pouvoir prendre à volonté une position plus

ou moins rentrée ou sortie.

14 Dispositif absorbeur d'énergie constituant pare-chocs suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que la partie à découper( 17)et la partie découpante( 11)constituant outil sont toutes deux

filetées au même pas.

Dispositif constituant un pare-chocs suivant les

revendications 10 et 14, caractérisé par le fait qu'il comporte

un moteur ( 40) susceptible de mettre en rotations simultanées les couteaux filetés de chacun des absorbeurs pour faire sortir -ou rentrer les parties correspondantes à découper, de sorte que lesdits couteaux filetés ont deux fonctions suivant que le moteur est en marche (sortir ou rentrer le pare-chocs) ou arrêté en position sortie du pare-chocs (découpage du filetage correspondant

sous l'effet du choc).

16 Dispositif constituant pare-chocs suivant l'une quelconque

des revendications 14 et 15, caractérisé par le fait que les parties

soumises au découpage de chaque absorbeur sont constituées d'une pluralité de tubes cylindriques à paroi extérieure filetée au même pas( 31, 32, 33) susceptibles de rentrer télescopiquement les uns dans les autres, et de diamètres décroissants de l'intérieur à l'extérieur, l'outil de coupe ( 36) du tube cylindrique de plus grand diamètre étant monté sur une pièce solidaire du châssis et chacun des tubes successifs, sauf celui aboutissant au pare-chocs, comportant, à son extrémité tournée vers le pare-chocs, un outil de coupe ( 38, 39) suivant la revendication 14

formant en même temps butée de retrait contre le cylindre précédent.

17 Dispositif absorbeur d'énergie suivant la revendication 16, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité d'absorbeurs d'énergie et un moteur relié mécaniquement au système d'entraînement par vis tangente ( 37) du couteau circulaire solidaire du châssis de

chacun desdits absorbeurs, de manière à permettre la commande simul-

tanée de l'ensemble des mouvements de sortie et de retrait de ces absorbeurs. 18 Dispositif absorbeur d'énergie constituant pare-chocs,

suivant les revendications 10 à 17, caractérisé par le fait que

deux absorbeurs sont placés obliquement et symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule en vue d'absorber l'éventuelle composante

latérale du choc.

19 Dispositif absorbeur'd'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 15, 16 et 17, caractérisé par le fait qu'il comporte

un dispositif d'asservissement automatique du moteur ( 40) à la vitesse

du véhicule.

Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que plusieurs outils

disposés en série, agissent simultanément sur la même barre.

21 Dispositif absorbeur d'énergie suivant les revendications

1 à 10, caractérisé par le fait que la barre soumise à découpage comporte des rainures longitudinales, de longueurs et de largeurs appropriées à l'application, et, s'il s'agit d'une barre à section polygonale, un

abattement des angles sur des longueurs et des largeurs appropriées.

22 Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 21, caractérisé par le fait qu'il comporte un

système de refroidissement de ou des outils, et des copeaux.

23 Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque des:revendicatigns là 22, caractérisé par le fait qu'il comporte un

réservoir entourant chaque outil pour le stockage des copeaux.

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24 Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 11 appliqué au freinage du déplacement d'un

corps, caractérisé par le fait que la barre est combinée avec un réducteur de vitesse dont la fonction est de réduire la vitesse de découpage de la barre par rapport à celle du corps dont le déplacement

est à programmer.

? 5 Dispositif absorbeur d'énergie suivant l'une quelconque

des revendications i à 11, appliqué à la limitation de la force de

liaison entre deux structures, caractérisé par le fait que la barre comporte des parties successives de contour correspondant aux diverses

limitations prévues.

26 Dispositif absorbeur d'énergie suivant la revendication , caractérisé par le fait qu'il comporte des repères permettant

la mesure de l'effort limite correspondant au'début d'un des déplace-

ments.