FR2610170A1 - Fer a cheval attenuateur de chocs - Google Patents

Abstract

A) FER A CHEVAL 10 COMPRENANT UN ELEMENT DE RESSORT 11 SE FIXANT PAR UNE SEMELLE SUPERIEURE AU SABOT 12 D'UN CHEVAL ET UNE PLAQUE D'USURE 13 SE FIXANT A UNE SEMELLE INFERIEURE DE L'ELEMENT DE RESSORT 11. B) FER A CHEVAL CARACTERISE EN CE QUE LE RESSORT 11 PRESENTE UN POIDS DE L'ORDRE DE 198,45 A 453,6 G, UNE FLEXION LIMITEE A UNE AMPLITUDE DE L'ORDRE DE 7,62 A 15,24 MM ET UNE CHARGE MAXIMUM DE L'ORDRE DE 635,4 A 1 134 KG, CE RESSORT 11 PRESENTANT UN MODULE D'ELASTICITE DE L'ORDRE DE 2 068.10 A 20 682.10 ET UN EFFORT DE TRAVAIL ADMISSIBLE DE L'ORDRE DE 103,4 10 PA A 151,7 10 PA. C) L'INVENTION S'APPLIQUE AUX FERS A CHEVAL CONCUS POUR ATTENUER LES CHOCS TRANSMIS AUX SABOTS DES CHEVAUX.

Description

"Fer à cheval atténuateur de chocs"

L'invention concerne un fer à cheval atté-

nuateur de chocs et se situe dans le domaine des appa-

reils destinés à protéger les sabots des chevaux et à

éviter ou réduire les effets tendant à léser les sa-

bots et autres parties de l'animal du fait du contact des sabots avec le sol. Corollairement, l'invention se

situe dans le domaine des protections de sabots desti-

nées à améliorer les performances des chevaux en vi-

tesse de course, en possibilités de saut et analogues.

La technique selon l'art antérieur, utilisée dans le domaine, est décrite dans les Brevets U.S.A. n* 3 921 721; 4 189 004; 4 206 811; 4 299 288; 4

333 532; 4 420 046; et 4 496 002.

De plus, le livre de Valérie-Anne Giscard

d'Estaing intitulé "Livre Almanach Mondial des Inven-

tions" distribué aux Etats-Unis par Ballantine Books, illustre à la page 139 un cheval équipé de fers à coussins d'air pour lui permettre de sauter même sur

un sol très dur.

Le Brevet 4 496 002 couvre un fer à cheval réalisé dans une matière plastique en polyéthylène à poids moléculaire extrêmement élevé. Ce brevet indique clairement la relation entre la boiterie des pattes du cheval et les chocs qui leur sont appliqués par les sabots du cheval, en citant comme référence "Fracture par fatigue des pattes avant "Cheney, J. A.; Lion,

S.Y.; Shen C.R et Wheat, J.D., Pur sang de Califor-

nie, novembre 1971.

Le fer à cheval du brevet 4 496 002 fournit une certaine atténuation des chocs du fait du matériau à partir duquel il est réalisé. Ce fer à cheval offre

également un soulagement en ne restreignant pas l'ac-

tion naturelle du sabot. Il est bien connu en effet que l'action naturelle réduit les chocs et la boiterie qu'ils peuvent produire. Ce brevet cite une étude très complète de la structure et du comportement des pieds d'un cheval en action, qu'on pourra trouver dans le numéro d'août 1977 de Saddle Action, publié par Saddle Action, Inc., Paso Robles, Californie, pages 18 à 21 et 50, rédigé par K.D. Butler, Jr. Il est établi dans le brevet que pour que le sabot fonctionne de manière optimale en absorbeur de chocs, la surface inférieure de ce sabot doit avoir un contour spécifique. On peut en conclure que le contour convenable devrait être

produit par l'usure normale d'un sabot d'animal sauva-

ge non ferré.

Le brevet 4 333 532 couvre un fer à cheval

destiné plus spécialement à faciliter les caractéris-

tiques naturelles d'absorption des chocs des sabots de

chevaux, tout en assurant une protection et une trac-

tion de ces sabots.

Il est bien connu que dans tous les cas o un choc est absorbé, l'énergie mise en jeu est soit transformée en

chaleur soit stockée par une forme quelconque d'appa-

reil de stockage d'énergie, soit transformée en une combinaison des deux. L'énergie stockée est restituée et peut effectuer un travail utile si la force mise en jeu dans l'action diminue. L'énergie transformée en chaleur constitue une perte d'une certaine quantité de l'énergie dépensée dans un but quelconque, et tend à faire échouer le but pour lequel cette énergie a été dépensée. Dans le cas d'un cheval, la perte d'énergie peut se manifester sous la forme d'une diminution de

la force d'endurance (augmentation de la fatigue).

Compte tenu de la discussion ci-dessus, on peut con-

clure qu'il existe depuis longtemps un besoin de fer-

rer les chevaux par un appareil qui réduise au mini-

mum, autant que possible par une atténuation des chocs, les risques que le contact des sabots avec le

terrain produise une boiterie et autres mauvais ef-

fets. En même temps, on a avantage à ce que l'atténua-

tion des chocs soit réalisée avec un minimum d'effets

associés tels qu'une diminution de la force d'enduran-

ce par suite d'une perte d'énergie.

L'invention a donc pour principal but de créer une protection de sabot de cheval qui atténue

efficacement les chocs sur les sabots de chevaux équi-

pés de cette protection, l'efficacité du dispositif provenant du fait caractéristique que la protection de sabots stocke et restitue beaucoup plus d'énergie qu'elle n'en transforme en chaleur. Comme l'efficacité

d'atténuation naturelle des chocs des sabots de che-

vaux n'est généralement pas connue et peut ne pas être élevée, l'invention a également pour but de produire

une atténuation des chocs efficace qui ne dépende pra-

tiquement pas des caractéristiques d'atténuation natu-

relle des chocs des sabots, mais qui ne perturbe pas

notablement l'atténuation naturelle des chocs.

L'invention a encore pour but de créer une protection de sabot, qu'on pourra appeler fer à cheval dont le poids se situe dans la plage de poids de la plupart des fers à cheval classiques, et qui puisse

s'adapter et se fixer par des appareils et des techni-

ques bien connues des maréchaux-ferrants. Un but par-

ticulier de l'invention est que le poids du fer à che-

val ne dépasse pas 453,6 g et soit de préférence infé-

rieur à 283,5 g. Un autre but est que la hauteur du

fer à cheval ne dépasse pas 4,44 cm et soit de préfé-

rence inférieure à 3,81 cm. Un autre but encore est que le fer à cheval puisse être utilisé sans problèmes dans la boue, le gravier ou analogue. D'autres buts

enfin sont que le fer à cheval présente une longue du-

rée de vie compte tenu des normes habituelles, et soit

convenablement économique à fabriquer et à utiliser.

A cet effet, l'invention concerne un fer à cheval caractérisé en ce qu'il comprend un ressort présentant un poids se situant dans la plage de 198, 45 g à 453,6 g, une flexion limitée à la plage de 7,62 mm à 15,24 mm, et une charge maximum se situant dans la

plage de 635,4 kg à 1134 kg.

Dans une forme préférée de réalisation, le

fer à cheval selon l'invention comprend deux parties.

Ces deux parties sont généralement en forme de fer à cheval. La partie principale est constituée par un ressort. L'autre partie est constituée par une plaque d'usure. La partie principale est fixée au sabot par des appareils et des techniques bien connues de l'art

antérieur. La plaque d'usure est fixée à la face infé-

rieure de la partie principale.

La partie principale comprend une semelle supérieure en forme de fer à cheval destinée à se fixer au sabot, et une semelle inférieure en forme de

fer à cheval sur laquelle se fixe la plaque d'usure.

Les deux semelles sont reliées d'une seule pièce par une voûte de liaison courbe à section essentiellement

en forme de V. Une jambe du V est intégrée à la semel-

le supérieure et l'autre jambe est intégrée à la se-

melle inférieure. Le plan coupant la voûte de liaison par le milieu est parallèle aux semelles. La partie ouverte de la section transversale en forme de V est tournée vers les rebords des semelles et la partie

fermée est tournée du côté opposé aux rebords des se-

melles, ses extrémités intérieures constituant la for-

me intérieure de la configuration en fer à cheval de la pièce.

Le matériau est élastique et l'on peut rap-

procher les semelles l'une de l'autre en appliquant une force permettant de faire fléchir les semelles et les parties de jambes du ressort pour les rapprocher l'une de l'autre. Le mouvement des semelles l'une vers l'autre, c'est-à-dire la compression du ressort, est

limité par le contact des rebords de chaque semelle.

Le rebord de la semelle supérieure fait saillie vers le bas sur la surface inférieure de la semelle, et le rebord de la semelle inférieure fait saillie vers le

haut sur la surface supérieure de la semelle. Les lar-

geurs radiales des rebords représentent à peu près la

moitié des largeurs des semelles et les bords exté-

rieurs des rebords et des semelles sont conformes.

Des parties de la semelle inférieure et du rebord associé sont découpées pour permettre l'accès à la semelle supérieure de manière à fixer celleci à un

sabot en utilisant des fixations de technique classi-

que placées dans des positions classiques. Le rebord de la semelle supérieure est découpé de manière à

coïncider avec la découpe du rebord de la semelle in-

férieure. La semelle inférieure est creusée sur sa surface inférieure, sauf à l'endroit d'un rebord étroit formé sur son bord extérieur pour recevoir et fixer en place la plaque d'usure. La plaque d'usure comporte sur sa surface supérieure des extensions qui s'emboîtent dans les parties de découpe de la semelle inférieure du ressort et remplacent exactement les parties de découpe de la semelle inférieure. La plaque d'usure est fixée à la semelle inférieure par des

fixations vissées de type bien connu de la technique.

On comprendra, d'après la description qui

précède, que la semelle inférieure peut être déviée

par rapport à la semelle supérieure suivant trois de-

grés de liberté à savoir: le mouvement des semelles pour se rapprocher et s'écarter l'une de l'autre tout en restant mutuellement parallèles, la rotation d'un

côté à l'autre, et la rotation avant-arrière. Le mou-

vement relatif peut évidemment être constitué par une combinaison des trois mouvements ci-dessus. De plus,

le fer à cheval peut s'infléchir dans la vue en éléva-

tion de façon que les extrémités des semelles s'inflé-

chissent pour se rapprocher et s'écarter l'une de l'autre. Cette flexion facilite l'action d'atténuation

naturelle des chocs du sabot.

Le poids du fer à cheval, sa hauteur et sa capacité d'absorption et de restitution d'énergie, par

rapport à ses possibilités de déviation propre, dépen-

dent des caractéristiques du matériau servant à réali-

ser le ressort, et de ses détails de forme. Le choix du matériau est de première importance et les détails

de forme dépendent en.grande partie des caractéristi-

ques du matériau et de la capacité d'énergie voulue.

Dans une forme préférée de réalisation, la déviation maximum est limitée géométriquement à 1 cm et se situe dans la plage de 0,76 à 1,52 cm. La charge prévue à pleine déviation limitée est, de 907 kg et se situe dans la plage de 680 à 1134 kg. Lorsque le sabot vient en contact avec le sol, la masse que ce sabot doit

supporter, y compris les masses du sabot et de la jam-

be, se trouvent rapidement ralenties et la force à la-

quelle le sabot est soumis comprend la force nécessai-

re pour ralentir la masse et les autres forces liées

au support et/ou à la propulsion du cheval.

Si le ralentissement se produit pendant le temps que met le fer à cheval pour se comprimer de 1 cm la charge maximum supportée par le sabot ne doit

pas alors dépasser 907 kg. En l'absence du fer à che-

val selon l'invention et sur un terrain relativement dur, même pour d'excellentes caractéristiques d'ab-

sorption naturelle des chocs certaines parties du sa-

bot et de la jambe seraient très vraisemblablement soumises à des forces de chocs dépassant largement 907 KG, en tenant compte du fait que, théoriquement, une masse instantanément ralentie est soumise à une force infinie. En considérant encore le choix d'un matériau

pour un ressort dans lequel le matériau est principa-

lement soumis à un effort de courbure, de manière à

obtenir un rapport optimum entre la capacité de stoc-

kage d'énergie, le poids et la taille, le matériau

doit avoir un faible module d'élasticité (effort uni-

taire/déformation unitaire) et une faible densité, ainsi qu'un rapport souhaitable entre son effort de

travail admissible et son module d'élasticité. L'ef-

fort de travail admissible est l'effort maximum auquel le matériau peut être soumis en courbure, de manière répétitive, pratiquement sans risques de défauts par fatigue. Le faible coefficient d'élasticité permet à un ressort de proportions données de fléchir d'une plus grande amplitude, sous une charge donnée, qu'un ressort analogue réalisé dans un matériau à plus fort

coefficient d'élasticité.

Un matériau présentant cette possibilité de

flexion associée à une faible densité, permet de fa-

briquer le fer à cheval selon l'invention de façon que son poids se situe dans la plage de poids des fers à cheval classiques. Il est évidemment nécessaire que le matériau présente une solidité convenable, en même temps que le faible module d'élasticité et la faible densité requis. Les rapports de l'effort de travail admissible au module d'élasticité et à la densité,

fournissent une base convenable pour comparer les ma-

tériaux en termes de poids et de solidité. Le matériau utilisé dans le ressort selon l'invention doit avoir des rapports se situant dans des plages équivalentes

ou supérieures à celle de l'acier.

Une matière plastique d'acétal présentant les caractéristiques décrites ci-dessus, est vendue dans le commerce sous le nom de Delrin. Ce matériau

présente un module d'élasticité de 2413.106Pa. Son ef-

fort de travail en courbure est 117,2.106Pa, c'est-à-

dire qu'il se situe dans la plage de 103,4.106 Pa à 151,7.106Pa pour de tels matériaux, et sa densité est de 1,38.103 kg/m3. Le module d'élasticité de l'acier est de 206,8.109Pa. L'effort de travail en courbure, sans fatigue, est d'environ 689,4.106Pa pour,l'acier, et la densité de l'acier est de 7,9.103 Kg/m3. Par suite, le rapport de l'effort de travail à la densité est de 689,4.106/7,9.103 pour l'acier, et de

117,2/1,38.103 = 84,9.103 pour le Delrin. Pour l'a-

cier, le rapport de l'effort de travail au module d'é-

lasticité en supposant un effort de travail admissible pouvant atteindre 1103.106Pa, est de 0,0053. Pour le Delrin, le rapport est de 0,049 soit environ 10 fois

celui de l'acier. Ces valeurs montrent que des maté-

riaux tels que le Delrin présente une solidité conve-

nable pour les applications prévues.

Un ressort présentant la forme utilisée dans

le fer à cheval selon l'invention, et réalisé en Del-

rin, pèse environ le tiers d'un ressort de forme ana-

logue mais configuré pour être réalisé en acier. Les ressorts réalisés dans des matériaux présentant un

faible module d'élasticité et une faible densité, com-

prennent des sections plus épaisses et en général plus volumineuses que des ressorts analogues réalisés dans

des aciers de différents types. Le volume supplémen-

taire est avantageux en ce sens que les ressorts sont

plus robustes et intrinsèquement plus stables structu-

rellement et moins sensibles aux tolérances de dimen- sions. Les matériaux tels que le Delrin sont connus pour présenter une excellente résistance aux défauts par fatigue, c'est-à-dire aux défauts provoqués par des efforts répétés. De plus, ces matériaux ne sont

pas sensibles à la corrosion.

Pour réduire efficacement les risques d'en-

dommager le fer à cheval par du gravier, de la boue ou analogue, l'intervalle entre les semelles supérieure

et inférieure est recouvert par un bouclier en élasto-

mère et/ou la cavité formée entre les déformations du

ressort, est remplie d'une mousse en élastomère à cel-

lules fermées.

En résumé, la présente invention est consti-

tuée par un ressort tel que celui décrit ci-dessus,

réalisé dans un matériau présentant les caractéristi-

ques indiquées ci-dessus, en association avec une pla-

que d'usure. Cette description montre que l'invention

permet d'atteindre les objectifs visés. Le ressort at-

ténue considérablement les efforts de chocs appliqués

aux sabots du cheval. Il s'adapte, mais sans en dépen-

dre, aux caractéristiques d'atténuation naturelle des chocs des sabots des chevaux. Son poids se situe dans la plage des poids acceptables pour les fers à cheval,

et se rapproche du poids voulu de 283,5 g. On a déter-

miné que des fers à cheval ne dépassent pas 3,81 cm d'épaisseur présentaient une capacité acceptable de stockage et de restitution d'énergie. Les injections de mousse empêchent les effets défavorables de la boue, du gravier ou analogues. Le fer à cheval selon l'invention s'adapte et se fixe de la même manière que

les fers à cheval classiques. Ce fer à cheval est du-

rable et économique à fabriquer, en partie du fait de la nature du matériau de ressort utillisé et en partie

du fait des détails de conception.

L'invention sera décrite en détails en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective du fer à cheval selon l'invention placé sur un sabot de cheval et vu de dessous;

la figure 2 est une vue en perspective écla-

tée du fer à cheval selon l'invention; la figure 3 est une vue du fer à cheval en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une vue du fer à cheval en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 1; et

la figure 5 est une illustration en perspec-

tive d'un ressort, destinée à l'explication des cal-

culs simplifiés liés aux caractéristiques des maté-

riaux de ressort.

En se référant à la figure 1, l'ensemble de fer à cheval 140, appelé ciaprès fer à cheval selon l'invention, comprend un élément de ressort 11 fixé au sabot 12 et une plaque d'usure 13 fixée au ressort par

des vis à tête fraisée 14, 15, et 16.

En se référant à la figure 2, le ressort est un élément d'une seule pièce comprenant en outre une partie de semelle supérieure 17 destinée à se fixer au sabot d'un cheval, comme décrit ci-après, une partie

de semelle inférieure 18 à laquelle est fixée la pla-

que d'usure, et une partie de voûte de liaison 19 re-

liant les deux semelles. Comme indiqué sur la figure, les semelles et la voûte de liaison présentent toutes

une forme de fer à cheval dans une vue en élévation.

Des découpes repérées par les parenthèses CI et C2 sont ménagées dans la semelle inférieure pour

permettre le passage d'outils et d'éléments de fixa-

tion destinés à fixer la semelle supérieure au sabot.

En se référant à la figure 4, la semelle supérieure est fixée au sabot par un certain nombre de clous de fer à cheval classiques tels que le clou typique 20. Les têtes de clous telles que la tête de clou typique 21 viennent se loger dans des trous fraisés logés dans des manchons introduits dans des trous de la semelle, le trou fraisé 22, le manchon 23 et le trou 24 étant tous typiques. De manière classique pour la fixation d'un fer à cheval, la semelle est placée contre la partie inférieure aplatie du sabot, et fixée en place

par les clous.

En se référant de nouveau à la figure 2, la plaque d'usure comporte, sur sa surface supérieure 25,

des saillies 26 et 27 dimensionnées, formées et pla-

cées de manière à s'adapter dans les découpes respec-

tives C1 et C2 en remplissant complètement celles-ci

lorsque la plaque d'usure est mise en place sur la se-

melle inférieure. La surface inférieure 28 de la se-

melle inférieure est creusée de manière à laisser une

arête 29 le long du rebord 30 de la semelle. Des par-

ties filetées intérieurement 31, 32 et 33 sont moulées en place ou introduites dans la semelle inférieure pour recevoir des vis 14, 15 et 16 s'adaptant dans des trous 34, 35 et 36 de la plaque d'usure pour fixer celle-ci à la semelle inférieure. Le bord de la plaque d'usure vient se loger contre l'arête 29 et la surface inférieure 37 de la plaque d'usure vient se placer exactement dans le même plan que la surface inférieure

de la semelle.

La forme de la section transversale de la partie de voûte de liaison courbe 19 est constante sur

toute la longueur de la pièce et cette forme est re-

présentée en coupe sur la figure 3. La partie de se-

melle supérieure 17 est en contact avec le sabot 12 et la surface supérieure 38 est plate de manière à venir en contact uniforme avec la surface inférieure aplatie du sabot. La surface extérieure 39 de la partie de voûte de liaison présente une forme ressemblant à un U en allant d'une semelle à l'autre. Une marche 40 est formée à la jonction de cette forme avec la semelle supérieure. Cette marche 40 sert à ménager un jeu de

travail entre la voûte de liaison et la surface infé-

rieure du sabot.

La forme intérieure de la partie de voûte de liaison est constituée par une partie 41 en forme de V présentant un petit rayon de courbure au point 45 du V, la surface inférieure 43 de la semelle supérieure partant de la jambe 44 du V, et la surface supérieure de la semelle inférieure partant de la jambe 46 du

V. Les surfaces 43 et 45 sont parallèles. Une protubé-

rance en forme de rebord circulaire 47 fait saillie

vers le bas sur la surface 43 et une protubérance ana-

logue 48 fait saillie vers le haut sur la surface 45.

La largeur w des protubérances représente environ la moitié de la largeur W des semelles. Lorsqu'une force est appliquée au ressort, comme par exemple lorsque ce ressort est comprimé contre le sabot et le sol, les

semelles sont fléchies de manière à se rapprocher l'u-

ne de l'autre et l'amplitude du fléchissement est li-

mité par le contact entre les surfaces 49 et 50 des

protubérances. La protubérance 47 ne s'étend pas au-

dessus du pourtour de la semelle supérieure en face

des découpes de la semelle inférieure. La forme res-

semblant à un U de la surface extérieure de la voûte de liaison, et la partie en forme de V de la surface

intérieure de cette voûte de liaison, sont dimension-

nées, formées et orientées de façon que les parois 51

et 52 de la voûte de liaison soient inclinées par rap-

port à la base du V à l'endroit des jonctions des pa-

rois avec les semelles.

La plaque d'usure 13 est fixée à la partie de semelle inférieure 18 par un certain nombre de vis de fixation dont l'une est représentée sur la figure 3. Un manchon d'insertion 32 percé d'un trou fileté 53 suivant son axe longitudinal, est moulé ou vissé dans la semelle. La vis 16 traverse le trou 36 de la plaque

d'usure pour venir se visser dans le manchon 32 de fa-

çon que la tête 54 de la vis 16 fixe la plaque à la semelle. Comme indiqué sur les figures 1 et 2, des

chanfreins 55 et 56 formés aux coins inférieurs arriè-

res de la semelle inférieure, réduisent les risques

que cette semelle soit endommagée lorsqu'elle s'enfon-

ce dans le terrain.

Le ressort permet aux semelles d'effectuer des mouvements à trois degrés de liberté. Ces semelles peuvent se rapprocher et s'écarter l'une de l'autre tout en restant parallèles. Elles peuvent tourner d'arrière en avant jusqu'à ce que les protubérances en

saillie viennent en contact par leurs points de con-

tact extrêmes avant ou arrière, et elles peuvent tour-

ner d'un côté à l'autre autour d'un axe avant-arrière jusqu'à ce que les protubérances viennent en contact d'un côté du sabot ou de l'autre. La déviation peut évidemment combiner deux ou trois degrés de liberté de mouvement. De plus, les extrémités du fer à cheval peuvent fléchir pour se rapprocher ou s'écarter l'une de l'autre à l'endroit de son extrémité ouverte, de manière à faciliter l'action d'atténuation naturelle

des chocs du sabot.

Le dessin d'un ressort de taille, de poids

et de capacité d'énergie convenables nécessite d'uti-

liser un matériau présentant une combinaison de carac-

2 6 1 0 170

téristiques particulières concernant plus précisément

la densité, le module d'élasticité et l'effort de tra-

vail admissible. Un faible module d'élasticité permet d'obtenir un rapport souhaitable entre la flexion de travail et la taille du ressort. La faible densité

* permet d'obtenir un rapport favorable entre l'épais-

seur de section et le poids du ressort. Les plus gran-

des épaisseurs de section placent les fibres qui tra-

vaillent en courbure à une plus grande distance des axes neutres, ce qui permet d'obtenir des charges de courbure plus importantes avec des efforts moins grands sur les fibres. A son tour, le faible module d'élasticité permet d'obtenir une flexion convenable

même si les fibres de travail sont relativement dis-

tantes des axes neutres, ce qui présente des avantages

mécaniques certains.

Il est nécessaire que le matériau présente, en plus du faible module d'élasticité, de la faible

densité et de la solidité convenables, un amortisse-

ment interne suffisamment bas, une bonne résistance aux défauts par fatigue, et une bonne résistance à la

corrosion. Un matériau du commerce présentant les pro-

priétés nécessaires, est vendu sous la marque de fa-

brique Delrin. Le Delrin est une matière plastique d'acétal présentant un module d'élasticité de 2413,103kg/m3, et une capacité d'effort de travail de sécurité en courbure de 117,2.106Pa, c'est-à-dire à l'intérieur de la plage de 103,4.106Pa à 151,7.106Pa

pour de tels matériaux.

L'adaptation de l'effort de travail de maté-

riaux tels que le Delrin, est mise en évidence par le fait qu'ils présentent des rapports de l'effort de travail à la densité se situant dans la même plage que ceux de l'acier. Le rapport est de 117,2.106/1,38. 103 = 84,9.103 pour le Delrin, et de 689,4.106/7,9.103 pour l'acier. Un effort de travail de 689,4.106Pa est typique pour de l'acier traité à chaud soumis à des efforts répétés de type classique pour produire des défauts par fatigue. Une autre base de comparaison convenable pour comparer la bonne adaptation des ef-

forts de travail des matériaux, est le rapport du mo-

dule d'élasticité à l'effort de travail admissible.

Pour l'acier, en supposant un effort de travail attei-

gnant 1103.106Pa, le rapport est de 0,0053. Pour le Delrin, le rapport est de 0,049 soit environ 10 fois

celui de l'acier. On a constaté que des matériaux pré-

sentant des caractéristiques analogues à celles indi-

quées ci-dessus, permettaient de réaliser des fers à

cheval présentant des capacités de stockage et de res-

titution d'énergie, ainsi que des poids et des tailles

compatibles avec les objectifs visés.

Le calcul des efforts dans un ressort pré-

sentant la forme décrite ci--dessus, serait extrême-

ment compliqué du fait de sa géométrie. Cependant, un

ressort de forme simple présentant les mêmes proprié-

tés fonctionnelles de base que le ressort décrit ci-

dessus, permet de discuter convenablement des caracté-

ristiques d'un matériau bien adapté à la réalisation du ressort selon l'invention. Le ressort simplifié est représenté sur la figure 4. Il est constitué par un ressort en porte-à-faux présentant une longueur 1, une largeur b et une épaisseur d à l'extrémité fixe, ce ressort s'amincissant jusqu'au voisinage de zéro à

l'extrémité libre sur laquelle une charge P est appli- quée uniformément le long de l'extrémité libre. On peut constater que ce

modèle de ressort représente le

segment de travail principal du ressort selon l'inven-

tion indiqué par les parenthèses 51 et 52 sur la figu-

re 4. Pour les besoins de cette discussion, la charge de travail maximum est de 453,4 Kg, la largeur b est de 0,1016 m, la longueur 1 est de 0, 0508 m, et

la flexion de travail y est de 5,08.10.-3m, ces dimen-

sions étant comparables à celles qui sont nécessaires pour réaliser le ressort du fr à cheval selon l'in- vention, de façon qu'il s'adapte à la gamme de taille

des sabots de chevaux. Dans le ressort réel, la dévia-

tion de travail serait de 10,16.10-3m car il existe deux parties, selon l'exemple ci-dessus, par côté du ressort réel, c'est-à-dire quatre en tout. Avec la charge de travail de 453,4 Kg par paire, la charge de

travail totale dans la plage voulue est de 908,8 Kg.

Les formules utilisées dans les calculs ci-

après concernent une poutre en porte-à-faux de résis-

tance uniforme chargée à son extrémité libre. Les for-

mules peuvent se trouver à la page 358 du Kent's Me-

chanical Engineer's Handbook, publié par John Wiley

and Sons, cinquième édition, copyright 1930.

La formule pour calculer l'effort S est:

6 P

S= -----

b d2 La formule pour la flexion à l'extrémité de travail est:

8 P 13

y = ------; E b d3

E est le mode d'élasticité.

La formule pour l'épaisseur d du ressort à l'extrémité fixe est: Eby n d8 P 13 d 3 E b y En remplaçant d par cette expression dans

2610 170

l'équation S, on obtient: 6P1

S = à

3 2

b____1

En remplaçant les valeurs attribuées au Del-

rin dans cette équation:

6 X 1 000 X 2

S= -- - - - - - - - - -

4 8 X 1 000 X 23

350 000 X 4 X 0,2

S = 21 660 PSi = effort de travail Pour calculer le poids W bx lxd W = x densité

L'épaisseur d à l'extrémité fixe est calcu-

lée par la formule: d= 8 P1 E by en utilisant les dimensions et les valeurs données pour le Delrin, d = 8 x 1 000 x 23 350 000 x 4 x 0,2

= 0,229 pouces.

En portant cette valeur dans la formule du poids: = 4 x 2 x 0,229 x 0,5 = 0,046 livres = 0,73 oz

Dans un but de comparaison, un calcul analo-

gue pour l'acier donne les résultats suivants

2610 1 7 0

S = 6 x 1 000 x 2 8 x 100 x 23 x 106 x 4 x 0,2 S = 157.895 PSi Poids Ws = 4 x 2 x 0,138 x 0,286

= 0,158 livres = 2,53 oz.

On peut constater sur cet exemple qu'un res-

sort en acier même capable d'une durée de vie à fati-

gue raisonnable sous un effort de travail de l'ordre de 1103.106 Pa, serait environ 3,5 fois plus lourd qu'un ressort de matière plastique travaillant dans la

partie supérieure de sa plage d'effort de travail ad-

missible. Un travail de développement effectué sur le

fer à cheval selon l'invention, a montré que des res-

sorts pesant de l'ordre de 226,8 g à 283,5 g, répon-

daient aux besoins de l'invention, y compris les be-

soins de durée de vie.

Les plaques d'usure peuvent être réalisées

dans un alliage d'aluminium ou dans tout autre maté-

riau bien adapté au but visé, comme par exemple des matières plastiques particulièrement remarquables pour leur dureté et leur résistance à l'usure. Les plaques

d'usure peuvent également comporter des caractéristi-

ques destinées à améliorer les performances du cheval, comme par exemple des nervures destinées à améliorer

la traction ou analogue.

On peut conclure de cette description que

l'invention permet d'atteindre les buts indiqués ci-

dessus. Le ressort selon la forme de réalisation dé-

crite ci-dessus soulage le sabot des chocs à un point tel que, dans des conditions d'utilisation normales, aucun choc important n'est ressenti par le sabot tant

que la force appliquée à celui-ci ne dépasse pas envi-

ron 908,8 Kg. La configuration de fer à cheval à ex-

trémité ouverte combinée au faible module d'élasticité du ressort, facilite les caractéristiques d'amortisse- ment naturel des chocs des sabots des chevaux, sans cependant dépendre de ces caractéristiques. Le poids

et la hauteur du fer à cheval selon l'invention se si-

tuent dans les plages de poids et de hauteur accepta-

bles pour les fers à cheval. Le fer à cheval selon

l'invention peut s'adapter et se fixer par des équipe-

ments et des techniques classiques bien connus de

l'art antérieur. Ce fer à cheval est durable et égale-

ment économique à fabriquer. De plus, des essais qua-

lificatifs montrent que l'objectif corollaire d'amé-

lioration des performances peut être atteint.

Bien qu'on ait décrit ici une forme préférée

de réalisation de l'invention, il apparaîtra à l'évi-

dence aux spécialistes de la question que de nombreu-

ses modifications et variantes sont possibles.

Claims (5)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1 ) Fer à cheval caractérisé en ce qu'il comprend un ressort présentant un poids se situant

dans la plage de 198,45 g à 453,6, une flexion limi-

tée à la plage de 7,62 mm à 15,24 mm, et une charge maximum se situant dans la plage de 635,4 Kg à 1134 Kg. 2e) Fer à cheval selon la revendication 1, caractérisé en ce que son poids se situe dans la plage de 226,8 g à 311,85 g, sa flexion est limitée à la plage de 8,88 mm à 11, 43 mm et sa charge maximum se

situe dans la plage de 816,5 Kg à 998 Kg.

3 ) Fer à cheval selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort est fabriqué dans un matériau présentant un module d'élasticité se situant dans la plage de 2068,2.106 Pa à 20682.106 Pa, une densité se situant dans la plage de 0,830103 Kg/m3 à 1,94.103 Kg/m3 et un effort de travail admissible se

situant dans la plage de 103,4.106 Pa à 151,7.106 Pa.

4 ) Fer à cheval selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ressort est fabriqué dans un matériau présentant un module d'élasticité se situant

dans la plage de 2413.106 Pa à 3447.106 Pa, une densi-

té se situant dans la plage de 1,1.103 Kg/m3 à 1,66.103 Kg/m3, et un effort de travail admissible se

situant dans la plage de 110,3.106 Pa à 124,1.106 Pa.

) Fer à cheval selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plaque

d'usure fixée au ressort.

6 ) Fer à cheval selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort est d'une seule pièce

et comprend une semelle supérieure, une semelle infé-

rieure et une voûte de liaison, la semelle supérieure

étant configurée pour se fixer au sabot d'un cheval.

7 ) Fer à cheval selon la revendication 6,