FR3010474B1 - Element de deformation, dispositif de deformation, ainsi que programme d'ordinateur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un élément de déformation pour un dispositif de déformation dans lequel l'élément de déformation interagit avec au moins une pièce additionnelle du dispositif de déformation en vue d'absorber de l'énergie mécanique agissant sur le dispositif de déformation, agencement dans lequel : le dispositif de déformation peut être réglé arbitrairement, quant à au moins une propriété d'absorption d'énergie, par l'intermédiaire d'un signal électrique ; l'élément de déformation est conçu pour assurer une absorption d'énergie par friction de surface, grâce au fait que l'élément de déformation présente au moins une surface de friction conçue pour interagir avec la pièce additionnelle du dispositif de déformation ; en tant que partenaire de friction ; au moyen du signal électrique, il est possible de régler au moins la pression de contact et/ou une autre propriété de la friction de surface des partenaires de friction ; et l'élément de déformation comporte au moins un raccord de branchement électrique pour la conduction du signal électrique à l'élément de déformation, en vue du réglage adaptatif de la pression de contact et/ou d'au moins une autre propriété de la friction de surface. L'invention concerne, par ailleurs, un dispositif de déformation, ainsi qu'un programme d'ordinateur, qui y est destiné.

Description

Elément de déformation, dispositif de déformation ainsi que programme d’ordinateur L’invention concerne un élément de déformation pour un dispositif de déformation. L’invention concerne, par ailleurs, un dispositif de déformation, ainsi qu’un programme d’ordinateur à cet effet. Üe manière générale, l’invention concerne le domaine des dispositifs de déformation pouvant être réglés de manière arbitraire par l’intermédiaire de signaux électriques, ainsi que leurs pièces constitutives.

Des dispositifs de déformation sont par exemple utilisés pour l’absorption d’énergie dans des véhicules, des avions ou d’autres moyens de transport, en vue d’atténuer les conséquences d’accident en cas de crash, ou bien, en fonctionnement normal, d’atténuer par exemple des chocs, en se présentant par exemple sous la forme de parechocs. Dans la mesure où de tels dispositifs de déformation pour des cas de crash sont décrits dans l’état de la technique, leur déformation est en règle générale irréversible, et ils ne sont donc utilisables qu’une seule fois.

Le document WO 2004/028880 A2 laisse par exemple entrevoir un absorbeur d’énergie polymère, et un système de parechocs pour véhicules automobiles, qui dissipe par absorption d’énergie l’énergie cinétique libérée lors d’accidents de véhicules automobiles. L’état de la technique concernant des dispositifs d’absorption d’énergie, ressort par ailleurs plus largement des documents US 2010/0237598 A1, DE 100 55 114 A1, US 3 915 486 A, JP 2007-230 309 AI, DE 100 02 148 A1, FR 2 528 928 A1, DE 10 2009 029 475 A1, WO 2004/028880 A2.

Le but de l’invention consiste à indiquer un élément de déformation pour un dispositif de déformation qui, tout en étant d’une configuration de construction simple, puisse être utilisé de manière plus universelle que des éléments de déformation connus. Par ailleurs, on indiquera un dispositif de déformation avantageux ainsi qu’un programme d’ordinateur à cet effet.

Ce but est atteint à l’aide d’un élément de déformation pour un dispositif de déformation dans lequel l’élément de déformation interagit avec au moins une pièce additionnelle du dispositif de déformation en vue d’absorber de l’énergie mécanique agissant sur le dispositif de déformation, agencement dans lequel : le dispositif de déformation peut être réglé arbitrairement, quant à au moins une propriété d’absorption d’énergie, par l’intermédiaire d’un signal électrique, l’élément de déformation est conçu pour assurer une absorption d’énergie par friction de surface, grâce au fait que l’élément de déformation présente au moins une surface de friction conçue pour interagir avec la pièce additionnelle du dispositif de déformation, en tant que partenaire de friction, au moyen du signal électrique, il est possible de régler au moins la pression de contact et/ou une autre propriété de la friction de surface des partenaires de friction, l’élément de déformation comporte au moins un raccord de branchement électrique pour la conduction du signal électrique à l’élément de déformation, en vue du réglage adaptatif de la pression de contact et/ou d’au moins une autre propriété de la friction de surface, et l’élément de déformation comporte des convertisseurs électromécaniques intégrés à la structure de l’élément de déformation et/ou appliqués sur la surface de l’élément de déformation, qui sont conçus pour convertir en une grandeur mécanique le signal électrique amené à l’élément de déformation, caractérisé en ce que les convertisseurs électromécaniques, lorsqu’ils sont appliqués sur la surface de l’élément de déformation, sont appliqués sur la surface de l’élément de déformation située sur le côté opposé à celui où se trouve la surface de friction, et en ce que la surface de friction présente une forme cylindrique ou cylindrique creuse. La pression de contact correspond ici à une force de contact déterminée entre l’élément de déformation et la pièce additionnelle. A la différence d’éléments de déformation connus, on met en oeuvre, dans le cas de l’élément de déformation conforme à l’invention, le principe d’action de la friction pour assurer l’absorption d’énergie. L’élément de déformation présente au moins une surface de friction qui est conçue pour interagir avec la pièce additionnelle du dispositif de déformation, en tant que partenaire de friction. L’élément de déformation et la pièce additionnelle forment ainsi deux partenaires de friction entre lesquels se produit, lors d’un mouvement relatif entre eux, une friction de Coulomb qui sert, conformément à l’invention, à l’absorption d’énergie. Les valeurs caractéristiques de la paire de friction dépendent des matériaux utilisés pour l’élément de déformation et la pièce additionnelle, et de leur état de surface. Il est ainsi possible d’adapter l’invention, dans une large plage, aux fins d’utilisation prévues, et de l’exploiter dans de nombreux cas d’applications différentes. Il est notamment possible de fournir, grâce à l’invention, un élément de déformation également adapté à des utilisations où se produisent des crashs, sans pour autant être obligatoirement déformé de manière irréversible. Notamment dans le cas de crashs de plus faible intensité, l’absorption d’énergie souhaitée peut être réalisée sans détérioration du dispositif de déformation. Après une collision, les parties constitutives du dispositif de déformation resteront ainsi dans un état apte au fonctionnement et n’auront pas besoin d’être remplacées.

En-dehors d’une utilisation pour un cas de collision, l’élément de déformation conforme à l’invention est également adapté à être utilisé pour l’amortissement de chocs ou d’impacts, à savoir de manière générale pour l’amortissement de vibrations. A l’aide de l’élément de déformation conforme à l’invention, ou d’un dispositif de déformation formé avec celui-ci, il est par exemple possible de réaliser un amortisseur de vibrations réglable, pour véhicules, avions ou d’autres objets techniques. L’élément de déformation a en outre l’avantage d’être adapté à la réalisation de dispositifs de déformation agissant mécaniquement de différentes manières. Ainsi, il est possible d’absorber à l’aide de l’élément de déformation conforme à l’invention, une force à action linéaire (axiale) ou une force agissant en torsion. Un dispositif de déformation construit à l’aide de l’élément de déformation conforme à l’invention peut en conséquence être réalisé comme un amortisseur de vibrations télescopique ou comme un amortisseur de torsion. L’élément de déformation conforme à l’invention permet même de réaliser un dispositif de déformation qui est en mesure d’absorber aussi bien une force agissant linéairement (axialement), qu’une force agissant en torsion.

Un autre avantage réside dans le fait qu’un dispositif de déformation construit à l’aide d’un élément de déformation conforme à l’invention, n’a pas besoin de présenter de direction préférentielle lors du mouvement de déplacement ou pour la direction de déplacement au cours de l’absorption d’énergie. Lors de l’absorption d’un mouvement de déplacement linéaire, le dispositif de déformation peut reprendre et absorber aussi bien des forces de traction, de poussée, que des forces de compression. Une inversion de la direction de déplacement est également possible. Dans le cas d’éléments de déformation connus, on ne disposait le plus souvent que d’une seule direction préférentielle. Il est à présent possible, à l’aide du dispositif de déformation conforme à l’invention, d’amortir également de manière efficace, par exemple des vibrations autour d’une valeur moyenne.

Grâce à la possibilité d’un réglage adaptatif, l’élément de déformation conforme à l’invention offre d’autres avantages par rapport à d’autres propositions connues. Concernant les propositions connues, les dispositifs de déformation étaient en règle générale construits de manière à présenter une caractéristique déterminée. L’élément de déformation conforme à l’invention permet une absorption d’énergie adaptative, qui peut être réglée automatiquement pendant le fonctionnement de l’élément de déformation, par exemple en fonction de signaux de capteur, comme par exemple la vitesse de collision en cas de crash.

Il est ainsi possible d’effectuer, par l’intermédiaire du réglage de la pression de contact et/ou d’une autre propriété de la friction de surface des partenaires de friction, un réglage d’au moins une propriété d’absorption d’énergie d’un dispositif de déformation réalisé avec l’élément de déformation. Concernant la pression de contact ou également force de contact, on prend ici en considération la pression ou pression superficielle avec laquelle les partenaires de friction sont pressés l’un contre l’autre. Concernant l’autre propriété de la friction de surface, il est notamment possible d’influencer le coefficient de friction (coefficient de frottement).

Un autre avantage de l’invention réside dans le fait que l’élément de déformation conforme à l’invention, et le dispositif de déformation formé avec celui-ci, peut ou peuvent être intégrés à la structure primaire de l’objet dans lequel l’élément de déformation, à savoir le dispositif de déformation, doit être actif pour l’absorption d’énergie, par exemple dans le parechocs d’un véhicule automobile, dans la structure de membrures verticales d’un avion, ou dans un amortisseur de chocs. Des éléments de déformation selon l’état de la technique possèdent par contre souvent l’inconvénient de devoir être introduits en supplément dans la structure, en formant ainsi un parcours de charge secondaire. Ils ne sont pas porteurs et ne font ainsi pas partie de la structure primaire de l’objet considéré. Cela nécessite en conséquence une adaptation précise, de façon qu’en cas d’une collision, la structure primaire ne soit pas déjà involontairement endommagée de manière telle, avant que le parcours de charge secondaire ne devienne actif, que l’absorption d’énergie souhaitée dans l’élément de déformation n’ait plus lieu. Grâce à la possibilité d’intégration de l’élément de déformation et du dispositif de déformation dans la structure primaire, l’invention remédie également de tels inconvénients. D’après un développement avantageux de l’invention, l’élément de déformation comprend au moins un actionneur électrique, qui est relié au dit au moins un raccord de branchement électrique destiné à la conduction du signal électrique. L’actionneur électrique, ou une pluralité d’actionneurs électriques, peut ou peuvent être de réalisations diverses. Ainsi, il est par exemple possible que des convertisseurs électrothermiques soient intégrés sur l’étendue de l’élément de déformation, au moins dans la zone de la surface de friction. A l’aide des convertisseurs électrothermiques, l’élément de déformation peut être chauffé par le signal électrique, et se dilate en conséquence. Si l’élément de déformation se trouve alors à l’intérieur de la pièce additionnelle, qui sert de partenaire de friction, la pression de contact est augmentée par la dilatation de l’élément de déformation, ce qui conduit à améliorer la propriété d’absorption d’énergie d’un dispositif de déformation ainsi conçu. Les actionneurs peuvent ici avantageusement être agencés de manière répartie sur la surface de friction, dans la direction de déplacement entre les partenaires de friction ou transversalement à la direction de déplacement. D’après un développement avantageux de l’invention, l’élément de déformation est relié à la pièce additionnelle de manière qu’il apparaisse toujours une précontrainte entre ces partenaires de friction, et ainsi une certaine pression de contact minimale. Entre les partenaires de friction existe alors pour ainsi dire un ajustement serré. La pression de contact peut être modifiée par l’intermédiaire du signal électrique amené au raccord de branchement électrique de l’élément de déformation. Suivant la configuration, il est possible d’augmenter et/ou de diminuer la pression de contact par l’intermédiaire du signal électrique amené.

Conformément à l’invention, l’élément de déformation comporte des convertisseurs électromécaniques intégrés à la structure de l’élément de déformation et/ou appliqués sur la surface de l’élément de déformation, qui sont conçus pour convertir le signal électrique amené à l’élément de déformation, en une grandeur mécanique. De tels convertisseurs électromécaniques en tant qu’actionneurs présentent, par rapport aux convertisseurs électrothermiques cités précédemment, l’avantage de permettre des temps de réponse plus courts, et ainsi des réglages adaptatifs plus dynamiques de la pression de contact ou d’une autre propriété de la friction de surface. En outre, des convertisseurs électromécaniques peuvent s’acquérir de manière plus simple et plus économique, peuvent être mieux intégrés à la structure de l’élément de déformation, ou être plus aisément appliqués sur sa surface. Conformément à l’invention, les convertisseurs électromécaniques, lorsqu’ils sont agencés sur la surface de l’élément de déformation, sont appliqués sur la surface de l’élément de déformation située sur le côté opposé à celui où se trouve la surface de friction. Les convertisseurs électromécaniques ne sont ainsi pas soumis à la friction apparaissant entre les partenaires de friction, ni à l’usure apparaissant à cette occasion. Dans la mesure où l’élément de déformation est par exemple entouré sur la périphérie extérieure de sa surface de friction, par l’autre partenaire de friction, c’est-à-dire la pièce additionnelle, les convertisseurs électromécaniques sont agencés sur le côté intérieur de l’élément de déformation. Dans la mesure où l’élément de déformation présente une surface de friction située à l’intérieur, et accueille à l’intérieur de la surface de friction, l’autre partenaire de friction, à savoir la pièce additionnelle, les convertisseurs électromécaniques sont avantageusement à nouveau à agencer sur la surface opposée, c’est-à-dire sur le côté extérieur de l’élément de déformation.

En principe, il est possible de mettre en œuvre tout convertisseur électromécanique, qui convertit un courant électrique en un mouvement de déplacement mécanique, comme par exemple un électroaimant. D’après un développement avantageux de l’invention, un, plusieurs ou tous les convertisseurs électromécaniques sont réalisés sous la forme d’actionneurs piézoélectriques et/ou à base de polymères. Un mélange des types d’actionneurs cités, sur un élément de déformation, s’avère également avantageux. Des actionneurs à base de polymères peuvent par exemple être réalisés par des polymères électro-actifs. Des actionneurs piézoélectriques peuvent par exemple être réalisés par des céramiques piézoélectriques. La réalisation des convertisseurs électromécaniques sous cette forme, présente l’avantage de permettre une fabrication économique de l’élément de déformation, notamment avec un grand nombre d’actionneurs électromécaniques individuels. Les actionneurs peuvent être fabriqués avec de très faibles dimensions, ce qui simplifie une intégration à la structure de l’élément de déformation ou un autre type d’application. En outre, de tels convertisseurs électromécaniques se caractérisent par des temps de réponse très courts, une efficience énergétique élevée et une durée de vie élevée. D’après un développement avantageux de l’invention, un, plusieurs ou tous les convertisseurs électromécaniques sont conçus pour produire une force mécanique, une pression ou une variation de longueur dans la direction périphérique et/ou dans la direction radiale de l’élément de déformation. Cela permet à nouveau la réalisation de constructions les plus diverses du dispositif de déformation, et ainsi une possibilité d’adaptation variable à différents cas d’utilisation. D’après un développement avantageux de l’invention, l’élément de déformation comprend au moins une pièce de structure pouvant être déformée par les convertisseurs électromécaniques, et au moins une pièce d’appui sur laquelle s’appuient mécaniquement les convertisseurs électromécaniques, au moins lors d’une déformation de la pièce de structure par les convertisseurs électromécaniques. Cela présente l’avantage de permettre de concevoir la pièce de structure en tant que pièce à paroi relativement mince, aisément déformable, pouvant ainsi être aisément déformée par les convertisseurs électromécaniques. Ceux-ci peuvent à nouveau s’appuyer mécaniquement sur la pièce d’appui, de sorte que la pièce d’appui confère la rigidité nécessaire à l’ensemble de l’agencement. D’après un développement avantageux de l’invention, l’élément de déformation est constitué en totalité ou en partie par un matériau composite renforcé de fibres. Il est notamment possible d’utiliser avantageusement des matières plastiques renforcées de fibres, comme par exemple des stratifiés de fibres de carbone, de fibres de verre ou de fibres d’aramides. La pièce additionnelle du dispositif de déformation, qui sert de partenaire de friction, peut également être fabriquée en un des matériaux précités, ou en un autre matériau. Il est notamment possible de fabriquer les deux partenaires de friction dans le même matériau. Grâce à l’utilisation de tels matériaux composites renforcés de fibres, il est avantageusement possible d’influencer différents paramètres de l’élément de déformation et du dispositif de déformation formé avec celui-ci, comme par exemple le coefficient de friction et l’usure. Ces derniers dépendent par exemple du polymère utilisé et de ses additifs. En outre, il est possible, par l’utilisation de tissus d’arrachage au cours du processus de fabrication, de produire une texture de surface souhaitée de la surface de friction et de la surface de friction opposée, associée, de la pièce additionnelle. Cette texture de surface influence de manière particulièrement importante les valeurs caractéristiques de la paire de friction. Un autre avantage de l’utilisation de matériaux composites renforcés de fibres réside dans le fait que, grâce au mode de construction en couches multiples des matériaux composites renforcés de fibres et des directions de fibres déterminée, il est possible d’influencer de manière souhaitée la rigidité de l’élément de déformation dans une direction déterminée, de sorte que l’élément de déformation peut être fabriqué avec une rigidité moindre dans la direction dans laquelle les convertisseurs électromécaniques doivent produire une déformation de l’élément de déformation. L’élément de déformation peut en principe être fabriqué selon toute forme quelconque, et avec des sections transversales quelconques, comme par exemple de forme carrée, polygonale, notamment hexagonale, ronde ou ovale. L’élément de déformation peut en particulier être d’une configuration tubulaire, c’est-à-dire présenter une cavité intérieure. La surface de friction peut sélectivement être agencée sur le côté intérieur ou le côté extérieur de l’élément de déformation. On peut également prévoir une surface de friction à l’intérieur et à l’extérieur. De manière correspondante, la pièce additionnelle, en tant que partenaire de friction, est alors agencée à l’intérieur de l’élément de déformation, ou à l’extérieur de l’élément de déformation, en entourant celui-ci. Le dispositif de déformation peut notamment être d’une configuration télescopique. D’après un développement avantageux de l’invention, l’élément de déformation présente, au moins dans la zone de la surface de friction, une forme cylindrique ou cylindrique creuse. Cela présente l’avantage de permettre, pour une forme opposée appropriée correspondante de la pièce additionnelle, aussi bien une absorption d’énergie de forces agissant linéairement dans la direction de l’axe longitudinal de l’élément de déformation, que de forces agissant dans la direction périphérique, c’est-à-dire dans une direction de torsion. Il est ainsi possible de réaliser un élément de déformation d’utilisation universelle et un dispositif de déformation d’utilisation universelle. D’après un développement avantageux de l’invention, l’élément de déformation comprend au moins un capteur pour délivrer des signaux de capteur. Le capteur peut être intégré dans la structure de l’élément de déformation ou être rapporté sur une surface. Au moyen du capteur, il est par exemple possible de relever le mouvement de déplacement relatif de l’élément de déformation par rapport à la pièce additionnelle, et d’en déduire des grandeurs déterminées, comme par exemple un signal de déplacement (mouvement de déplacement relatif), un signal de vitesse (variation dans le temps du signal de déplacement), ou un signal d’accélération (variation dans le temps du signal de vitesse). Le capteur peut par exemple être réalisé sous la forme d’une boucle d’induction ou sous la forme d’un capteur de force. Une boucle d’induction permet par exemple de relever aisément le mouvement de déplacement relatif entre l’élément de déformation et la pièce additionnelle. A l’aide d’un capteur de force, il est possible de relever correctement la force de contact et ainsi la pression de contact entre ces deux pièces.

Le but recherché mentionné en introduction est en outre atteint grâce à un dispositif de déformation dans lequel au moins un élément de déformation interagit avec au moins une pièce additionnelle du dispositif de déformation, en vue d’absorber de l’énergie mécanique agissant sur le dispositif de déformation, le dispositif de déformation pouvant être réglé arbitrairement, quant à au moins une propriété d’absorption d’énergie, par l’intermédiaire d’un signal électrique, ledit au moins un élément de déformation étant réalisé selon le mode décrit précédemment A l’aide d’un tel dispositif de déformation, il est possible de réaliser les avantages déjà évoqués précédemment. D’après un développement avantageux de l’invention, la pièce additionnelle du dispositif de déformation, qui forme le partenaire de friction, est réalisée en tant qu’autre élément de déformation du type de celui décrit précédemment. De cette manière, le dispositif de déformation comprend au moins deux des éléments de déformation décrits précédemment. Il est ainsi possible, par exemple, qu’un élément de déformation soit agencé mobile de manière télescopique dans l’autre élément de déformation. Un actionnement des convertisseurs électromécaniques dans l’élément de déformation intérieur conduit par exemple à une augmentation de la pression de contact par agrandissement de l’élément de déformation intérieur. Un actionnement des convertisseurs électromécaniques de l’élément de déformation extérieur conduit par exemple à une augmentation de la pression de contact par diminution du diamètre intérieur de l’élément de déformation extérieur.

Le dispositif de déformation peut comporter encore d’autres éléments de déformation du type de ceux décrits précédemment, qui sont par exemple à nouveau agencés de manière télescopique avec les autres éléments de déformation. D’après un développement avantageux de l’invention, le dispositif de déformation comprend un dispositif de commande électronique, qui est relié ou peut être relié à au moins un capteur, et est, en outre, relié au raccord de branchement électrique dudit au moins un élément de déformation. Le dispositif de commande est ici conçu pour déterminer des signaux de commande en fonction d’un signal de capteur reçu dudit au moins un capteur et les délivrer au dit au moins un élément de déformation, par l’intermédiaire du raccord de branchement électrique. Cela autorise une commande adaptative avantageuse de la propriété d’absorption d’énergie du dispositif de déformation, au moyen de la commande électronique. Une configuration appropriée du dispositif de commande, voire d’un logiciel de commande (programme d’ordinateur) exécuté par le dispositif de commande, permet de réaliser des propriétés d’absorption d’énergie adaptées respectivement à différents scénarios d’accidents ou différents scénarios d’amortissement de vibrations. D’après un développement avantageux de l’invention, le dispositif de commande est conçu pour relever, au moyen dudit au moins un capteur, l’une au moins des grandeurs d’entrée parmi le déplacement de déformation, la vitesse de déformation, l’accélération de déformation, le bruit de structure du dispositif de déformation. Il est ainsi possible de régler la caractéristique de l’élément de déformation, de manière à obtenir une meilleure exploitation de l’ensemble du dispositif de déformation en fonction de l’énergie de choc qui y est introduite. Grâce à la commande de la pression de contact entre l’élément de déformation et la pièce additionnelle, en fonction de l’accélération de déformation, il est par exemple possible de reproduire la caractéristique d’un amortisseur de choc conventionnel, par exemple par un programme d’ordinateur approprié du dispositif de commande.

Le but recherché mentionné en introduction, est par ailleurs atteint grâce à un programme d’ordinateur englobant des moyens de codes de programme, conçu pour déterminer les signaux de commande du dispositif de commande du type de celui décrit précédemment, en fonction dudit au moins un signal de capteur, lorsque le programme d’ordinateur est exécuté dans un calculateur du dispositif de commande. L’invention va être explicitée de façon plus détaillée dans la suite, au regard d’exemples de réalisation et des dessins annexés.

Ceux-ci montrent :

Fig. 1 un dispositif de déformation selon un premier mode de réalisation, en vue isométrique, et

Fig. 2 à Fig. 4 d’autres modes de réalisation de dispositifs de déformation, selon une vue en coupe, et

Fig. 5 un autre mode de réalisation d’un dispositif de déformation, en vue isométrique, et

Fig. 6 un exemple de réponse de structure d’un dispositif de déformation conforme à l’invention.

Sur les figures, on utilise des repères identiques pour des éléments mutuellement correspondants.

La figure 1 montre un dispositif de déformation 1, qui comporte un élément de déformation 2 ainsi qu’une pièce additionnelle 3. L’élément de déformation 2 est d’une configuration en forme de fourreau, et se présente sous la forme d’un cylindre creux, qui est agencé à l’intérieur de la pièce additionnelle 3 également réalisée en tant que cylindre creux. L’élément de déformation 2 présente, sur la périphérie extérieure, une surface de friction 4, qui plonge en partie dans la pièce additionnelle 3 (sur le tronçon 12). Entre la surface de friction 4 et la surface intérieure, opposée, de la pièce additionnelle 3, existe un ajustement serré, c’est-à-dire que les pièces 2, 3 sont déjà pressées l’une contre l’autre avec une certaine pression de contact, dans cette zone.

Dans la zone de la surface de friction 4, l’élément de déformation 2 comporte un grand nombre de convertisseurs électromécaniques, qui vont être décrits de manière plus détaillée dans la suite, au regard des figures 2 à 4. Les convertisseurs électromécaniques sont connectés électriquement au moyen d’un raccord de branchement électrique 5. Le raccord de branchement électrique 5 peut par exemple être réalisé en tant que connecteur sur l’élément de déformation 2, ou sous la forme d’un câble sortant de l’élément de déformation 2.

Le raccord de branchement électrique 5 est relié à un dispositif de commande électronique 13, qui sert à la commande des convertisseurs électromécaniques de l’élément de déformation. Le dispositif de commande électronique 13 comprend à cet effet, un calculateur 19, par exemple sous la forme d’un microcontrôleur ou microprocesseur, dans lequel est exécuté un programme d’ordinateur en vue de produire les signaux de commande appropriés des convertisseurs électromécaniques. La pression de contact existant en raison de l’ajustement serré entre la surface de friction 4 et la pièce additionnelle 3, peut par exemple être diminuée par les convertisseurs électromécaniques de l’élément de déformation, en réponse au signal électrique.

Le dispositif de commande 13 est relié à un capteur 15 par l’intermédiaire d’üne interface 14. Le capteur 15 peut par exemple être un capteur d’accélération ou un capteur de crash d’un véhicule, ou tout autre capteur quelconque approprié. Dans la mesure où l’élément de déformation 2 dispose lui-même d’un ou plusieurs capteurs, ceux-ci peuvent également être reliés au dispositif de commande 13, par l’intermédiaire du raccord de branchement électrique 5.

Le dispositif de déformation 1 est relié à l’environnement extérieur, de la manière Suivante. La pièce addition'nëire 3 est reliée à une pièce de support 10, fixe en position en se référant à l’objet sur lequel est utilisé le dispositif de déformation 1, par exemple à la structure porteuse d’un véhicule automobile. L’élément de déformation 2 est relié ou peut être relié, par l’intermédiaire d’un élément de raccordement mécanique 11, par exemple au parechocs du véhicule automobile. L’élément de déformation 2 peut effectuer un mouvement relatif par rapport à la pièce additionnelle 3, conformément à la flèche double représentée à gauche de l’élément de raccordement mécanique 11. Un déplacement de coulissement s apparaissant à cette occasion peut être relevé par exemple par l’intermédiaire du capteur 15, ou d’un capteur intégré à l’élément de déformation 2 ou à la pièce additionnelle 3. Le dispositif de déformation 1 selon la figure 1 est en conséquence adapté, dans la configuration représentée, à assurer notamment une absorption d’énergie dans le cadre de mouvements de déplacement linéaires apparaissant dans la direction longitudinale du dispositif de déformation 1. Dans ce cas, l’élément de déformation 2 modifie sa position de manière télescopique par rapport à la pièce additionnelle 3.

Les figures 2 à 4 montrent l’élément de déformation 2 conforme à la figure 1, ainsi que la pièce additionnelle 3, selon une vue en coupe, seul un segment partiel de ces pièces étant représenté. Les figures 2 à 4 montrent ici différents modes de réalisation de l’intégration de convertisseurs électromécaniques, notamment d’actionneurs piézoélectriques ou d’actionneurs à base de polymères, dans l’élément de déformation.

Conformément à la figure 2, les convertisseurs électromécaniques 6 sont intégrés directement au matériau de l’élément de déformation 2, c’est-à-dire qu’ils sont intégrés à la structure, par exemple par stratification. Suivant la direction d’action des convertisseurs électromécaniques, ceux-ci peuvent diminuer et/ou augmenter la pression de contact entre l’élément de déformation 2 et la pièce additionnelle 3. A cette occasion, il se produit une très légère augmentation de diamètre ou diminution de diamètre de l’élément de déformation 2.

Comme le laisse entrevoir la figure 3, les convertisseurs électromécaniques peuvent également être appliqués sur une surface de l’élément de déformation 2, par exemple en y étant collés. Les convertisseurs électromécaniques sont ici avantageusement agencés sur le côté intérieur, c’est-à-dire le côté opposé à celui où se trouve la surface de friction 4, de sorte qu’ils ne sont pas soumis à l’usure. Pour la fixation des convertisseurs électromécaniques sur l’élément de déformation 2, ainsi que pour leur appui mutuel réciproque, il est prévu une colle 7 ou une résine.

Sur la figure 3 est représenté, en outre, un capteur 18 agencé dans l’élément de déformation 2, comme par exemple un capteur de pression sous la forme d’un élément piézo-résistif. Le capteur 18 peut relever la force de contact, à savoir la pression de contact entre l’élément de déformation 2 et la pièce additionnelle. De cette manière, il est possible de régler la pression de contact à des valeurs souhaitées, par l’intermédiaire du dispositif de commande 13. Le capteur 18 n’est représenté qu’à titre d’exemple. Il est possible de prévoir .d’autres capteurs intégrés à la structure de l’élément de déformation 2 ou appliqués sur une de ses surfaces.

Dans les modes de réalisation des figures 2 et 3, les convertisseurs électromécaniques sont notamment conçus pour produire des forces dans la direction périphérique 20 de l’élément de déformation 2, c’est-à-dire qu’ils produisent une très légère variation de longueur dans la direction périphérique 20. L’élément de déformation 2 peut également être réalisé avec des convertisseurs électromécaniques 6 qui produisent des forces agissant entièrement ou de manière prépondérante dans la direction radiale 21, comme le montre la figure 4. Dans ce cas, il s’avère favorable de prévoir un appui de soutien conjugué, pour assurer l’appui de soutien mécanique des convertisseurs électromécaniques 6. Pour cela, l’élément de déformation 2 peut par exemple être formé par une pièce de structure sous la forme d’une coque extérieure, et d’une pièce d’appui 8 intérieure. La pièce d’appui intérieure 8 peut par exemple être réalisée sous forme de tube, en un matériau plus résistant et stable, comme par exemple un tube en acier.

La figure 5 montre un autre mode de réalisation d’un dispositif de déformation 1, qui se distingue du mode de réalisation de la figure 1, de la manière suivante. Le mode de réalisation selon la figure 5 est conçu pour reprendre des mouvements de torsion dans la direction de l’angle a, c’est-à-dire la direction périphérique de l’élément de déformation 2. Un tel mouvement peut être initié dans le dispositif de déformation 1, par l’intermédiaire d’un élément de raccordement mécanique 16. A l’aide du capteur 15 ou d’un capteur existant dans l’élément de déformation 2, il est par exemple possible de relever l’angle d’actionnement a, et de l’exploiter dans le dispositif de commande 13, en vue de produire des signaux de commande appropriés pour les convertisseurs électromécaniques 6.

La configuration du dispositif de déformation selon les figures 1 et 5 peut par exemple s’effectuer selon l’une des variantes des figures 2, 3 ou 4. A l’aide de la figure 6, on explicitera à titre d’exemple, au moyen de quatre diagrammes de temps 6a, 6b, 6c et 6d, la fonction du dispositif de déformation 1 du type télescopique, selon la figure 1. La figure 6 montre, sur les diagrammes de temps, une réponse dynamique de structure du dispositif de déformation 1. Les grandeurs d’entrée sont ici constituées par la loi de variation dans le temps de la tension de régulation des convertisseurs électromécaniques 6, qui est délivrée par le dispositif de commande 13, tel que représenté sur la figure 6a, ainsi que la loi de variation dans le temps de la condition limite de coulissement, c’est-à-dire du déplacement s, qui est représentée sur la figure 6b. La loi de variation dans le temps de la tension de régulation délivrée par le dispositif de commande 13, correspond également à la loi de variation dans le temps de la pression de contact réglée avec cette tension, de sorte que la figure 6a reproduit en même temps qualitativement cette pression de contact. La figure 6c montre la loi de variation de la force de réaction entre l’élément de déformation 2 et la pièce additionnelle 3 qui l’entoure, résultant de la pression de contact et de la condition limite de coulissement, c’est-à-dire la force agissant sur la pièce de support 10. Toutes les grandeurs représentées sont reportées, sur l’échelle des ordonnées, en étant normées à la valeur 1. Sur l’échelle des abscisses est représenté le temps, par exemple en millisecondes.

La loi de variation de la tension représentée sur la figure 6a, montre un exemple de variation de la grandeur d’entrée, qui est régulée par le dispositif de commande 13. La tension augmente à l’instant T1 en vue d’établir une précontrainte et ainsi le contact entre les deux surfaces de friction. Dansla réalité, cela correspond à l’assemblage de l’élément de déformation 2 avec la pièce additionnelle 3 en utilisant un ajustement serré. A partir de l’instant T1, est alors appliqué un coulissement avec un déplacement de coulissement s. La loi de variation montrée représente par exemple une vitesse de 7 m/s, qui correspond à la vitesse d’impact d’un avion sur une piste dans des conditions d’atterrissage d’urgence, typiques. Comme le montrent les figures 6c et 6d, la force de réaction et l’absorption d’énergie sont un peu décalées dans le temps, d’environ 1 milliseconde, par rapport aux grandeurs d’entrée. Dans cet intervalle de temps, les pièces participantes du dispositif de déformation, notamment l’élément de déformation 2 et la pièce additionnelle 3, sont comprimées élastiquement. Dès que ces pièces sont totalement sollicitées, le mécanisme d’action conforme à l’invention, à savoir l’absorption d’énergie par friction, peut entrer en action. De la force est transmise de manière mesurable et de l’énergie est absorbée en conséquence.

Claims (11)

1. Revendications

   1, Elément de déformation (2) pour un dispositif de déformation (1) dans lequel l’élément de déformation (2) interagit avec au moins une pièce additionnelle (3) du dispositif de déformation (1) en vue d'absorber de l’énergie mécanique agissant sur le dispositif de déformation (1), agencement dans lequel : le dispositif de déformation (1) peut être réglé arbitrairement, quant à au moins une propriété d’absorption d’énergie, par l’intermédiaire d’un signai électrique, l’élément de déformation (2) est conçu pour assurer une absorption d’énergie par friction de surface, grâce au fait que l’élément de déformation (2) présente au moins une surface de friction (4) conçue pour interagir avec la pièce additionnelle (3) du dispositif de déformation (1), en tant que partenaire de friction, au moyen du signal électrique, il est possible de régler au moins la pression de contact et/ou une autre propriété de la friction de surface des partenaires de friction (2, 3), l’élément de déformation (2) comporte au moins un raccord de branchement électrique (5) pour la conduction du signal électrique à l’élément de déformation, en vue du réglage adaptatif de Sa pression de contact et/ou d’au moins une autre propriété de la friction de surface, et l’élément de déformation (2) comporte des convertisseurs électromécaniques (6) intégrés à la structure de l’élément de déformation (2) et/ou appliqués sur la surface (9) de l’élément de déformation (2), qui sont conçus pour convertir en une grandeur mécanique le signal électrique amené à l’élément de déformation (2), caractérisé en ce que les convertisseurs électromécaniques (6), lorsqu’ils sont appliqués sur la surface (9) de l’élément de déformation (2), sont appliqués sur la surface de l’élément de déformation située sur le côté opposé à celui où se trouve la surface de friction (4), en ce que la surface de friction (4) présente une forme cylindrique ou cylindrique creuse, et en ce que les convertisseurs électromécaniques (6) sont notamment conçus pour produire des forces dans la direction périphérique (20) de l’élément de déformation (2).
2. 2. Elément de déformation selon ta revendication 1, caractérisé en ce qu’un, plusieurs ou tous les convertisseurs électromécaniques (6) sont réalisés sous la forme d’actionneurs piézoélectriques et/ou à base de polymères.
3. 3. Elément de déformation selon l’une des revendications 1ou 2, caractérisé en ce qu’un, plusieurs ou tous les convertisseurs électromécaniques (8) sont réalisés pour produire une force mécanique, une pression ou une variation de longueur dans la direction périphérique (20) et/ou dans la direction radiale (21) de l’élément de déformation (2).
4. 4. Elément de déformation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément de déformation (2) comprend au moins une pièce de structure (17) pouvant être déformée par les convertisseurs électromécaniques (6), et au moins une pièce d’appui (8) sur laquelle s’appuient mécaniquement les convertisseurs électromécaniques (6), au moins lors d’une déformation de la pièce de structure (17) par les convertisseurs électromécaniques (6).
5. 5. Elément de déformation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément de déformation (2) est constitué en totalité ou en partie par un matériau composite renforcé de fibres.
6. 6. Elément de déformation selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément de déformation (2) comprend au moins un capteur (18) pour délivrer des signaux de capteur.
7. 7. Dispositif de déformation (1) dans lequel au moins un élément de déformation (2) interagit avec au moins une pièce additionnelle (3) du dispositif de déformation (1), en vue d’absorber de l’énergie mécanique agissant sur le dispositif de déformation (1), le dispositif de déformation (1) pouvant être réglé arbitrairement, quant à au moins une propriété d’absorption d’énergie, par l’intermédiaire d’un signal électrique, caractérisé en ce que ledit au moins un élément de déformation (2) est réalisé selon l’une des revendications précédentes.
8. 8. Dispositif de déformation selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce additionnelle (3) du dispositif de déformation (1) est réalisée en tant qu’autre élément de déformation selon l’une des revendications 1 à 6.
9. 9. Dispositif de déformation selon l’une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de déformation (1) comprend un dispositif de commande électronique (13), qui est relié ou peut être relié à au moins un capteur (15, 18), et est, en outre, relié au raccord de branchement électrique (5) dudit au moins un élément de déformation (2), le dispositif de commande (13) étant conçu pour déterminer des signaux de commande en fonction d’un signal de capteur reçu dudit au moins un capteur (15, 18), et les délivrer au dit au moins un élément de déformation (2) par l’intermédiaire du raccord de branchement électrique (5).
10. 10. Dispositif de déformation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de commande (13) est conçu pour relever, au moyen dudit au moins un capteur (15, 18), au moins l’une des grandeurs d’entrée parmi le déplacement de déformation, la vitesse de déformation, l’accélération de déformation, te bruit de structure du dispositif de déformation.
11. 11. Produit programme d’ordinateur comprenant des moyens de codes de programme, conçu pour exécuter une étape de détermination des signaux de commande du dispositif de commande (13) selon te revendication 9 ou 10, en fonction dudit au moins un signal de capteur, lorsque te programme d’ordinateur est exécuté dans un calculateur (19) du dispositif de commande.