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" Dispositif absorbeur d'énergie cinétique ".
La présente invention concerne les dispositifs absor- beurs d'énergie cinétique du genre dans lequel il est fait usage d'éléments cunéiformes, en frottement les uns sur les autres.
Dans les dispositifs connus de ce genre, les éléments cunéiformes sont généralement assemblés et disposés de manière que la force appliquée à l'élément d'impact soit retournée sous forme réduite à ce même élément, une partie de la force ayant été dépensée en travail de frottement entre les surfaces des éléments..
Pratiquement tous les dispositifs connus rendent ainsi
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un effort en retour d'environ 1/3 de la force appliquée. Cela résulte du développement bien connu des formules des efforts à l'entrée et à la sortie de l'élément d'impact
Pe 2 Q tg ( # + )
Ps 2 Q tg ( # - #) dans lesquelles
Pe = force d'impact.
Ps = force en retour.
= force de réaction au point de rappel.
# = angle d'inclinaison des surfaces en frottement.
= coefficient de frottement.
Le rapport des travaux effectués est alors donné par la for- mule
Ts= Ps x d = 2 Q tg #
Te Pexd 2 Q tg (#-#) d'où
Ts =Ps=tg (#-#)
Te Pe tg (#-#) dans laquelle
Ts est le travail de sortie.
Te est le travail d'entrée. d est le déplacement des éléments.
Si l'on choisit par exemple #=2 # pour avoir un angle suf- fisamment réversible.
Ts =Ps = tg # 1/3 environ d'où
Te Pe tg 3 #
Ts =Te
3
La présente invention a pour but de procurer un dis- positif absorbeur d'énergie cinétique qui tout en conservant un volume et un gabarit identique à ceux des dispositifs connus, permette de réaliser une absorption beaucoup plus grande de l'énergie communiquée, c'est-à-dire de ne restituer qu'une
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fraction beaucoup plus réduite de l'énergie absorbée et éventuellement de rendre le taux d'absorption variable, réglable ou à action différentielle, ce qui ne s'est pas encore rencontré jusqu'ici.
L'invention est basée sur la constatation que si l'effort reçu par la surface de rappel dans un dispositif à éléments cunéiformes est lui-même transmis à un autre système à éléments cunéiformes, l'énergie restituée à l'élément d'im- pact répondra à la formule
Ts (1/3)Te 1/9Te ou 1/lOTe environ et ne sera donc que la dixième partie environ de l'énergie cinétique appliquée.
Dans ce but, et sur cette base, le dispositif absorbeur d'énergie cinétique, objet de l'invention, est caractérisé, en ce qu'il comporte des éléments cunéiformes de frictions montés de manière à présenter un minimup de 3 organes coopérant l'un avec l'autre dont l'un constitue l'élément d'impact qui entre en contact par une surface cunéiforme avec un organe intermédiaire qui lui sert d'appui et de transmetteur d'impulsion à l'organe terminal de rappel, par l'inter- médiaire d'une autre surface cunéiforme.
Dans la réalisation pratique de l'invention, ces organes sont montés dans un seul dispositif asorbeur évidé, de telle sorte que la succession des impulsions transmises d'un organe à l'autre a lieu dans des directions chacune différente par rapport à la précédente réalisant ainsi une transmission en zig-zag de l'impulsion. Le dispositif absorbeur se présente ainsi sous forme d'un coin dont un certain nombre peuvent être placés en série ou en parallèle suivant qu' il y a lieu d'augmenter la course ou de répartir la charge.
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Ces dispositifs sont éventuellement combinés avec des dispositifs de verrouillage ou de débrayage comportant ou non des organes élastiques ou d'écrasement.
Afin de bien faire comprendre l'invention on en donnera ci-après quelques exemples de réalisation.
La fig. 1 montre le schéma de principe des dispositifs cunéiformes de type connu.
La fig. 2 représente le schéma de principe du dispositif absorbeur de choc suivant l'invention.
La fig. 3 montre une réalisation en coupe d'un type d'absorbeur de choc à 2 organes cunéiformes, suivant le schéma de la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe d'un dispositif à 3 organes cunéiformes suivant l'invention.
La fig. 5 représente une vue analogue à la fig. 4 avec système de rappel par rapport au plan d'application du choc.
La fig. 6 montre une variante de la fig. 4 comportant l'organe terminal renversé.
La fige 7 indique un mode de réalisation dans lequel l'effort est appliqué à l'organe central interne.
La fig. 8 représente une variante de la fig. 4 com- portant un collier d'absorption des efforts.
La fig. 9 montre un dispositif dissymétrique d'absorp- tion de choc.
La fig. 10 indique l'emploi comme élément élastique d'un autre dispositif cunéiforme combiné avec le prmnier, féa- lisant ainsi un assemblage à 4 organes uniformes.
La fig. 11 est une variante de la fig. 10.
La fig. 12 représente une variante de la fig. 11 dans laquelle l'organe élastique en forme de dispositif cunéiforme
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est renversé dans sa combinaison avec l'absorbeur de choc cunéiforme.
La fige 13 représente un mode de réalisation de la fig. 4 sous forme annulaire.
La fige 14 montre un absorbeur comportant l'emploi de groupes absorbeurs cunéiformes montés en parallèle.
La fig. 15 est une combinaison d'un élément en forme de coin avec un ou plusieurs groupes absorbeurs cunéiformes, montés en parallèle.
Ainsi que cela est montré fig. l, un absorbeur de chod cunéiforme de type connu comporte essentiellement un organe d'impact 1 qui reçoit un effort Pe et qui agit par une face inclinée sur un organe 2 déplaçable prenant appui, par l'intermédiaire d'un organe élastique 3 sur une surface fixe de référence 4 qui donne naissance à un effort de réaction Q.
Le travail rendu par suite de Q et égal à Ps est, comme cela a été établi dans le cas ou l'angle # =2# le 1/3 du travail fourni par Pe.
Suivant l'invention, un organe supplémentaire 5 (fig. 2) est ajouté de manière à créer, dans un même dispositif, une combinaison de 3 organes au minimum réagissant les ' uns sur les autres et procurant ainsi sous un volume sensiblement identique à celui des types connus, l'effet de ne restituer qu'environ 1/10 de l'énergie reçue.
Dans la réalisation suivant la fig. 3, l'organe d'impact 1 en forme de tronc de cône creux, coopère avec un organe final 2 établi par exemple en deux pièces avec interposition de ressorts 3, l'organe 2 prenant appui sur la surface de référence ou de réaction 4. Dans cet exemple, les ressorts 3 ne sont pas disposés entre l'organe 2 et la surface de référence 4, mais entre les deux parties de l'organe 2, le rôle qu'ils jouent étant
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,le même, c'est-à-dire de provoquer le rappel de l'organe 2 vers l'organe 1 et de restituer une partie de l'énergie re- çue par l'organe 2.
Dans la fig. 4 qui montre une réalisation simple de l'invention, l'organe 2 est constitué lui-mme sous forme de coin présentant des faces inclinées supplémentaires qui coopèrent avec un organe 5 cunéiforme. L'organe 2 devient ainsi un organe intermédiaire transmetteur d'énergie,tandis que l'organe 5 est l'organe final prenant appui sur la face de référence 4, par l'intermédiaire d'un ressort 3 logé par exemple dans une cavité de l'organe 5.
Dans ces conditions, le ressort de rappel réagit sur le coin terminal 5 par rapport à la surface d'appui 4 sur laquelle les coins intermédiaires 2 prennent seulement appui, un déplacement sur cette surface d'appui étant permis.
Dans cette disposition les axes des 3 systèmes d'organes cunéiformes sont parallèles, et les déplacements se font suivant deux directions parallèles et une direction perpendiculaire, c'est-à-dire dans des directions chacune différente par rapport à la précédente, réalisant ainsi une transmission en zig-zag de l'impulsion.
Le ressort de rappel 3 ou autre organe élastique peut éventuellement prendre appui contre une autre face que celle de référence 4. La fig. 5 montre l'utilisation d'un ressort 3' s'appuyant contre l'organe d'impact 1.
L'organe terminal 5 peut être éventuellement inversé comme montré à la fig. 6. Dans ce cas, il est fait usage de soins 2' supplémentaires coulissants pouvant glisser à la fois sur les coins 2 et le coin terminal 5. Il va de soi toutefois que les organes 2 et 2t pourraient être rendus solidaires l'un de l'autre et réaliser ainsi un seul organe intermédiaire à
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faces parallèles ou éventuellement divergentes (voir fig. 10).
On peut également rendre l'organe 5 solidaire de la surface de référence 5 et dans ce cas, les coins 2' joueraient le rôle d'organe terminal.
Dans ces figures,les efforts à absorber sont appliqués à l'organe 1. Il est possible de faire jouer aux organes 2 et 3, le rôle d'organe d'impact.
Dans la fig. 7 l'organe d'impact 1 et l'organe tentral du dispositif absorbeur et l'organe extérieur 5 en est l'organe terminal. Des ressorts 3 jouent un rôle analogue celui décrit pour les figures précédentes.
Dans'la fig. 8 il est fait usage, d'un collier extérieur 6 qui absorbe la composante tendant à disloquer le dispositif absorbeur de choc et plus spécialement l'organe d'impact formé par un car%au ou par une couronne conique par exemple.
Le dispositif peut également présenter une disposi- tion asymétrique comme montré à la fig. 9 dans laquelle les mêmes chiffres de référence désignent des organes analogues à ceux des figures précédentes.
Dans la réalisation suivant la fig. 10 on retrouve les trois organes 1,2 et 5, mais l'organe de rappel ou élastique appliqué à l'organe final est lui-même constitué par un dispositif cunéiforme comportant les coins 8 et 9 et le ressort de rappel 10. L'organe de rappel 10 figuré schématiquement sous forme d'un ressort peut être supprimé. Dans ce cas on fera usage d'une bague fendue 8 à action élastique qui combinera l'action des coins 8 et des ressorts 10. Le rendement d'un dispositif de ce genre à quatre organes est de l'ordre de lima environ. La f ig. 11 représente une autre disposition d'un groupe d'amortissement comportant également quatre organes. Dans ce cas on combine un groupe comme celui de la fig. 4 avec un
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crg ne cunéiforme à action interne 1 par l'intermédiaire de l'organe 2.
La figure 12 montre une réalisation analogue à celle de la fig. 11 dans laquelle l'organe terminal 5 est renversé de même que l'organe de rappel ou élastique formé par les éléments 8, 9 et 10.
La disposition des éléments peut être faite égale- ment sous forme annulaire comme montré à la fig. 13 où l'on reconnaît les organes d'impact 1, les organes intermédiaires 2 et les organes terminaux 5 reliés entre eux par un ou plu- sieurs dispositifs de rappel 3. Dans ce système égale ent le dispositif absorbeur comporte les 3 organes au minimum suivant
1'invention.
La fig. 14 montre une variante dans laquelle 11 est un organe d'impact principal et 12 est un organe de transmission quelconque. L'organe final est constitué par des dispositifs cunéiformes complets 13 à éléments cunéiformes comme par exemple le groupe 1,2,3,4 et 5 de la fig. 5, qui prennent appui sur une pièce 14 formée également par un anneau indéfor- mable.
Enfin, la fig. 15 représente la combinaison d''un organe 15 en forme de coin avec un certain nombre de dispositifs cunéiformes complets 13 suivant l'invention montrant comment ceux-ci peuvent éventuellement être utilisés pour une action en parallèle.
Les devins ci-dessus donnés à titre d'exemples de 1' objet de l'invention, n'épuisent pas les combinaisons possibles des 3 organes minimum, coopérant entre eux, dans un même dispositif absorbeur d'énergie cinétique. Ces combinaisons sont très nombreuses et dépendent entre autres des éléments de base suivants: du point d'application de l'effort d'où découlent,
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les réactions d'appui et l'action terminale; de l'angle et de l'orientation de l'axe des éléments cunéiformes successifs entre eux, de même que du sens du déplacement ; de la réver- sibilité du système; du point de fixation du dispositif de rappel ; de l'intercalation de dispositif d'absorption sup- plémentaire ; du dispositif de verrouillage ou de débrayage prévu pour permettre de bloquer ou de débrayer l'assemblage à tout moment;
des intermédiaires élastiques ou non ; de la superposition d'éléments identiques pour augmenter la course ; de la répartition de ces éléments pour augmenter la charge; de la conformation de chaque élément sous forme prismatique, annulaire, etc, par rapport à l'axe central ou par rapport à un axe situé à l'extérieur ; etc. Il y a lieu de noter qu'il n'est pas absolument nécessaire que les angles de chaque grou- pe soient identiques entre eux.
Les réalisations ainsi obtenues sont applicables aux domaines les plus divers dont on citera quelques exemples, sans pour cela se limiter à ces applications; ces dispositifs peuvent être utilisés séparément, ou en combinaison éventuellement avec d'autres appareils absorbeurs ou amortisseurs ou nettement différents, sans.pour cela sortir du cadre de la présente invention. C'est notamment le cas pour absorber les chocs de tous genre résultant du contact de deux corps comme ceux de tous véhicules ou engins de transports entre eux ou en contact avec d'autres corps, tels que par exemple, les tampons de voiture de chemins de fer et tramways, pare-chocs, trains d'atterrissage, amortisseurs-stabilisateurs pour charsd'assaut etc.
Ils sonttitilisés aussi pour amortir les efforts de traction de tous genre pour les engins cités ci-dessus,pour les efforts de traction de tous genre comme ceux résultant par exemple pour les câbles de traînage, câbles de trolley, cables
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de funiculaires, etc.
Ils trouvent leur emploi pour l'absorp- tion des efforts de percussion comme dans les armes à feux de toue genre, canons,, etc compris les efforts dûs à des de tous genre, canons, etc y compris les efforts dûs Ces coups de bélier et susceptibles d'être absorbes par un in- termédiaire prévu en conséquence. De même pour l'absorption de l'énergie cinétique résultant d'efforts périodiques s'ap- pliquant aux domaines les plus divers quelqu'en soit la fré- quence, l'amplitude et la nature du moment qu'ils peuvent 'être adaptés au dispositif et transformés en oscilla+ion mé- être sdaptés au dispositif et transformes oscillation canique.
Dans ces efforts périodiques il faut citer notamment, les trépidations de tous genres. Ces dispositifs peuvent être utilises pour les fondations d' immeubles, ou de machines entre bielles et manivelles, comme appuis de poutres et de plan- chers, pour la suspension de véhicules et d'axe de roues pour auto et/chemins de fer, pour l'amortissement du bruit Ces rails aux éclissages, pour les marteaux-piqueurs, marteaux-perfora- teurs, en un mot, pour tout ce qui concerne l'insonorisation. ln peut citer encore, l'utilisation dans les appareils de mesure, appareillage de commande mécanique, électrique, hy- draulique, etc, appareils de pesée et en général dans tous les appareils ou une démultiplication est nécessaire.
Enfin, ils trouvent leur application aux étançons et au soutènement des mines y compris les effordreurs pour piles de boie ou de rails, de même que pour les échafaudages et coffrages pour béton. Dans ce cas on peut réaliser un dispositif irréversible en agissant sur les angles des différents organes. En un motk, tous appareils devant Absorber ou non de l'énergie cinétique ou permettre un déclenche,ment, au moyen d'un organe de ver- rouillage ou de débrayage remplaçant en complétant l'organe élastique, peuvent être munis de ces dispositifs.
Les différents organes cunéiformes utilisés peuvent
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être pleins ou creux, à action interne ou externe, en matériaux identiques ou différents, formés de pièces coulées, estampées, profilées, étirées ou tous autres profilés conformes en une pièce, assemblés par soudure ou par tous autres moyens conformes ; les coins peuvent être prévus comme coins élastiques creux avec ou sans fente, avec ou sans garnissage intérieur en matière élastique de tous genre ou simplement plastique, évidées ou non, dans le but de provoquer un rappel ou mieux les composants internes nécessaires permettant de produire une action interne de fonctionnement - cas de garnitures élastiques creuses remplies d'un liquide transmettant l'effort à absorber - ;
leséléments annulaires peuvent être fendus sur leur hauteur totalement ou partiellement ; les dimensions peuvent être réduites ou augmentées ; chaque élément pouvant être mis sous carter baignant dans tout corps liquide, visqueux, plastique ou solide, permettant de modifier les conditions de frottement de contact ; chaque élément peut être en matériaux différents ou mixtes rapportés par superposition, fixation, amalgamation ou électrolysé, pulvérisation, etc, ceci dans le but de faire varier la valeur du frottement ou même la résistance à l'usure ou l'isolation électrique dans les cas des isolateurs.