FR2700206A1 - Dispositif pour analyser le phénomène de sous-marinage sur un mannequin anthropomorphe. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne les dispositifs pour analyser le phénomène de sous-marinage sur une mannequin anthropomorphe. Le dispositif selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait qu'il comporte un bassin 1 réalisé en un matériau rigide et comprenant deux ailes iliaques 2, 3 situées sur sa base 4, des moyens 5, 6 pour découpler au moins une première 2 des deux ailes iliaques 2, 3 et la base 4 du bassin 1, et des moyens 7 pour mesurer les efforts auxquels est soumise la première aile iliaque découplée 2. Application, notamment, à l'analyse du phénomène de sous-marinage à bord d'un véhicule automobile ou analogue soumis à un choc.

Description

I.a présente invention concerne les dispositifs pour analyser le phénomène dit de "sous-marinage" sur un mannequin anthrop0morphe, par exemple à bord d'un véhicule automobile ou analogue soumis à un choc.

Pour tenter d'améliorer la protection des occupants de véhicules entrant en collision, de nombreux laboratoires réalisent des essais de chocs sur des mannequins anthropomorphes, afin de mettre en évidence les mécanismes conduisant aux différents types de blessures pouvant se produire sur les occupants de véhicules soumis à des chocs identiques.

Ces mannequins anthropomorphes substitués aux occupants humains lors de ces essais sont biofidèles, c'est-à-dire que leur comportement mécanique sous une sollicitation analogue à celle d'un véhicule décélérant brutalement est semblable à celui d'un humain de même taille et de même stature, et chaque segment corporel du mannequin est équipé d'un ou de plusieurs détecteurs qui fournissent pendant toute la durée du choc, les valeurs des accélérations, forces, moments ou autres grandeurs physiques qui le sollicitent.

L'analyse des cinématiques et des niveaux des signaux délivrés par ces détecteurs et enregistrés pendant le choc permet d'évaluer le niveau de gravité des lésions qu'aurait subies un occupant humain soumis aux mêmes contraintes.

Actuellement, dans de nombreux pays, le port de la ceinture dite "de sécurité" est obligatoire. Cette mesure réglementaire a été prise suite à de nombreuses enquêtes, recherches et essais qui ont démontré que ce dispositif, en deçà de certaines vitesses et dans la plupart des configurations, mais pas dans toutes, apportait une bonne protection en évitant les chocs directs de la tête, du thorax, de l'abdomen et des jambes sur les équipements ou les structures internes de l'habitacle.

Cependant, certains phénomènes provoqués par la mauvaise utilisation de la ceinture de sécurité ou par de mauvaises géométries de l'ensemble siège et dispositif de rétention, peuvent engendrer des dvsfollctionllemellts entraînant des lésions plus ou moins sévères.

Parmi ces phénomènes, le "sous-marinage" constitue un danger potentiel qui entraîne des lésions au niveau de l'abdomen de l'occupant. Le terme de sous-marinage désigne globalement un phénomène de glissement de l'occupant tendant, en cours de choc, à glisser de haut en bas et de l'arrière vers l'avant, et d'échapper ainsi à une retenue optimale exercée par la ceinture. Ce type de comportement est souvent dû à une position trop allongée de la personne et/ou à une raideur trop faible de l'assise du siège sur lequel elle voyage.

Conceniant le bassin, le phénomène de "sous-marinage" désigne un dssionctiollnemellt beaucoup plus localisé. Il est caractérisé par un glissement de la sangle sous-abdominale qui, sous l'effet de la charge provoquée par la décélération, remonte le long des crêtes antérieures du bassin et échappe brusquement au niveau des épines iliaques supérieures, appliquant ainsi sur l'abdomen des forces qui peuvent dépasser la résistance de tissus fragiles tels que ceux du foie, de la rate, du pancréas, des intestins, etc.

Ce phénomène constitue un défaut rédhibitoire qui, en cours de développement, oblige à reconsidérer tout l'ensemble comprenant le siège, le système de rétention et les points d'ancrage de ce dernier sur le véhicule.

I.e sous-marinage peut être subodoré avant le test de choc si la configuration de la posture et de l'environnement proche de l'occupant comportent des anomalies flagrantes et constaté visuellement après le choc si la ceinture reste dans une position telle que le doute ne soit pas permis.

Cependant, dans de nombreux cas, la pénétration de la sangle sousabdominale s'est produite en cours de choc alors qu'elle n'était pas prévisible et non détectable lors du constat fait après l'essai, parce qu'elle est revenue dans une position plus ou moins normale.

Afin de pouvoir détecter le phénomène de sous-marinage pendant le choc, il a donc été mis au point des dispositifs plus ou moins complexes constitués principalement de une ou plusieurs cellules dynamométriques électriques qui permettent de quantifier la force d'appui de la sangle sur l'os iliaque. L'analyse des signaux fournis permet de conclure sur l'occurrence ou la non occurrence du dépassement de la crête osseuse par la sangle.

Bien que ces dispositifs connus semblent théoriquement fiables, ils comportent l'inconvénient majeur d'être implantés sur l'arête de sartorius et, de ce fait, de modifier plus ou moins grandement la géométrie de ltos et de perturber le déplacement relatif sangle-bassin. De plus, compte tenu de leur faible encombrement, ils ne prennent en compte qu'une faible surface de la sangle et Ic signal qu'ils délivrent reste faible et peu discriminable des "bruits" des chaînes d'amplification électroniques.

Ia présente invention a ainsi pour but de réaliser un dispositif pour analyser le phénomène de sous-marinage sur un mannequin anthropomorphe, par exemple disposé à bord d'un véhicule soumis à un choc, qui pallie en grande partie les inconvénients mentionnés ci-avant, notamment en prenant en compte la totalité de la charge de la ceinture de sécurité et en ne modifiant pas les contours de l'arête de pelvis, qui soit fiable et réaliste et permette, notamment, de détecter l'échappement du bassin, de connaître l'instant du choc auquel il s'est produit et d'évaluer les risques de lésions directement liés à la quantité d'énergie qui reste à dissiper après ce glissement.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif pour analyser, notamment, le phénomène de sous-marinage sur un mannequin anthropomorphe, ledit dispositif comportant un bassin comprenant une base et deux ailes iliaques situées sur cette base, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre:
- des moyens pour découpler au moins une première des deux ailes iliaques et ladite base du bassin, et
- des moyens pour mesurer les efforts exercés sur ladite première aile iliaque découplée.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels:
La figure 1 représente une vue en perspective d'un mode de réalisation préférentiel d'un dispositif selon l'invention pour analyser, notamment, le phénomène de sous-marinage sur un mannequin anthropomorphe, et
La figure 2 représente une vue en coupe du mode de réalisation selon la figure I.

Les deux figures représentant un même mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention pour analyser le phénomène de sous-marinage sur un mannequin anthropomorphe, les mêmes références y désignent les mêmes éléments, quelle que soit la forme sous laquelle ils sont représentés et quelle que soit la figure sur laquelle ils apparaissent.

I.e dispositif pour analyser le phénomène de sous-marinage sur un mannequin anthropomorphe tel qu'illustré sur les figures 1 et 2 est plus particulièrement destiné à l'analyse du phénomène de sous-marinage dans le cas où le mannequin est disposé dans un véhicule automobile ou analogue et retenu par une ceinture de sécurité.

Il comporte tout d'abord un bassin I semblable à celui d'un humain, comprenant essentiellement deux ailes iliaques 2, 3 situées sur sa base 4 qui comprend le sacrum 9 situé dans sa partie postéromédiane, les ischions 10, Il et les os du pubis 12 qui sont des ponts osseux issus des ailes iliaques et se rejoignant dans le plan sagittal.

Afin de reproduire de façon relativement fidèle un bassin humain, ce bassin 1 est par exemple constitué d'un "squelette" interne, par exemple métallique, représentant l'os de pelvis, qui est recouvert d'un matériau synthétique relativement souple constitué principalement de mousse de polyuréthane et de résine dense de polyuréthane.

Selon l'invention, ce dispositif pour analyser le phénomène de sousmarinage comporte des moyens 5 pour découpler au moins une première 2 des deux ailes iliaques 2, 3 et la base 4 du bassin 1, et des moyens 7 pour mesurer les efforts auxquels est soumise l'aile iliaque découplée 2.

Dans un mode de réalisation avantageux, les moyens 5 pour découpler l'aile iliaque 2 et la base 4 du bassin comportent une bande de liaison 8 interposée entre la base 4 du bassin et l'aile 2 et solidarisée à ces deux éléments, cette bande 8 étant réalisée en un matériau souple et présentant un certain degré de résilience.

Cette bande de liaison 8 est avantageusement réalisée dans une résine synthétique dont la dureté est calculée afin qu'elle n'absorbe, comme il sera explicité ci-après, qu'une faible part de l'effort qui lui est appliqué. Le matériau dans lequel est réalisée cette bande de liaison, tel que de la résine synthétique, joue également un rôle d'amortissement et évite de retrouver, sur les courbes de mesure des harmoniques vibratoires dûs par exemple à la résonance propre de l'ensemble.

Les moyens 7 pour mesurer les efforts auxquels est soumise l'aile iliaque découplée 2 comportent un premier capteur 21 à jauges de contrainte qui est avantageusement constitué par un premier corps d'épreuve 22 de forme sensiblement oblongue sur lequel sont fixées les jauges de contrainte, des moyens 23 pour fixer une première extrémité 24 du corps d'épreuve 22 sur l'aile iliaque 2 découplée de la base 4 du bassin, et des moyens 25 pour maintenir fixement une seconde extrémité 26 du corps d'épreuve 22.

Dans une réalisation possible telle que celle qui est illustrée sur les figures, les moyens 23 pour fixer une première extrémité u4 du premier corps d'épreuve 22 sur l'aile iliaque découplée 2 comportent un bossage u7 solidarisé avec l'aile iliaque découplée 2 à l'aide de vis et de rondelles ou analogues, la première extrémité 24 du corps d'épreuve 22 étant solidaire de ce bossage, par exemple par soudage, collage, vissage ou analogue.

Par contre, dans une réalisation préférentielle du dispositif selon l'invention, les moyens 25 pour maintenir fixement la seconde extrémité 26 du corps d'épreuve 22 comportent une liaison mécanique entre cette seconde extrémité 26 et la base 4 du bassin 1.

Cette liaison mécanique comporte avantageusement une embase 30 solidaire de la base 4, par exemple de la partie bloc-sacrum 9 située entre les deux ailes iliaques, un bloc d'interface 31 situé de façon amovible sur l'embase 30, un taquet 32 en forme de "T" permettant de pincer la seconde extrémité 26 du corps d'épreuve 22 avec le bloc d'interface 31, et des moyens pour solidariser le taquet avec le bloc d'interface, ces deniers moyens pouvant être de toute nature, par exemple vissage, soudure, collage, etc.

Dans l'exemple décrit ci-dessus, le dispositif ne comporte qu' une seule aile iliaque découplée de la base du bassin. Il est cependant évident que, pour obtenir des résultats d'essais de bonne qualité et représentatifs quelle que soit la position de la ceinture de sécurité en oblique sur le côté droit ou le côté gauche, il est avantageux que le dispositif comporte des seconds moyens 6 pour découpler la seconde aile iliaque 3 de la base 4 du bassin constitués par une seconde bande de liaison identique à Ia bande de liaison 8 et des seconds moyens 40 pour mesurer les efforts auxquels serait soumise cette seconde aile iliaque découplée 3.

Ces moyens 40 comportent un second capteur 41 à jauges de contrainte constitué par un second corps d'épreuve 42 avantageusement identique au corps d'épreuve 22, sur lequel sont fixées les jauges de contrainte, des seconds moyens 43 pour fixer une première extrémité du second corps d'épreuve 42 sur la seconde aile iliaque découplée 3, et des seconds moyens 44 pour maintenir fixement une seconde extrémité du second corps d'épreuve 42.

Ces moyens de fixation 44 comportent une seconde liaison mécanique entre la seconde extrémité du corps d'épreuve 42 et la base 4 du bassin, cette seconde liaison mécanique étant avantageusement constituée par la première liaison mécanique décrite ci-dessus et comprenant l'embase 30, le bloc d'interface 31 et le taquet 32 qui, dans ce cas, pince la seconde extrémité du second corps d'épreuve 42 avec le bloc d'interlace 31.

Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante:
Un mannequin comportant un dispositif comme celui décrit cidessus est installé dans un véhicule destiné, de façon connue, à subir un choc simulant une collision.

Un début du choc, la sangle sous-abdominale S() représentée en traits interrompus prend appui dans la zone de l'épine antéro-inférieure de l'os iliaque. Dans le cadre d'une retenue optimale, la sangle ne remonte pas vers l'épine antéro-supérieure et la totalité de la charge est supportée par l'os de pelvis. Dans ce cas, l'analyse des signaux délivrés par les deux capteurs 21 et 41, permet de déterminer une courbe d'effort et une courbe d'accélération qui montrent un déphasage nul ou faible, et des pentes de fronts de montée et de descente du même ordre de grandeur.

Dans le cas d'un dysfonctionnement flagrant de la sangle sousabdominale 50, celle-ci, d'abord retenue par la partie antéro-inrérieure de I'os iliaque, se déplace de bas en haut en exerçant une force plus ou moins grande sur l'aile iliaque découplée et franchit brutalement cette dernière pour glisser le long de la crête iliaque puis pénétrer dans l'abdomen.

L'étude des courbes montrent alors:
- pour la courbe d'accélération: une allure bimodale montrant une première montée correspondant à la retenue sur l'os de pelvis, une chute à l'instant de l'échappement, puis une deuxième montée correspondant à la retenue par l'abdomen.

- pour la courbe d'effort: une courbe avec un front de montée approximativemellt en phase avec celui de la courbe d'accélération puis une chute brutale révélée par un front de descente très raide. Une décroissance du signal d'effort qui se produit bien avant la fin du choc permet de prévoir un sous-marinage précoce entraînant des pénétrations profondes et donc sévères dans l'abdomen.

I.e dispositif décrit ci-dessus est très intéressant car il ne perturbe, à aucun moment pendant le test de choc, le déplacement relatif de la sangle et du bassin et permet donc d'enregistrer des signaux représentant très fidèlement les efforts exercés par la ceinture de sécurité sur les os du bassin et l'abdomen d'un occupant d'un véhicule soumis à un choc. Il permet ainsi une analyse très précise du phénomène de sous-marinage et fournit un grand nombre d'enseignements, notamment, pour améliorer la forme des sangles de la ceinture de sécurité et des sièges, ainsi que la qualité de leurs matériaux de fabrication, et déterminer avec encore plus de précision l'emplacement, dans l'habitacle, des points d'accrochage de cette ceinture.

Claims (7)

REVUNDlCATl0 NS

1. Dispositif pour analyser, notamment, le phénomène de sousmarinage sur un mannequin anthropomorphe, ledit dispositif comportant un bassin comprenant une base et deux ailes iliaques situées sur cette base, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre:

- des moyens (5) pour découpler au moins une première (2) des deux ailes iliaques (2, 3) et ladite base (4) du bassin (1), et

- des moyens (7) pour mesurer les efforts auxquels est soumise ladite première aile iliaque découplée (2).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens (5) pour découpler au moins une première (2) des deux ailes iliaques et ladite base du bassin comportent une bande de liaison (8) interposée entre ladite base (1) du bassin et ladite aile (2) et solidarisée à ces deux éléments, ladite bande (8) étant réalisée en un matériau souple et présentant un certain degré de résilience.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les moyens (7) pour mesurer les efforts auxquels est soumise ladite première aile iliaque découplée (2) comportent un premier capteur (21) à jauges de contrainte.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit premier capteur (21) à jauges de contrainte est constitué par un premier corps d'épreuve (22) de forme sensiblement oblongue sur lequel sont fixées lesdites jauges de contrainte, des moyens (23) pour fixer une première extrémité (24) dudit corps d'épreuve sur ladite aile iliaque (2) découplée de la base (4) du bassin, et des moyens (25) pour maintenir fixement une seconde extrémité (2()) dudit corps d'épreuve (22).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens (23) pour fixer une première extrémité (24) dudit premier corps d'épreuve (22) sur ladite première aile iliaque (2) découplée de la base (4) du bassin (1) comportent un bossage (27) solidarisé avec ladite aile iliaque découplée (2), la première extrémité (24) du premier corps d'épreuve étant solidaire dudit bossage (27).

G. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les moyens (25) pour maintenir fixement une seconde extrémité (2G) dudit corps d'épreuve (22) comportent une liaison mécanique entre la seconde extrémité dudit corps d'épreuve et ladite base du bassin.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite liaison mécanique comporte:

- une embase (30) solidaire de ladite base (4) du bassin, située entre les deux ailes iliaques (2, 3),

- un bloc d'interface (31) situé de façon amovible sur ladite embase

- un taquet (32) en forme de "T", permettant de pincer la seconde extrémité (26) dudit corps d'épreuve (22) avec ledit bloc d'interface (31), et

- des moyens pour solidariser ledit taquet (32) avec ledit bloc d'interface (31).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des seconds moyens (6) pour découpler la seconde aile iliaque (3) et ladite base (4) du bassin, et des seconds moyens (40) pour mesurer les efforts auxquels est soumise ladite seconde aile iliaque découplée (3), ces seconds miens de mesure d'efforts comportant un second capteur (41) à jauges de contrainte constitué par un second corps d'épreuve (42) de forme sensiblement oblongue sur lequel sont fixées lesdites jauges de contraintes, des seconds moyens (43) pour fixer une première extrémité dudit second corps d'épreuve sur ladite seconde aile iliaque découplée (3), des seconds moyens (44) pour maintenir fixement une seconde extrémité dudit second corps d'épreuve (42), ces seconds moyens de fixation comportant une seconde liaison mécanique entre la seconde extrémité dudit corps d'épreuve et ladite base (4) du bassin, cette seconde liaison mécanique comportant ladite embase (30), ledit bloc d'interface (31), ledit taquet (32) pinçant la seconde extrémité dudit second corps d'épreuve avec ledit bloc d'interface et lesdits moyens de solidarisation du taquet avec le bloc d'interface.