GMP 120 ETUDE D UNE TALONNIERE de FIXATION de SKI

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1 GMP12 1/9 GMP 12 ETUE UNE TLNNIERE de FITIN de SKI 1. PRÉSENTTIN U SUPPRT ÉTUE NLYSE FNCTINNELLE 2 2. PRÉSENTTIN E L FNCTIN FP2 : SSURER L SÉCURITÉ 2 3. ETUE E L TLNNIÈRE (BUTÉE RRIÈRE) SCHÉM CINÉMTIQUE ETUE STTIQUE En phase de chaussage : En phase de déchaussage : En phase de déchaussage d urgence: Conclusion de l étude statique: 9 Thierry LNS Mars 24

2 GMP12 2/9 BJECTIFS Etre capable de choisir une modélisation pour l étude d un mécanisme - pour mettre en évidence son fonctionnement - pour déterminer des actions mécaniques - pour utiliser un outil de simulation mécanique et eploiter les résultats 1. Présentation du support d étude 1.1. nalyse fonctionnelle iagramme Pieuvre: Skieur Ski F1 Fiation FP2 F2 F3 Environnement F4 FP1 Chaussure Noms des fonctions Critères Niveau FP1 FP2 F1 Permettre solidariser/désolidariser la chaussure sur le ski ssurer la sécurité du skieur Etre compatible avec les skis Effort chaussage : Fc Effort déchaussage : Fd Effort urgence : Fu imension Type de fiation déchaussage Etudier Etudier F2 S adapter au chaussures Pointure : P F3 F4 Etre ergonomique : s adapter au skieur Résister à l environnement Poids du skieur : c Type de skieur : Température : T Neige/Glace 2. Présentation de la fonction FP2 : ssurer la sécurité La fiation est l élément essentiel de la sécurité du skieur elle doit permettre un déclenchement programmé pour protéger le genou en cas de chute. Les différentes chutes possible sont : la torsion, la chute avant, la chute arrière La fiation est composée de la talonnière (ou butée arrière) et de la butée avant. Selon la chute c est la butée arrière ou la butée avant qui déclenchera. ans la suite de l étude, nous étudierons uniquement la butée arrière. Thierry LNS Mars 24

3 GMP12 3/9 Torsion Chute vant La Chute rrière 3. Etude de la talonnière (butée arrière) bjectifs: Proposer un modèle d étude qui permette de : Mettre en évidence le fonctionnement dans les 3 phases : chaussage, déchaussage, déchaussage d urgence éterminer les caractéristiques d enclenchements/déclenchements (efforts, réglages ressort) 3.1. Schéma cinématique remarque : on étudiera pas pour le dispositif de réglage de pointure a) les différentes classes d équivalence : Le bâti () = {2,7,11,12,13} Talonnière (I) = {1,15} Piston (II) = {3} La vis (III) = {6,8} Ecrou (IV)={4,5} Thierry LNS Mars 24

4 GMP12 4/9 b) le graphe et modélisation des liaisons Pivot z Bâti Pivot Talon Glissière B Vis Linéaire rectiligne Normale n e Z Centre Piston Glissière C Ecrou Glissière Hélicoïdale Ressort c) Schéma cinématique Thierry LNS Mars 24

5 GMP12 5/9 En phase de chaussage : Effort de la chaussure rotation de la butée compression du ressort Réglage contrainte ressort J B C En phase déchaussage normal : Effort du bâton rotation de la butée K B C En phase déchaussage d urgence : Effort du talon de la chaussure rotation de la butée L B C Thierry LNS Mars 24

6 GMP12 6/ Etude statique L étude précédente fait apparaître que le bon fonctionnement est garanti par le bon réglage du ressort. En effet un même réglage de ressort intervient sur l ensemble des 3 phases. Le profil du piston et du talon (système de came) est lui aussi primordial En phase de chaussage : bjectif : éterminer l effort que le ressort doit développer pour que le skieur soit capable de chausser en transférant 1 % de son poids sur une seule jambe. Hypothèses de l étude : Etude plane n effectuera l étude pour une position (fiation «ouverte») Pour les valeurs numériques on prendra un skieur de masse M = 8 Kg Modèle d étude : Jc ction de la chaussure sur le talon I J B M C y J = 34mm J = Y = 7mm et J = Y = 1mm = 1mm et II YII II I = YII vec = tanα =, 27 II du piston) émarche de résolution : relation liée à la normale en (pente Cette résolution peut s effectuer de manière graphique et/ou analytique Etape 1 : Isoler le talon (I) et faire le bilan des actions etérieures (action chaussure, action de la pivot, action du piston) ppliquer le PFS en particulier l équation de moment (au point ) En déduire l intensité de l action en du piston (II) sur le talon (I) et en particulier la composante sur. Thierry LNS Mars 24

7 GMP12 7/9 près calculs on doit obtenir le résultat suivant Mg J 1 II = = 376 Newton tanα Y Etape 2 : Isoler le piston (II) et faire le bilan (action talon, action de la glissière, action du ressort) ppliquer le PFS Théorème de la résultante en projection sur l ae En déduire l intensité de l action en M du ressort sur le piston (II) L intensité de l action du ressort sur le piston II : - 376Newton En phase de déchaussage : bjectif : éterminer l effort que le skieur doit eercer avec son bâton pour déchausser Hypothèses de l étude : Etude plane n effectuera l étude pour une position (fiation «fermée») Le ressort est dans le même configuration qu en phase de chaussage Le skieur appui verticalement avec son bâton Modèle d étude : K B? Effort du bâton sur le talon K B C Thierry LNS Mars 24

8 GMP12 8/9 K = 4mm K = Y = 6mm et = Y et K = 15mm = 3mm II YII II I = YII vec = tan β =, 9 II du piston) émarche de résolution : relation liée à la normale en (pente Cette résolution peut s effectuer de manière graphique et/ou analytique Il suffit d isoler le talon (I) et faire le bilan des actions etérieures (action du bâton, action de la pivot, action du piston) ppliquer le PFS en particulier l équation de moment (au point ) En déduire l intensité de l action en K du bâton sur le talon (I) près calculs on doit obtenir le résultat suivant YK B = II ( Y + tan β ) K = 99 Newton En phase de déchaussage d urgence: bjectif : éterminer l effort que la chaussure doit eercer sur le talon pour déchausser Hypothèses de l étude : Etude plane n effectuera l étude pour une position (fiation «fermée») Le ressort est dans le même configuration qu en phase de chaussage La chaussure eerce une action verticale vers le haut en L Modèle d étude : L C L Effort du talon de la chaussure B C Thierry LNS Mars 24

9 GMP12 9/9 L = 2mm L = Y = 4mm et = Y et L = 15mm = 3mm II YII II I = YII vec = tan β =, 9 II du piston) émarche de résolution : relation liée à la normale en (pente Cette résolution peut s effectuer de manière graphique et/ou analytique Il suffit d isoler le talon (I) et faire le bilan des actions etérieures (action du bâton, action de la pivot, action du piston) ppliquer le PFS en particulier l équation de moment (au point ) En déduire l intensité de l action en L de la chaussure sur le talon (I) près calculs on doit obtenir le résultat suivant YL C = II ( Y + tan β ) L = 198 Newton Conclusion de l étude statique: n remarque bien que le réglage du ressort est primordial, et conditionne le bon fonctionnement de la fiation des 3 phases. La modification du réglage du ressort, augmentation de la précontrainte par eemple, augmentera l effort nécessaire pour le déchaussauge (normal et d urgence) mais aussi l effort de chaussage. Cette première étude pourrait être plus complète, en faisant une étude multipositions, afin de voir l évolution des efforts pendant la phase de chaussage et déchaussage. Il faudrait prendre alors compte le profil du piston (II) qui se comporte en came. Cette étude est assez fastidieuse à la main, et il serait judicieu d utiliser un logiciel de simulation mécanique. Thierry LNS Mars 24