Brevet FR2285534A1 — publié le 19760416

L'invention, due à Mibaly KESSELYAK et Lajos BEW > E, est relative à des pièces de liaison de montage facile, ou garnitures de serrage, pour assembler des éléments de construction coque qui transmettent la contrainte totale à laquelle sont soumis des éléments réalisés en construction légère, de faible poids, et qui lorsque ces éléments viennent à être endommagés, sont Ca- pables de supporter la charge. Ce mode de construction est habituellement qualifié de "fail-safe. On sait que les éléments de construction supportant la charge, dans la construction légère, sont réalisés, de la manière la plus avantageuse, sous forme d'éléments de construction coque Les éléments de construction coque sont utilisés notamment dans l'industrie aéronautique, dans la construction automobile et dans l'industrie de la construction en général Ces éléments de construction-coque doivent toujours etre assemblés rapidement. Une solution connue à cet effet consiste à concentrer les liaisons aux emplacements des éléments de construction-coque qui, du fait des contraintes qui s'y exercent, doivent être di mensionnés plus largement. L'inconvénient de cette solution est que les poids spécifiques des emplacements ainsi renforcés et des éléments transmetteurs de force situés en ces emplacements sont notablement supérieurs aux poids des autres éléments de construction-coque, eu égard à leur capacité porteuse, le dimensionnement des emplacements où s'exercent des contraintes étant compliqué et la distribution réelle des tensions étant difficile à suivre. Une autre solution connue, pour réunir des éléments de construction-coque, qui tient compte de la distribution des contraintes, consiste à utiliser un nombre relativement grand de vis. En ce qui concerne le poids spécifique, la distribution des contraintes, les possibilités de calcul et la simplicité, cette solution se révèle bonne, mais les travaux de montage sont compliqués et longs. Un mode de construction conforme à l'invention présente tous les avantages de l'assemblage par nombreuses vis, avec ceux de la première solution, à savoir un faible poids, une grande simplicité de construction,une distribution de tensions facile i calculer et une grande rapidité de montage. Les pièces ou garnitures de liaison pour assembler des éléments de construction-coque, sont, conformément a' l'invention, caractérisées en ce que les éléments de construction-coque sont assemblés et serrés au moyen d'une paire d'éléments en forme de coins, cette paire d'éléments en forme de coins étant insérée à l'intérieur d'un canal, lequel canal est formé par des profilés en U qui, dans la région de leur côté formé par la partie intermédiaire du U, sont réalisés sous forme de crémaillères. Les pièces ou garnitures de liaison réalisées conformément à l'invention sont insensibles aux contraintes de fatigue. Cette propriété constitue un gros avantage dans l'industrie aéronautique et dans l'industrie automobile, notamment lorsque les éléments de construction-coque sont réalisés en métal léger. Les pièces ou garnitures de liaison réalisées conformément à l'invention sont avantageusement utilisables pour l'assemblage des ailes porteuses et du fuselage d'avions de sport construits, selon le procédé de construction-coque, en métal léger. Ces garnitures peuvent ainsi être utilisées avantageusement pour réunir des éléments de construction-coque souvent déjà montés. De tels éléments de construction sont constitués par exemple par les ailes porteuses de planeurs et d'avions de sport, qui sont réalisées à l'aide d'éléments de construction-coque, les tours-grues démontables, les éléments de toiture de bâtiments et autres éléments de construction, par exemple pour les camions citernes qui sont réalisés à l'aide d'éléments de constructioncoque autoporteurs, etc. Pour des raisons de construction, les liaisons réalisées conformément à l'invention peuvent être utilisées, d'une manière très avantageuse, pour la. construction--coque en métal léger dans laquelle, à l'exception des paires d'éléments en forme de coins assurant un serrage, chaque élément composant peut être réalisé en métal léger. Ceci est très avantageux relativement au poids et au rivetage. Elles peuvent être utilisées aussi avantageusement pour la construction coque en acier. Au lieu de réaliser un emplacement absorbant une concentration de contraintes, dans des constructions en bois, en matière synthétique ou en-ma- tériaux analogues, on peut encore avantageusement utiliser les pièces de liaison réalisées conformément a' l'invention. L'invention est expliquée en détail ci-après dans certains de ses modes de réalisation, considérés à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 représentent les profilés en U adaptables; - la figure 3 représente une paire d'éléments en forme de coins; - la figure 4 représente l'enchevetrement des profilés en U; - la figure 5 représente, en coupe transversale, l'emplacement d'adaptation des branches et de la partie intermédiaire des profilés en U; - la figure 6 représente un profilé en U à dents trapézoïdales; - la figure 7 montre un autre mode de réalisation des dents; - la figure 8 montre un autre mode de réalisation de la paire d' éléments en forme de coins conforme à l'invention; - la figure 9 représente le rivetage et les garnitures d'une aile porteuse; et - les figures 10 et Il représentent chacune, en coupe transversale, un élément de construction coque. Les figures 1 et 2 montrent clairement la manière dont deux profilés en U 1 dont les bords intérieurs 2 sont réalisés sous la forme de crémaillères, sont assemblés par enchevêtrement de leurs dents 3. Ensuite, une paire d'éléments en forme de coins 5 est insérée dans le canal formé par les surfaces intérieures des dents ainsi enchevêtrées (figure 3), le serrage exercé par la paire d'éléments en forme de coins5 donnant de la rigidité à l'assemblage des profilés-en U dentés (figure 4). Les côtés ouverts des profilés en U 1 entourent un élément de construction coque 6, celui-ci étant solidement lié, par exemple au moyen de rivets, de colle ou de vis etc. au profilé en U. L'ensemble des profilés en U 1 et de la paire d'éléments en forme de coins 5 assurent une liaison qui absorbe les contraintes de traction, de compression et de cisaillement s'exerçant entre les deux éléments de construction coque 6. Le profilé en U-denté est avantageusement réalisé avec une distribution régulière de dents oblongues 3. Ces dents ont la forme de rectangles allongés. Aux extrémités des dents de forme oblongue, à l'emplacement de la section où se rejoignent les branches et le sommet du profilé en U, se trouve la section 7 qui est le siège de l'effort de cisaillement maximal (figure 5). Si les dents sont réalisées sous forme trapézoïdale, cette section est plus petite, ou les dents ne peuvent pas être enfilées dans les espaces in terdentaires (figure 6). La régularité des dents et des espaces interdentaires est avantageuse pour des raisons techniques, notamment lorsque la garniture est constituée par une pièce conformée 8 constituée d'une dent et, de chaque côté, d'un demi-espace interdentaire. Sur la figure 7, on voit d'autre part des surfaces inclinées 18, prévues aux extrémités des dents, qui assurent le montage et le guidage des crémaillères lors de leur enchevêtrement. L'angle a est avantageusement compris entre 15 et 30 . Les éléments de construction coque 6 ne sont pas toujours constitués par des plaques planes, mais parfois par des plaques incurvées. Dans la plupart des cas, il est avantageux que les garnitures soient réalisées sous forme polygonale et ne soient pas incurvées. Un écart par rapport à une courbe peut en effet être négligé dans le cas d'un rayon de courbure important. Dans le cas de support en forme de caissons qui ont pour rôle de supporter une charge de chaque côté, c'est-à-dire que les deux côtés constituent des branches porteuses et les autres côtés, perpendiculaires aux précédents, assurent la liaison entre ceux-ci, par exemple dans le cas des ailes porteuses élaborées par la demanderesse, les pièces moulées 8 peuvent être utilisées comme éléments de transmission 10 des éléments intermédiaires qui transmettent les efforts transversaux et, à cet effet, peuvent être utilisés sans aucune paire d'élémentsen forme de coin. Dans ces conditions, le constructeur peut réduire le nombre des pièces composantes. La ligne médiane du canal 4 formé par l'enchevêtrement de dents 3 doit être constituée par une ligne capable de glisser sur elle-même, c'est-à-dire par un droit ou un arc de cercle; sans cela, on ne peut insérer la paire d'éléments en forme de coins 5. Dans la mesure où l'épaisseur de la paire d'éléments en forme de coins 5, suivant la direction perpendiculaire aux éléments de construction coque 6, est très faible, c'est-à-dire que cette paire d'éléments est flexible, la garniture peut être réalisée, suivant une courbe s'écartant d'un arc de cercle, auquel cas toutefois la paire d'éléments en forme de coin ne peut être insérée ou extraite facilement. La forme de la paire d'éléments en forme de coins est donc déterminée principalement par le canal 4 formé par les dents 3. Les éléments de construction coque 6 sont capables d' absorber des contraintes de traction, de compression et de cisaillement qui s'exercent suivant leur plan. Par conséquent, les paires d'éléments en forme de coins 5, qui transmettent les efforts, doivent être rigides suivant le plan des éléments de construction coque; suivant une direction perpendiculaire à ce plan, ils peuvent présenter de plus faibles dimensions et un plus faible moment d'inertie. La paire d'éléments en forme de coins peut donc avoir la forme d'une lame de sabre. La paire d'éléments en forme de coins 5 de cette forme est déterminée par la ligne médiane du canal 4 formé par les dents 3. En général, elle est rectiligne ou en arc de courbe.Il est avantageux de ménager, entre le canal 4 et la paire d'éléments en forme de coins 5, suivant une direction perpendiculaire aux éléments de construction coque, un interstice qui n'affecte pas la capacité porteuse mais facilite le montage. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la hauteur du canal 4 est de quatre millimètres et l'épaisseur de la paire d'éléments en forme de coins 5 est de trois millimètres; on obtient ainsi un interstice d'un millimètre. Il est également avantageux de réaliser les côtés obliques, suivant lesquels sont assemblés les éléments en forme de coins, avec des échelons en forme de dents de scie, avec des échelons de même étendue. Dans ces conditions, la largeur de la paire d'éléments en forme de coins peut être réduite à une valeur minimale déterminée par des considérations de résistance. L'obliquité des éléments en forme de coins est choisie de manière à obtenir un effet d'autoblocage ou un effet voisin d'un tel aùtoblocage. Une telle obliquité assure qu'une paire d'éléments en forme de coins 5 une fois insérée et serrée, ne peut se desserrer sous l'action de la charge. Une obliquité nettement moindre ne saurait convenir, car dans ce cas la paire d'éléments en forme de coins 5 devrait être déplacée sur une trop grande étendue pour assurer une action de serrage. Si on utilise une paire'éléments en forme de coins en acier, une obliquité de 1/15 est avantageuse. Un mode de réalisation avantageux d'une paire d'éléments en forme de coins 5 est représenté sur la figure 8. La répartition des dents des profilés en U doit avantageusement être réalisée identiquement avec celle des supports longitudinaux 12 qui donnent de la raideur à l'enveloppe de recouvrement de la construction coque 6 (figure 9) et les supports longitudinaux doivent être liés a une pièce intermédiaire 13 qui est raccordée à la surface extérieure des profilés en U (latéralement par rapport aux supports longitu- anaux) ainsi qu'à une nervure 14 qui limite et ferme la section du caisson.Dans ces conditions, il ne se produit pas de discontinuité de rigidité, et la répartition des efforts entre les garnitures est homogène. Pour illustrer d'une manière concrète ce mode de construction, on a représenté sur la figure 9 un mode de réalisation de garniture d'une aile porteuse en construction coque. Il y a lieu de remarquer particulièrement (figure 9) le rivetage des pièces conformées 8 de la garniture. Les rivets 15 sont utilisés dans les meilleures conditions possibles. Chacun des rivets 15 absorbe les efforts s'exerçant suivant la direction principale de la charge par trois sections transversales et les contraintes de torsion, qui agissent perpendiculairement à la section principale de charge, au moyen de la nervure principale 14 qui ferme la section du caisson, par une quatrième section de cisaillement. Il est recommandé d'assurer l'engagement l'une dans l'autre des pièces à assembler, à l'aide des dents 3. Comme on le voit sur la figure 9, le guidage des garnitures de l'aile porteuse est réalisé selon une forme incurvée. Les surfaces latérales 16 des dents ne sont en effet pas parallèles l'une à l'autre. Ces surfaces (figure 10) déterminent univoquement l'emplacement de la pièce correspondante opposée eut garantissent un travail de montage sûr. Dans la mesure où les éléments de construction-coque 6 ne sont pas incurvés, mais plats, où les garnitures non plus ne sont pas incurvées, mais plates (le caisson ayant ainsi une forme oblongue), ce guidage peut être assuré par une plaque de guidage 17 fixée en dessous de l'espace interdentaire situé le plus près des quatre coins (figure 11). La garniture formée selon l'invention présente de nombreux avantages qui ressortent de la description ci-dessus. Ces avantages ont tous été vérifiés sur des échantillons qui ont servi à des essais de montage et à des essais de fatigue. Cette garniture conforme à l'invention est constituée d'un petit nombre de pièces composantes, assemblées d'une manière simple. Son poids n'est que de 50 à 60 % de celui des garnitures usuelles. Le montage de l'échantillon essayé s'effectuait en 15 secondes. Une excellente distribution des tensions dans l'élément de construction "fail safe" a été observée au cours des mesures. Le dimensionnement de cette garniture est simple, il permet d'éviter tout calcul des forces mises en jeu à l'aide d'un système d'équations à plusieurs inconnues, ou à l'aide d'autres considérations, qui ne correspondent pas toujours à la réalité. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Pièces de liaison ou garnitures pour assembler des éléments de construction coque, caractérisées en ce que les éléments de construction coque (6) sont assemblés et serrés au moyen d'une paire d'éléments en forme de coins (5), cette paire d'éléments en forme de coins (5) étant insérée à l'intérieur d'un canal (4), lequel canal (4) est formé par des profilés en U (3) oui, dans la région de leur côté formé par la partie iterédiaire du U, sont réalisés sous forme de crémaillères (2). 2. Pièces de liaison ou garnitures selon la revendication 1, caractérisées en ce que les profilés en U sont constitués par des pièces conformées (8) qui comportent chacune une dent et, de chaque côté de celle-ci, un demi-espace interdentaire. 3. Pièces de liaison ou garnitures selon la revendication 1 ou 2, caractérisées en ce que les surfaces, qui glissent l'une sur 11 autre, de la paire d'éléments en forme de coins (5) ne sont pas réalisées d'un seul tenant, mais sont constituées de plusieurs parties de surface, qui comportent un cert-ain nombre de surfaces obliques parallèles l'une à l'autre et disposées en dents de scie, qui ont la même longueur (11), et dont l'angle d'inclinaison est tel qu'elles présentent une action d'autoblocage. 4. Pièces de liaison ou garnitures selon la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisées en ce que le guidage, pour l'en- chevêtrement des dents des éléments de construction coque (6), est assuré par le guidage des dents (3) des profilés en U. 5. Garniture selon l'une quelconque des revendications précédentes, destinée à servir de support de caisson et à supporter des efforts de flexion et de torsion, caractérisée en ce que la transmission de la force transversale des parties intermédiaires du U des profilés est assurée par la fixation et l'assise des pièces conformées (8) liées à ces parties intermédiaires, comme au mentonnet transmettant la force de cisaillement, sans paires d'éléments en forme de coins.