Brevet FR2714145A1 — publié le 19950623

"Organe d'assemblage pour des structures en forme de panneaux et procédé de fabrication d'un tel organe" La présente invention concerne un organe d'assemblage pour des structures de type panneaux formés d'une pellicule extérieure pour chaque face et d'un noyau par exemple en mousse de matière plastique ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel organe. Il est connu d'assembler des structures en forme de panneaux, notamment des structures composites, de différentes manières. Une première solution consiste, pour assembler deux panneaux en équerre, suivant une section en forme de T, à placer le bord de l'un des panneaux à plat contre l'une des faces de l'autre panneau et de mettre en place des cornières, par exemple en fibres ou tissu puis que l'on enduit de résine et on laisse durcir. Un tel assemblage travaille bien à la compression alors qu'en traction il n'agit que sur l'une des faces du panneau ce qui le rend très fragile. Pour remédier à cet inconvénient, il est également connu de dégager la ligne d'application du second panneau contre le premier panneau, pour enlever le corps du panneau composite et arriver jusqu'au niveau de la pellicule de l'autre face. Puis on met en place des cornières de fibres que l'on enduit de rési ne ; on referme le tout avec un matériau de bourrage et on met un film de liaison également en cornière sur l'extérieur. Un tel assemblage n'est pas non plus la solution idéale d'autant plus que même s'il est relativement facile à réaliser dans le cas d'un assemblage de T, à deux branches perpendiculaires, il n'en est plus ainsi lorsque cet assemblage doit se faire suivant un angle différent de 90 et il est même impossible de réaliser des assemblages à plus de trois branches. Il existe également un organe de liaison ou clef de liaison constitué en fait par de petits éléments à section en T, assemblés par deux pièces accrochées l'une à l'autre à la manière des maillons d'une chaîne. Si cette réalisation est intéressante sur le plan de la transmission des efforts, elle est d'une mise en oeuvre particulièrement délicate sur le plan industriel et toute modification de fabrication entraîne des coûts très importants. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un organe d'assemblage, notamment pour l'assemblage de structures composites dites "sandwich", remédiant aux inconvénients de fragilité et de complexité des solutions connues et permettant de réaliser l'assemblage de deux ou plusieurs panneaux ou autres éléments similaires, suivant des angles droits ou des angles différents, et cela autour d'un ou plusieurs axes principaux communs. A cet effet, l'invention concerne un organe d'assemblage correspondant au type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend - une pièce tubulaire à section à plusieurs branches, - ayant au moins un axe central d'enroulement vers le quel convergent les branches par une de leurs extré mités, - l'autre extrémité de chaque branche correspondant à un axe périphérique d'enroulement, - un enroulement de fil formé de spires successives s'étendant sur toute la longueur de la pièce tubu laire, le fil passant pour chaque spire, alternati vement autour d'un axe d'enroulement périphérique et de l'axe central d'enroulement, - la nappe des spires étant enduite d'un liant que l'on fait durcir. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention - l'intervalle séparant les deux nappes de fil de cha que branche est rempli de mousse pré-expansée ou ex pansée in situ. - sa section est à deux branches non alignées, ou à trois branches avec des angles égaux ou différents de 90 - plusieurs branches réparties avec des angles égaux ou différents, la longueur des branches étant elle même égale ou différente. - les axes d'enroulement central et périphériques sont constitués par des éléments en forme de tiges ou de tubes. Cet organe d'assemblage est d'une réalisation particulièrement simple ; il suffit en effet de poser le fil sur des éléments en tiges ou tubes placés à l'emplacement des axes d'enroulement principaux et périphériques ; cela peut se faire avec une machine à commande numérique programmée pour déposer des fibres en effectuant un parcours avec le fil passant alternativement autour d'un axe périphérique et de l'axe central ; cette succession de passes est répétée à chaque cycle, jusqu'à ce que les axes centraux et périphériques soient chargés de spires sur toute leur longueur. Cette opération ne nécessite pas d'installation parti culière ; elle est facile et rapide à effectuer. Puis la phase d'enduction des fils et de polymérisation est également une opération simple. L'invention permet de réaliser des organes d'assemblage de dimensions extrêmement variables pour des pièces d'une même section ou encore des pièces de sections extrêmement différentes, adaptées à chaque application. Les organes d'assemblage selon l'invention sont d'une réalisation particulièrement simple adaptable à tous les cas d'assemblage envisageables. L'organe d'assemblage permet la transmission de tous les efforts entre les divers panneaux par l'intermédiaire de l'axe central. Dans les cas les plus usuels, l'assemblage se fera autour d'un seul axe central. Toutefois des organes d'assemblage à section en forme de H avec deux, trois ou plus de branches se rejoignant au niveau de chacun des deux axes d'enroulement sont également envisageables. L'invention concerne non seulement l'organe d'assemblage mais aussi son procédé de fabrication, caractérisé en ce que - on met en place des éléments constituant l'axe cen tral et les axes périphériques d'enroulement de l'organe d'assemblage à réaliser, - on réalise les nappes de fil par enroulement d'un fil autour des axes d'enroulement, - on imprègne les nappes avec un liant que l'on fait durcir. Selon une autre caractéristique - on bouche les intervalles entre les nappes de fil par un moyen de remplissage tel que de la mousse analogue ou identique à celle des panneaux à réunir avec l'organe d'assemblage. Les moyens pour mettre en oeuvre le procédé sont très simples, il suffit par exemple d'un gabarit avec des axes susceptibles d'être positionnés aux endroits choisis sur lesquels on glisse un tube ; ces tubes sont reliés à la plaque par la base alors que leur autre extrémité est libre. Cela permet le passage d'un organe de mise en place de fils. L'intervalle entre les deux nappes d'une même branche de la pièce peut être rempli soit par la matière plastique pré-expansée, découpée aux dimensions, soit encore par expansion de matière plastique dans ce volume. Le fil de l'enroulement peut être un fil de carbone, un fil de matière plastique tel que du kevlar (marque déposée) un fil de verre ou un fil métallique. Après réalisation de la pièce, il est possible de couper les axes d'extrémité, longitudinalement, selon un plan médian, pour former une pièce dont les bords sont droits. Suivant une variante, les tiges ou les tubes constituant les axes périphériques et centraux peuvent être des tubes de section polygonale, voire carrée, de façon à donner aux intervalles entre les nappes de fils d'une même branche, une forme rectangulaire facilitant la mise en place de mousse pré-expansée, découpée (cette mise en place est plus délicate lorsque les tubes représentant les axes d'enroulement centraux et périphériques ont une section circulaire. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents exemples de réalisation d'un organe d'assemblage pour des structures de type panneaux, représentés aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un premier exemple d'organe d'assemblage. - la figure 2 est une vue en plan de l'organe d'assemblage de la figure 1 à la jonction de trois panneaux. - la figure 3 montre schématiquement, en vue en perspective, la réalisation d'une spire d'enroulement d'un organe d'assemblage tel que celui de la figure 1. - la figure 4 est une vue en plan montrant le principe de l'enroulement de la figure 3. - la figure 5 montre une variante de réalisation de l'organe d'assemblage de la figure 1. - les figures 6 à 10 montrent schématiquement différentes sections d'organes d'assemblage selon l'invention. Selon la figure 1, un organe d'assemblage 1 se compose d'une pièce tubulaire (ou cylindrique) de longueur L. La forme de la section de cette pièce 1 apparaît dans la partie supérieure de la figure 1 comme constituée de plusieurs branches 2, 3, 4, par exemple à l'équerre et se rejoignant suivant un axe central 5 en formant ainsi des volets 6, 7, 8. Cette pièce 1 sert à l'assemblage de panneaux 10, 11, 12 comme cela est représenté à la figure 2. Les panneaux 10, 11, 12 sont par exemple des panneaux sandwiches formés d'un corps en mousse avec des peaux sur les deux faces. Les extrémités 61, 71, 81 des volets 6, 7, 8 sont de section arrondie, voire circulaire, mais elles pourraient également être de section polygonale ou droite comme cela est représenté en trait interrompu 62, 72, 82. Cette forme droite des extrémités rend la réunion plus simple entre les bords de l'organe d'assemblage et ceux des panneaux. La réunion est complétée par des bandes en fibres ou matière d'armement, collées sur les panneaux des volets de l'organe d'assemblage 1. Cet organe d'assemblage 1, dont seule apparaît pratiquement la forme extérieure, a une structure dont le procédé de réalisation sera décrit à l'aide des figures 3 et 4. Au cours d'une première opération (figure 3) on met en place des éléments tubulaires 63, 73, 83 à l'emplacement des extrémités de la pièce à réaliser ainsi qu'à la place de l'axe d'enroulement 53 en utilisant un gabarit 90. Le gabarit 90 peut comporter des doigts aux emplacements appropriés, sur lesquels on enfile les éléments 53-83 de longueur voulue. Cette longueur peut correspondre à celle d'un organe d'assemblage ou de plusieurs organes d'assemblage que l'on obtiendra par découpe après réalisation complète de l'ensemble. Lorsque les éléments 53-83 sont des tiges, celles-ci se fixent dans des manchons ou des logements du gabarit. Les éléments 63-83, notamment en forme de tiges pleines ou de tubes, par exemple de section circulaire ou polygonale, ont un diamètre choisi en fonction de l'épaisseur des volets à réaliser ; cette épaisseur dépend elle-même de l'épaisseur et de la nature des panneaux à assembler. En général les panneaux ont la même épaisseur, aussi les volets auront-ils la même épaisseur et la même largeur, c'est-à-dire que les différentes branches de la section de l'organe d'assemblage auront la même longueur. Toutefois, suivant l'utilisation de l'organe d'assemblage, les branches (ou volets) peuvent avoir des longueurs et des épaisseurs différentes. La longueur des branches est indiquée à la figure 3 par les références li, 12 13. Après la mise en place des éléments 63-83, 53, on enroule autour de ceux-ci un fil 100 suivant un tracé donné représenté très schématiquement aux figures 3 et 4. La spire ainsi obtenue entoure les éléments 63-83 en repassant autour de l'élément 53 représentant l'axe d'enroulement de façon que le fil forme des nappes correspondant au contour de la section de l'organe d'assemblage. Il importe peu que le fil 100 entoure plus l'élément 53 que les autres éléments 6383. Le début arbitraire de la spire est représenté par la référence 101 et la fin de la spire par la référence 102. On enroule les spires les unes sur les autres pour former des nappes de fils donnant la surface de l'organe d'assemblage. Selon l'invention, il est avantageux de réaliser les spires à l'aide d'une machine à commande numérique, programmée pour exécuter par exemple un tracé comme celui de la figure 3, en entourant successivement l'élément 83 puis l'axe 53, l'élément 73, puis de nouveau l'axe 53, puis l'élément 63 pour s'enrouler de nouveau sur l'axe d'enroulement 53 ou passer directement sur l'élément 83. Les éléments 53, 63-83 qui constituent l'axe central d'enroulement et les axes périphériques d'enroulement sont des pièces perdues qui seront intégrées à l'organe d'assemblage. Le passage d'une tête munie d'une bobine de fil déposant celui-ci sur les éléments 53-83 est d'autant plus facile que les éléments 53-83 n'étant fixés ou maintenus que par leur base, leur extrémité supérieure est libre. Le fil servant à former les spires est de préférence un fil de carbone ou un fil de verre, de métal ou de fibres synthétiques, utilisé usuellement pour des armatures. Au cours de l'opération suivante on imprègne l'ébauche de fil ainsi formé avec un liant, par exem ple une résine que l'on fait durcir ou polymériser. Enfin, au cours de la dernière opération, on bouche les cavités 64, 74, 84 (figure 1) des volets de l'organe d'assemblage avec de la mousse ou plus généralement de la matière de remplissage et/ou de renforcement. La mise en place du remplissage peut également se faire après la réalisation des nappes de fil mais avant leur imprégnation par le liant ce qui permet, par imprégnation et durcissement du liant, d'assembler l'ensemble de manière solidaire. L'organe d'assemblage ainsi obtenu permet un excellent transfert des efforts entre les panneaux. La figure 4 montre en vue de dessus très schématique, la forme d'une spire d'enroulement dont le tracé, pour être plus explicite, n'est pas appliqué étroitement contre le contour extérieur des éléments 53-83. La figure 5 est une vue en perspective d'une variante d'un organe d'assemblage 200 qui se distingue de l'organe 1 de la figure 1 uniquement par les extrémités 61', 71', 81' des volets 6', 7', 8' qui sont droites et non arrondies. Cela facilite, comme déjà indiqué, l'aboutage des panneaux non représentés à cette figure. La figure 6 montre la section d'un autre exemple d'organes d'assemblage 300 formés de deux branches 301, 302 qui se rejoignent sur l'axe d'enroulement 303. Ces deux branches 301, 302 sont à l'équerre. La figure 7 montre la section à trois branches d'un organe d'assemblage 400. Des branches 401, 402 sont alignées et la branche 403 forme par rapport aux précédentes un angle non droit. Les branches se rejoignent sur l'axe d'enroulement 404. La figure 8 montre la section d'un organe d'assemblage 500 en forme de X à quatre branches 501, 502, 503, 504 se rejoignant suivant l'axe d'enroulement 505. Les branches 501-504 peuvent être perpendiculaires ou faire entre elles des angles différents de 90 comme cela est représenté. La figure 9 montre la section d'un organe d'assemblage 600 à trois branches 601, 602, 603 se rejoignant suivant l'axe d'enroulement 604. Les trois branches sont réparties de manière équi-angulaire ou non. La figure 10 montre un autre exemple de sections d'organes d'assemblage 700 à cinq branches 701705. Dans tous ces modes de réalisation de l'organe d'assemblage, l'enroulement des spires se fait de la même manière en passant sur l'élément d'extrémité et l'axe d'enroulement puis de nouveau sur l'élément d'extrémité de la branche suivante, etc.. Dans ces différentes variantes, de formes de sections, les éléments d'extrémité sont simplement représentés par une croix matérialisant l'axe de ces éléments d'extrémité. Les organes d'assemblage selon l'invention s'utilisent, comme cela a été décrit pour la figure 2. Selon la résistance que doit offrir l'assemblage détermine le nombre d'organes d'assemblage utilisés soit de manière jointive soit avec un espacement. REVENDICATIONS 10) Organe d'assemblage pour des structures de type panneaux formés d'une pellicule extérieure pour chaque face et d'un noyau par exemple en mousse de matière plastique, organe d'assemblage caractérisé en ce qu'il comprend - une pièce tubulaire (1/200, 300, 400, 500, 600, 700) à section à plusieurs branches (2, 3, 4), - ayant au moins un axe central d'enroulement (5) vers lequel convergent les branches (2, 3, 4) par une de leurs extrémités, - l'autre extrémité de chaque branche correspondant à un axe périphérique d'enroulement (63, 73, 83), - un enroulement de fil (100) formé de spires succes sives s'étendant sur toute la longueur (L) de la pièce tubulaire (1), le fil passant pour chaque spi re, alternativement autour d'un axe d'enroulement périphérique (63, 73, 83) et de l'axe central d'en roulement (53), - la nappe des spires étant enduite d'un liant que l'on fait durcir. 2 ) Organe d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle (64, 74, 84) séparant les deux nappes de fil de chaque branche est rempli de mousse pré-expansée ou expansée in situ. 3 ) Organe d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa section est à deux branches non alignées, à trois branches avec des angles égaux ou différents de 90 - plusieurs branches réparties avec des angles égaux ou différents, la longueur des branches étant elle même égale ou différente. 40) Organe d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes d'enroulement central et périphériques sont constitués par des élé ments (53-83) en forme de tiges ou de tubes. 50) Procédé de fabrication d'un organe d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que - on met en place des éléments (53-83) constituant l'axe central et les axes périphériques d'enroule ment de l'organe d'assemblage à réaliser, - on réalise les nappes de fil par enroulement d'un fil (100) autour des axes d'enroulement, - on imprègne les nappes avec un liant que l'on fait durcir. 6") Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que - on bouche les intervalles entre les nappes de fil par un moyen de remplissage tel que de la mousse analogue ou identique à celle des panneaux à réunir avec 1 ' organe d'assemblage.