Brevet FR2937696A1 — publié le 20100430

L'invention concerne le domaine de la fixation des panneaux de carénage, plus particulièrement d'avion, sur leur structure support. Elle porte plus particulièrement sur la réalisation d'un système de vis et rondelle d'appui pour cette fixation. De façon classique, lorsqu'il est nécessaire de fixer un panneau de carénage d'avion sur sa structure support, on utilise un système de vis et rondelle d'appui. La vis est insérée dans la rondelle, qui vient buter contre sa tête, puis introduite dans un orifice percé dans le panneau, et enfoncée dans cet orifice jusqu'à ce que la rondelle soit serrée entre elle et le panneau, autour de l'orifice. La rondelle est généralement réalisée en une matière métallique, notamment en acier, éventuellement soumise à un traitement de surface de manière à éviter les risques de corrosion. Elle permet d'élargir la surface d'appui de la vis sur le panneau, de manière à mieux répartir les forces de serrage exercées par la vis sur le panneau. Une des particularités des panneaux de carénage d'avion, constitués en matériaux composites, est en effet leur sensibilité aux forces de poinçonnement due à la matière même qui les constitue. Un tel système de vis et rondelle est conçu et utilisé de manière à préserver les propriétés aérodynamiques de l'avion, en assurant notamment que la vis affleure au mieux la surface du panneau. Il comprend généralement une vis de révolution autour d'un axe longitudinal, à tête fraisée de forme tronconique au-dessus d'une tige cylindrique filetée sur une partie de sa longueur, et une rondelle formée d'une couronne supérieure annulaire se prolongeant sur un bord interne par une jupe inférieure annulaire tronconique se terminant par une ouverture de diamètre supérieur au diamètre de la tige. La jupe annulaire présente une forme complémentaire de la forme de la tête de vis, de manière à être apte à épouser la surface extérieure de cette tête. Pour le montage de ce système sur les panneaux de carénage, un orifice est percé dans le panneau. Cet orifice comporte une fraisure, de sorte qu'il présente une partie supérieure de même forme tronconique que la jupe de la rondelle, au-dessus d'une partie inférieure de même forme cylindrique que la tige de vis. La vis équipée de la rondelle est ensuite vissée à l'intérieur de l'orifice, et serrée au couple spécifié de sorte à maintenir la rondelle contre le panneau, à assurer une bonne solidité de la fixation et à ne dépasser que très peu de la surface du panneau. Lors des opérations de fixation par vissage des panneaux de carénage, tant lors de la fabrication de l'avion en usine que lors des opérations de maintenance ultérieures réalisées en ateliers, il n'est pas rare que la rondelle tombe et soit égarée, ce qui résulte en une perte de temps nécessaire au remplacement ou à la recherche de la rondelle. Dans certains cas, lorsque cette perte a lieu sans que l'opérateur ne s'en aperçoive, on court le risque d'endommager le panneau de carénage, qui peut s'avérer ne pas être assez solide pour supporter directement les efforts exercés dans la zone de fixation sur la surface d'appui réduite de la seule tête de la vis. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des systèmes de vis et rondelle existant, notamment à celui énoncé ci-avant, en proposant un système de vis et rondelle particulièrement adapté au domaine d'application de la fixation des panneaux de carénage d'avion, qui supprime le risque de perte de la rondelle lors des opérations de vissage et dévissage de la vis. Le système de vis et rondelle d'appui pour la fixation de panneau de carénage d'avion selon l'invention est formé d'une vis et d'une rondelle présentant les caractéristiques classiques énoncées ci-avant. Il se caractérise par le fait que d'une part la vis comporte à une extrémité supérieure de sa tige, sous la base de sa tête, au moins une protubérance inscrite dans un tore périphérique de diamètre externe supérieur au diamètre interne de l'ouverture inférieure de la jupe de la rondelle, et d'autre part la jupe de la rondelle est munie, dans une partie inférieure, d'au moins deux encoches radiales ouvertes du côté de l'ouverture. Ces encoches sont avantageusement formées de manière à permettre, par déformation de lames élastiques de la jupe déterminées par les encoches, le passage au-delà de la protubérance de la rondelle déplacée autour de la vis depuis une extrémité inférieure de sa tige, jusqu'à atteindre une position opérante dans laquelle elle entoure la tête de vis, et à interdire le retour la rondelle vers l'extrémité inférieure de la tige de vis depuis cette position opérante. La rondelle est avantageusement maintenue par la protubérance suivant l'axe longitudinal de la vis, autour de la tête de vis. Elle reste libre en rotation autour de cet axe, jusqu'au serrage de la vis dans son orifice de réception dans le panneau. L'axe du tore coïncide avantageusement avec l'axe longitudinal de la vis. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la largeur et la longueur des encoches, et le diamètre extérieur du tore déterminant la périphérie externe de la ou des protubérance(s), sont notamment choisies, en combinaison les unes avec les autres, en fonction des caractéristiques d'élasticité du matériau formant la rondelle, de manière à permettre ces résultats avantageux, c'est-à-dire la mise en place et le maintien de la rondelle dans sa position opérante. La tige de vis comporte de préférence une pluralité de protubérances réparties sur un périmètre de la tige. Suivant une caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse du point de vue de la fabrication industrielle, la protubérance est un bourrelet annulaire occupant toute la périphérie de la tige, et de diamètre externe supérieur au diamètre de l'ouverture de la jupe. Dans la présente description, par commodité, on désignera ci-après par le terme bourrelet toute forme de protubérances entrant dans le cadre de l'invention. La protubérance, ou bourrelet, de la vis et les encoches de la jupe de la rondelle forment ainsi un ensemble coopérant qui permet la mise en place et le maintien, par un effet de clipsage élastique, de la rondelle autour de la tête de vis. Pour mettre la rondelle en place autour de la vis, il suffit de lui imprimer de façon classique un mouvement de déplacement le long de l'axe de la tige de vis, depuis l'extrémité inférieure de celle-ci opposée à la tête, jusqu'à cette dernière. Lorsqu'elle atteint le bourrelet situé sous la tête de vis, la jupe de la rondelle, de forme tronconique, bloque par sa partie inférieure contre ce bourrelet qui présente un diamètre supérieur à celle de son ouverture. Si l'utilisateur exerce alors une force plus importante de traction de la rondelle en direction la tête de vis, il provoque la déformation élastique des lames élastiques de la jupe situées entre les encoches. Ces lames s'écartent pour passer au-delà du bourrelet, puis elles reviennent à leur configuration initiale juste après cet obstacle. La rondelle se trouve alors dans sa position opérante, dans laquelle elle épouse la tête de vis. L'effet du bourrelet est alors tel, en combinaison avec la forme tronconique de la jupe qui est plus étroite dans sa partie inférieure, que la rondelle ne peut revenir spontanément en arrière. Il est nécessaire, pour la dégager de la vis, d'exercer sur elle un effort spécifique pour franchir à nouveau l'obstacle que constitue le bourrelet. La rondelle se trouve par conséquent maintenue de manière quasiment irréversible autour de la tête de vis. Le système selon l'invention permet ainsi avantageusement de supprimer les risques de perte de la rondelle. Cette dernière peut notamment être montée sur la vis dès sa fabrication, et l'ensemble être livré ainsi assemblé. Dans tous les cas, dès la première utilisation, une fois que la rondelle a été montée par effet de clipsage élastique autour de la tête de vis, c'est-à-dire dans sa position techniquement opérante, elle en reste solidaire durant toutes les opérations de vissage et dévissage subséquentes. Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, les dimensions de la ou des protubérance(s) sont telles que lorsque la rondelle est dans sa position opérante, autour de la tête de vis, la/les protubérance(s) se trouve(nt) à l'intérieur d'un cône de révolution déterminé par une face externe de la jupe annulaire, opposée à une face interne disposée en regard de la tête de vis. Le tore délimitant la/les protubérance(s), et en particulier sa hauteur selon l'axe de la tige, est tel qu'il est entièrement inclus dans le cône de la rondelle après serrage de la vis. Le système selon l'invention s'avère avantageusement particulièrement bien adapté aux procédés de fixation des panneaux existants, dans lesquels les orifices de réception des vis comportent une fraisure dans leur partie supérieure, en liaison avec la forme et le procédé de fabrication classiques des rondelles. En effet, avec les systèmes à vis à tête fraisée usuels, on observe lorsque la vis est complètement enfoncée dans son orifice de réception à fraisure dans le panneau, il subsiste un espace annulaire vide entre la tige de vis et la paroi de l'orifice, juste au-dessous de la tête de vis. Cet espace se situe plus exactement entre l'extrémité inférieure de la jupe de la rondelle et la paroi de l'orifice dans sa partie tronconique, juste au-dessus de sa partie cylindrique. L'existence de cet espace vide est due d'une part au procédé classique de fraisage de l'orifice, et d'autre part à la forme plate de la base de la jupe de la rondelle couramment utilisée, qui découle d'un procédé de fabrication simple et peu coûteux. Dans le système de vis et rondelle selon l'invention, le bourrelet est avantageusement formé sur la vis de façon telle que lorsque la vis équipée de la rondelle est fixée sur le panneau de carénage, ce bourrelet se situe uniquement dans l'espace vide existant de façon classique entre la vis et le panneau, sous la rondelle. La présence de ce bourrelet n'a ainsi avantageusement aucune conséquence sur la profondeur d'insertion de la vis dans le panneau, qui reste inchangée. La vis conserve la même capacité de serrage, et elle ne dépasse pas plus de la paroi du panneau que dans le cas des systèmes de l'art antérieur. La rondelle conserve également une position identique, si bien qu'elle reste parfaitement opérante dans son rôle d'appui sur la surface du panneau. La fixation au moyen de l'ensemble de vis et rondelle selon l'invention présente avantageusement les mêmes qualités que dans le cas des systèmes de l'art antérieur, avec l'avantage en plus de la suppression du risque de perte de la rondelle. Elle ne nécessite aucun outil ou procédé spécifique pour le perçage de l'orifice dans le panneau, et aucune modification des procédés simples de fabrication de rondelles existant. Le bourrelet est en outre dimensionné de telle sorte qu'il n'entre avantageusement pas en contact avec la surface du panneau, si bien qu'on élimine tout risque néfaste de poinçonnement du panneau par le bourrelet. L'invention s'applique cependant également à tous les autres cas dans lesquels l'orifice et la rondelle sont formés de telle façon qu'aucun espace vide ne se crée naturellement autour de l'extrémité supérieure de la tige de vis. Pour assurer la réception du bourrelet porté par la vis sans porter atteinte aux propriétés de solidité et d'aérodynamisme du carénage, il est alors simplement nécessaire de créer un tel espace, en modifiant spécifiquement soit la technique utilisée pour la formation de l'orifice, soit la forme de la base de la rondelle. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, la protubérance est formée en une pièce monobloc avec la vis, lors du procédé de fabrication de cette dernière, si bien qu'elle est figée dans sa position sous la base de la tête de vis. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les encoches sont régulièrement réparties sur la circonférence de la jupe de la rondelle. Une telle disposition facilite le passage de la rondelle au-delà du bourrelet, de façon équilibrée sur toute sa circonférence. Dans le même objectif de faciliter le passage de la rondelle au-delà du bourrelet, le nombre d'encoches est de préférence de trois ou de quatre, de manière à ce que les lames de jupe déterminées par les encoches soient de dimensions suffisamment réduites pour pouvoir s'écarter et permettre le passage de la jupe au-delà du bourrelet. L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, bien que non limitatifs, illustrés sur les figures 1 à 8, dans lesquelles : - la figure 1 représente en vue en coupe selon un plan radial un système de vis et rondelle selon l'art antérieur monté sur un panneau de carénage ; - les figures 2a et 2b montrent en vue de dessous un système de vis et rondelle selon l'invention assemblés l'un à l'autre, dans lequel la rondelle comporte respectivement 3 et 4 encoches ; - les figures 3a et 3b montrent des vues en coupe selon le plan A-A des systèmes respectifs des figures 2a et 2b ; - la figure 4 illustre le détail C de la figure 3a ; - la figure 5 illustre le détail D de la figure 3b ; - la figure 6 représente en vue en perspective un système de vis et rondelle selon l'invention, dans lequel la rondelle est prête à être engagée autour de la vis ; - la figure 7 représente en vue en perspective le système de la figure 6, dans lequel la rondelle est maintenue par clipsage autour de la tête de vis ; - et la figure 8 montre en vue en coupe selon un plan longitudinal un système de vis et rondelle selon l'invention monté sur un panneau de carénage. Un système classique de vis et rondelle de l'art antérieur utilisé pour la fixation par vissage d'un panneau de carénage d'avion sur sa structure support est représenté sur la figure 1, en vue en coupe selon un plan radial longitudinal. La vis 1, principale et de révolution autour d'un axe longitudinal 14, est formée d'une tête 2 de forme tronconique, dans la surface supérieure de laquelle est creusée une cavité 3 de réception d'un outil de vissage, par exemple à empreinte cruciforme. La tête 2 se prolonge, dans sa partie inférieure la plus étroite, par une tige 4 de forme cylindrique filetée sur au moins une partie de sa longueur. La rondelle 5 associée à la vis présente une couronne supérieure annulaire 6 de forme plate, qui se prolonge dans sa partie inférieure par une jupe annulaire tronconique 7 de base plate se terminant par une ouverture circulaire 15 de diamètre supérieur au diamètre de la tige de vis 4. Elle est formée en général en une matière métallique, notamment en acier, ou dans tout autre matériau adapté. La vis 1 et la rondelle 5 sont dimensionnées de telle sorte que la rondelle disposée autour de la tête de vis épouse la paroi de cette dernière. De façon classique, lors de son utilisation pour le vissage d'un panneau 8 de carénage d'avion, la vis 1 est insérée dans un orifice 9 formé dans le panneau 8. Cet orifice 9 présente une fraisure supérieure de forme tronconique parallèle à la surface extérieure de la tête de vis 2, mais de plus large diamètre de manière à être apte à recevoir, entre lui et la tête de vis, la jupe 7 de la rondelle 5. Dans sa partie inférieure, il se prolonge par une partie cylindrique. La vis 1 est insérée dans l'orifice 9 de manière à n'en dépasser que d'une hauteur aussi réduite que possible, par exemple sans compliquer la fabrication du panneau d'une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur de la couronne 6 de la rondelle, comme illustré sur la figure 1, de manière à préserver les propriétés d'aérodynamisme du panneau. La rondelle 2 est serrée entre la vis 1 et le panneau 8. Dans cette position de la vis 1 et de la rondelle 5, dans la configuration la plus courante, il subsiste entre la tige 4 de la vis 1 et la paroi interne de l'orifice 9, juste sous la base de la tête de vis 2, un espace annulaire 10 qui n'est pas occupé par la jupe 7 de la rondelle, en raison de la forme particulière de cette jupe dont le bord est perpendiculaire à la surface. Le système de vis et de rondelle selon l'invention reprend toutes les 8 caractéristiques connues énoncées ci-avant, c'est-à-dire la vis 1 à tête fraisée tronconique 2 et à tige cylindrique 4, et la rondelle 5 à couronne supérieure 6 et à jupe tronconique 7. Il comporte en plus, comme illustré notamment sur la figure 6, d'une part pour la vis 1 une protubérance ayant la forme d'un bourrelet annulaire 11 disposé à une extrémité supérieure de la tige 4, sous la base de la tête 2, et d'autre part pour la rondelle 5 des encoches radiales 12 ouvertes à leur extrémité inférieure, ménagées dans une partie inférieure de la jupe annulaire 7. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur cette figure 6, ces encoches 12 sont au nombre de quatre, régulièrement réparties sur la circonférence de la jupe 7. Le nombre d'encoches réalisées sur la rondelle n'est cependant pas limitatif de l'invention. Tout nombre d'encoches entre dans le cadre de l'invention, dans la mesure où il assure, en liaison avec la taille des encoches et la taille du bourrelet, que la rondelle puisse passer par-dessus le bourrelet, par déformation élastique des lames 13 de la jupe déterminées par les encoches, puis qu'elle reste maintenue dans cette position. Le bourrelet 11 présente un diamètre extérieur, c'est-à-dire son plus grand diamètre par rapport à l'axe longitudinal 14, qui est supérieur au diamètre de l'ouverture 15 de la partie inférieure de la jupe 7. Il est également dimensionné de façon à se trouver à l'intérieur du cône de révolution déterminé par la face externe de la jupe 7 lorsque la rondelle 5 se trouve dans sa position opérante, autour de la tête de vis 2, afin de ne pas interférer avec le panneau de carénage 8 lors du serrage de la vis. La largeur et la hauteur des encoches 12 sont choisies de façon concomitante, de manière à permettre la mise en place et le maintien de la rondelle 5 dans sa position opérante autour de la tête de vis 2, par un effet de clipsage élastique. Le système selon l'invention est représenté en vue de dessous sur les figures 2a et 2b, avec des nombres d'encoches 12 différents, respectivement 3 pour la figure 2a et 4 pour la figure 2b, réparties à intervalles réguliers sur la circonférence de la jupe 7. On comprend que les encoches 12 ont pour fonction de former entre deux encoches voisines une lame élastique 13. Le nombre et la répartition des encoches 12 peuvent donc être différents de ceux des cas illustrés. Lors de la mise en place de la rondelle 5 autour de la vis 1, pour atteindre la position opérante dans laquelle la rondelle entoure en l'épousant la tête de vis 2, la tige de vis 4 est tout d'abord engagée par son extrémité inférieure dans l'ouverture 15 de la rondelle 5, comme illustré sur la figure 6. La rondelle 5 est ensuite amenée en translation sur la tige 4, jusqu'à ce que son ouverture, au niveau du bord inférieur de la jupe 7, atteigne le bourrelet 11 qui arrête son déplacement. A partir de cette position un effort de traction plus important sur la rondelle, toujours en direction de la tête de vis 2, provoque l'écartement vers l'extérieur des lames élastiques 13 déterminées par les encoches 12 de la jupe de la rondelle 5. Cet écartement permet à la jupe 7 de franchir le bourrelet 11, pour atteindre la position opérante représentée sur la figure 7, dans laquelle la rondelle 5 entoure entièrement la tête de vis 2. En raison de leur élasticité, les lames élastiques 13 retrouvent sensiblement leur forme originale lorsque le bourrelet 11 est dépassé. Dans les modes de réalisation préférés de l'invention représentés sur les figures 3a et 3b, pour respectivement 3 et 4 encoches 12, on voit clairement que dans cette position la rondelle 5 est bloquée longitudinalement par les lames élastiques 13 de la jupe venant en appui contre la face supérieure du bourrelet 11. Tout mouvement de retour vers l'arrière est interdit, sauf à écarter les lames élastiques 13 les unes des autres de manière à leur permettre de franchir le bourrelet 11 en direction de l'extrémité inférieure de la tige de vis 4, ce qui ne peut être réalisé simplement. Il convient de noter que dans l'ensemble vis-rondelle de l'invention la rondelle, avant serrage de la vis, reste libre en rotation autour de l'axe 14 de la vis, et qu'elle assure donc bien les fonctions normales d'une rondelle. Le positionnement de la jupe 7 par rapport au bourrelet 11 est illustré de façon plus détaillée sur les figures 4 et 5, qui montrent les détails respectivement C et D des figures 3a et 3b. Avantageusement la vis 1 est livrée aux opérateurs déjà équipée de la rondelle 5. Lors de son utilisation, l'ensemble vis-rondelle reste solidaire et on ne court aucun risque de perdre la rondelle. Lorsque l'ensemble de vis et rondelle ainsi assemblées l'une à l'autre est fixé sur le panneau de carénage 8, comme illustré sur la figure 8, le bourrelet annulaire 11 occupe uniquement une partie de l'espace libre 10 observé de façon classique dans les systèmes de l'art antérieur entre la vis 1 et la paroi du panneau 8. Il ne gêne ainsi avantageusement pas le serrage correct de la vis dans son orifice de réception 9 dans le panneau et il ne risque pas d'endommager le panneau. La vis conserve ainsi les caractéristiques connues qui justifient sa mise en oeuvre, elle dépasse peu de la surface du panneau, elle assure la solidité de la fixation et le serrage de la rondelle 5 entre sa tête et la surface du panneau 8. La rondelle joue ainsi correctement son rôle d'appui sur cette surface. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-avant de la vis, il est considéré une protubérance 11 en forme de bourrelet de révolution. Cette protubérance 11, avantageusement formée lors de la fabrication de la vis, peut cependant être constituée de surépaisseurs localisées sur le périmètre de la vis, c'est-à- dire n'être constituée que d'une partie du bourrelet de révolution précédemment décrit. Par exemple, deux ou trois segments de bourrelet, formant des bossages, suffisent pour maintenir la rondelle sur la tige de la vis conformément à l'invention. Bien que ce mode de réalisation soit plus complexe à mettre en oeuvre, l'effort à exercer pour clipser la rondelle est alors réduit, ce qui s'avère intéressant dans le cas d'une rondelle dont les lames élastiques 13 sont relativement rigides. La description ci-avant illustre clairement que, par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. Elle propose notamment un système de vis et rondelle dans lequel la rondelle est rendue solidaire de la vis, si bien qu'il devient pratiquement impossible de la perdre lors des opérations de vissage et dévissage. REVENDICATIONS1. Système de vis (1) et rondelle d'appui (5) pour la fixation de panneau (8) de carénage d'avion, dans lequel ladite vis (1) comporte une tête (2) de forme tronconique au-dessus d'une tige cylindrique (4), et ladite rondelle (5) comporte une couronne supérieure annulaire (6) qui se prolonge sur un bord interne par une jupe inférieure annulaire tronconique (7) se terminant par une ouverture de diamètre supérieur au diamètre de la tige de vis (4), et de forme complémentaire de la forme de la tête (2) de ladite vis (1) de manière à être apte à épouser la surface extérieure de ladite tête, caractérisé en ce que ladite vis (1) comporte à une extrémité supérieure de la tige (4), sous la base de ladite tête (2), au moins une protubérance (11) inscrite dans un tore périphérique de diamètre externe supérieur au diamètre de ladite ouverture (15), et en ce que ladite jupe (7) de ladite rondelle (5) est munie dans une partie inférieure d'au moins deux encoches radiales (12) ouvertes du côté de ladite ouverture (15), et formées de manière à permettre, par déformation de lames élastiques (13) de ladite jupe déterminées par lesdites encoches (12), le passage au-delà de ladite protubérance (11) de ladite rondelle (5) déplacée autour de ladite vis (1) depuis une extrémité inférieure de ladite tige (4) jusqu'à atteindre une position opérante dans laquelle elle entoure ladite tête de vis (2), et à interdire le retour de ladite rondelle (5) depuis ladite position opérante. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions de la protubérance (11) sont telles que lorsque ladite rondelle (5) est dans ladite position opérante, ladite protubérance se trouve à l'intérieur d'un cône de révolution déterminé par une face externe de la jupe annulaire (7) opposée à une face interne en regard de la tête de vis (2). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les encoches (12) sont régulièrement réparties sur la circonférence de la jupe (7). 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les encoches (12) sont au nombre de trois. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite protubérance (11) est formée en une pièce monobloc avec ladite vis (1). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la largeur et la longueur des encoches (12) et le diamètre externe de ladite protubérance (11) sont choisies en combinaison les unes avec les autres, en fonction des caractéristiques d'élasticité du matériau formant la rondelle (5), de manière à permettre la mise en place et le maintien de ladite rondelle (5) dans ladite position opérante. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite protubérance (11) est un bourrelet annulaire.