Brevet FR2986587A1 — publié le 20130809

DISPOSITIF DE FIXATION RAPIDE La présente invention est relative à un dispositif de fixation rapide. Plus particulièrement, le dispositif selon l'invention est destiné à assurer la fixation rapide d'une pièce auxiliaire sur une pièce principale. A cet effet, les deux pièces sont traversées par un alésage et le dispositif est 5 placé dans cet alésage. bans une application visée par la présente invention, un dispositif de protection doit être fixé au niveau d'une sonde externe d'un aéronef, cette sonde faisant saillie au travers d'une ouverture réalisée dans la surface extérieure de l'aéronef. 10 Ce dispositif de protection sert à protéger la sonde des intempéries lors du stationnement de l'aéronef, ou de différents fluides lors d'opérations de lavage ou de peinture. Une telle protection est utilisée uniquement au sol et doit être retirée avant la mise en vol de l'aéronef. 15 Par conséquent, au cours de la vie d'un aéronef, le dispositif de protection doit être fixé et retiré de nombreuses fois. De plus, un aéronef comprenant généralement plusieurs sondes externes à protéger, plusieurs dispositifs de protection doivent être fixés en différents points de l'aéronef après chaque atterrissage et retirés avant chaque décollage. 20 Donc, le dispositif de fixation rapide doit permettre de fixer et de retirer simplement et rapidement chaque dispositif de protection. Plus généralement, le dispositif de fixation rapide doit permettre de solidariser et de désolidariser facilement et rapidement la pièce auxiliaire à la pièce principale. Selon une autre caractéristique attendue en raison des nombreuses opérations de montage et de démontage d'un dispositif de protection au cours de la vie d'un aéronef, le dispositif de fixation rapide doit permettre la réalisation d'un assemblage résistant à l'usure afin de garantir une certaine fiabilité dans la durée. Un dispositif de fixation rapide de l'art antérieur, répondant à ces contraintes 10 et plus généralement connu sous le nom de broche à billes, est décrit dans le brevet américain US-7.854.053. Ce dispositif de l'art antérieur comprend un corps creux dans lequel coulisse un plongeur actionné en translation par l'intermédiaire d'un poussoir et de moyens de rappel prévus au niveau de la tête du dispositif. 15 Afin de réaliser la fixation d'une pièce auxiliaire sur une pièce principale, le dispositif comprend en outre en bout du corps creux des billes de verrouillage actionnées par le plongeur. Les billes de verrouillage sont destinées à venir se loger dans une gorge réalisée dans l'alésage traversant la pièce principale, et la tête comprend une surface 20 d'appui destinée à venir au contact de la pièce auxiliaire pour la maintenir sur la pièce principale lorsque les billes sont logées dans la gorge de la pièce principale. Fonctionnellement, les billes de verrouillage peuvent rentrer dans le corps creux lorsque le poussoir est actionné et que le plongeur est entraîné vers le bout du corps creux, et les billes de verrouillage sont repoussées en partie hors du corps 25 creux lorsque le poussoir est relâché et que les moyens de rappel ramènent le plongeur vers la tête du dispositif. Selon un inconvénient majeur de ce dispositif de fixation de l'art antérieur, la distance entre les billes de verrouillage et la surface d'appui de la tête sur la pièce auxiliaire est fixe. Par conséquent, afin d'obtenir un assemblage avec un minimum de jeu entre les deux pièces à assembler, la gorge doit être réalisée à une profondeur bien précise dépendant de l'épaisseur de la pièce auxiliaire et de la distance entre les billes et la surface d'appui de la tête. Bien entendu, des cales peuvent être rajoutées entre la surface d'appui et la pièce auxiliaire pour compenser un jeu de montage positif. Cependant, cette solution nécessite des ajustements qui entraînent une perte de temps, et elle ne permet pas de compenser un jeu de montage négatif. Enfin, selon un autre inconvénient, ce dispositif de fixation rapide de l'art 10 antérieur ne permet pas de maintenir une étanchéité entre différentes pièces auxiliaires d'épaisseurs différentes et la pièce principale, sauf à fabriquer ces pièces avec précision et à réaliser la gorge à une profondeur calculée au cas par Cas. D'autre part, et même si elle est obtenue, la précision requise rend la qualité de 15 l'assemblage et donc de l'étanchéité sensible à l'usure. La présente invention vise à pallier ces inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention propose un dispositif de fixation rapide pour la fixation d'une pièce auxiliaire sur une pièce principale par l'intermédiaire d'un alésage traversant ces pièces, le dispositif comprenant un corps creux s'étendant le long d'un axe longitudinal, un plongeur se translatant dans le corps creux le long de l'axe longitudinal, et des éléments de verrouillage situés au bout du corps creux et destinés à bloquer la translation du corps creux dans l'alésage, les éléments de verrouillage étant activés/désactivés par la translation du plongeur, le dispositif comprenant une surface d'appui destinée à venir au contact de la surface extérieure de la pièce auxiliaire, et le corps creux comprenant une tête à l'opposé du bout, le dispositif étant caractérisé en ce que la surface d'appui est mobile par rapport au corps creux. Grâce à la mobilité de la surface d'appui par rapport au corps creux, le dispositif de fixation rapide selon l'invention peut être utilisé pour la fixation de pièces auxiliaires de différentes épaisseurs. De plus, grâce à l'action de moyens de poussée, une pression de maintien suffisante est appliquée par cette surface d'appui sur la pièce auxiliaire. L'invention couvre aussi un procédé de fixation d'un dispositif de protection d'une sonde externe d'un aéronef effectué avec ce dispositif de fixation rapide. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 illustre une vue en perspective d'un dispositif de fixation rapide selon l'invention, - la figure 2 illustre une vue en coupe selon un plan médian d'un dispositif de fixation rapide selon l'invention dans une position de déverrouillage de la fixation d'une pièce auxiliaire sur une pièce principale, - la figure 3 illustre une vue en coupe selon un plan médian d'un dispositif de fixation rapide selon l'invention dans une position de verrouillage de la fixation d'une pièce auxiliaire sur une pièce principale, - la figure 4 illustre une vue d'un dispositif de fixation rapide selon l'invention utilisé pour la fixation d'un dispositif de protection d'une sonde externe d'un aéronef. La présente invention est relative à un dispositif 10 de fixation rapide, de type broche à billes. Comme illustré sur les différentes figures, le dispositif 10 de fixation rapide comprend un corps creux 12 s'étendant le long d'un axe longitudinal Al et un plongeur 14 se translatant dans le corps creux 12 le long de l'axe longitudinal Al. Afin de fixer ou d'assurer le maintien d'une pièce auxiliaire P2 sur une pièce principale P1 par l'intermédiaire d'un alésage AL traversant ces pièces (P1,P2), le 29865 8 7 5 dispositif 10 comprend une surface d'appui 20 destinée à venir au contact de la surface extérieure 52 de la pièce auxiliaire P2 et des éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4) situés au bout 18 du corps creux 12 et destinés à bloquer la translation du corps creux 12 dans l'alésage AL. 5 Le corps creux 12 comprend aussi une tête 24 à l'opposé de son bout 18. Les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4) sont activés/désactivés par la translation T du plongeur 14. Pour désactiver les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4), le plongeur 14 est entraîné en translation le long de l'axe longitudinal Al et dans la direction Dl 10 vers le bout 18 du corps creux 12 de manière à permettre aux éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4) de rentrer dans le corps creux 12, comme cela est illustré en figure 2. A cet effet, le plongeur 14 comprend une portion 15 de section réduite libérant un volume dans le corps creux 12 pour la réception des éléments de verrouillage 15 (16-1,16-2,16-3,16-4) lorsque cette portion 15 se retrouve dans l'alignement de ces éléments. Afin d'être entraîné en translation le long de l'axe longitudinal Al et dans la direction D1, le plongeur 14 comprend un poussoir 26 situé dans la tête 24 et actionnable manuellement. 20 Pour activer les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4), le plongeur 14 est entraîné en translation le long de l'axe longitudinal Al et dans la direction D2, opposée à la direction D1, vers la tête 24 de manière à repousser les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4) en partie hors du corps creux 12, comme cela est illustré en figure 3. 25 Lors de cette désactivation, la portion 15 de section réduite n'est plus alignée avec les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4). Afin d'entraîner automatiquement le plongeur 14 en translation le long de l'axe longitudinal Al et dans la direction D2 opposée à celle du bout 18 du corps creux 12 dès que le poussoir 26 est relâché, un ressort de compression 28 est monté dans la tête 24 de manière à repousser le poussoir 26, et donc le plongeur 14, dans la direction b2. Lorsqu'ils sont activés, les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4) 5 dépassent en partie à l'extérieur du corps creux 12. La section du corps creux 12, dans un plan transversal PT, correspondant à la section de l'alésage AL au jeu de montage près, l'alésage AL comprend un logement LO permettant aux éléments (16-1,16-2,16-3,16-4) de sortir du corps creux 12. 10 Le logement LO est réalisé dans la pièce principale P1 et il présente une dimension, notamment radiale, plus importante autour de l'axe longitudinal Al que l'alésage AL. Ainsi, le logement LO présente au moins une surface d'arrêt SA, dans la direction correspondant au retrait R1 du corps creux 12 de l'alésage AL, contre 15 laquelle les éléments (16-1,16-2,16-3,16-4) activés et sortis viennent en butée. bans un mode de réalisation de l'invention, le corps creux 12 et l'alésage AL sont cylindriques le long de l'axe longitudinal Al, et la surface d'arrêt SA prend la forme d'un épaulement intérieur de l'alésage AL, ou d'une gorge, réalisé dans la pièce principale Pl. 20 Le dispositif 10 de fixation rapide comprend au moins un élément de verrouillage. Cependant, pour assurer une fixation plus fiable et plus rigide, le dispositif 10 de fixation rapide comprend quatre éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4) répartis à 90° autour de l'axe longitudinal Al. bans un mode de réalisation de l'invention, les éléments de verrouillage (16-1,16- 25 2,16-3,16-4) sont des billes. Afin de maintenir la pièce auxiliaire P2 plaquée sur la pièce principale Pl, la surface d'appui 20 du dispositif 10 selon l'invention est mobile par rapport au corps creux 12. Cette mobilité permet de faire varier la distance bJ entre la surface d'appui 20 et les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4), et donc d'adapter le dispositif 10 de fixation rapide à différentes cotes d'assemblage. Les cotes d'assemblage comprennent l'épaisseur E2 de la pièce auxiliaire P2, la 5 profondeur El de réalisation du logement LO dans l'alésage AL, et l'épaisseur E3 d'éventuels moyens d'étanchéité M3 intercalés entre la pièce auxiliaire P2 et la pièce principale Pl. Afin d'adapter au mieux la distance bJ entre la surface d'appui 20 et les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4), la position de la surface d'appui 10 20 par rapport au corps creux 12 est ajustable le long de l'axe longitudinal Al. Afin d'ajuster automatiquement cette position de la surface d'appui 20 par rapport au corps creux 12, le dispositif 10 de fixation rapide comprend des moyens de poussée 22 repoussant la surface d'appui 20 dans la direction bl vers le bout 18 du corps creux 12 et les éléments de verrouillage. 15 Lorsque des moyens d'étanchéité M3 sont intercalés entre la pièce auxiliaire P2 et la pièce principale Pl, les moyens de poussée 22 permettent de maintenir ces moyens d'étanchéité M3 comprimés et donc de garantir l'étanchéité entre ces pièces (P1,P2). Ces moyens de poussée 22 sont mécaniques et intercalés entre la tête 24 et la 20 surface d'appui 20. Ainsi, les moyens de poussée 22 sont comprimés par l'utilisateur lors de la mise en place du dispositif 10 de fixation rapide dans l'alésage AL. Selon un mode de réalisation de l'invention, la surface d'appui 20 est supportée par une bague d'appui 30 coulissant sur le corps creux 12, et les moyens de 25 poussée 22 comprennent au moins un ressort de compression 32 enserré entre la tête 24 et la bague d'appui 30. Et, une bague support 34 coulissant sur le corps creux 12 est intercalée entre les moyens de poussée 22 et la tête 24. Le corps creux 12 étant cylindrique le long de l'axe longitudinal Al, chaque bague (30,34) possède un corps de révolution autour de l'axe longitudinal Al traversé respectivement par un trou cylindrique (36,38), chaque trou cylindrique (36,38) étant de diamètre intérieur égal au jeu de montage près au diamètre extérieur b12 du corps creux 12. Chaque bague (30,34) comprend respectivement un épaulement extérieur (40,42) pour recevoir le ressort 32 des moyens de poussée 22. Les épaulements extérieurs (40,42) de ces bagues (30,34) sont montés face-à-face et réalisés dans des dimensions adaptées de façon que ces épaulements 10 extérieurs (40,42) pénètrent à l'intérieur des spires du ressort 32 pour le maintenir fermement lors de sa compression. Afin d'éviter un démontage du dispositif 10, et notamment des bagues (30,34) et des moyens de poussée 22 lorsqu'ils sont assemblés sur le corps creux 12, le dispositif 10 de fixation rapide comprend des moyens d'arrêt 44 du mouvement 15 de la surface d'appui 20 dans la direction bl vers le bout 18 du corps creux 12. Ces moyens d'arrêt 44 bloquent le coulissement de la bague d'appui 30 dans la direction bl vers le bout 18 du corps creux 12. bans un mode de réalisation de l'invention dans lequel le corps creux 12 est cylindrique, les moyens d'arrêt 44 prennent la forme d'un anneau élastique 46 20 monté sur le diamètre extérieur b12 du corps creux 12. be plus, la bague d'appui 30 comprend un dégagement intérieur 48 débouchant dans la surface d'appui 20 et permettant aux moyens d'arrêt 44 de coulisser à l'intérieur de la bague d'appui 30. Ainsi, les moyens d'arrêt 44 ne perturbent pas la mise en contact de la surface 25 d'appui 20 sur la pièce auxiliaire P2. bans un mode de réalisation de l'invention dans lequel la bague d'appui 30 possède un corps de révolution autour de l'axe longitudinal Al, le dégagement intérieur est cylindrique le long de l'axe longitudinal Al et la surface d'appui 20 prend la forme d'une couronne. Comme illustré en figure 2, les moyens d'arrêt 44 permettent de fixer la distance bJ minimale entre la surface d'appui 20 et les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4). La distance bJ maximale entre la surface d'appui 20 et les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4), soit la distance de débattement de la surface d'appui 20 par rapport au corps creux 12 le long de l'axe longitudinal Al, est aussi fixée par la capacité de compression longitudinale des moyens de poussée 22. bans un mode de réalisation de l'invention, la distance de débattement de la surface d'appui 20 par rapport au corps creux 12 le long de l'axe longitudinal Al est d'environ 6 mm. Cette distance de débattement permet d'utiliser le dispositif 10 de fixation rapide pour le maintien de différentes pièces auxiliaires P2 de différentes épaisseurs E2. bans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de poussée 22 ont une raideur correspondant à une constante k d'environ 4,18 permettant d'appliquer une pression de maintien suffisante sur la pièce auxiliaire P2. be plus, dans le cas où des moyens d'étanchéité M3 sont intercalés entre la pièce auxiliaire P2 et la pièce principale Pl, cette raideur permet de maintenir une étanchéité efficace et durable entre les pièces (P1, P2). Comme illustré en figure 4, le dispositif 10 de fixation rapide selon l'invention est utilisé pour fixer un dispositif de protection 50 sur une sonde externe 52 d'un aéronef. La sonde 52 fait saillie au travers d'une ouverture 54 réalisée dans la peau extérieure 56 du fuselage de l'aéronef. La sonde 52 comprend une partie extérieure 58 dépassant de la peau extérieure et nécessitant d'être protégée des intempéries lors du stationnement de l'aéronef ou de divers fluides lors des opérations de lavage ou de peinture, ainsi qu'une partie intérieure 60 en retrait de la peau extérieure 56 de l'aéronef. Cette partie extérieure 58 peut prendre la forme d'un conduit dans le cas d'une sonde destinée à mesurer une pression. Afin de protéger la partie extérieure 58 de la sonde, le dispositif de protection 50 comprend une bride rigide 62 de fixation à la peau extérieure 56 de l'aéronef et une enveloppe 64 de protection. L'enveloppe souple 64 est réalisée dans un matériau étanche et reliée de manière étanche au col 68 de la bride 62, et des moyens d'étanchéité 66 sont intercalés 10 entre la bride 62 et la peau extérieure 56. bans cette application, la pièce principale P1 est la peau extérieure 56 du fuselage de l'aéronef, tandis que la pièce auxiliaire P2 est la bride rigide 62 du dispositif de protection 50. Pour la mise en oeuvre de la fixation, un alésage AL traverse la bride rigide 62 et 15 la peau extérieure 56 le long d'un axe longitudinal Al. Cet alésage AL comprend dans la peau extérieure 56 un logement LO permettant aux éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4) du dispositif 10 utilisé de sortir du corps creux 12. Ce logement LO présente au moins une surface d'arrêt SA, dans la direction 20 correspondant au retrait R1 du corps creux 12 de l'alésage AL, contre laquelle les éléments (16-1,16-2,16-3,16-4) activés et sortis viennent en butée. Une fois les éléments de verrouillage (16-1,16-2,16-3,16-4) en butée dans le logement LO, les moyens de poussée 22 maintiennent la surface d'appui 20 en pression contre le col 68 de la bride rigide 62. 25 La présente invention couvre ce procédé de fixation d'un dispositif de protection 50 d'une sonde externe 52 d'un aéronef à la peau extérieure 56 du fuselage de l'aéronef à l'aide d'au moins un dispositif 10 de fixation rapide selon l'invention, ainsi que l'assemblage obtenu par ce procédé. Comme illustré en figure 1, le corps creux 12 comprend des moyens de liaison 70 à la pièce auxiliaire P2, ainsi que des moyens de préhension 72 facilitant la manipulation du dispositif 10. Comme illustré en figure 4, les moyens de liaison 70 permettent de relier le 5 dispositif 10 au dispositif de protection 50, et plus particulièrement à l'enveloppe 64 de protection.