Brevet FR3070632A1 — publié le 20190308

Véhicule et procédé pour fabriquer une trappe de visite L'invention concerne un véhicule comprenant des éléments d'habillage en forme de coque, dans lesquels il est prévu au moins une trappe de visite. L'invention concerne également un procédé pour fabriquer une telle trappe de visite. En raison de leur résistance et rigidité élevées au regard de leur poids, les pièces composites renforcées de fibres, fabriquées en un matériau 10 composite renforcé de fibres, conviennent notamment pour un mode de construction allégé. Les matériaux composites renforcés de fibres comportent un matériau à base de fibres et un matériau de matrice qui, avant la fabrication de la pièce composite renforcée de fibres, peuvent être disponibles sous forme séparée, ou bien être fournis sous la forme de pré- 15 imprégnés dits prépregs. Le matériau de matrice imprègne en règle générale la totalité de la surface du matériau à base de fibres et forme ainsi, après le durcissement, une unité intégrale avec le matériau à base de fibres. Grâce à cela les fibres du matériau à base de fibres, qui supportent la charge, sont maintenues dans leur orientation prescrite, et les propriétés 20 de résistance à la charge sont ainsi exploitées de manière spécifique aux pièces. Les matériaux composites renforcés de fibres, par exemple des stratifiés unidirectionnels, offrent précisément dans l'industrie aéronautique et 25 spatiale, ainsi que dans la construction automobile, un fort potentiel d'allègement de la construction pour des pièces de structure et des éléments d'habillage, ce qui permet, notamment dans le cas de véhicules, d'obtenir des gains de poids et ainsi de réduire la consommation de carburant et les coûts. Précisément dans le cas des avions, la surface 30 extérieure d'écoulement des éléments d'habillage joue un rôle particulièrement important, parce que des surfaces aérodynamiques lisses, continues, c'est-à-dire sans interstices ni gradins, permettent un écoulement laminaire, qui réduit encore la traînée de l'avion. Il est ainsi possible de réduire l'énergie nécessaire à la propulsion de l'avion, ce qui 35 conduit également à des économies de carburant. 2 Pour augmenter la probabilité d'une couche limite laminaire sur la surface d'écoulement, la surface d'écoulement, formée par la surface extérieure des éléments d'habillage, devrait dans une large mesure être d'une courbure continue et en conséquence lisse sur le plan aérodynamique, et notamment ne pas présenter d'interruptions dans la surface. Des éléments de fixation tels que des boulons ou des rivets traversant la surface d'écoulement favoriseraient un passage de la couche limite laminaire à une couche limite turbulente, et ne conviennent donc pas pour réaliser des surfaces io d'écoulement laminaires. Des trappes de visite ou trappes d'entretien, prévues dans les éléments d'habillage pour donner accès à des espaces creux situés derrière, doivent également, dans l'optique d'une couche limite laminaire, se raccorder de 15 manière jointive et plane avec les éléments d'habillage adjacents pour garantir ainsi une bonne transition dans les surfaces d'écoulement. Les trappes de visite ou trappes d'entretien prévues dans les éléments d'habillage et donc dans la surface d'écoulement de véhicules, posent le 20 problème de nécessiter un mécanisme d'actionnement permettant d'ouvrir et fermer manuellement la trappe de visite ou d'entretien. Ces mécanismes d'actionnement, par exemple des poignées, doivent avoir une taille suffisante pour garantir la possibilité de leur manipulation et de l'accès à l'espace intérieur, même par exemple avec des gants d'hiver. Ces poignées 25 agissent toutefois comme des zones perturbatrices d'une surface aérodynamique et ne sont en conséquence pas adaptées comme système de base pour obtenir une surface d'écoulement permettant un écoulement laminaire. 30 Aussi, le but de la présente invention consiste-t-il à indiquer un véhicule amélioré comportant, dans la surface d'écoulement des éléments d'habillage extérieurs pouvant être balayée par un écoulement laminaire, une trappe de visite qui n'entraîne pas d'effets perturbateurs dans la couche limite laminaire en cours de fonctionnement du véhicule, et qui favorise 35 notamment l'obtention d'une couche limite laminaire. Un autre but de l'invention consiste à indiquer un procédé amélioré permettant de fabriquer une telle trappe de visite dans un élément d'habillage. Le premier aspect du but recherché est atteint conformément à l'invention grâce à un véhicule selon la revendication 1. Conformément à la revendication 1, il est revendiqué un véhicule comprenant des éléments d'habillage en forme de coque, les éléments d'habillage étant agencés sur une structure de véhicule dudit véhicule. Dans l'un au moins des élémets d'habillage, il est prévu une trappe de visite, également dite trappe d'entretien, qui peut être amenée d'une position fermée à une position ouverte au moyen d'un mécanisme d'actionnement, et qui, dans la position ouverte, permet un accès temporaire à un espace creux du véhicule, situé derrière la trappe. 15 De telles trappes de visite ou d'entretien dans l'habillage de véhicules servent notamment à fournir un accès temporaire aux éléments techniques du véhicule situés derrière les éléments d'habillage, en vue de leur entretien et, en cas de défaut, de leur éventuel remplacement. Plus précisément dans 20 le cas des avions, de telles trappes de visite ou d'entretien sont d'une importance immanente au fonctionnement journalier, puisqu'il serait sinon impossible de garantir un accès aux éléments techniques de l'avion, qui sont hautement critiques sur le plan de la sécurité. 25 Conformément à l'invention, il est à présent prévu que le mécanisme d'actionnement possède au moins un système de ferrure push-to-open, qui interagit avec la trappe de visite de manière que lorsqu'une force est exercée sur la trappe de visite en direction de l'espace creux, la trappe de visite passe de la position fermée à la position ouverte dans une direction 30 d'éjection, le système de ferrure push-to-open possédant un poussoir d'éjection guidé dans un boitier de poussoir, précontraint dans la position fermée et bloqué dans le boitier de poussoir au moyen d'un arrêtoir configuré de manière que lorsqu'une force est exercée à l'encontre de la direction d'éjection, l'arrêtoir soit libéré et le poussoir d'éjection poussé 35 dans la direction d'éjection, le poussoir d'éjection étant agencé fixement sur 4 un côté intérieur de la trappe de visite. Conformément à l'invention, il est ainsi prévu que le mécanisme d'actionnement pour l'ouverture et la fermeture de la trappe de visite possède un système de ferrure push-to-open dans lequel un poussoir d'éjection est précontraint et bloqué dans la position fermée, l'arrêtoir étant conçu de manière que lors d'une pression à l'encontre de la direction d'ouverture, l'arrêtoir soit libéré et le poussoir d'éjection pousse la trappe de visite en direction de la position ouverte. Le poussoir d'éjection est ici 10 agencé fixement sur la trappe de visite et empêche ainsi la trappe de visite en position fermée de s'écarter d'elle-même de sa position fermée. Cela est notamment nécessaire pour des surfaces d'écoulement de véhicules très rapides, comme par exemple les avions. 15 Conformément à l'invention, cela permet de prévoir une trappe de visite ou d'entretien dans des éléments d'habillage de surfaces balayées par un écoulement de fluide, sans nécessiter pour autant des éléments d'actionnement, comme par exemple des poignées ou des cavités, agencés sur la surface extérieure, tout en permettant malgré tout une ouverture 20 rapide et simple de la trappe de visite ou d'entretien. Cela permet donc également la réalisation de surfaces possédant une propriété de couche limite laminaire, dans lesquelles se trouvent une ou plusieurs trappes de visite ou d'entretien. 25 Selon un mode de réalisation avantageux, la trappe de visite ou d'entretien est fabriquée en un matériau composite renforcé de fibres comprenant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice, pour satisfaire ainsi au principe d'un mode de construction allégée. 30 Dans ce cas, la trappe de visite peut être fabriquée en plusieurs couches de matériau à base de fibre, le poussoir d'éjection étant agencé fixement dans une zone métallisée des couches de matériau à base de fibres. Cet agencement fixe du poussoir d'éjection à l'intérieur de la zone métallisée de la trappe de visite peut en l'occurrence être effectué par exemple 35 moyennant soudage ou brasage. Il s'avère alors particulièrement avantageux de réaliser le poussoir d'éjection en un matériau se soudant ou se brasant particulièrement bien à la zone métallisée de la trappe de visite. Il est évident que le poussoir d'éjection est agencé fixement sur un côté 5 intérieur de la trappe de visite, dirigé vers l'espace creux devant être temporairement accessible par la trappe de visite à l'état ouvert. Au sens de la présente invention, un véhicule est ici un objet mobile, comme par exemple un aéronef, un véhicule routier, un véhicule sur rails ou un bateau. Les aéronefs sont, au sens de la présente invention, notamment des avions, comme par exemple des avions de ligne ou avions de passagers, mais également des giravions comme par exemple des hélicoptères. D'après un autre mode de réalisation avantageux, les éléments d'habillage sont également fabriqués partiellement ou en totalité en un matériau composite renforcé de fibres comprenant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice, l'ensemble de l'habillage du véhicule étant ainsi fabriqué en des matériaux composites renforcés de fibres, en satisfaisant ainsi de manière optimale au principe d'un mode de construction allégée. En vue de favoriser, en fonctionnement, une couche limite laminaire se maintenant le plus longtemps possible, il s'avère tout particulièrement avantageux que dans la position fermée, la trappe de visite arrive, par son côté extérieur, au ras du côté extérieur des éléments d'habillage environnants, en formant une surface plane, et qu'il n'existe donc pas de sauts dans la surface au niveau des transitions entre les éléments d'habillage et la trappe de visite. Selon un autre mode de réalisation avantageux, le boitier de poussoir est agencé sur la structure de véhicule, la trappe de visite en position fermée étant ainsi assujettie fixement à la structure de véhicule. D'après un autre mode de réalisation avantageux, l'arrêtoir est agencé dans le boitier de poussoir, de sorte que dans la position fermée le poussoir 6 d'éjection est maintenu précontraint dans le boitier de poussoir. Si l'on exerce à présent sur le poussoir d'éjection une force en sens contraire de la direction d'éjection, l'arrêtoir est libéré à l'intérieur du boitier de poussoir, et la force de précontrainte presse le poussoir d'éjection dans la direction d'éjection, de sorte que la trappe de visite passe de la position fermée à la position ouverte. Pour refermer la trappe de visite, c'est-à-dire faire passer la trappe de visite d'une position ouverte à la position fermée, on pousse la trappe de visite en io direction du véhicule, à savoir de l'espace creux du véhicule, le poussoir d'éjection étant à cette occasion poussé à l'intérieur du boitier de poussoir à l'encontre de la force de précontrainte, jusqu'à ce que le poussoir d'éjection agisse sur l'arrêtoir et bloque ainsi le poussoir d'éjection dans la position fermée. 15 La précontrainte du poussoir d'éjection dans la position fermée, en direction de la position ouverte, peut en l'occurrence être produite par exemple par un ressort se trouvant dans ou sur le boitier de poussoir. 20 Il est ici possible d'envisager que le poussoir d'éjection guidé linéairement dans le boitier de poussoir, soit guidé dans le boitier de poussoir de façon que le poussoir d'éjection, en position ouverte demeure dans le boitier de poussoir, et s'y appuie contre une butée de fin de course. Cela empêche que la trappe de visite puisse être totalement retirée. Mais on peut 25 également envisager que le poussoir d'éjection puisse être complètement enlevé du boitier de poussoir, en permettant ainsi d'accéder sans entraves à l'espace creux situé derrière. Lors de la remise en place de la trappe de visite, le poussoir d'éjection doit alors être réintroduit dans le boitier de poussoir et être pressé en direction de l'espace creux. 30 D'après un autre mode de réalisation avantageux les éléments d'habillage en forme de coque forment du côté extérieur, en commun avec la trappe de visite en position fermée, une surface d'écoulement permettant un écoulement laminaire. 35 7 Le deuxième aspect du but recherché est atteint conformément à l'invention grâce au procédé pour fabriquer une trappe de visite selon la revendication 10. Ce procédé comprend tout d'abord la fourniture et la préparation d'un matériau composite renforcé de fibres comportant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice, ainsi qu'un poussoir d'éjection d'un système de ferrure push-to-open d'un mécanisme d'actionnement, tel que décrit précédemment. Ensuite, le matériau à base de fibres est métallisé à l'aide d'un matériau 10 métallique, dans une zone où doit être agencé le poussoir d'éjection, pour supprimer localement dans la zone métallisée la propriété de matériau anisotrope du matériau à base de fibres et réaliser ainsi une zone rendue isotrope à l'intérieur du matériau à base de fibres. Avant ou après le durcissement du matériau de matrice ayant été infusé dans le matériau à 15 base de fibres, le poussoir d'éjection est alors soudé ou brasé sur la zone métallisée du matériau à base de fibres, du côté intérieur de la trappe de visite, en réalisant ainsi, après durcissement du matériau de matrice, une liaison intégrale fixe et résistante du poussoir d'éjection avec le matériau à base de fibres. 20 Dans ce contexte, on peut envisager de réaliser la trappe de visite en plusieurs couches de matériau à base de fibres, plusieurs des couches de matériau à base de fibres étant alors métallisées dans une zone commune. 25 L'invention va être explicitée sous forme d'exemple, au regard des figures annexées. Celles-ci montrent 30 Figure 1 une représentation schématique d'une partie d'un véhicule comprenant une trappe de visite à l'état fermé ; Figure 2 une représentation schématique de la trappe de visite à l'état ouvert ; 35 8 Figure 3 une représentation schématique d'une trappe de visite, lors du processus de fabrication. La figure 1 montre un détail d'une structure extérieure d'un véhicule 1 possédant une structure de véhicule 2 et des éléments d'habillage extérieurs 3. Les éléments d'habillage 3 forment ici, au niveau de leur couche extérieure, une surface d'écoulement 4, qui doit notamment former une couche limite laminaire, et sur laquelle un fluide est continuellement guidé, lorsque le véhicule se déplace. 10 Dans l'un de ces éléments d'habillage 3 se trouve une trappe de visite 5 représentée en position fermée dans l'exemple de réalisation de la figure 1. La position fermée signifie ici que la surface d'écoulement extérieure 6 de la trappe de visite 5, en ses points de transition vers les éléments d'habillage 15 3, arrive au ras de la surface d'écoulement 4 de ces derniers, en favorisant ainsi le maintien de la couche limite laminaire sur les surfaces d'écoulement 4 et 6. Entre la structure de véhicule 2 et la trappe de visite 5 est agencé un 20 mécanisme d'actionnement 7 qui, dans l'exemple de réalisation de la figure 2, possède au moins deux systèmes de ferrure push-to-open 8. Le mécanisme d'actionnement 7 avec les systèmes de ferrure push-to-open 8 est ici configure de manière qu'en position fermée, lorsqu'une force d'actionnement est exercée dans une direction d'actionnement Rb sur la 25 trappe de visite 5, sur la surface d'écoulement extérieure 6, la trappe de visite 5 est poussée dans une direction d'éjection Ra, et passe ainsi de la position fermée à la position ouverte. A cet effet, le système de ferrure push-to-open comprend un poussoir 30 d'éjection 9 guidé linéairement dans un boitier de poussoir 10 et maintenu dans la position fermée par un arrêtoir 11, et précontraint à l'aide d'un ressort 12. Si à présent l'arrêtoir 11 est libéré sous l'effet de l'actionnement de la trappe de visite 5 dans la direction d'actionnement Rb, le ressort de précontrainte 12 pousse le poussoir d'éjection 9 dans la direction d'éjection 35 Ra, ce qui pousse la trappe de visite 5 dans la direction d'éjection Ra, et la 9 fait ainsi passer en position ouverte. La position ouverte est montrée sur la figure 2, le poussoir d'éjection 9 ayant été, dans ce cas, complètement retiré du boitier de poussoir 10. Cela 5 permet d'accéder sans entraves à l'espace creux H se trouvant derrière les éléments d'habillage 3. Conformément à l'invention, le poussoir d'éjection 9 est agencé directement sur le côté intérieur de la trappe de visite 5 et est relié fixement à celle-ci, 10 de sorte que dans la position fermée, la trappe de visite 5 est maintenue de manière fiable par les boitiers de poussoir 10 agencés sur la structure de véhicule 2. Si à présent la trappe de visite 5 est remise en place, les poussoirs d'éjection 9 sont introduits dans le boitier de poussoir 10 respectif et poussés dans la direction d'actionnement Rb à l'encontre de la force du 15 ressort de précontrainte 12, jusqu'à ce que l'arrêtoir 11 soit en prise dans le boitier de poussoir 10 et maintienne le poussoir d'éjection 9 respectif dans la position fermée à l'intérieur du boitier de poussoir, à l'encontre de la force de précontrainte du ressort de précontrainte 12. 20 La figure 3 montre schématiquement une partie de la trappe de visite 5, réalisée en plusieurs couches de fibres. Dans une zone métallisée 13, les couches de fibres du matériau à base de fibres de la trappe de visite 5 ont été métallisées par un matériau métallique, en supprimant en conséquence, dans cette zone, la propriété d'anisotropie du matériau à base de fibres, et 25 en rendant cette zone isotrope. Dans cette zone métallisée 13, le poussoir d'éjection peut à présent être soudé ou brasé, c'est-à-dire être lié par continuité de matière à la zone métallisée, le poussoir d'éjection 9 étant alors maintenu de manière fixe et résistante sur la trappe de visite 5. 30 Une imprégnation d'un tel semi-produit hybride fibres-métal avec un matériau de matrice liquide, et le durcissement subséquent, permettent la réalisation de points d'application de charge intégrés à la fabrication qui, en liaison avec une pièce conjuguée adaptée, permettent la mise en oeuvre d'un système d'ouverture sans poignée pour des trappes de visite d'un 35 mode de construction en matière plastique renforcée de fibres, présentant IO sur un côté une surface exempte de défauts. En raison de la surface non perturbatrice opposée aux poussoirs d'éjection 9, un tel élément peut être intégré à des stratifiés de matière plastique en forme de plaque ou légèrement courbés, qui peuvent être mis en oeuvre en tant que plaque de 5 recouvrement ou de trappe de visite dans des surfaces soumises à un écoulement. 11 Nome c a ure des repères 1 - véhicule 2 structure de véhicule 3 éléments d'habillage 4 surface d'écoulement des éléments d'habillage 5 trappe de visite 6 - surface d'écoulement de la trappe de visite 7 mécanisme d'actionnement 10 8 système de ferrure push-to-open 9 poussoir d'éjection 10 boitier de poussoir 11 - arrêtoir 12 ressort de précontrainte 15 13 zone métallisée espace creux Ra direction d'éjection Rb - direction d'actionnement REVENDICATIONS1. Véhicule (1) comprenant des éléments d'habillage (3) en forme de coque agencés sur une structure de véhicule (2), véhicule dans lequel il est prévu dans au moins un élément d'habillage, une trappe de visite (5) qui peut être amenée d'une position fermée à une position ouverte au moyen d'un mécanisme d'actionnement (7), et qui, dans la position ouverte, permet un accès temporaire à un espace creux (H) du véhicule (1), situé derrière la trappe, 10 caractérisé en ce que le mécanisme d'actionnement (7) possède au moins un système de ferrure push-to-open (8), qui interagit avec la trappe de visite (5) de manière telle, que lorsqu'une force est exercée sur la trappe de visite (5) en direction de l'espace creux (H), la trappe de visite (5) passe de la position fermée à la position ouverte dans une direction d'éjection (Ra), 15 le système de ferrure push-to-open (8) possédant un poussoir d'éjection (9) guidé dans un boitier de poussoir (10), précontraint dans la position fermée et bloqué dans le boîtier de poussoir (10) au moyen d'un arrêtoir (11) configuré de manière telle que lorsqu'une force est exercée à l'encontre de la direction d'éjection (Ra), l'arrêtoir (11) soit débloqué et le poussoir 20 d'éjection (9) poussé dans la direction d'éjection (Ra), le poussoir d'éjection (9) étant agencé fixement sur un côté intérieur de la trappe de visite (5). 2. Véhicule (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la trappe de visite (5) est une pièce composite renforcée de fibres, fabriquée en un 25 matériau composite renforcé de fibres comprenant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice. 3. Véhicule (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la trappe de visite (5) est fabriquée en plusieurs couches de matériau à base de fibres, 30 le poussoir d'éjection (9) étant agencé fixement dans une zone métallisée du matériau à base de fibres. 4. Véhicule (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le poussoir d'éjection (9) est soudé ou brasé à la zone métallisée du matériau à base 35 de fibres. 13 5. Véhicule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie des éléments d'habillage (3) du véhicule (1) sont fabriqués en un matériau composite renforcé de fibres comprenant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice. 6. Véhicule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la position fermée, la trappe de visite (5) arrive, par son côté extérieur, au ras du côté extérieur des éléments d'habillage (3) adjacents, io en formant une surface plane. 7. Véhicule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boitier de poussoir (10) est agencé sur la structure de véhicule (2). 15 8., Véhicule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arrêtoir (11) est agencé dans le boitier de poussoir (10), et/ou en ce que le poussoir d'éjection (9) est précontraint dans la position fermée au moyen d'un ressort. 20 9. Véhicule (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments d'habillage (3) en forme de coque forment du côté extérieur, en commun avec la trappe de visite (5) en position fermée, une surface d'écoulement permettant un écoulement laminaire. 25 10. Procédé pour fabriquer une trappe de visite (5) comprenant les étapes suivantes : fournir et préparer un matériau composite renforcé de fibres comportant un matériau à base de fibres et un matériau de matrice, 30 ainsi que d'un poussoir d'éjection (9) d'un système de ferrure push- to-open (8) d'un mécanisme d'actionnement (7) ; métalliser une zone du matériau à base de fibres à l'aide d'un matériau métallique ; et durcir le matériau de matrice ayant été infusé dans le matériau à 35 base de fibres ; 14 caractérisé par fixer par brasage ou soudage le poussoir d'éjection (9) à la zone métallisée du matériau à base de fibres, avant ou après le durcissement du matériau de matrice. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la trappe de visite (5) est réalisée en plusieurs couches de matériau à base de fibres, plusieurs des couches de matériau à base de fibres étant alors métallisées dans une zone commune.10