Brevet FR3086354A1 — publié le 20200327

La présente invention concerne un dispositif de fixation servant à assembler entre eux des objets, puis à les libérer rapidement, pouvant être solidaire de l'un des objets à maintenir réunis, et d'autre part un moyen de retenue solidaire 5 de l'autre objet et configuré pour retenir avant libération ledit élément d'accrochage, ledit moyen de retenue étant constitué du rapprochement, autour d'une partie arrimable dudit élément d'accrochage, de plusieurs pièces séparables maintenues rapprochées par l'intermédiaire d'un moyen de précontrainte 10 désengageable. Elle concerne plus particulièrement ledit moyen de précontrainte désengageable. Un tel dispositif de fixation est utilisé dans le domaine des mécanismes de séparation utiles, non limitativement, lors du largage de charge sur avion, d'ouverture de générateurs solaires 15 sur satellite, de libération de tout mécanisme de sécurité, etc. Un tel dispositif de fixation est décrit dans le document WO 2009/138625 au Nom de la présente Demanderesse. Selon ce document, le moyen de retenue se présente la forme d'une pince, où les pièces séparables sont liées les unes aux 20 autres au travers de moyens déformables élastiquement qui tendent à les rappeler en écartement les unes des autres; tandis que lesdits moyens de précontrainte consistent en un élément constituant un lien, enroulé autour desdites pièces séparables en sorte de les maintenir refermées sur ledit élément 25 d'accrochage, et dont au moins une extrémité est fixée à un mécanisme de maintien de la tension exercée sur ce lien, qui comprend des moyens permettant de libérer cette tension à la demande. De manière préférentielle, le lien se présente sous la 30 forme d'un ruban en métal ou en matériau composite ou synthétique, enroulé sur lui-même pour être conformé une forme de ressort en spirale qui présente des caractéristiques de ressort, dont une extrémité, du côté de la spire intérieure, est solidarisée à l'une des parties séparables du moyen de retenue, 35 tandis que l'autre extrémité, du côté de la spire extérieure est, après enroulement dudit ruban sur ledit moyen de retenue 2 autour desdites parties séparables, solidarisée à un mécanisme de maintien permettant l'expansion dudit ruban à la libération. Il a toutefois été constaté que ce mode de réalisation présente des inconvénients. Le chargement dû à la sollicitation de la pince sous charge est principalement supporté par les spires intérieures du ressort spiral, ce qui induit donc une sur-contrainte sur ces spires intérieures alors que les spires extérieures sont sous-sollicitées. Lors de l'usage simultané de plusieurs mécanismes de relâchement, la synchronisation des relâchements est directement dépendante du dispositif de commande qui doit libérer les rubans en spirale en même temps, en association avec la dynamique d'ouverture de ces rubans. Cela nécessite que ces rubans soient strictement identiques, ce qui est extrêmement difficile à réaliser par déformation plastique du métal. En pratique la zone d'accrochage de l'extrémité intérieure est obtenue par pliage du ruban de métal, alors même que cette zone est la plus sollicitée. De ce fait cette zone cumule la sollicitation de traction fonctionnelle due à l'expansion sous charge avec la contrainte de dépliage du ruban métallique. Ce phénomène est particulièrement crucial car le métal plié à cet endroit est déjà fragilisé par sa mise en forme. En résumé, cette zone d'accrochage est un point très faible du ressort spiral. La résistance à l'expansion du ressort spiral se fait principalement par friction entre les spires du ressort, ce qui n'interdit pas des glissements relatifs entre les spires, particulièrement constatés lors des cycles thermiques provoquant des dilatations propres à favoriser ces glissements. Ce dernier phénomène provoque la réduction du chargement des éléments à relâcher lors des cyclages thermiques. La présente invention a pour but de proposer un dispositif de fixation, tel que défini précédemment, et dont moyen de 35 précontrainte désengageable présente des caractéristiques permettant de remédier aux divers inconvénients précités. 3 Selon l'invention, le lien présente l'aspect d'un ruban enroulé en spirale et comporte des caractéristiques de ressort, et il se caractérise en ce qu'il est fabriqué tel quel, dans sa forme finale, par un procédé de fabrication mettant en oeuvre 5 soit l'enlèvement de matière par usinage, soit par agrégation de matière. Un tel ressort en spirale n'est pas réalisé de manière habituelle par la mise en forme sous contrainte d'une bande de métal, il n'en présente donc pas les défauts. De manière 10 avantageuse des ressorts conçus ainsi dans le même matériau présentent tous les mêmes caractéristiques, en sorte qu'ils peuvent être utilisés pour des déclenchements simultanés. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé d'usinage est un procédé d'électroérosion au fil. 15 Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé de fabrication par agrégation de matière est un procédé d'impression métallique 3D. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé de fabrication par agrégation de matière 20 est complété par une opération de moulage puis de solidification. Le mode de fabrication du ressort selon l'invention permet des donner des formes particulières non réalisables par la méthode classique de mise en forme d'un ruban. Ainsi, non 25 limitativement, chacune des extrémités peut présenter une forme fonctionnelle. Selon une caractéristique additionnelle du dispositif de fixation selon l'invention, l'extrémité interne du ruban est rendue solidaire de l'un des éléments séparables, à cet effet 30 ladite extrémité comporte un renflement engagé dans une cavité ménagée dans ledit élément séparable, de forme complémentaire et rétentrice. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif de fixation selon l'invention, l'extrémité externe du ruban est 35 conformée en un crochet permettant la fixation d'un moyen apte à maintenir la tension. 4 Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, l'extrémité externe du ruban comporte un moyen permettant de garantir le verrouillage de la position fermée, lequel consiste en un élément faisant saillie 5 radialement dudit ruban, associé à une partie creuse de forme complémentaire apte à venir s'ancrer ledit élément lors de la mise en tension. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, le ruban comporte sur une portion, 10 susceptible de comprendre plusieurs spires, une multiplicité d'éléments faisant saillie radialement dudit ruban, ainsi qu'une multiplicité de parties creuses de forme complémentaire, les pas d'espacement étant choisis pour qu'en position de contrainte de la pince, chacun desdits éléments faisant saillie soit engagé 15 dans une desdites parties creuses. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, l'extrémité externe du ruban comporte un moyen permettant de garantir le verrouillage de la position fermée, lequel consiste en un rivet monté à ladite extrémité 20 externe, et présentant une protubérance apte à coopérer avec un trou percé dans la spire extérieure dudit ruban. Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, le lien présente une épaisseur non constante, à savoir que cette épaisseur est décroissante depuis l'intérieur 25 vers l'extérieur de la spirale, cette épaisseur décroissant avec l'angle de la spirale. Le ressort ainsi obtenu, présente une inertie faible, en tous cas moins élevée que si l'épaisseur du ruban était constante comme pour un ressort spiral de type classique. 30 Puisque de cette inertie découle la vitesse de déroulement du ressort lors de son relâchement, le moyen de précontrainte désengageable selon l'invention permet une dynamique d'ouverture plus rapide de la pince. Ce mode de réalisation du moyen de précontrainte 35 désengageable selon l'invention présente d'autres avantages. 5 En position fermée et lors d'une sollicitation d'expansion, la contrainte de traction est quasi uniforme dans les spires. Il est particulièrement résistant au niveau de son 5 extrémité intérieure, ce qui permet d'y réaliser des moyens solides de fixation à la pince. Dans le cas d'une fabrication par électroérosion au fil, cela permet l'usage de matériaux prétraités, donc particulièrement résistant tel que TA6V en grade 5, Inconel, 10 acier dur etc. D'autre part, une fabrication par électroérosion au fil permet également de garantir une précision propre à autoriser des dynamiques de déroulement similaires pour toute une population de ressorts, ce qui est particulièrement recherché 15 pour un usage simultané et synchrone. Les avantages et les caractéristiques du dispositif de fixation selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente plusieurs modes de réalisation non limitatifs. 20 Dans le dessin annexé : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un de moyen de précontrainte d'un dispositif de fixation selon l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique du même 25 dispositif de fixation, en utilisation. - la figure 3 représente une vue schématique de plusieurs dispositifs de fixation selon l'invention mis en oeuvre. En référence à la figure 1, on peut voir un moyen de précontrainte désengageable 1 selon l'invention, lequel se 30 présente sous la forme d'un ruban 2 enroulé en spirale, présentant la particularité d'être d'une épaisseur non constante, c'est-à-dire qu'elle est décroissante depuis l'extrémité interne 20 jusqu'à l'extrémité externe 21. Cette caractéristique est liée au mode de fabrication de ce 35 ruban, à savoir, selon l'invention, par enlèvement de matière par usinage, soit par agrégation de matière par impression 3D ou moulage. 6 De préférence, mais non limitativement, la décroissance est constante. En référence maintenant à la figure 2, on peut voir le moyen de précontrainte désengageable 1 associé à une pince 3, du 5 type de celle décrite dans le document WO 2009/138625. De cette pince 3 ne sont visibles que trois éléments séparables 30, destinés à entourer et retenir un élément d'accrochage, non représenté, pour former un dispositif de fixation. Ces éléments séparables 30 sont par ailleurs rappelés 10 élastiquement en écartement, le moyen de précontrainte désengageable 1 étant apte à les contraindre en rapprochement. L'extrémité interne 20 et l'un des éléments séparables 30, sont conformés pour être solidarisés l'un à l'autre. Selon le mode de réalisation représenté, l'extrémité 15 interne 20 présente un renflement 22, tandis que l'élément séparable 30 comporte une cavité 31 de forme complémentaire, rétentrice, dans laquelle est engagé et retenu le renflement 22. En l'occurrence, le renflement 22 est en forme de cylindre, d'axe parallèle à celui d'enroulement du ruban 2. 20 L'extrémité externe 21 est conformée en un crochet 23, permettant la fixation d'un moyen 4 de verrouillage. De manière avantageuse, le moyen de précontrainte désengageable 1 selon l'invention, comporte en outre un moyen permettant de garantir le verrouillage de la position fermée, 25 pour réaliser un blocage dans la direction ortho radiale pour verrouiller l'ouverture de la pince 3 et aussi un blocage dans le sens axial permettant une maîtrise de la position bloquée pendant les chocs et vibrations pouvant provoquer des glissement parasites des spires entre elles dans le sens axial. Le 30 verrouillage se fait alors par obstacle, ce qui interdit tout glissement, même lors de sollicitations dues aux cyclages thermiques Ce moyen consiste en deux éléments de formes complémentaires, un premier élément 24 faisant saillie de 35 périphérie du ruban 2, et un second élément 25, disposé à la base du crochet 23, formant une empreinte creuse complémentaire 7 de la forme du premier élément 24, et destiné après fermeture, à venir s'ancrer sur ce dernier. De manière avantageuse et préférentielle, l'élément 24 se présente sous la forme d'une barre saillante disposée 5 transversalement sur le ruban 2, et dont les côtés 26 et 27 sont biseautés, en sorte de ne pas s'opposer au décrochage et ne pas contrarier l'expansion lors du déverrouillage. Selon une variante, non représentée, le ruban 2 comporte plusieurs éléments 24 disposés et espacés longitudinalement 10 éventuellement sur plusieurs spires, ainsi que plusieurs éléments 25 chacun apte à coopérer avec un élément 24, en position resserrée autour de la ponce 3. En référence à la figure 3, on peut voir l'utilisation de trois pinces 3, chacune équipée d'un moyen de précontrainte 15 désengageable 1 selon l'invention. Les trois pinces 3 sont toutes en position fermée, les moyens de précontrainte désengageable 1 verrouillés au travers de liens 40, qui passent sur une goupille de déclenchement 6 qui renvoie angulairement les liens 40 vers des moyens 41 de 20 fixation et de maintien en tension des liens 40. On comprendra que le retrait de la goupille de déclenchement 6 provoque le relâchement simultané de la tension de tous les liens 40, et l'expansion des moyens de précontrainte désengageable 1 et l'ouverture REVENDICATIONS1. Dispositif de fixation servant à assembler entre eux des objets, puis à les libérer rapidement, formé d'un moyen de retenue (3) configuré pour retenir avant libération un élément d'accrochage, ledit moyen de retenue (3) étant constitué du rapprochement, autour d'une partie arrimable dudit élément d'accrochage, de plusieurs pièces séparables (30) maintenues rapprochées par l'intermédiaire d'un moyen de précontrainte désengageable (2), et où ledit moyen de retenue (3) présente la forme d'une pince, où les pièces séparables (30) sont liées les unes aux autres au travers de moyens déformables élastiquement qui tendent à les rappeler en écartement les unes des autres; tandis que ledit moyen de précontrainte (2) consiste en un élément constituant un lien, enroulé autour desdites pièces séparables (30) en sorte de les maintenir refermées sur ledit élément d'accrochage, et dont au moins une extrémité est fixée à un mécanisme (4) de maintien de la tension exercée sur ce lien, qui comprend également des moyens permettant de libérer cette tension à la demande, où ledit lien (2) présente l'aspect d'un ruban enroulé en spiral et comporte des caractéristiques de ressort, caractérisé en ce que ledit lien (2) est fabriqué tel quel, dans sa forme finale, par un procédé de fabrication mettant en oeuvre soit l'enlèvement de matière par usinage, soit l'agrégation de matière. 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé d'usinage est un procédé d'électroérosion au fil. 3. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé de fabrication par agrégation de matière est un procédé d'impression métallique 3D. 4. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé de fabrication par agrégation de matière est complété par une opération de moulage puis de solidification. 5. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité interne (20) du ruban (2) est rendue solidaire de l'un des éléments séparables (30), à cet effet ladite extrémité (20) comporte un renflement (22) engagé dans une cavité (31) ménagée dans ledit élément séparable (30), de forme complémentaire et rétentrice. 6. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité externe (21) du ruban (2) est conformée en un crochet (23) permettant la fixation d'un moyen (40) apte à maintenir la tension. 7. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité externe (21) du ruban (2) comporte un moyen permettant de garantir le verrouillage de la position fermée, lequel consiste en un élément (24) faisant saillie radialement dudit ruban (2), associé à une partie creuse (25) de forme complémentaire apte à venir s'ancrer ledit élément (24) lors de la mise en tension. 8. Dispositif de fixation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ruban (2) comporte sur une portion, susceptible de comprendre plusieurs spires, une multiplicité d'éléments (24) faisant saillie radialement dudit ruban (2), ainsi qu'une multiplicité de parties creuses (25) de forme complémentaire, les pas d'espacement étant choisis pour qu'en position de contrainte de la pince, chacun desdits éléments (24) faisant saillie soit engagé dans une desdites parties creuses (25). 9. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité externe (21) du ruban (2) comporte un moyen permettant de garantir le verrouillage de la position fermée, lequel consiste en un rivet monté à ladite extrémité externe (21), et présentant une protubérance apte à coopérer avec un trou percé dans la spire extérieure dudit ruban (2). 10. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le ruban (2) enroulé en spiral, présente une épaisseur non constante, à savoir que cette épaisseur est décroissante depuis l'intérieur vers l'extérieur de la spirale, cette épaisseur décroissant avec l'angle de la spirale.