Brevet FR3097282A1 — publié le 20201218

Description Titre de l'invention : Pièce de liaison en matériau composite, en particulier pour rotule Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne une pièce de liaison formée en matériau composite et apte à connecter deux membres par rotule. L'invention concerne également un ensemble de liaison comprenant une telle pièce de liaison et des pièces d'appui. Enfin, l'invention concerne un connecteur comprenant un tel ensemble de liaison et une rotule. Etat de la technique antérieure [0002] Traditionnellement, dans le domaine aéronautique, on utilise des pièces de liaison telles des ferrures métalliques réalisées par exemple en aluminium, en titane ou en acier. De telles pièces de liaison servent à connecter deux membres en mouvement relatif de roulage par l'intermédiaire d'une rotule interposée entre lesdits membres et solidaire de la pièce de liaison. C'est le cas par exemple d'une ferrure d'attache d'un inverseur de poussée d'une turbine d'avion. [0003] Cependant, l'utilisation d'une pièce de liaison formée au moins partiellement en matériau composite, c'est-à-dire en matière polymère organique renforcée de fibres telles que des fibres de carbone, est particulièrement intéressante pour les domaines où le gain de poids est essentiel, comme par exemple en aéronautique. [0004] Il est connu de JP60151414A de réaliser un bras en matériau plastique renforcé de fibres et comprenant une rotule sphérique, en empilant des couches successives de tissues pré-imprégnés dans deux demi-moules et autour de la rotule. Cependant la mise en oeuvre de cette pièce est complexe, longue, et nécessite beaucoup de manipulations. [0005] FR3067073 propose une pièce de liaison formée en matériau composite avec des fibres de renfort noyées dans une matrice plastique en résine de telle sorte que lesdites fibres de renfort forment, avec la résine, des plis empilés afin de former un stratifié. Toutefois, en cas de charge axiale importante, la résine entre lesdits plis à l'interface avec la rotule est mise en tension. Ceci a pour effet un délaminage prématuré du matériau composite autour du logement formé pour recevoir la rotule. Résumé de l'invention [0006] La présente invention vise à remédier à ces inconvénients susmentionnés. [0007] L'invention concerne une pièce de liaison en matériau composite comprenant une base et un corps principal s'étendant en saillie depuis une face supérieure de la base selon un premier plan géométrique, la base s'étendant selon un deuxième plan géométrique essentiellement perpendiculaire en premier plan en définissant des première 2 et seconde portions opposées de part et d'autre dudit corps principal. Le corps principal comprend une ouverture pour recevoir un premier élément de fixation. La base comprend des trous pour recevoir des deuxièmes éléments de fixation. [0008] Conformément à l'invention, la pièce de liaison est formée par une sangle extérieure et une partie de corps intérieure. La sangle s'étend de façon continue selon le premier plan géométrique entre les première et seconde portions de base et suivant le contour du corps principal. La sangle est supportée à sa surface intérieure par la partie de corps intérieure. La sangle entoure l'ouverture de telle sorte qu'une portion de surface intérieure de la sangle forme une première portion d'alésage de l'ouverture, la partie de corps intérieure formant une seconde portion d'alésage de l'ouverture. La sangle est réalisée en matériau composite constitué de fibres de renfort noyées dans une matrice plastique en résine, les fibres de renfort formant des plis avec la résine de façon à constituer un stratifié, lesdits plis étant chacun orientés parallèlement à la surface extérieure de la sangle extérieure. [0009] Grâce à l'invention, la pièce de liaison est constituée d'une sangle qui permet de supporter entre autres les efforts de traction. De plus, la sangle étant constituée d'un stratifié, les plis sont orientés de manière à prévenir tout délaminage lors d'une sollicitation axiale ou par projection d'efforts radiaux. Les orientations des plis suivent le contour de forme de la sangle. En outre, la pièce de liaison comprend une partie de corps intérieure afin de supporter les efforts de compression. [0010] Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non obligatoires de l'invention, une telle pièce de liaison peut incorporer les caractéristiques suivantes, prises isolément ou avec toute combinaison techniquement admissible : [0011] - Le corps principal et la base sont joints par des prolongements de forme courbe de part et d'autre de la paroi principale. La base comprend de part et d'autre du corps principal des portions essen- tiellement planes. Les trous pour recevoir les deuxièmes éléments de fixation sont en partie formé au travers des prolongements courbés. La matrice du matériau composite de la sangle est en résine thermodur- cissable, par exemple en époxy. La matrice du matériau composite de la sangle est en résine thermoplastique. Les fibres sont en carbone. Les fibres sont en fibre de verre. La partie de corps intérieure est formée d'un matériau métallique, par exemple du titane ou de l'acier. La partie de corps intérieure est formée d'un matériau plastique. La partie de corps intérieure est formée en matériau composite constitué de 3 fibres de renfort noyées dans une matrice plastique en résine. Les fibres de renfort du matériau composite de la partie de corps intérieure forment des plis avec la résine de façon à constituer un stratifié, lesdits plis étant parallèles entre eux. Les fibres de renfort du matériau composite de la partie de corps intérieure sont agencées de manière aléatoire. Une sangle intérieure est interposée entre la partie de corps intérieure et la sangle extérieure, ladite sangle intérieure étant réalisée en matériau composite constitué de fibres de renfort noyées dans une matrice plastique en résine, les fibres de renfort formant des plis avec la résine de façon à constituer un stratifié, lesdits plis étant chacun orientés parallèlement à ceux de la sangle extérieure. La partie de corps intérieure s'étend dans la base de la pièce de liaison. La partie de corps intérieure s'étend dans le corps principal de la pièce de [0012] L'invention concerne également un ensemble de liaison comprenant une pièce de liaison selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, et au moins une pièce d'appui percée d'un orifice traversant et destinée à être associée à un des deuxièmes éléments de fixation, la pièce d'appui étant placée en appui sur la base d'un côté du corps principal. [0013] Selon un mode de réalisation, la pièce d'appui est métallique réalisée par exemple en titane ou en acier. De manière alternative, la pièce d'appui est réalisée en matériau composite. [0014] Selon un mode de réalisation, un prolongement courbé est conformé pour recevoir une portion de pièce d'appui de forme courbée, par exemple cylindrique ou partiellement cylindrique. [0015] Selon un mode de réalisation, une portion plane de la base supporte une portion plane de pièce d'appui. [0016] L'invention concerne également un connecteur comprenant un ensemble de liaison selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, et une rotule installée dans l'ouverture du corps principal de la pièce de liaison, la rotule étant apte à autoriser par rotulage une articulation entre deux membres à connecter, la rotule servant de membre de fixation pour l'un des deux membres. [0017] Selon un mode de réalisation, une bague de montage est installée dans l'ouverture du corps principal de la pièce de liaison. [0018] Avantageusement, la bague de montage comprend sur sa périphérie intérieure une surface sphérique en conformité de forme avec une surface sphérique de la périphérie extérieure de la rotule. 100191 Selon un autre mode de réalisation, l'alésage de l'ouverture de la pièce de liaison est sphérique et est en conformité de forme avec une surface sphérique de la périphérie extérieure de la rotule. Brève description des figures [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif. [0021] La description est faite en référence aux dessMs annexés dans lesquels : [0022] [fig.11 est une représentation schématique d'un ensemble de liaison selon un premier mode de réalisation de l'invention ; [0023] [fig.21 est une vue agrandie de l'ouverture de l'ensemble de liaison de la Figure I. en section longitudinales selon un plan de coupe comprenant l'axe de ladite ouverture selon un premier aspect ; [0024] [fig.3] est une vue agrandie de l'ouverture de l'ensemble de liaison de la Figure I, en section longitudinales selon un plan de coupe comprenant l'axe de ladite ouverture, selon un second aspect ; [0025] [fig.4] est une représentation schématique d'un ensemble de liaison selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et [0026] [fig.5] est une représentation schématique d'un ensemble de liaison selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention 100271 La Figure 1 représente un mode de réalisation d'un ensemble de liaison référencé 1 dans son ensemble, et qui comporte une pièce de liaison 2 et une pièce d'appui 3. La pièce de liaison comprend un corps principal 4 et une base 5. 100281 Par exemple, la pièce de liaison 2 est destinée à assurer une fixation entre deux éléments, ici dans le but d'assembler des pièces mécaniques au sein d'équipements aéronautiques. 100291 Le corps principal 4 s'étend en saillie depuis une face supérieure de la base 5, selon un premier plan géométrique Pl, entre une première extrémité ancrée à la base 5 et une seconde extrémité dite « libre » formant une partie supérieure de la pièce de liaison 2. 100301 La base 5 s'étend selon un deuxième plan géométrique P2 essentiellement perpen- diculaire au plan PI et définissant deux branches 6, 7, ou portions, opposées qui dépassent de part et d'autre du corps principal 4. Chaque portion de base 6, 7 comprend deux ouvertures traversantes d'axe parallèle au plan PI. 100311 Par « essentiellement perpendiculaire », on entend ici que l'angle aigu entre les deux plans Pl et P2 est compris entre 300 et 90° inclus, de préférence entre 45° et 90° inclus, de préférence encore entre 60° et 90° inclus. 100321 La pièce d'appui 3 est placée en appui sur une portion 6 de la base 5 d'un côté du corps principal 4. La pièce d'appui 3 peut être métallique réalisée par exemple en titane ou en acier. De manière alternative, la pièce d'appui 3 peut être réalisée en matériau composite. Un prolongement courbé est conformé pour recevoir une portion de pièce d'appui 3 de forme partiellement cylindrique. Une portion plane de la portion 6 supporte une portion plane de la pièce d'appui 3. La pièce d'appui comprend en outre deux ouvertures traversantes 3-1, 3-2 coaxiales des ouvertures correspondantes de la portion 6 de base 5, ces ouvertures étant destinées à recevoir un élément de fixation, telle une vis, afin de solidariser lesdites pièce d'appui 3 et base 5 à un support. [0033] Dans l'exemple illustré en Figure 1, la pièce de liaison 2 présente une section glo- balement en forme de « T » renversé, le corps principal 4 formant la branche principale du «T ». Dans l'exemple illustré, le corps principal 4 s'étend verticalement et la base 5 s'étend horizontalement, de sorte que le plan P1 forme dans ce cas un plan de symétrie pour la pièce de liaison 2. [0034] Le corps principal 4 comprend une ouverture 8 d'axe X8 parallèle au plan P2 et inclus dans un plan P3 essentiellement perpendiculaire aux plans P1 et P2. L'ouverture 8 est traversante de part et d'autre du corps principal 4 est défini un alésage 9. L'ouverture 8 est destinée à recevoir une bague de montage (non illustrée) pour une rotule apte à autoriser par rotulagc une articulation entre deux membres à connecter, la rotule servant de membre de fixation pour l'un des deux membres. L'alésage 9 peut être cylindrique ou sphérique. [0035] Conformément à l'invention, la pièce de liaison 2 est formée par une sangle ex- térieure 10 et une partie de corps intérieure 11. [0036] La sangle extérieure 10 s'étend de façon continue selon le premier plan géométrique P1 entre les première et seconde poilions 6, 7 de la base 5 et suivant le contour du corps principal 4. [0037] La sangle extérieure 10 est réalisée en matériau composite constitué de fibres de renfort noyées dans une matrice plastique en résine, les fibres de renfort formant des plis 12 avec la résine de façon à constituer un stratifié, lesdits plis 12 étant chacun orientés parallèlement à la surface extérieure 13 de la sangle extérieure 10. Les plis 12 suivent ainsi le contour et le repliement de la sangle à l'extrémité libre du corps principal 4. [0038] La sangle extérieure 10 est supportée à sa surface intérieure par la pallie de corps in- térieure 11. La partie de corps intérieure 11, ou noyau, s'étend de manière continue dans la base 5 et le corps principal 4 de la pièce de liaison 2. La partie de corps intérieure 11 est réalisée en matière métallique, par exemple du titane ou de l'acier. Alternativement la partie de corps intérieure 11 est réalisée en matière plastique. Selon un aspect du premier mode de réalisation de l'invention illustré en Figure 2, la partie de corps intérieure 11 est réalisée en matériau composite constitué de fibres de renfort 6 noyées dans une matrice plastique en résine, les fibres de renfort formant des plis 14 avec la résine de façon à constituer un stratifié, lesdits plis 14 étant chacun orientés parallèlement aux plis 12 de la sangle extérieure 10 immédiatement adjacents. Les plis 14 s'étendent parallèlement au plan P3. [0039] Selon un autre aspect du premier mode de réalisation de l'invention illustré en Figure 3, les fibres de renfort du matériau composite de la partie dc corps intérieure 11 peuvent être agencées de manière aléatoire. [0040] La partie de corps intérieure 11 assure l'appui de l'ensemble de liaison 1 sur le support sur lequel il est fixé. [0041] Les portions 6, 7 de base 5 sont formées chacune par une superposition d'une portion de partie de corps intérieure 11 et d'une portion de sangle extérieure 10. La pièce d'appui 3 assure un maintien de l'empilement selon le premier plan Pl. [0042] La sangle extérieure 10 entoure l'ouverture 8 de telle sorte qu'une portion de surface intérieure de la sangle 10-1 forme une première portion de l'alésage 9 de l'ouverture 8. La partie de corps intérieure 11 forme une seconde portion 11-1 de l'alésage 9 de l'ouverture 8. L'alésage 9 de l'ouverture 8 est avantageusement partiellement usiné ou rectifié. [0043] Grâce à l'invention, la pièce de liaison 2 est constituée d'une sangle extérieure 10 qui permet de supporter les efforts de traction. De plus, la sangle extérieure 10 étant constituée d'un stratifié, les plis sont orientés unidimensionnellement de manière à prévenir tout délaminage lors d'une sollicitation axiale ou par projection d'efforts radiaux. En outre, la pièce de liaison 2 comprend une partie de corps intérieure 11 afin de supporter les efforts de compression. [0044] Un deuxième mode de réalisation de l'invention est illustré en Figure 4. Ce mode de réalisation diffère de celui précédemment décrit en ce qu'une sangle intérieure 15 est interposée entre la sangle extérieure 10 et la partie de corps intérieure 11. [0045] La sangle intérieure 15 est avantageusement réalisée en matériau composite constitué de fibres de renfort noyées dans une matrice plastique en résine, les fibres de renfort formant des plis avec la résine de façon à constituer un stratifié. Ces plis de la sangle intérieure sont chacun orientés parallèlement au plis 12 de la sangle intérieure 10. [0046] La surface supérieure de la sangle intérieure 15 forme deux portions 15-1, 15-2 de l'alésage 9 de l'ouverture 8. Cette sangle intérieure 15 permet de réduire les parties saillantes de la partie de corps intérieure 11 au niveau de l'alésage 9 usiné de l'ouverture 8. Les contraintes en ces zones s'en retrouvent réduites. La sangle intérieure 15 participe à la reprise des efforts de compression vers les fixations. [0047] Les portions 6, 7 de base 5 sont formées chacune par une superposition d'une portion de partie de corps intérieure 11, d'une portion de sangle intérieure 15, et d'une portion de sangle extérieure 10. La pièce d'appui 3 assure un maintien de l'empilement selon 7 le premier plan Pl. [0048] Un troisième mode de réalisation est illustré en Figure 5. Ce mode de réalisation diffère du précédent en cc que la partie de corps intérieure 11 ne s'étend plus qu'au niveau de la base 5 de la pièce de liaison 2. [0049] Le corps principal 4 est uniquement composé de la sangle extérieure 10 et de la sangle intérieure 15 qui occupe tout l'espace intérieur dudit corps 4. De manière avantageuse, les plis de la sangle intérieure 15 sont étagés selon le plan P3 afin de transmettre les efforts de compression aux fixations. [0050] En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation peuvent être, en totalité et seulement pour certaines d'entre elles, combinées entre elles. Ainsi, la pièce de liaison peut être adaptée en termes de coûts, de performance et de simplicité de mise en oeuvre. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] REVENDICATIONSPièce de liaison (2) en matériau composite comprenant une base (5) et un corps principal (4) s'étendant en saillie depuis une face supérieure dc la base (5) selon un premier plan géométrique (Pl), la base (5) s'étendant selon un deuxième plan géométrique (P2) essentiellement perpendiculaire en premier plan (PI) en définissant des première et seconde portions (6, 7) opposées de part et d'autre dudit corps principal (4), le corps principal (4) comprenant une ouverture (8) pour recevoir un premier élément de fixation, et la base (5) comprenant des trous pour recevoir des deuxièmes éléments de fixation, caractérisé en ce que la pièce de liaison (2) est formée par une sangle extérieure (10) et une partie de corps intérieure (11), la sangle extérieure (10) s'étendant de façon continue selon le premier plan géoménique (P1) entre les première et seconde portions (6, 7) de base (5) et suivant le contour du corps principal (4), la sangle extérieure (10) étant supportée à sa surface intérieure par la partie de corps intérieure (11), la sangle extérieure GO) entourant l'ouverture (8) de telle sorte qu'une portion de surface intérieure de la sangle (10) forme une première portion (10-1) de l'alésage (9) de l'ouverture (8), la partie de corps intérieure (11) formant une seconde portion (11-1) de l'alésage (9), la sangle extérieure GO) étant réalisée en matériau composite constitué de fibres de renfort noyées dans une matrice plastique en résine, les fibres de renfort formant des plis (12) avec la résine de façon à constituer un stratifié, lesdits plis (12) étant chacun orientés parallèlement à la surface extérieure de la sangle extérieure (10). Pièce de liaison selon la revendication 1, dans laquelle la partie de corps intérieure (11) est formée en matériau composite constitué de fibres de renfort noyées dans une matrice plastique en résine. Pièce de liaison selon la revendication 2, dans laquelle les fibres de renfort du matériau composite de la partie de corps intérieure (11) forment des plis (14) avec la résine de façon à constituer un stratifié, lesdits plis étant parallèles entre eux. Pièce de liaison selon la revendication 2, dans laquelle les fibres de renfort du matériau composite de la partie de corps intérieure (11) sont agencées de manière aléatoire. Pièce de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle une sangle intérieure (15) est interposée entre la partie de 9 corps intérieure (11) et la sangle extérieure (10), ladite sangle intérieure (15) étant réalisée en matériau composite constitué de fibres de renfort noyées dans une matrice plastique en résine, les fibres de renfort formant des plis avec la résine de façon à constituer un stratifié, lesdits plis étant chacun orientés parallèlement à ceux de la sangle extérieure (10). [Revendication 6] Pièce de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la partie de corps intérieure (11) s'étend dans la base (5) de la pièce de liaison (2). [Revendication 7] Pièce de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la partie de corps intérieure (11) s'étend dans le corps principal (4) de la pièce de liaison (2). [Revendication 8] Ensemble de liaison (1) comprenant une pièce de liaison (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et au moins une pièce d'appui (3) percée d'un orifice traversant et destinée à être associée à un des deuxièmes éléments de fixation, la pièce d'appui (3) étant placée en appui sur la base (5, 6, 7) d'un côté du corps principal (4). [Revendication 9] Ensemble de liaison selon la revendication 8, dans lequel un pro- longement courbé est conformé pour recevoir une portion de pièce d'appui (3) de forme courbée. [Revendication 10] Ensemble de liaison selon la revendication 8 ou 9, dans lequel une portion plane de la base (5, 6, 7) supporte une portion plane de pièce d'appui (3). [Revendication 11] Connecteur comprenant un ensemble de liaison (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, et une rotule installée dans l'ouverture du corps principal (4) de la pièce de liaison (2), la rotule étant apte à autoriser par rotulage une articulation entre deux membres à connecter, la rotule servant de membre de fixation pour l'un des deux membres.