Brevet FR3101849A1 — publié le 20210416

Vitrage monté sur une structure par des points de fixation dont un au moins est exempt de jeu par rapport au vitrage ou à un cadre de pincement de celui-ci. L’invention a pour objet - un vitrage monolithique ou feuilleté (1), boulonné ou pincé par un cadre (4) lui-même boulonné sur ou à travers une structure (3), caractérisé en ce que dans une partie au moins de la périphérie du vitrage de souplesse maximale ou de raideur minimale vis-à-vis du phénomène de flambement, ledit boulonnage est réalisé au moyen d’au moins un boulon (2) inséré dans une douille (7) concentrique au boulon (2), ou remplacé par l’insertion d’une douille (7) ou d’un pion (7), chaque douille (7) ou chaque pion (7) étant monté(e) sans jeu sur le vitrage (1) ou sur le cadre (4), et sur ou à travers la structure (3) ; - l’application de ce vitrage (1) comme vitrage aéronautique. Figure pour l’abrégé : Fig. 7 Vitrage monté sur une structure par des points de fixation dont un au moins est exempt de jeu par rapport au vitrage ou à un cadre de pincement de celui-ci L’invention se rapporte au domaine des vitrages boulonnés de véhicules (terrestre, aquatique ou aérien) soumis à des pressions (statiques ou dynamiques) pouvant présenter un risque de flambement. Actuellement, les vitrages sont boulonnés directement ou par l’intermédiaire d’un cadre de pincement du vitrage, sur ou à travers la structure de montage (carlingue d’avion,…) de sorte à maintenir le vitrage solidaire de celle-ci. Les vis viennent maintenir en appuis le vitrage sur la structure. Les points de fixation peuvent être nombreux, par exemple d’un nombre supérieur à 80 pour un vitrage de 1,2 m 2 : cela impose de monter les vis avec un jeu sur le vitrage ou le cadre de pincement de celui-ci, pour que les trous dans ce vitrage ou dans ce cadre soient en face de ceux correspondants dans la structure, pour les boulons serrés en dernier lieu. L’arrêt en translation du vitrage se fait par frottement (sous la tête de vis), et le rotulage sollicite le corps de la vis elle-même. Pour se prémunir du risque de flambement, les possibilités sont d’épaissir le transparent et/ou le cadre pour augmenter la raideur du vitrage, et/ou de multiplier le nombre de points de fixation pour rigidifier les conditions aux limites. Ces possibilités posent plusieurs problèmes, d’importance variable selon les domaines (terrestre / aérien), qui sont les suivants : - augmentation importante du poids : épaissir le transparent et augmenter le nombre de fixations impacte directement le poids du vitrage ; c’est particulièrement problématique dans les applications aéronautiques ; - augmentation du temps de montage: augmenter le nombre de fixations signifie un temps de remplacement plus long et plus coûteux (en temps et en composants) ; par ailleurs, multiplier le nombre de points de fixation augmente la complexité du serrage (ordre) et la répétabilité des conditions aux limites ; - affaiblissement de la résistance au bord : les perçages sont des zones de concentration de contraintes importantes ; augmenter le nombre de perçages signifie augmenter les contraintes ; par ailleurs, un transparent plus épais (plus raide) transmettra davantage de contraintes aux attachements en cas de choc (oiseau, piéton, animal, projectile…) : le bord de la structure de montage et le bord du vitrage (cadre) devront être dimensionnés en conséquence (plus lourd). L’invention consiste à définir des points de fixation spécifiques (fixation rigide), combinant la fonction traditionnelle de maintien en appui du vitrage sur la structure avec des fonctions anti-translation et anti-rotulage pour rigidifier localement les conditions aux limites. A cet effet, l’invention a pour objet un vitrage monolithique ou feuilleté, boulonné ou pincé par un cadre lui-même boulonné sur ou à travers une structure, caractérisé en ce que dans une partie au moins de la périphérie du vitrage de souplesse maximale ou de raideur minimale vis-à-vis du phénomène de flambement, ledit boulonnage est réalisé au moyen d’au moins un boulon inséré dans une douille concentrique au boulon, ou remplacé par l’insertion d’une douille ou d’un pion, chaque douille ou chaque pion étant monté(e) sans jeu sur le vitrage ou sur le cadre, et sur ou à travers la structure. Un vitrage monolithique consiste en une unique feuille transparente en verre minéral tel que sodocalcique, aluminosilicate, borosilicate…, éventuellement trempée thermiquement ou renforcée chimiquement, ou en matériau polymère tel que poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), polycarbonate (PC), polyuréthane (PU), résine ionomère… Un vitrage feuilleté est constitué de plusieurs telles feuilles transparentes en verre minéral ou en matériau polymère collées deux à deux par une couche adhésive intercalaire en polyvinylbutyral (PVB), polyuréthane thermoplastique (TPU), éthylène-acétate de vinyle (EVA)… Quand une douille est employée, elle est insérée sans jeu dans un trou correspondant du vitrage ou du cadre de pincement de celui-ci. La vis d’un boulon concentrique à la douille peut être insérée dans celle-ci, ou au contraire, la douille est indépendante de toute vis, de tout ensemble vis-écrou (boulon). La douille, comme le pion, est également insérée sans jeu dans un trou correspondant de la structure de montage, éventuellement en traversant la structure. Les points de fixation rigides (sans jeu) sont spécialement définis (quantité et position) en fonction des paramètres du cas d’emploi (dimension/forme/épaisseur du vitrage, rigidité structure, répartition de la pression, matériaux mis en œuvre…) pour éviter tout hyper-statisme et conserver la montabilité du produit sans contraintes. Le nombre des douilles et pions, le passage d’une vis ou non dans une douille, les formes des douilles et pions utilisés (vues plus en détails ci-dessous), la présence ou non d’un épaulement sur les douilles/pions, et l’utilisation conjointe de douilles et/ou de pions différents seront aussi adaptés en fonction de ces paramètres du cas d’emploi. Les points de fixation rigides conformes à l’invention sont intéressants pour les vitrages soumis à des pressions susceptibles de provoquer du flambement et dont on souhaite limiter la masse et/ou faciliter la mise en œuvre, le montage et/ou le remplacement. L’invention permet, en combinant quelques points de fixation rigides dans les parties de la périphérie du vitrage les moins raides, où le flambement est susceptible de naître, à des points de fixation connus, avec du jeu, de diminuer le nombre total de points de fixation du vitrage sans modifier son comportement vis-à-vis du flambement, ou de maintenir le nombre total de points de fixation en diminuant ou supprimant le flambement. De préférence, ladite douille ou ledit pion est constitué(e) d’un matériau rigide résistant mécaniquement tel que métallique ou composite comprenant des charges et/ou fibres de renforcement. De préférence, une douille au moins a une géométrie de section de tube cylindrique. De préférence, un pion au moins est cylindrique et plein. De préférence, un pion au moins est conique et plein. De préférence, une douille au moins ou un pion au moins présente un épaulement, notamment d’appui et arrêt contre la surface de ladite structure. Un autre objet de l’invention consiste en l’application d’un vitrage tel que décrit ci-dessus, comme vitrage soumis à des pressions statiques ou dynamiques, en particulier comme vitrage aéronautique, notamment comme vitrage d’avion ou d’hélicoptère. Les dessins annexés illustrent l’invention. Les figures sont des représentations schématiques en coupe de vitrages soumis à des pressions statiques et/ou dynamiques, notamment d’avion, montés sur une structure. et [Fig. 2] représentent des vitrages connus au repos. et [Fig. 4] représentent des vitrages connus en position de flambement. et [Fig. 6] représentent un premier type connu de solution au problème du flambement. et [Fig. 8] représentent un premier type de réalisation conforme à l’invention. et [Fig. 10] représentent un second type de réalisation conforme à l’invention. En référence à la Figure 1, un vitrage 1 d’avion est pincé par un cadre 4 boulonné sur une structure 3 (carlingue) au moyen d’un boulon 2 constitué d’une vis et d’un écrou. Une rondelle 5 sépare la tête de vis de la moitié supérieure du cadre 4 de pincement du vitrage 1. Un joint d’étanchéité 6 à l’eau et à l’air sépare la moitié inférieure du cadre 4 et la structure 3. Eu égard au nombre important de points de fixation par boulonnage du vitrage d’avion 1, la vis du boulon 2 est insérée avec du jeu dans le trou du cadre 4, afin que les trous du cadre 4 coïncident avec les trous correspondants de la structure 3, jusqu’à la fin du boulonnage, c’est-à-dire y compris pour les boulons serrés en dernier lieu. La Figure 2 diffère de la Figure 1 par l’absence d’un cadre 4 intermédiaire, le vitrage 1 étant cette fois lui-même muni d’un trou et boulonné directement sur et à travers la carlingue 3. La vis du boulon 2 est, pour les mêmes raisons qu’à la Figure 1, insérée avec du jeu dans le trou du vitrage 1. Les vitrages montés des Figures 1, respectivement 2, sont représentés en condition de flambement, sur les Figures 3, respectivement 4. L’arrêt en translation se fait par frottement sous la tête de vis du cadre 4, respectivement du vitrage 1. Le rotulage sollicite le corps de la vis elle-même. Pour limiter (diminuer, supprimer) le flambement, les vitrages montés des Figures 1, respectivement 2, peuvent être modifiés en les épaississant comme représenté sur les Figures 5, respectivement 6. L’alourdissement qui en résulte est à l’évidence défavorable, surtout dans une application aéronautique. Conformément à une première réalisation de l’invention, les vitrages montés des Figures 1, respectivement 2, ont un ou plusieurs (non la totalité, en général une minorité, un nombre limité de) points de fixation par boulonnage modifié(s) comme représenté sur les Figures 7, respectivement 8. Une douille 7 est insérée sans aucun jeu dans le trou du cadre 4 ou du vitrage 1 d’une part, de la carlingue 3 d’autre part. La vis d’un boulon 2 peut être insérée dans la douille 7 comme représenté sur les Figures 7 et 8, mais peut tout aussi bien ne pas l’être. Selon une deuxième réalisation de l’invention, les vitrages montés des Figures 1, respectivement 2, ont un ou plusieurs (non la totalité, en général une minorité, un nombre limité de) points de fixation par boulonnage modifié(s) comme représenté sur les Figures 9, respectivement 10. Un pion 7 (plein) cylindrique, respectivement conique, est inséré sans aucun jeu dans le trou du cadre 4, respectivement du vitrage 1. Ce dernier est donc conique. La douille 7 de la Figure 8 comme le pion 7 de la Figure 10 présente un épaulement d’appui et d’arrêt contre la surface inférieure de la carlingue 3. Conformément à l’invention, la modification d’un nombre limité de points de fixation par boulonnage selon ces Figures 7, 8, 9 et 10, dans les parties de la périphérie du vitrage de moindre rigidité, parties où prend naissance le flambement, suffit à diminuer/supprimer le flambement. Vitrage monolithique ou feuilleté (1), boulonné ou pincé par un cadre (4) lui-même boulonné sur ou à travers une structure (3), caractérisé en ce que dans une partie au moins de la périphérie du vitrage de souplesse maximale ou de raideur minimale vis-à-vis du phénomène de flambement, ledit boulonnage est réalisé au moyen d’au moins un boulon (2) inséré dans une douille (7) concentrique au boulon (2), ou remplacé par l’insertion d’une douille (7) ou d’un pion (7), chaque douille (7) ou chaque pion (7) étant monté(e) sans jeu sur le vitrage (1) ou sur le cadre (4), et sur ou à travers la structure (3). Vitrage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite douille (7) ou ledit pion (7) est constitué(e) d’un matériau rigide résistant mécaniquement tel que métallique ou composite comprenant des charges et/ou fibres de renforcement. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une douille (7) au moins a une géométrie de section de tube cylindrique. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un pion (7) au moins est cylindrique et plein. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un pion (7) au moins est conique et plein. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une douille (7) au moins ou un pion (7) au moins présente un épaulement, notamment d’appui et arrêt contre la surface de la structure (3). Application d’un vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, comme vitrage soumis à des pressions statiques ou dynamiques. Application d’un vitrage (1) selon la revendication 7, comme vitrage aéronautique, notamment comme vitrage d’avion ou d’hélicoptère.