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CA 02699492 2010-04-16
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DISPOSITIF DE SUPPORT POUR HARNAIS ELECTRIQUE A LA TRAVERSEE
D'UNE STRUCTURE
La présente invention a pour objet un dispositif de support d'au
moins un harnais électrique au passage d'un trou de passage réalisé dans
une structure en matériau composite et une structure équipée dudit
dispositif de support.
L'invention s'applique notamment mais non exclusivement au
domaine de la conception et de la fabrication d'aéronefs ou d'appareils
similaires.
Les principaux éléments de structure des nouveaux avions en
développement actuellement sont réalisés à partir de matériaux
composites dont la résistance électrique est très élevée (1000 fois plus
que l'Aluminium) et la conductivité thermique est faible (2 fois moins que
l'Aluminium), ce qui a pour principale conséquence que toute injection de
courant dans une pièce de structure en matériau composite peut conduire
à une forte altération de ladite pièce. De plus, le fort potentiel abrasif de
certains matériaux composites augmente la probabilité d'un tel événement
en cas de contact prolongé entre un câble électrique et une pièce en
matériau composite. Les conséquences sur de telles pièces peuvent être,
par exemple, un échauffement local pouvant conduire à un feu et une
perte des caractéristiques mécaniques de cette structure (délamination...).
Actuellement, lorsqu'un harnais électrique passe à travers une
ouverture ménagée dans un panneau ou une pièce composite, un système
de fixation doit maintenir le harnais de câble électrique au niveau du trou
de passage afin d'éviter tout contact entre un câble électrique du harnais
et la périphérie du passage ménagé dans la structure en matériau
composite. Cependant en cas de perte du système de fixation du harnais
sur la structure, plus rien ne peut empêcher le harnais d'entrer en contact
avec le matériau composite de la structure avec les inconvénients
mentionnés ci-dessus.
Une solution possible consisterait à doubler la fixation du
harnais par rapport à la structure à l'aide de deux supports situés de part
et d'autre du trou de passage. Cependant, ce principe est onéreux, lourd
et long à mettre en oeuvre pour la fixation des harnais au passage des
structures.
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Sur la figure 1 annexée, on a illustré le problème à résoudre.
Cette figure montre une structure 10 en matériau composite qui est dans
l'exemple considéré constituée par une traverse du type poutre IPN 12.
Cette structure comporte une âme verticale 14 qui présente deux faces
opposées 14a et 14b. Des trous de passage tels que 16 et 18 sont
ménagés dans l'âme 14 pour permettre le passage de harnais de câbles
électriques 20. Dans la solution connue pour éviter que le harnais 20 ne
vienne en contact avec le bord 18a de l'orifice 18, le harnais est solidarisé
à la structure par exemple par un support 22 auquel est attachée la
périphérie du harnais 20 par exemple par un collier 24. L'autre
extrémité 22a de l'élément de fixation 22 est solidarisée par tout moyen
convenable avec l'âme 14 de la structure 12. Comme on l'a déjà expliqué,
on comprend que, en cas de rupture de la pièce de fixation 22, le harnais
risque fort de venir en contact avec la périphérie 18a du trou de
passage 18.
Un premier objet de la présente invention est de fournir un
dispositif de support d'au moins un harnais électrique au passage d'un
trou de passage réalisé dans une structure en matériau composite qui soit
plus simple de mise en oeuvre que ceux qui ont été décrits précédemment
tout en permettant d'obtenir une sécurité accrue, c'est-à-dire en diminuant
très sensiblement le risque que la structure en matériau composite ne voit
sa résistance mécanique s'altérer par un contact avec le harnais.
Pour atteindre ce but, l'invention propose un dispositif de
support d'au moins un harnais électrique au passage d'un trou de passage
réalisé dans une structure en un matériau composite, ladite structure
présentant deux faces dans lesquelles débouche ledit trou, ledit dispositif
comprenant un premier élément en matériau diélectrique présentant une
première surface d'appui destinée à être appliquée contre une des faces
de la structure et un manchon ayant une première extrémité solidaire de
ladite première surface d'appui et ayant des dimensions externes
inférieures à celles dudit trou pour pouvoir être inséré dans celui-ci, et un
deuxième élément en un matériau diélectrique présentant au moins une
deuxième surface d'appui apte à être appliquée sur l'autre face de la
structure, lesdits premier et deuxième éléments étant solidarisés entre eux
dans l'épaisseur dudit manchon à l'aide d'au moins une patte de clipsage
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solidaire d'un desdits premier et deuxième éléments et d'au moins un
évidement de clipsage ménagé dans l'autre élément.
Ainsi, le dispositif selon la présente invention comprend des
moyens de solidarisation entre eux desdits premier et deuxième éléments
qui sont prévus dans l'épaisseur du manchon et qui comprennent au
moins une patte de clipsage solidaire d'un desdits premier et deuxième
éléments et au moins un évidement de clipsage ménagé dans l'autre
élément.
On comprend que, après leur assemblage dans le trou de
passage, les premier et deuxième éléments du dispositif de support
constituent une sorte d'anneau en un matériau diélectrique qui recouvre
totalement le bord du trou de passage réalisé dans la structure en
matériau composite. Ainsi, même si le harnais de câble électrique venait
au contact de ce bord, la présence de l'anneau permettrait d'éviter tout
risque de contact avec le matériau composite constituant la structure.
On voit également que compte tenu de sa structure, le
montage de l'anneau de protection dans le trou de passage réalisé dans la
structure en matériau composite est très simple puisqu'il suffit de clipser
l'un avec l'autre les deux éléments du dispositif de support.
On comprend en outre que, en prévoyant une solidarisation des
premier et deuxième éléments entre eux dans l'épaisseur du manchon,
une patte de clipsage fait saillie depuis le manchon, lorsque cette patte de
clispage est solidaire du premier élément, et un évidement de clipsage est
ménagé dans l'épaisseur du manchon, lorsque cet évidement de clipsage
est ménagé dans le premier élément. Il en résulte que le dispositif selon la
présente invention peut être assemblé quelque soit la forme et les
dimensions du trou réalisé dans la structure, du moment que les
dimensions externes du manchon permettent à ce dernier d'être inséré
dans le trou.
On peut ainsi par exemple prévoir, de façon non limitative, un
manchon dont les dimensions externes sont ajustées à celles du trou, ce
qui permet de positionner le dispositif selon la présente invention de façon
stable par rapport à la structure.
De préférence, le premier élément est réalisé en une seule
pièce.
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Avantageusement, lesdits premier et deuxième éléments sont
immobilisés en rotation par rapport à la structure.
On comprend que le dispositif de support peut ainsi comprendre
en outre des moyens d'immobilisation en rotation des premier et
deuxième éléments par rapport à la structure, les premier et deuxième
éléments pouvant être immobilisés en rotation par rapport à la structure à
l'aide d'au moins un membre d'immobilisation.
Avantageusement, lesdites première et deuxième surfaces
d'appui ont une forme d'anneau de révolution et ledit manchon est
cylindrique de révolution.
Avantageusement, au moins un desdits premier et deuxième
éléments présente une fente s'étendant depuis sa périphérie, de manière
à pouvoir être installé in situ lorsque ledit harnais électrique est déjà
installé.
De préférence, au moins un desdits premier et deuxième
éléments comporte au moins un membre de maintien configuré pour
maintenir ledit harnais électrique par rapport auxdits premier et deuxième
éléments.
On comprend ainsi que le dispositif de support comprend en
outre des moyens de maintien du harnais par rapport aux premier et
deuxième éléments.
De préférence, lesdits premier et deuxième éléments sont
réalisés par moulage, et ledit membre de maintien est moulé en même
temps que ledit au moins un desdits premier et deuxième éléments.
On comprend ainsi que dans le cas où les éléments formant
l'anneau de protection sont réalisés par moulage, les moyens de maintien
sont également réalisés par moulage en même temps que l'élément
auquel il est fixé.
Avantageusement, ledit membre de maintien comporte un
support sur lequel ledit harnais électrique est attaché.
On comprend ainsi que les moyens de maintien comportent un
support ainsi qu'au moins un moyen d'attache du harnais sur le support.
Selon une possibilité offerte par l'invention, la patte de clipsage
est apte à être effaçable.
Avantageusement, la patte de clipsage est équipée de crans de
clipsage et l'évidement de clipsage est muni de crans de solidarisation.
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On comprend ainsi que la solidarisation du premier et du
deuxième élément se fait par la coopération d'un nombre de crans de
clipsage de la patte de clipsage avec des crans de solidarisation de
l'évidement de clipsage qui dépend de l'épaisseur de la structure, de sorte
5 que le dispositif peut ainsi être assemblé sur la structure quelque soit
l'épaisseur de cette dernière, du moment qu'au moins un cran de clipsage
de la patte de clipsage peut coopérer avec au moins un cran de
solidarisation de l'évidement de clipsage. Il en résulte que le dispositif
selon la présente invention présente ainsi une grande modularité, et le
dispositif peut ainsi être plus facilement standardisé pour diminuer son
coût de fabrication.
Un deuxième objet de la présente invention est de fournir une
structure en matériau composite équipée de moyens supports du type
mentionné ci-dessus.
La structure en matériau composite équipée de moyens
supports comprend un trou de passage d'un harnais électrique et deux
faces dans lesquelles débouche le trou de passage et un dispositif support
du type mentionné précédemment dans lequel les premier et deuxième
éléments sont solidarisés entre eux de telle manière que chaque surface
d'appui soit appliquée sur une des faces de la structure.
Ainsi, selon le deuxième objet de la présente invention, la
structure en matériau composite, dans laquelle est ménagé au moins un
trou de passage d'un harnais électrique, présente deux faces dans
lesquelles débouche ledit trou, et comporte au moins un dispositif de
support comprenant un premier élément en matériau diélectrique
présentant une première surface d'appui destinée à être appliquée contre
une des faces de la structure et un manchon ayant une première
extrémité solidaire de ladite première surface d'appui et ayant des
dimensions externes inférieures à celles dudit trou pour pouvoir être
inséré dans celui-ci, et un deuxième élément en un matériau diélectrique
présentant au moins une deuxième surface d'appui apte à être appliquée
sur l'autre face de la structure, lesdits premier et deuxième éléments étant
solidarisés entre eux dans l'épaisseur dudit manchon à l'aide d'au moins
une patte de clipsage solidaire d'un desdits premier et deuxième éléments
et d'au moins un évidement de clipsage ménagé dans l'autre élément.
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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs
modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non
limitatifs. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles :
- la figure 1 déjà décrite est une vue en perspective d'une
traverse équipée de moyens connus de maintien du harnais à la traversée
d'une ouverture réalisée dans la structure ;
- la figure 2 est une vue de face du premier élément du
dispositif de support ;
- la figure 3 est une vue de face du deuxième élément de la
structure de support ;
- la figure 4A est une vue en coupe verticale montrant
l'ensemble du dispositif de support avant son assemblage sur la structure
en matériau composite ;
- la figure 4B est une vue en coupe illustrant une variante du
dispositif de support représenté sur la figure 4A permettant une
immobilisation en rotation des pièces formant le dispositif de support ;
- la figure 5 est une vue en perspective d'une structure en
matériau composite équipée du dispositif support pour la traversée du
harnais de câble électrique ;
- la figure 6 est une vue de face illustrant une variante de
réalisation du premier et/ou du deuxième élément de la structure de
support.
En se référant tout d'abord aux figures 2 à 4A-4B, on va décrire
les éléments essentiels du dispositif de support de harnais électrique au
niveau d'une traversée dans une structure.
Le dispositif support qui porte la référence générale 30 sur la
figure 4A est constitué par un premier élément 32 et par un deuxième
élément 34 dont l'assemblage constitue un anneau de protection pour le
harnais. Le premier élément 32 est constitué par une partie 36 en forme
d'anneau circulaire qui définit par sa face postérieure 36a une première
surface d'appui. Bien entendu, la forme du dispositif de support est
étroitement liée à la forme de l'ouverture réalisée dans la structure 12.
Ce premier élément 32 comporte également un manchon 38 qui
fait saillie hors de la face 36a de la partie annulaire 36. Le diamètre
externe Dl de l'élément 32 est bien sûr supérieur au diamètre de
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l'ouverture 18. Le diamètre intérieur D2 du manchon 38 et donc de
l'ensemble de l'élément 32 est inférieur au diamètre d'ouverture 18. Enfin,
le diamètre extérieur D3 du manchon 38 est inférieur au diamètre de
l'ouverture de passage 18, de manière à ce que le manchon 38 puisse être
inséré dans l'ouverture 18.
Pour ce qui concerne le deuxième élément 34 du dispositif de
support 30, il est constitué par une pièce 35 en forme de couronne
circulaire dont le diamètre externe D'1 est de préférence égal au diamètre
externe Dl de l'élément 32 et dont le diamètre interne D'2 est
sensiblement égal au diamètre interne D2 du manchon 38.
Pour permettre la réalisation de l'anneau de protection, il est
bien sûr nécessaire de solidariser les éléments 32 et 34 après leur mise en
place dans l'ouverture de passage 18. De préférence, les moyens de
solidarisation des éléments 32 et 34 sont constitués d'une part par des
pattes de clipsage référencées 42, 44 régulièrement espacées sur la
périphérie de l'élément 34 et qui font saillie dans la face postérieure 35a
de la pièce 35 formant l'élément 34. Ces pattes de clipsage sont de
préférence équipées de crans de clipsage. Pour coopérer avec les pattes
de clipsage 42, 44, il est prévu dans l'épaisseur du manchon 38 des
ouvertures borgnes 48 à 54 qui ont des formes conjuguées des pattes de
clipsage 42, 44 et sont donc également munies de crans de solidarisation.
Les pattes de clipsage 42, 44 seront avantageusement
effaçables avec un outil simple, par exemple du type fourche de
déverrouillage, pour permettre le remplacement des éléments 32 et/ou
34. On pourra également prévoir que l'une au moins de ces pattes de
clipsage 42, 44 présente un affaiblissement, par exemple une encoche ou
analogue, permettant que la patte de clipsage 42, 44 soit brisée à sa base
ou dans une zone souhaitée lors de l'application d'une force, supérieure à
la résistance mécanique de la patte ainsi affaiblie, parallèlement au plan
de la deuxième surface d'appui 35a ou perpendiculairement à l'axe linéaire
des pattes 42, 44.
Il est en outre très souhaitable que l'anneau de protection
constitué par les éléments 32 et 34 assemblés soit immobilisé en rotation
pour éviter des phénomènes de frottement dans le cas où par accident le
harnais électrique viendrait en contact avec cet anneau. Pour cela de
préférence, les pièces annulaires 36 et 35 des éléments 32 et 34 sont
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munies respectivement d'un orifice 64 et 66 qui vient en regard d'un
orifice 68 ménagé dans la structure traversée par le harnais électrique. Il
suffit alors d'engager une vis ou tout moyen convenable pour assurer
cette immobilisation en rotation. Une variante à ce principe
d'immobilisation peut consister à substituer aux orifices 64 et 66, un ergot
de positionnement 80, intégré directement sur l'élément 32 et/ou 34 et
qui viendrait se loger dans l'orifice 68. Dans l'exemple de la figure 4B,
l'ergot de positionnement 80 est présent sur la pièce annulaire 36 et vient
se loger dans l'orifice 68. De la sorte, la pièce annulaire 36 est fixée à
l'âme 14 de la structure 12 et est empêchée de tourner par rapport à
l'âme 14 ; la pièce annulaire 35 venant se fixer à la pièce 36, le dispositif
de support 30, constitué des deux éléments 32 et 34, est empêché de
tourner sur la structure 12. De manière complémentaire, on pourra prévoir
de la même manière un ergot de positionnement sur la pièce annulaire 35
destiné à venir se loger dans le même orifice 38, étant entendu que cette
solution n'est pas indispensable en soi pour l'antirotation de cette pièce 35
du fait de ces pattes de clipsage 42, 44 qui fixe ou solidarise cette
dernière 35 à la pièce annulaire 36.
Comme on le voit mieux sur la figure 4A ou 4B, de préférence,
les éléments annulaires 35 et 36 comportent des portions arrondies
respectivement 70 et 72 de telle manière qu'on diminue l'effet
éventuellement abrasif de l'anneau constitué par les éléments 32 et 34
dans le cas où le harnais viendrait en contact de cet anneau.
Dans la description précédente, on a considéré le cas où les
trous de passage 18 sont de forme circulaire. Il va de soi qu'on ne sortirait
pas de l'invention si ces trous de passage avaient une forme différente,
notamment une forme ovale ou oblongue par exemple, pour permettre le
passage dans un même trou de passage de deux harnais électriques ou
plus. Dans ce cas bien entendu, les éléments 32 et 34 devraient être
adaptés à cette forme différente en prévoyant des formes ovales ou
oblongues également pour les plaques annulaires 35 et 36 et pour le
manchon 38.
Bien entendu, les éléments 32 et 34 doivent être réalisés en un
matériau présentant un coefficient diélectrique très élevé pour assurer une
isolation électrique entre la structure traversée et le harnais dans le cas où
le harnais viendrait en contact avec la périphérie 18a du trou de
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passage 18 et un faible potentiel abrasif pour éviter d'abimer les câbles en
cas de contact prolongé.
Sur la figure 5, on a représenté un exemple de montage du
dispositif support selon l'invention. Les éléments 32 et 34 sont présentés
de chaque côté de la structure support et clipsés à l'aide des pattes du
clipsage et des orifices de clipsage. On met en place la vis assurant
l'immobilisation en rotation de l'anneau de protection ainsi obtenu. De
préférence, le dispositif de support comporte également un moyen de
fixation du harnais 20 avec l'anneau de protection constitué par les
éléments 32 et 34. Pour cela, on peut prévoir une patte de fixation 60
dont une extrémité 60a est solidaire de la périphérie du harnais 20 par
exemple à l'aide d'un collier de serrage 62 et dont l'autre extrémité 60 est
solidaire d'une des pièces 32 ou 34 constituant l'anneau de protection.
Comme on l'a expliqué précédemment, même dans le cas d'une
rupture accidentelle du moyen de fixation 60 un éventuel contact entre le
harnais électrique et l'anneau de protection n'entraînerait aucun risque
d'altération des propriétés mécaniques du matériau composite formant la
structure 12.
Comme on le voit notamment sur les figures 2 et 3, les
éléments 32 et 34 pourront présenter une fente 92, 94 s'étendant
radialement en un seul endroit de leur périphérie et de préférence en
partie haute lorsque les éléments 32, 34 seront installées in-situ. La fente
92, 94 permettra par flexion des deux extrémités de pouvoir engager
lesdites pièces 32 et 34 sur un harnais déjà installé sans risque de
détérioration ni de démontage de ce harnais. Le matériau choisi possédera
une souplesse adéquate pour permettre cette flexion sans risque de
rupture.
Les pattes de clipsage 42, 44 seront effaçables au moyen d'un
outil (fourche de déverrouillage) pour permettre le démontage et le
remplacement des éléments 32 et 34 si nécessaire (en cas
d'endommagement par exemple).
Une variante de réalisation de l'élément 32 ou 34 est
représentée sur la figure 6. Dans cette réalisation, la partie annulaire 35
ou 36 respectivement des pièces 34 ou 32 comprend des moyens de
maintien 81 destinés à positionner le harnais 20. Les moyens de maintien
81 comprennent une partie supérieure formant support 82 présentant
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avantageusement une forme adaptée au positionnement centré du harnais
20. Dans l'exemple choisi pour illustrer l'invention, le support 82 des
moyens de maintien 81 présente une section en V, sensiblement aplatie.
Le harnais 20 peut ainsi être positionné sur le support 82 en se calant
5 dans la partie en V qui, de préférence, coïncide avec l'axe médian X'X de
l'élément 32 ou 34. Par ailleurs, afin de maintenir fermement le harnais 20
sur les moyens de maintien 81, une attache, par exemple une attache de
type Tyrap , entoure le harnais 20 pour le maintenir ou le retenir
contre les moyens de maintien 81. Cette attache 83, éventuellement une
10 pluralité d'attaches, sera fixée à ses deux extrémités aux portions
d'extrémités 84, 85 du support 82 des moyens de maintien 81, par un
moyen classique tel que par collage ou par insertion/blocage des
extrémités de l'attache 83 dans des fentes respectivement prévues aux
deux extrémités opposées 84, 85 du support 82 des moyens de maintien
81.
Bien entendu, les moyens de maintien 81 pourront présenter
d'autres formes et pourront par exemple comprendre un tube ou anneau
permettant l'introduction et la fixation du harnais 20. Par ailleurs, la
disposition symétrique, selon un plan médian X'X, n'est absolument pas
nécessaire, en particulier du fait de la fixation ultérieure du harnais 20 aux
moyens de maintien 81.
