FR3049636A1 - Dispositif comprenant une charniere flexible et des saillies d'extremite de blocage en cisaillement transverse - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif comprenant une première plaquette (8) présentant une première portion de bordure (7) et une deuxième plaquette (10) présentant une deuxième portion de bordure (9) reliées entre elles par une charnière flexible adaptée pour permettre de placer lesdites plaquettes : - dans un état déployé dans lequel au moins une butée d'extrémité de la première portion de bordure est en contact avec au moins une butée d'extrémité de la deuxième portion de bordure, - dans un état replié dans lequel lesdites butées d'extrémité ne sont pas en contact, caractérisé en ce que chaque portion de bordure présente au moins une saillie d'extrémité de blocage en cisaillement transverse agencée pour recouvrir à l'état déployé, une zone de surface correspondante de la portion de bordure de l'autre plaquette, de façon à empêcher toute superposition intempestive des plaquettes à l'état déployé.

Description

DISPOSITIF COMPRENANT UNE CHARNIÈRE FLEXIBLE ET DES SAILLIES D’EXTRÉMITÉ DE BLOCAGE EN CISAILLEMENT TRANSVERSE L'invention concerne un dispositif comprenant au moins une charnière flexible (c’est-à-dire déformable en flexion) intégrée (non articulée) entre deux plaquettes rigides, plus rigides que chaque charnière flexible. WO 2010/034946 décrit un dispositif comportant au moins une charnière flexible intégrée en matériau composite comprenant au moins une portion souple intégrée entre deux plaquettes rigides, plus rigides que chaque portion souple, au moins en flexion. Ce dispositif présente des chants en regard à l'état déployé agencés pour pouvoir faire office de butée en compression longitudinale tout en autorisant un repliement de la charnière ainsi formée au moins dans un sens à partir de l’état déployé.

Ce dispositif présente une excellente résistance à la traction longitudinale et à la compression longitudinale. Cependant, les inventeurs ont déterminé qu’il peut se produire une superposition intempestive des extrémités des plaquettes rigides présentant lesdits chants en regard lors du déploiement du dispositif. En outre ce dispositif présente une faible résistance en cisaillement transverse à l’état déployé ainsi qu’au cours de son déploiement depuis un état replié. En effet, la charnière flexible intégrée présente l'inconvénient de n'offrir, compte tenu de la nécessaire présence d'une portion souple intégrée entre deux plaquettes plus rigides, qu'une médiocre résistance aux sollicitations en cisaillement à l'état déployé.

Ces problèmes se posent en particulier avec acuité dans le cas d’un dispositif à déploiement spontané sous l’effet d’un gauchissement (cintrage) des plaquettes rigides à l’état déployé. L'invention vise à pallier ces inconvénients. L'invention vise donc en particulier à proposer un dispositif à charnière flexible intégrée permettant d’éviter, à l’état déployé, toute superposition intempestive des plaquettes rigides et présentant, à l’état déployé, une excellente résistance au cisaillement, en particulier au cisaillement transverse. L'invention vise également à proposer un tel dispositif pouvant faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation, et compatible avec de nombreuses applications, y compris dans le domaine spatial et aéronautique. L'invention vise encore à proposer un tel dispositif qui, de surcroît, peut être réalisé de façon à présenter une excellente résistance en cisaillement latéral à l'état déployé ainsi qu’au cours du déploiement du dispositif depuis un état replié. L'invention vise également à proposer un tel dispositif qui puisse être réalisé en permettant une diminution ou une suppression des jeux de fonctionnement.

Plus particulièrement, l'invention vise à proposer un tel dispositif qui puisse être réalisé en présentant tout ou partie des propriétés suivantes : - amplitude angulaire de débattement de la charnière de 0° à 180°, voire jusqu’à 360°, - possibilité de réaliser une butée limitant l'ouverture de la charnière dans un sens à partir d'un certain angle, - continuité de la raideur et de la résistance mécanique longitudinale en traction à l'état déployé, - continuité de la raideur et de la résistance mécanique longitudinale en compression à l'état déployé, - absence de frottement, - tenue en fatigue aux pliages et aux dépliages répétés avec de faibles rayons de courbure, - simplicité de fabrication, - masse minimum, - encombrement minimum notamment dans le sens de l'épaisseur (rayon de pliage et surépaisseurs réduits), - coût de fabrication réduit, - déploiement spontané, notamment du fait d’un gauchissement au repos des plaquettes à l’état déployé et d’un aplatissement des plaquettes à l’état replié entraînant une contrainte élastique de déformation en flexion dans le sens d’un rappel élastique du dispositif vers l’état déployé (effet joint de Carpentier ou mètre ruban, en particulier pour des applications spatiales).

Pour ce faire, l'invention concerne un dispositif comprenant une première plaquette présentant une portion de bordure, dite première portion de bordure et une deuxième plaquette présentant une portion de bordure, dite deuxième portion de bordure, les première et deuxième portions de bordure étant reliées entre elles par une charnière flexible adaptée pour permettre de placer lesdites plaquettes : - dans au moins un état déployé dans lequel au moins une butée d’extrémité de la première portion de bordure est en contact avec au moins une butée d’extrémité de la deuxième portion de bordure, en présentant des chants en regard, - dans au moins un état replié dans lequel la charnière flexible est déformée en flexion et lesdites butées d’extrémité ne sont pas en contact, ladite charnière flexible autorisant au moins à l’état déployé un déplacement des deux plaquettes l’une par rapport à l’autre en cisaillement, dit cisaillement transverse, selon l’épaisseur des plaquettes, caractérisé en ce que : - la première portion de bordure présente au moins une saillie d’extrémité de blocage en cisaillement transverse agencée pour recouvrir à l’état déployé, une zone de surface correspondante de la deuxième portion de bordure, - la deuxième portion de bordure présente au moins une saillie d’extrémité de blocage en cisaillement transverse agencée pour recouvrir à l’état déployé, une zone de surface correspondante de la première portion de bordure, de façon à empêcher toute superposition intempestive des plaquettes à l’état déployé.

La première plaquette et la deuxième plaquette peuvent chacune constituer une partie d’une pièce structurelle plus grande pouvant présenter toute forme quelconque. La première plaquette et la deuxième plaquette peuvent par exemple se prolonger de part et d’autre de la charnière flexible et à partir de celle-ci sous la forme d’une lame ou d’une plaque, ou encore d’un disque ou de toute autre pièce présentant une épaisseur variable, notamment présentant une épaisseur distincte de l’épaisseur de la première plaquette et de la deuxième plaquette.

Un dispositif selon invention est adapté pour pouvoir être déplacé entre au moins un état replié et au moins un état déployé, et vice versa, par l’intermédiaire d’une charnière flexible reliant une première et une deuxième plaquette. À l’état replié, la butée d’extrémité de la première portion de bordure et la butée d’extrémité de la deuxième portion de bordure sont écartées de façon à être distantes l’une par rapport à l’autre, alors que, à l’état déployé, les butées d’extrémité de la première portion de bordure et de la deuxième portion de bordure sont en regard et en contact l’une de l’autre.

Chaque portion de bordure des première et deuxième plaquettes présente au moins une saillie d’extrémité de blocage en cisaillement transverse adaptée pour se superposer, à l’état déployé, à une zone de surface correspondante de l’autre portion de bordure lui faisant face, chaque saillie d’extrémité de blocage étant plus rigide en cisaillement transverse que la charnière flexible. Ainsi, à l’état déployé, chaque saillie d’extrémité repose et s’appuie (en étant au contact) sur ladite zone de surface correspondante.

Le nombre, la forme et la nature des saillies d’extrémité de la première portion de bordure et de la deuxième portion de bordure de chaque plaquette, qui sont adaptées pour recouvrir au moins une zone de surface correspondante de la portion de bordure de l’autre plaquette, sont choisis de façon à empêcher toute autre superposition des plaquettes à l’état déployé, c’est-à-dire d’éviter toute autre superposition (ou chevauchement intempestif) des plaquettes que celle correspondant au recouvrement par chaque saillie d’extrémité de blocage d’une plaquette d’une zone de surface de la portion de bordure de l’autre plaquette.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, lesdits chants en regard à l’état déployé sont aussi agencés pour pouvoir faire office de butée en compression de l’un sur l’autre selon une direction normale aux chants tout en autorisant un repliement de la charnière ainsi formée au moins dans un sens à partir de l’état déployé.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, les saillies d’extrémité sont aussi agencées pour pouvoir, à l’état déployé, en réaction à un effort de cisaillement latéral selon une direction de cisaillement latéral orthogonale à l’épaisseur des plaquettes, présenter une force de réaction présentant une composante non nulle parallèle à la direction de cisaillement latéral. Pour ce faire, les butées d’extrémité de la première portion de bordure et de la deuxième portion de bordure sont au moins en partie inclinées par rapport à un axe de pivotement défini par la charnière flexible.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, chaque saillie d’extrémité de ladite première portion de bordure présente au moins un chant, dit premier chant de saillie d’extrémité, et chaque saillie d’extrémité de ladite deuxième portion de bordure présente au moins un chant, dit deuxième chant de saillie d’extrémité, lesdits premier et deuxième chants de saillie d’extrémité étant adaptés pour venir, à l’état déployé, au contact l’un de l’autre et former des butées d’extrémité des première et deuxième portions de bordure.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, lesdits premier et deuxième chants de saillie d’extrémité sont des surfaces réglées selon une génératrice parallèle à l’épaisseur de chaque plaquette correspondante (normale à une face principale de la plaquette). En outre, les premier et deuxième chants s’étendent longitudinalement selon une ligne distincte d’une droite, de préférence courbe et/ou brisée ou au contraire les faces peuvent être plus complexes, mais adaptées pour pouvoir être en contact les unes des autres -notamment conjuguées- et former lesdites butées d’extrémité. Avantageusement et selon l’invention, les premiers chants de saillie d’extrémité et les deuxièmes chants de saillie d’extrémité s’étendent longitudinalement selon une ligne distincte d’une droite, de façon à ce que les saillies d’extrémité de la première portion de bordure et les saillies d’extrémité de la deuxième portion de bordure s’imbriquent les unes dans les autres. En outre, de préférence les saillies d’extrémité de la première portion de bordure et les saillies d’extrémité de la deuxième portion de bordure sont agencées de façon à s’imbriquer les unes dans les autres à l’état déployé.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, ledit premier chant de saillie d’extrémité est adapté pour présenter, à l’état déployé, avec ledit deuxième chant de saillie d’extrémité au moins un contact ponctuel et/ou linéique et/ou surfacique. En particulier, avantageusement et selon l’invention, ledit premier chant de saillie d’extrémité est adapté pour présenter, à l’état déployé, avec ledit deuxième chant de saillie d’extrémité plusieurs contacts ponctuels et/ou linéiques et/ou surfaciques. Dans une variante particulièrement avantageuse d’un dispositif selon l’invention, le premier chant de saillie d’extrémité présente une forme conjuguée au deuxième chant de saillie d’extrémité afin de permettre un contact sur toute la longueur des chants lorsque le dispositif est à l’état déployé.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, la deuxième portion de bordure présente au moins une saillie d’extrémité de blocage en cisaillement transverse disposée, à l’état déployé, entre au moins deux saillies d’extrémité de blocage en cisaillement transverse de la première portion de bordure. Ceci permet de maximiser la résistance au cisaillement transverse du dispositif selon l’invention et d’empêcher d’autant plus efficacement toute superposition intempestive des plaquettes.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, la première et la deuxième portions de bordure présentent chacune une pluralité de saillies d’extrémité. En particulier, avantageusement et selon l’invention, les saillies d’extrémité de la première portion de bordure et de la deuxième portion de bordure sont alternées le long de la direction de cisaillement latéral et forment une structure d’imbrication, chaque saillie d’extrémité de la première portion de bordure étant imbriquée entre au moins deux saillies d’extrémité de la deuxième portion de bordure. Une telle structure d’imbrication présente également l’avantage de procurer un effet de guidage -notamment selon la direction de cisaillement latéral- des portions de bordure lors du déploiement du dispositif, et en particulier à la fin du déploiement du dispositif à partir de l’état replié, c’est-à-dire lorsque les saillies d’extrémité des portions de bordure entrent en contact les unes avec les autres à la fin du déploiement du dispositif jusqu’à atteindre la position de repos du dispositif.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, à l’état déployé, lesdites butées d’extrémité en contact limitent le déplacement en pivotement des deux plaquettes l’une par rapport à l’autre au moins dans un sens.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, la forme au repos de chaque première plaquette et de chaque deuxième plaquette est adaptée pour que, à l’état replié, chaque première plaquette et chaque deuxième plaquette soient déformées élastiquement en flexion avec des contraintes élastiques de flexion aptes à au moins initier le déploiement du dispositif à partir d’un état replié.

En particulier, dans un mode de réalisation particulièrement avantageux d’un dispositif à déploiement spontané selon l’invention : - dans un état déployé, chaque première plaquette et chaque deuxième plaquette présentent au moins un pan gauchi latéralement élastiquement en flexion, - dans un état replié, chaque première plaquette et chaque deuxième plaquette sont plus aplaties élastiquement en flexion qu’à l’état déployé.

En particulier, à l’état replié, les plaquettes sont aplaties. La forme au repos de chaque première plaquette et de chaque deuxième plaquette est adaptée pour que, à l’état déployé, chaque première plaquette et chaque deuxième plaquette présentent une forme correspondant soit à sa forme au repos, soit à une forme dans laquelle chaque plaquette est déformée élastiquement en flexion avec des contraintes élastiques de déformation en flexion inférieures aux contraintes élastiques de flexion de chaque plaquette à l’état replié.

Chacune des parties du dispositif peut être formée de tout matériau, les matériaux formant la première plaquette et la deuxième plaquette étant choisies de façon à être plus rigides que le matériau formant la charnière flexible. La première plaquette et la deuxième plaquette peuvent par exemple formé d’un matériau polymère tandis que la charnière flexible est formée d’un autre matériau polymère, plus souple que celui formant la première plaquette et la deuxième plaquette. La charnière flexible peut par exemple être formée d’au moins une bande en au moins un matériau choisi dans le groupe formé des matériaux polymères flexibles, les matériaux composites flexibles, des tissus de fibres synthétiques (fibres de carbone, fibres de verre, fibres aramides, fibres de bore...), des fils de fibres synthétiques (fibres de polyamide, fibres de polyester, fibres de polyéthylène, chlorofibres, fibres acryliques, fibres de polypropylène, fibres de polyuréthane...), des fibres métalliques, des fibres de béryllium, des fibres céramiques, des fibres cellulosiques et de leurs mélanges. Dans une variante particulièrement avantageuse, le dispositif selon l'invention est intégralement formé en matériau composite. En d’autres termes, au moins la première plaquette, la deuxième plaquette et/ou la charnière flexible est/sont formée(s) en matériau composite.

Par ailleurs, la première plaquette et la deuxième plaquette peuvent être identiques ou non, formées d'un même matériau, ou au contraire chacune dans un matériau, les deux matériaux étant différents. Dans le cas où plusieurs charnières flexibles sont prévues entre la première plaquette et la deuxième plaquette, ces charnières flexibles peuvent être formées du même matériau -notamment du même matériau composite souple, notamment avec la même matrice souple-, ou au contraire, avec des matériaux différents -notamment avec des matériaux composites souples différents, notamment des matrices souples différentes-.

Dans tout le texte, on désigne par « matériau composite » tout matériau solide synthétique hétérogène comprenant au moins une structure de renfort, formée d'au moins un premier matériau, et adaptée pour conférer principalement des propriétés de résistance mécanique audit matériau composite, cette structure de renfort étant noyée dans une matrice, formée en au moins un deuxième matériau polymère présentant des propriétés mécaniques différentes de celles de la structure de renfort.

Dans une variante particulièrement avantageuse d’un dispositif selon l'invention, ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette sont formées en matériau composite, dit matériau composite rigide, ladite charnière flexible reliant lesdites première et deuxième plaquettes, la première plaquette et la deuxième plaquette comprenant au moins une structure de renfort d’un matériau composite rigide qui la compose, et une matrice au sein de laquelle s'étend la structure de renfort, la première plaquette et la deuxième plaquette comprenant au moins une couche de liaison d'une structure de renfort commune au(x) matériau(x) composite(s) rigide(s) formant la première plaquette et la deuxième plaquette, chaque couche de liaison s'étendant en continuité et en commun entre la première plaquette et la deuxième plaquette, et étant adaptée pour être flexible.

Dans une variante particulièrement avantageuse d’un dispositif selon l'invention, la charnière flexible comprend au moins un matériau, dit matériau souple, choisi dans le groupe formé des matériaux, dits matériaux composites souples, comportant : - une armature de renfort comprenant au moins une couche, dite couche de liaison, d'une structure de renfort commune au(x) matériau(x) composite(s) rigide(s) formant chaque plaquette, chaque couche de liaison s'étendant en continuité et en commun entre ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette, et étant adaptée pour être flexible, et - une matrice au sein de laquelle s'étend l'armature de renfort, cette matrice étant elle-même formée en matériau plus souple en flexion que celui constituant une matrice de matériau composite rigide de ladite première plaquette et de ladite deuxième plaquette. L’armature de renfort du matériau souple est constituée uniquement d'au moins une couche de liaison. La charnière flexible peut par exemple être constituée uniquement d’une ou plusieurs couches de liaison, sans matrice.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, la charnière flexible s'étend sur une partie seulement de l'épaisseur et/ou de la largeur de jonction entre la première plaquette la deuxième plaquette, et lesdites première et deuxième plaquettes sont prolongées l'une vers l'autre selon au moins une autre partie de cette épaisseur et/ou de cette largeur de jonction, de façon à présenter lesdits chants en regard à l’état déployé.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette sont en forme générale de bande et chaque charnière flexible est également en forme générale de bande. Il peut s'agir de bandes planes, ou au contraire de bandes plus ou moins gauches ou cintrées de type «joint de carpentier ». Par exemple, dans un mode de réalisation, la première plaquette et la deuxième plaquette sont cintrées dans le même sens autour d'un axe sensiblement orthogonal à l'axe théorique de pivotement de la charnière flexible. Ainsi, avantageusement, dans un mode de réalisation conforme à l’invention, chaque plaquette est en forme générale de bande ressort cintrée suivant un axe longitudinal (c'est-à-dire de façon à former un dispositif de type «joint de carpentier»), et chaque charnière flexible est également en forme générale de bande cintrée selon le même axe.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette sont en forme générale de bande ressort cintrée suivant un axe longitudinal et ladite charnière flexible est également en forme générale de bande cintrée selon le même axe.

Dans certains modes de réalisation avantageux selon l’invention, ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette présentent des épaisseurs similaires, de sorte que le dispositif présente, à l'état déployé, une épaisseur similaire entre ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette. Les saillies d’extrémité peuvent être dans l’épaisseur des plaquettes ou en surépaisseur, notamment sous la forme de garnitures rapportées...

Mais, à l'inverse, un dispositif selon l'invention peut tout aussi bien être réalisé avec une charnière flexible présentant une épaisseur diminuée par rapport à l’épaisseur de la première plaquette et de la deuxième plaquette (réduction d'épaisseur), ou, plus généralement de la liaison entre les deux plaquettes, si une telle réduction d'épaisseur est considérée comme nécessaire ou avantageuse. Les propriétés mécaniques de chaque charnière flexible peuvent être adaptées facilement, quelle que soit l'épaisseur requise, sans être imposées par les propriétés mécaniques des plaquettes.

Un dispositif selon l'invention peut être formé de toute structure mécanique incorporant au moins une charnière flexible intégrée entre deux plaquettes, notamment des plaquettes en matériau(x) composite(s), ou être intégré dans une telle structure ou dans un ensemble plus complexe. Il peut s'agir par exemple d'un mât déployable de système spatial replié au sol et se déployant élastiquement après lancement dans l'espace ; ou d'une pièce de structure de véhicule terrestre, maritime, aérien ou spatial (par exemple pour former une charnière de battant ou de couvercle), de meuble ou autres équipements ou engins domestiques, de sport ou de loisirs ; ou encore d'un emballage en matériau composite ; ou de toute autre structure. Les plaquettes peuvent être intégrées dans toute structure ou ensemble plus complexe (panneaux à nid-d'abeilles, panneaux nervurés,...). L'invention concerne aussi un dispositif caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent à la lecture de la description suivante d'un de ses modes de réalisation préférentielle donnée à titre d'exemple non limitatif, et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique de dessus du dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon le premier mode de réalisation de l'invention à l’état partiellement replié, - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif selon le premier mode de réalisation de l'invention à l'état déployé, - la figure 4 est une vue schématique similaire à la figure 3 représentant le dispositif à l'état replié, - la figure 5 est une vue schématique en coupe longitudinale selon la ligne I-I représentée à la figure 1 lorsque le dispositif est à l’état partiellement replié, - la figure 6 est une vue schématique en coupe longitudinale selon la ligne II-Π représentée à la figure 1 lorsque le dispositif est à l’état partiellement replié, - la figure 7 est une vue schématique en coupe longitudinale selon la ligne III-III représentée à la figure 1 lorsque le dispositif est à l’état partiellement replié, - la figure 8 est une vue schématique de dessus du dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l'invention à l'état déployé, - la figure 9 est une vue schématique en perspective représentant le dispositif selon le premier mode de réalisation de l'invention à l'état déployé.

Dans le premier mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 1 à 7 et 9, le dispositif selon l'invention comprend deux plaquettes rigides 8, 10 formées en matériau composite rigide, et présentant chacune un chant 20 d'extrémité orienté vers l'autre plaquette, les chants d'extrémité en regard des deux plaquettes étant reliées par une charnière flexible 11 en matériau composite souple reliant ces dernières. La charnière flexible 11 disposée entre les plaquettes 8, 10 ne s’étend pas sur toute l’épaisseur des plaquettes 8, 10 mais uniquement sur une partie de cette épaisseur, à partir de l’une des faces principales de chacune des plaquettes 8 et 10. Sur l’autre partie de l’épaisseur des plaquettes 8, 10, les plaquettes sont prolongées de façon à former des chants 20 s’étendant transversalement venant en regard l’un de l’autre à l’état déployé. Ces zones correspondants au prolongement des plaquettes l’une vers l’autre, en regard de la charnière flexible, forment une première portion de bordure 7, solidaire de la première plaquette 8, et une deuxième portion de bordure 9, solidaire de la deuxième plaquette 10. Les premières et deuxième portions de bordure 7, 9 se prolongent l’une vers l’autre par des saillies 25, 26 d’extrémité de blocage en cisaillement transverse.

La première portion de bordure 7 présente des saillies 25 d’extrémité de blocage en cisaillement transverse destinées à recouvrir à l’état déployé, une zone 29 de surface correspondante de la deuxième portion de bordure. De même, la deuxième portion de bordure 9 présente des saillies 26 d’extrémité de blocage en cisaillement transverse destinées à recouvrir à l’état déployé, une zone 28 de surface correspondante de la première portion de bordure 7. Le fait que les saillies 25, 26 d’extrémité recouvrent au moins une portion de surface 29 correspondante de l’autre portion de bordure permet ainsi d’empêcher toute superposition intempestive des plaquettes à l’état déployé, et en particulier lors du déploiement du dispositif. Comme on peut le voir lorsque le dispositif est à l’état replié à la figure 4, la saillie 25 d’extrémité de la première portion de bordure 7 est destinée à venir recouvrir, à l’état déployé, la portion de surface 29 de la deuxième portion de bordure 9. Il en est de même pour chacune des saillies d’extrémité 26 de la deuxième portion de bordure 9, auxquelles correspondent également des portions de surface de la première portion de bordure. Comme représenté dans le premier mode de réalisation illustré aux figures 1 à 7, une saillie d’extrémité de la première portion de bordure alterne avec une saillie d’extrémité de la deuxième portion de bordure le long de la largeur du dispositif, ce qui permet d’améliorer encore le fait d’empêcher toute superposition intempestive des plaquettes mais également la résistance au cisaillement du dispositif. En d’autres termes, le premier mode de réalisation correspond à une alternance de motifs convexes et concaves pour chaque portion de bordure des plaquettes, chaque motif convexe s’imbriquant dans un motif concave. Il est bien sûr également possible que la première portion de bordure ne présente que des motifs concaves alors que la deuxième portion de bordure ne présente que des motifs convexes ou tout autre type d’alternance non régulière de motifs concaves et convexes. À l’état déployé, les saillies d’extrémité sont agencées pour pouvoir s’imbriquer les unes dans les autres, c’est-à-dire que les saillies d’extrémité 25 de la première portion de bordure 7 viennent s’imbriquer dans les saillies d’extrémité 26 de la deuxième portion de bordure 9, et vice versa. Les saillies d’extrémité de la première portion de bordure 7 présentent un premier chant 31 de saillie d’extrémité, et les saillies d’extrémité de la deuxième portion de bordure 9 présentent une deuxième chant 32 de saillie d’extrémité, lesdits premier et deuxième chants de saillie d’extrémité étant adaptés pour venir, à l’état déployé, au contact l’un avec l’autre formant ainsi des butées d’extrémité des première et deuxième portions de bordure 7 et 9. Cette structure d’imbrication formée par les saillies d’extrémité 25, 26 de chacune des portions de bordure 7, 9 procure au dispositif une excellente résistance au cisaillement latéral selon une direction de cisaillement latéral orthogonal à l’épaisseur des plaquettes. Cette structure d’imbrication procure également une fonction de guidage lors du déploiement du dispositif à partir d’un état replié, comme on peut le voir sur les figures 2 et 5 à 7. À l’issue du déploiement du dispositif, lorsque le dispositif se trouve dans un état déployé, le premier chant 31 de saillie d’extrémité est en contact avec le deuxième chant 32 de saillie d’extrémité sur toute la largeur du dispositif, le premier chant de saillie d’extrémité présentant une forme conjuguée au deuxième chant de saillie d’extrémité. Bien sûr, ce contact surfacique peut également n’être que partiel sur la largeur du dispositif à partir du moment où au moins un contact ponctuel ou linéique existe entre le premier chant de saillie d’extrémité et le deuxième chant de saillie d’extrémité, de façon à impartir une résistance en cisaillement latéral au dispositif.

Sur les figures 1 à 7, la première portion de bordure 7 et la deuxième portion de bordure 9 présentent une partie en saillie selon l’épaisseur du dispositif. Les saillies d’extrémité de blocage en cisaillement transverse peuvent être intégrées au dispositif sous la forme de garnitures rapportées par collage sur les plaquette 8, 10. Les saillies d’extrémité de garnitures peuvent être formées du même matériau que les matériaux parmi lesquels le matériau formant les plaquettes 8, 10 peut-être choisi. Les saillies d’extrémité de blocage en cisaillement transverse peuvent également être intégrées, entièrement ou seulement en partie, dans l’épaisseur des plaquettes 8, 10.

Le matériau composite rigide formant chaque plaquette 8, 10 comprend une structure de renfort 12 qui, dans l'exemple représenté, comprend une pluralité de couches parallèles entre elles et au plan principal de la plaquette, distantes les unes des autres et noyées dans une matrice 14. Il s'agit par exemple de couches de fibres synthétiques, notamment des fibres de carbone, tissées ou non-tissées ou simplement déposées en faisceaux, nappes ou bandes adjacentes parallèles, pré-imprégnées ou non. La structure de renfort 12 comporte en tout état de cause au moins une série de fibres, ou autres organes résistant en traction, s'étendant longitudinalement continûment et de façon ininterrompue entre les deux plaquettes 8, 10 et dans la charnière 11 flexible.

Dans le premier mode de réalisation représenté, chacune des couches de la structure de renfort 12 de chaque plaquette 8, 10 est prolongée au sein de la charnière 11 flexible et constitue donc une couche 13 de liaison entre les deux plaquettes 8 et 10, la structure de renfort 12 formant également l'armature de renfort de la portion 11 flexible. Réciproquement, l'armature de renfort du matériau composite souple constituant la charnière 11 flexible est constituée uniquement de la structure de renfort 12.

Ainsi, dans le dispositif selon l'invention, le renfort 12, des matériaux composites constituant respectivement les deux plaquettes rigides 8, 10 et la charnière flexible 11 permet de relier entre elles les deux plaquettes 10, et permet de relier la charnière flexible 11 à chacune des deux plaquettes 10, ce qui permet d'assurer de façon fiable et simple la tenue en traction de la charnière ainsi formée, et facilite et accélère par ailleurs sa fabrication. En effet, dans un tel dispositif, le renfort étant commun entre les plaquettes 8, 10 et la charnière flexible 11, l'ensemble de ces différentes portions peut-être fabriqué simultanément.

Par contre, le matériau composite rigide formant les plaquettes 8, 10 (qui peut être le même pour les deux plaquettes 8, 10 ou au contraire différent d'une plaquette à l'autre) est différent du matériau composite souple formant la charnière flexible 11, et ces matériaux composites rigide(s) et souple diffèrent par la matrice au sein de laquelle le renfort 12, 13 s'étend. La matrice 14 de chaque matériau composite rigide constituant une plaquette 8, 10 est plus rigide que la matrice 19 du matériau composite souple constituant la charnière flexible 11. La matrice 19 du matériau composite souple est aussi choisie de façon à conférer à la charnière souple 11 les propriétés de souplesse en flexion recherchées. La matrice 14 du matériau composite rigide est quant à elle choisie en fonction des propriétés mécaniques requises pour les plaquettes 8, 10, selon leur application. Par ailleurs, ces deux matrices 14, 19 sont choisies de façon à être compatibles l'une avec l'autre, au moins lors de la fabrication du dispositif selon l'invention. De préférence les deux matrices 14, 19 appartiennent à la même famille chimique de façon à pouvoir être mises en œuvre par des procédés de fabrication similaires.

Par exemple, la matrice 14 de chaque matériau composite rigide est choisie parmi les polymères thermoplastiques : polyéthylènes, polystyrènes, polyéthers cétone ; ou thermodurcissables : résines polyester, résines époxy, résines phénoliques, résines polyimides, résines cyanate ester et résines de mélamine ; et la matrice 19 du matériau composite souple est choisie parmi les caoutchoucs naturels, les élastomères de silicone, les élastomères de polyuréthane, les élastomères de polychloroprène, les polyéthylènes, les polystyrènes, les résines, les résines chargées de particules magnétiques, les mousses synthétiques...

Les caractéristiques mécaniques du renfort 12, 13 et de la matrice 19 du matériau composite souple sont choisies de façon à permettre le fonctionnement de la charnière ainsi formée comme représenté figure 4, c'est-à-dire en permettant une flexion qui, dans l'exemple représenté, est de 180°.

En outre, les plaquettes 8, 10 sont cintrées toutes les deux dans le même sens autour d'un axe longitudinal 21 sensiblement orthogonal à l'axe théorique de pivotement de la charnière formée entre elles, de façon à former un dispositif de type dit «joint de Carpentier ».

Le léger cintrage des plaquettes 8, 10 et de la charnière flexible 11 est visible figure 9. L'invention permet ainsi d'obtenir une charnière qui est flexible autour de l'axe longitudinal 23 des plaquettes 8, 10, c'est-à-dire dans un plan de flexion contenant l'axe théorique de pivotement 22 et ne passant pas par les plaquettes 10 (perpendiculaire à l’axe longitudinal 21 des plaquettes 8, 10 lorsque cet axe 21 longitudinal existe), et est donc compatible avec cette flexibilité transversale des plaquettes 8, 10. Le dispositif selon l'invention permet donc de réaliser de façon simple, fiable, et compatible avec un environnement spatial, une structure à déploiement élastique spontané de type «joint de Carpentier ». Il est à noter en outre que le dispositif selon l'invention présente un faible encombrement, notamment avec un faible rayon de courbure de la charnière flexible à l'état plié et un angle de pliage qui peut être faible (jusqu'à 0°). L'invention permet également de maîtriser et de minimiser les contraintes de flexion de la charnière ainsi formée. Également, un dispositif selon l'invention permet de transmettre des efforts de torsion à l'état plié de la charnière, autour d'un axe au moins sensiblement orthogonal au plan des plaquettes 8, 10. Cette raideur en torsion à l'état plié permet de stabiliser le dispositif, notamment au lancement d'un système spatial dans lequel il est incorporé (par exemple panneaux solaires repliés en accordéon).

Selon un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 8, la première portion de bordure 40 et la deuxième portion de bordure 42 du dispositif présentent des chants de saillie d’extrémité s’étendant longitudinalement selon une ligne brisée formant des motifs d’imbrication triangulaires. La première portion de bordure 40 présente des saillies 45 d’extrémité de blocage en cisaillement transverse et la deuxième portion de bordure 42 présente des saillies 46 d’extrémité de blocage en cisaillement transverse, les saillies 45 et les saillies 46 formant ensemble lesdits motif d’imbrication.

Dans un autre mode de réalisation selon invention (non représenté), le dispositif peut comprendre une pluralité de charnières flexibles latérales séparées les unes des autres -notamment, par exemple deux charnières flexibles latérales d'extrémité séparées l'une de l'autre- par une portion médiane où les deux plaquettes 8, 10 sont prolongées l'une vers l'autre de façon à présenter des chants d'extrémité qui s'étendent transversalement et sont en regard l'un de l'autre à l'état déployé (dans lequel les plaquettes 8, 10 et les charnières flexibles sont en prolongement longitudinal les unes des autres, la charnière étant dépliée comme représenté sur les figures 1 et 3).

Dans les exemples représentés, les chants en regard des plaquettes sont des faces planes parallèles l'une à l'autre. L'invention s'applique tout aussi bien pour former une charnière flexible entre deux plaquettes présentant des extrémités en regard l'une de l'autre de formes différentes, plus ou moins complexes, et les formes et dimensions de la charnière flexible qui les relie doivent être adaptées pour permettre de former une charnière flexible, notamment en particulier pour permettre le pivotement en flexion autour d'un axe théorique de pivotement interposé entre les deux extrémités des plaquettes 8, 10. L'invention peut également faire l'objet de très nombreuses applications différentes pour réaliser une charnière souple fiable sans frottement à moindre coût. En particulier, un dispositif selon l'invention s'applique avantageusement pour réaliser une structure dépliable (déployable) ou repliable (escamotable), en particulier sur un système spatial, par exemple un mât déployable après lancement. Elle peut aussi être utilisée dans toute autre application, terrestre ou spatiale ou autre.

Claims (2)

1. REVENDICATIONS 1/ - Dispositif comprenant une première plaquette (8) présentant une portion de bordure, dite première portion de bordure (7, 40) et une deuxième plaquette (10) présentant une portion de bordure, dite deuxième portion de bordure (9, 42), les première et deuxième portions de bordure étant reliées entre elles par une charnière flexible (11) adaptée pour permettre de placer lesdites plaquettes : - dans au moins un état déployé dans lequel au moins une butée d’extrémité de la première portion de bordure est en contact avec au moins une butée d’extrémité de la deuxième portion de bordure, en présentant des chants (20) en regard, - dans au moins un état replié dans lequel la charnière flexible est déformée en flexion et lesdites butées d’extrémité ne sont pas en contact, ladite charnière flexible autorisant au moins à l’état déployé un déplacement des deux plaquettes l’une par rapport à l’autre en cisaillement, dit cisaillement transverse, selon l’épaisseur des plaquettes, caractérisé en ce que : - la première portion de bordure présente au moins une saillie (25, 45) d’extrémité de blocage en cisaillement transverse agencée pour recouvrir à l’état déployé, une zone de surface (29) correspondante de la deuxième portion de bordure, - la deuxième portion de bordure présente au moins une saillie (26, 46) d’extrémité de blocage en cisaillement transverse agencée pour recouvrir à l’état déployé, une zone de surface (28) correspondante de la première portion de bordure, de façon à empêcher toute superposition intempestive des plaquettes à l’état déployé. 2/ - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits chants en regard sont agencés pour pouvoir faire office de butée en compression selon une direction normale aux chants (20) tout en autorisant un repliement de la charnière ainsi formée au moins dans un sens à partir de l’état déployé. 3/ - Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les saillies d’extrémité (25, 26, 45, 46) sont agencées pour pouvoir, à l’état déployé, en réaction à un effort de cisaillement latéral selon une direction de cisaillement latéral orthogonale à l’épaisseur des plaquettes, présenter une force de réaction présentant une composante non nulle parallèle à la direction de cisaillement latéral. 4/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce chaque saillie d’extrémité de ladite première portion de bordure (7, 40) présente au moins un chant, dit premier chant (31) de saillie d’extrémité, et chaque saillie d’extrémité de ladite deuxième portion de bordure présente au moins un chant, dit deuxième chant (32) de saillie d’extrémité, les premier et deuxième chants de saillie d’extrémité étant adaptés pour venir, à l’état déployé, au contact l’un de l’autre. 5/ - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premiers chants (31) de saillie d’extrémité et les deuxièmes chants (32) de saillie d’extrémité s’étendent longitudinalement selon une ligne distincte d’une droite, de façon à ce que les saillies (25, 45) d’extrémité de la première portion de bordure et les saillies (26, 46) d’extrémité de la deuxième portion de bordure s’imbriquent les unes dans les autres.
2. 61- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième portion de bordure (9, 42) présente au moins une saillie (26, 46) d’extrémité de blocage en cisaillement transverse disposée, à l’état déployé, entre au moins deux saillies (25, 45) d’extrémité de blocage en cisaillement transverse de la première portion de bordure (7, 40). 7/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première et la deuxième portions de bordure présentent chacune une pluralité de saillies d’extrémité (25,26,45,46). 8/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, à l’état déployé, lesdites butées d’extrémité en contact limitent le déplacement en pivotement des deux plaquettes l’une par rapport à l’autre au moins dans un sens. 9/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la forme au repos de chaque première plaquette (8) et de chaque deuxième plaquette (10) est adaptée pour que, à l’état replié, chaque première plaquette (8) et chaque deuxième plaquette (10) soient déformées élastiquement en flexion avec des contraintes élastiques de flexion aptes à au moins initier le déploiement du dispositif à partir de l’état replié. 10/ - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la forme au repos de chaque première plaquette et de chaque deuxième plaquette est adaptée pour que, à l’état déployé, chaque première plaquette et chaque deuxième plaquette présentent une forme correspondant soit à sa forme au repos, soit à une forme dans laquelle chaque plaquette est déformée élastiquement en flexion avec des contraintes élastiques de déformation en flexion inférieures aux contraintes élastiques de flexion de chaque plaquette à l’état replié 11/- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite première plaquette (8) et ladite deuxième plaquette (10) sont formées en matériau composite, dit matériau composite rigide, ladite charnière souple reliant lesdites première et deuxième plaquettes et étant adaptée pour former entre elles une charnière souple, la première plaquette et la deuxième plaquette comprenant au moins une structure de renfort d’un matériau composite rigide qui la compose, et une matrice au sein de laquelle s'étend la structure de renfort, la première plaquette et la deuxième plaquette comprenant au moins une couche de liaison d'une structure de renfort commune au(x) matériau(x) composite(s) rigide(s) formant la première plaquette et la deuxième plaquette, chaque couche de liaison s'étendant en continuité et en commun entre la première plaquette et la deuxième plaquette, et étant adaptée pour être flexible. 12/- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la charnière flexible comprend au moins un matériau, dit matériau souple, choisi dans le groupe formé des matériaux, dits matériaux composites souples, comportant : -une armature de renfort comprenant au moins une couche, dite couche de liaison, d'une structure de renfort commune au(x) matériau(x) composite(s) rigide(s) formant chaque plaquette, chaque couche de liaison s'étendant en continuité et en commun entre ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette, et étant adaptée pour être flexible, et -une matrice au sein de laquelle s'étend l'armature de renfort, cette matrice étant elle-même formée en matériau plus souple en flexion que celui constituant une matrice de matériau composite rigide de ladite première plaquette et de ladite deuxième plaquette. 13/- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette sont en forme générale de bande et chaque charnière flexible est également en forme générale de bande. 14/- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette sont en forme générale de bande ressort cintrée suivant un axe longitudinal et ladite charnière flexible est également en forme générale de bande cintrée selon le même axe. 15/- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ladite première plaquette et ladite deuxième plaquette présentent des épaisseurs similaires.