Brevet FR2486198A1 — publié le 19820108

L'invention concerne une pièce moulée destinée à être solli- citée en flexion, constituée d'un corps moulé et d'un élément de soutien pris comme insertion dans ce corps. Une telle pièce composée de plusieurs parties est certes plus compliquée à fabriquer, mais offre par contre la possibilité, par une constitution optimisée, de réduire son poids. Pour une sollicitation et un encombrement donnés, la matière est mieux utilisée. L'utilisation de telles pièces est particulièrement avantageuse dans le cas des véhicules automobiles, car la légèreté est de plus en plus prise en considération dans la construction automobile. Dans une pièce connue du genre précité, (demande de brevet allemand publiée DE-OS 25 33 058), un tirant, constitué en élément de soutien et possédant un fort module d'élasticité, est inséré dans la zone de traction. Cet élément complètement entouré par la matière moulée est protégé contre les fortes charges de traction auxquelles il est sensible. Toutefois, comme les contraintes par sollicitation en flexion croissent avec la distance par rapport à l'axe ou fibre neutre, il est impossible qu'il y ait optimisation de l'utilisation de la matière, puisque la zone de contrainte de traction maximale est consti- tuée non pas par le tirant mais par une couche de matière moulée. Il est en outre connu de ménager, au moulage, des cavités dans la zone de la fibre neutre de poutres ou porteurs sollicités en flexion, ces cavités réduisant certes le poids, mais influençant la répartition des contraintes dans le reste de la section transversale. Les surfaces de paroi bordant la cavité peuvent être le siège de concentrations de contraintes conduisant, en ces endroits, à une fatigue prématurée de la matière. Dans le cas des sections transversales relativement petites, pour lesquelles l'aménagement d'une cavité serait encore intéressant du point de vue de la réduction du poids, les contraintes dans les parois minces peuvent alors excéder la valeur admissible. L'invention a pour objet de réaliser une pièce du genre mentionné au début, mais ayant un faible poids tout en étant simple et économique à fabriquer. Selon l'invention, ceci est obtenu par le fait que l'élément de soutien est agencé dans les zones à faible contrainte du corps moulé et par le fait que la densité de cet élément de soutien est 'moindre que celle du corps moulé. 2 486 198 On arrive ainsi à ce que la matière la plus résistante se trouve aux endroits o les contraintes sont fortes et la matière moins résistante aux endroits o les contraintes sont plus faibles. On obtient ainsi, à résistance égale, une économie de poids. L'effet d'accroissement de résistance dûd à l'élément de soutien repose sur le fait qu'en soutenant ceux des éléments d'un corps moulé, constituant un treillis ou carcasse, qui sont chargés en traction,on obtient un accroissement de leur résistance au flambage, et sur le fait que l'effet d'indentationrésultant de la rugosité de l'élément de soutien et du corps moulé,a pour résultat que l'élément de soutien contribue à la résistance en fonction du rapport des modules d'élasticité de cet élément de soutien et du corps moulé. Il est particulièrement avan- tageux que le corps moulé entoure, à la façon d'un treillis ou carcasse tridimensionnelle, les cavités remplies par l'élément de soutien. On arrive ainsi à ce que l'élément de soutien ne soit situé qu'aux endroits ou la contrainte locale est faible, et à ce que la pièce, tout en ayant une résistance à peu près inchangée, prenne la configu- ration ou structure d'une carcasse tridimensionnelle. Une telle consti- tution conduit à une pièce particulièrement légère. Dans une forme de réalisation avantageuse, des parties de l'élément de soutien atteignent la surface extérieure de la pièce ou débordent de celle-ci. Lors du moulage d'un étrier de frein, l'élément de soutienprend appui contrales parois du moule et est ainsi positionné solidement et fiablement. Des parois particulièrement précises et minces peuvent ainsi être réalisées simplement et économiquement dans d'étroites plages de tolérance. De préférence, le coefficient de dilatation volumique de la matière constituant l'élément de soutien est égal ou supérieur à celui de la matière constituant le corps moulé, de sorte que c'est en éta- blissant une liaison par frottement que l'élément de soutien est au contact -des parois du corps moulé et peut recevoir particulièrement bien les efforts de compression-traction. Afin de réaliser une liaison mécanique particulièrement positive de l'élément de soutien au corps moulé, il est avantageux que la matière moulée pénètre dans la surface de l'élément de soutien. Grâce à cette liaison intime, l'élément de soutien peut admettre particulièrement bien les contraintes de cisaillement, et la longévité de la pièce est accrue. 2486 1 98 Il est avantageux que la matière de l'élément de soutien soit non organique et hautement résistanteà la chaleur, afin que l'élément de soutien résiste aux fortes températures de la coulée en moule tout en conservant sa forme, et possède une solidité prédéter- minable. Ces impératifs sont, par exemple, satisfaits par le bioxyde de silicium résistant à la déformation, par des matières frittées, des fibres entrelacées ou des agglomérats d'éléments sphériques dimension- nellement stables. De tels matériaux contribuent en même temps à une réduction du poids et à une fonction de soutien du corps moulé. Dans un développement avantageux de l'invention, la matière de l'élément de soutien confère au corps moulé des caractéristiques d'amortissement des vibrations. Il existe des pièces qui réagissent de façon particulièrement sensible aux vibrations qu'elles transmettent à d'autres éléments ou qu'elles convertissent en bruits. En choisissant pour l'élément de soutien une matièreayant les propriétés d'amortissement précitées, ces défauts peuvent être éliminés. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints o: - la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'une ébauche d'un étrier de frein pourvue d'un élément de soutien qui y est moulé comme insertion ou prisonnier; et - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale. L'ébauche 1 d'étrier de frein à disque à garnitures partielles, représentée sur les figures I et 2, est constituée d'une âme qui est venue de fonderie d'un seul tenant avec un carter 3 pour cylindre d'actionnement. L'alésage 4 du cylindre, usiné ultérieurement, par enlèvement de métal, est indiqué en trait interrompu. L'alésage brut 5 du cylindre est déjà ébauché à la coulée, par un noyau. L'âme 2 de l'étrier et l'aile 6,orientée parallèlement à un disque de frein non représenté,constituent le composant qui doit supporter en premier lieu les sollicitations en flexion résultant de la force d'actionnement du frein. Un élément de soutien prismatique 7 est agencé dans l'âme 2, dans la région de la fibre neutre 8 de celle- ci. Dans les directions axiale et radiale de l'étrier 1, cet élément 7 est entièrement entouré par la matière de l'âme 2. Par contre, considéré dans la direction circonférentielle 11, l'élément de soutien 7 traverse de part en part l'âme 2 et se termine, par ses deux extrémités 9, 10, à la surface de cette âme. Lors du moulage de l'étrier 1, les deux extrémités 9, 10 de l'élément de soutien sont au contact de la surface de la cavité de moulage de l'étrier 1, afin d'assurer un positionnement très précis de cet élément 7. La densité de l'élément de soutien 7 est inférieure à la densité du corps moulé qui l'entoure, les matières utilisées pouvant être similaires ou différentes. La liaison apte à recevoir de fortes charges, obtenue après coulée de l'étrier I dans le moule,assure une rigidité optimale en même temps qu'un encombrement minimal et.un faible poids. Bien entendu, l'exemple de- réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention. 2 486 198 REVENDICATIONS 1. Pièce moulée destinée à être sollicitée en flexion, consti- tuée d'un corps moulé et d'un élément de soutien pris comme insertion dans ce corps, caractérisée en ce que cet élément de soutien (7) est agencé dans les zones à faible contrainte dudit corps moulé et en ce que la densité de cet élément de soutien est moindre que celle du corps moulé. 2. Pièce moulée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps moulé entoure, à la façon d'une carcasse tridimensionnelle, les cavités remplies par l'élément de soutien (7). - 3. Pièce moulée selon l'une des revendications I ou 2, carac- térisée en ce que, dans des zones peu contraintes du bord de la pièce, des parties de l'élément de soutien (7) atteignent la surface exté- rieure (9, 10) ou débordent de celle-ci. 4. Pièce moulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée ence que le coefficient de dilatation volumique de la matière constituant l'élément de soutien est égal ou supérieur à celui de la matière constituant le corps moulé. 5. Pièce moulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée ence que la matière coulée dans le moule pénètre dans la surface de l'élément de soutien (7). 6. Pièce moulée selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisée ence que la matière de l'élément de soutien est non organique et possède une grande résistance à la chaleur. 7. Pièce moulée selon l'une quelconque des à 6, caractérisée en ce que l'élément de soutien (7) de silicium résistant à la déformation. 8. Pièce moulée selon l'une quelconque des à 7, caractérisée en ce que l'élément de soutien (7) frittée. 9. Pièce moulée selon l'une quelconque des à 8, caractérisée en ce que l'élément de soutien (7) fibres entrelacées. 10. Pièce moulée selon l'une quelconque des à 9, caractérisée en ce que l'élément de soutien (7) agglomérat d'éléments sphériques, dimensionnellement la matière moulée. Il. Pièce moulée selon l'une quelconque des à 10, caractérisée en ce que la matière de l'élément revendications I est en bioxyde revendications I est en matière revendications I est constitué de revendications I consiste en un stables,faits de revendications 1 de soutien (7) 2 486 1 98 confère au corps moulé des caractéristiques d'amortissement des vibra- tions. 12. Pièce moulée selon l'une quelconque des revendications] à 11, caractérisée en ce que l'élément d'appui (7) supporte ou soulage, dans une carcasse à ossature, aussi bien les éléments travaillant en traction que ceux travaillant en compression.