Brevet FR2522724A1 — publié le 19830909

La présente invention se rapporte à un culbuteur léger ayant une structure interne de conception bien particulière et qui peut être avantageusement utilisé dans des moteurs à grande vitesse du fait qu'il est plus léger et plus résistant que des culbuteurs classiques en fonte. En vue de réduire la consommation, les ingénieurs de l'automobile s'efforcent de diminuer le poids des voitures L'un des-exemples de ces efforts consiste à fabriquer des culbuteurs en matières plastiques renfor- cées par des fibres de carbone l CFRP) au lieu de la fonte Dans la demande de modèle d'utilité japonais (OPI) no 103610/81 t l'abréviation m O Pl " désigne un brevet ou une demande de modèle d'utilité japonais qui n'a pas encore été instruit 3, certains auteurs de la présente invention ont proposé un culbuteur du type CFRP de faible poids. Un culbuteur présente deux côtés, l'un d'eux étant relié à une soupape du moteur par une vis de réglage et l'autre côté communiquant avec une came et un trou par lequel passe un axe de culbuteur Le premier côté sera désigné ci-après par l'expression " côté soupape et l'autre côté par " côté came " Le côté soupape présente une surface sur laquelle est montée la vis de réglage et le côté came possède une surface de contact avec la came. Un exemple de culbuteur classique est illustré sur la figure 1 des dessins annexés En service, le culbuteur pivote sur son axe et la surface de montage de la vis de réglage ainsi que la surface de contact avec la came sont soumises à des charges. Dans la demande de modèle d'utilité japonais COPI) n O 103610/81, le culbuteur consiste en une feuille stratifiée d'éléments pré-imprégnés dans lesquels les fibres sont orientées à un angle de + 45 degrés, et qui sont agencés dans une direction perpendiculaire à la direction de l'application de contrainte, ou bien paral- lèlement à l'axe de la tige du culbuteur Le culbuteur proposé par le document précité présente la solidité requise et entre autres, il est léger et peut être avantageusement utilisé dans de S moteurs Cependant, les auteurs de la présente invention ont déterminé que la robustesse de ce culbuteur n'est en aucun cas suffisante pour une utilisation dans un moteur à grande vitesse,étant dcnné qu'il se produit parfois des cassures à l'inter- face entre deux éléments pré-imprégnés lorsque le moteur fonctionne dans des conditions de forte charge ( c'est- à-dire à de grandes vitesses) Cette difficulté n'a pas pu être totalement surmontée par une orientation différente des fibres dans deux éléments pré-imprégnés adjacents, ou par une modification de la résistance des fibres de carbo- ne ou de la proportion de ces dernières dans les matières plastiques utilisées. La présente invention a par conséquent pour objet de proposer un culbuteur solide et léger, ainsi qu'un procédé pour Fabriquer ce culbuteur. Le culbuteur de la présente invention consiste en une résine renforcée par des fibres de carbone, l'axe médian du trou par lequel l'axe du culbuteur est intro- duit étant repéré par l'expression " axe Z " La ligne qui est parallèle à la surface du côté soupape du culbu- teur opposée à la face présentant la surface de contact avec la came, et qui croise l'axe Z à angle droit en un point 0,est repérée par " axe Y " La ligne qui est paral- lèle à la surface du côté came du culbuteur opposée à la face présentant la surface de contact avec la came, et qui coupe l'axe Z à angle droit au point Test repérée par N axe Y' " La bissectrice de l'angle YOY' est repé- rée par l'expression " axe X " Le culbuteur est conçu de telle facon oue le coszs f la movenne-u r ns^ d RS fibres de carbone présentes du côté de l'axe Y par rap- port au plan X-Z et celles présentes du côté de l'axe Y' par rapport au plan X-Z, ne soit pas supérieur à O 9924. Dans ce cas,fest l'angle d'orientation, par rapport à l'axe Y, du premier groupe de fibres lorsqu'elles sont projetées sur le plan X-Y et l'angle d'orientation par rapport à l'axe Y', du second groupe de fibres lorsqu'el- les sont projetées sur le plan X-Y', et os 1, la moyen- ne de cos a des deux groupes de fibres susmentionnés, n'est pas inférieur à 3/4,a étant l'angle d'orientation, par rapport à l'axe Y, du premier groupe de fibres lors- qu'elles sont projetées sur le plan Z-Y ou bien l'angle d'orientation, par rapport à l'axe Y', du second groupe de fibres lorsqu'elles sont projetées sur le plan Z-Y'. Pour fabriquer le culbuteur selon la présente inven- tion, on remplit un moule ayant la forme de ce culbuteur avec des fibres de carbone et une résine synthétique, de telle sorte que ces fibres de carbone soient uniformément réparties dans ladite résine, et que le cosse des fibres de carbone ne soit pas supérieur à 0,9924; ensuite, on chauffe la résine renfermant les fibres en exerçant, dans la direction de l'axe Z, une pression telle que la valeur ou cos 2 L desdites fibres de carbone ne soit pas inférieure à 3/4. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nulle- ment limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un culbu- teur classique; les figures 2 à 7 illustrent le principe de mesure du cosi' et du costa des fibres de carbone incorporées dans le culbuteur de la présente invention j les figures 8 et 9 sont des vues en perspective illustrant deux formes de réalisation du culbuteur de la présente invention; la figure 10 montre le procédé de mesure de la dislocation, à l'état de charge, des culbuteurs fabriqués selon les exemples et les exemples comparatifs annexés; et la figure 11 montre le procédé de mesure de la charge de rupture des culbuteurs selon les exemples et les exemples comparatifs annexés. La figure 1 représente en perspective un exemple de culbuteur de type classique Comme illustré ce culbu- teur comprend un côté came ( à la droite du dessin) et un côté soupape ( à la gauche de ce dessin) Il possède deux faces latérales ( dont une seule est représentée et porte la référence 1 J une face 3 comportant une surfa- ce de contact 2 avec la came, ainsi qu'une face opposée 4 Au centre des faces latérales est percé un trou 5 dans lequel un axe de culbuteur peut être introduit Du côté soupape, la face 3 est percée d'un trou 6 dans lequel est vissée une vis de réglage qui appuie sur la soupape du moteur Le culbuteur est fabriqué en une rési- ne synthétique 8 renforcée par des fibres de carbone 7 sous la forme d'éléments pré-imprégnés 9 qui sont strati- fiés, comme le montre la figure 1. Les figures 2 à 4 montrent la relation entre les axes X, Y, Y' et Z ainsi qu'entre les angles î et e d'orientation des fibres, les références numériques 1 à 8 étant associées aux mêmes organes que sur la figure 1. L'axe Z correspond à l'axe médian du trou 5 par lequel passe l'axe du culbuteur L'axe Y est formé par la ligne qui est parallèle à la surface 10 du côté soupape de la face 4, et qui coupe l'axe Z à angle droit en un point 0 L'axe Y' consiste en la ligne qui est parallèle à la surface Il du côté came de ladite face 4, et qui coupe l'axe Z à angle droit audit point 0, l'axe X étant constitué par la ligne qui passe par ledit point 0 et qui bissecte l'angle YOY' Les angles d'orientation î ete sont indiqués sur les figures 3 çL,3 b,4, respective- ment Sur la figure 3 b, si r> 1 est un angle positif, 132 du côté opposé par rapport à l'axe Y est négatif Le même principe s'applique à l'axe Y' et à l'angle a On peut ainsi considérer que î et î sont compris dans une plage de 90 & + 90 . Il convient à présent, à l'appui des figures 5 à 7, de décrire le procédé de détermination de cosa et de Cos 2 ( Sur les figures 5 et 6, les références numériques 12 et 12 ' désignent des échantillons sectionnés du culbu- teur spécifique le long des lignes parallèles aux plans X-Y, X-Z et Y-Z ( échantillon 12) ou bien le long de lignes parallèles aux plans X-Y', X-Z et Y'-Z ( échantil- lon 12 ') La référence 13 désigne la direction d'impact de rayons X sur chaque échantillon, le numéro 14 indique un film semsible aux rayons X et la référence 15 désigne un' diagramme ( arc) de diffraction des rayons X La courbe de la figure 7 met en évidence le rapport entre l'intensité de la diffraction des rayons X, I ( a) ou I ( À), et l'angle d'orientation d ou ( L'intensité de la diffraction des rayons X est mesurée pour une plage de 90 4 o 4 90 et 90 O ( 4 90 le long de l'arc du diagramme de diffraction obtenu pour 2 B = 25,5 ( angle de brillance ou angle de Bragg) sur les figures et 6, puis la valeur mesurée est corrigée pour éliminer la diffusion due à l'air et à l'absence de cristallinité. A partir de l'intensité de la diffraction des rayons X, I (t)et I ( ( 3), cos 2 m et cos 2 ( peuvent être calculés à partir des équations suivantes: I (o) cos l sin c *d'. 1 cos 2 OL cos 5 2 I (e) sin o 'de l -9 co go I I e) cos 2 t 3 sinf *d( o os 2 sin 'd -os l =-90 cos J ((h sin( dû Dans les équations ci-dessus, coreprésente l'angle moyen d'orientation des cristaux de graphite dans des fibres de carbone par rapport aux axes de leurs fibres. mesuré par le même procédé que celui décrit ci-avant. Pour l'objet de la présente invention, les valeurs respec- tives de coszo et cos Z A sont obtenues en faisant la moyenne des mesures pour au moins 20 points d'un culbu- teur particulier. Si cos 2 à d'importantes dislocations dans des conditions de for- tes charges, ce qui provoque un moins bon rendement du moteur Le cos îest de préférence compris entre 1 et 0,9930 Plutôt que d'être orientées parallèlement les unes aux autres dans les plans X-Y et X-Y', les fibres sont, de préférence, orientées de telle manière que l'angle auquel se croisent deux lignes prolongeant ces fibres ne soit pas inférieur à 5 degrés en moyenne. Les fibres de carbone devant être utilisées dans le culbuteur de la présente invention peuvent se présen- ter sous n'importe quelle forme, par exemple comme des fibres fragmentées, des tissus, du feutre et des treillis, pourvu qu'elles soient agencées de manière à avoir les angles d'orientation-décrits ci-avant Des fibres frag- mentées appropriées consistent en des brins constitués chacun par un faisceau de 1000, 3000, 6000, 12000 ou 24000 filaments de fibres de carbone Ils sont habituel- lement sectionnés à une longueur comprise entre 5 mm et 100 mm De préférence, leur longueur est comprise entre 1/1 et 1/10 de la longueur maximale du culbuteur dans la direction de l'axe Y ou de l'axe Y' Pour simplifier la manipulation et obtenir des propriétés améliorées, il est en particulier préférable de choisir une longueur allant de 10 mm à 50 mm Dans la mesure o costa et costg satisfont aux exigences requises, les fibres de carbone ne doivent pas nécessairement être sensiblement ininterrompues d'une extrémité à l'autre Au contraire, elles peuvent se présenter sous la forme de fibres de faible longueur ( de 5 mm à 10 mm) Les fibres de carbo- ne ont, de préférence, un diamètre de 1,um à 20 um, une résistance à la traction qui n'est pas inférieure à 147,15 10 Pa et un module d'élasticité longitudinale qui n'est pas inférieur à 1,471 10 Pa. Parmi les substances pouvant constituer la résine synthétique renforcée par des fibres de carbone et utilisée dans le culbuteur de la présente invention, on peut citer par exemple des résines thermodurcissables, telles que des résines époxydes, des résines polyamides, des résines phénoliques et des résines de polyester non saturés, ainsi que des résines thermoplastiques comme les résines de polysulfone Etant donné que le culbuteur est exposé en service à des températures élevées, on utilisera en particulier de préférence des résines épo- xydes, polyimides, phénoliques et de polysulfone Le culbuteur du type CFRP selon la présente invention renfer- me habituellement entre 30 % et 80 %, de préférence entre % et 75 %,en volume de fibres de carbone par rapport à la quantité totale de résine renforcée par des fibres de carbone. Le culbuteur de la présente invention est fabriqué selon le procédé suivant: un moule de forme correspon- dant à ce culbuteur est tout d'abord empli de fibres de carbone de telle façon que le cos'i 3 ne soit pas supé- rieur à 0,9924, après quoi les fibres sont imprégnées d'une résine synthétique En variante, on charge dans le moule des éléments préimprégnés dans lesquels une résine synthétique est imprégnée par des fibres de carbone, de telle sorte que lesdites fibres soient orientées dans une direction conférant à costa une valeur n'excédant pas 0,9924 Si l'on utilise des fibres de carbone fragmen- tées, elles sont de préférence disposées dans les plans X-Y, X-Y' d'une manière telle que cosse n'excède pas 0,9924 Cela peut être obtenu par un agencement aléatoire des fibres fragmentées ( les fibres sont orientées au hasard) Du point de vue de l'aptitude au moulage et d'une réduction des coûts, l'utilisation de fibres fragmentées est préférable à une stratification d'élé- ments pré-imprégnés. Lorsqu'on utilise un tissu de fibres de carbone ou des éléments préimprégnés constitués par ces dernières, ils sont laminés de telle manière que cos 2 ane soit pas inférieur à 3/4 et, de préférence, ils sont stratifiés de façon que leurs surfaces soient orientées perpendicu- lairement à l'axe Z Il est avantageux de sectionner les tissus ou les éléments pré-imprégnés à la configuration de chaque zone du culbuteur parallèle aux plans X-Y et X-Y', et de les stratifier dans ces plans respectifs. Pour l'objet-de la présente invention, à la fois la chaîne et la trame du tissu de fibres de carbone sont généralement formées par des brins de fibres de carbone. Cependant, soit la chaîne, soit la trame peut consister en des fibres de verre ou en un mélange de fibres de carbone et de fibres de verre Le tissu peut présenter une armure lisse ou une armure satin Les fibres de carbone peuvent être orientées de-n'importe quelle manière dans le tissu, mais, dans un type préféré, une couche dans laquelle la chaîne ( ou la trame l est en fibres de carbone agencées dans la direction de l'axe Y ( comme illustré sur la figure 9 J alterne avec une autre couche dans laquelle la chaîne ( ou la trame) est en fibres de carbone agencées dans la direction de l'axe Y'. Si l'on utilise des éléments pré-imprégnés consti- tués par des brins, ces derniers sont de préférence sectionnés à une longueur comprise entre 1/1 et 1/10 de la longueur maximale du culbuteur, puis stratifiés dans les plans X-Y et X-Y' Il est préférable de disposer ces éléments pré-imprégnés avec l'angle d'orien- tation 13 variant dans une plage dans laquelle le cosse% des fibres n'est pas inférieur à 0,9924. La résine synthétique renfermant les fibres de carbone et placée dans le moule est ensuite soumise. dans la direction de l'axe Z à une pression telle que os 2 One soit pas inférieur à 3/4 Si la résine synthéti- que est une résine thermoplastique, il est nécessaire de procéder à un chauffage en plus de cette application de pression Les températures préférées de chauffage vont du point de ramollissement ou de fusion de la résine à son point de décomposition Si la résine est thermodur- cissable, elle peut être durcie préalablement par chauffage avant d'être soumise à la compression, ou bien le chauffage et la compression peuvent être effectués concomitamment Le chauffage peut être consécutif à l'application de pression, mais, de préférence, le durcissement préalable par chauffage précède cette appli- cation de pression La compression a lieu jusqu'à ce que les bulles d'air aient disparu du moule et que le cos 2 "c des fibres soit au moins égal à 3/4 La pression exercée se situe habituellement dans une plage de 0,981 10 Pa à 0,981 10 Pa. Comme le montre la figure 8, une pièce métallique insérée peut être incorporée dans la surface de contact avec la came, dans la région de montage de la vis de réglage et autour de la circonférence du trou de passage de l'axe du culbuteur Lorsque le moteur est en fonction- nement, le culbuteur pivote sur son axe, d'o il résulte que la surface avec la came et la zone de montage de la vis sont soumises à des contraintes de flexion et de cisaillement La surface avec la came est soumise à une charge plus grande et elle doit résister à un mouvement plus rapide C'est pourquoi des butées de cames sont L 522724 insérées dans cette région et sont fabriquées de préfé- rence en un métal dur et résistant à l'usure, tel que de la fonte Si nécessaire, une pièce métallique ( par exemple une pièce insérée 17 en aluminium 3 peut être noyée dans la zone de montage de la vis de réglage, puis être percée et taraudée En service, le culbuteur pivote rapidement sur son axe avec une forte pression superfi- cielle exercée à cet endroit, si bien que, pour empê- cher tout incident de se produire par suite de la grande valeur PV ( produit de la pression et de la vitesse) et d'excéder la valeur PV critique de la matière dont est constitué le culbuteur ( valeur au-delà de laquelle ce culbuteur ne peut plus fonctionner), un coussinet métallique 18 ayant une grande valeur PV critique peut être inséré à la circonférence du trou de passage de l'axe du culbuteur L'incorporation de ces organes métalliques peut avoir lieu en même temps que le moulage du culbuteur en plaçant ces organes dans des positions appropriées à l'intérieur du moule, puis en emplissant ce moule de fibres de carbone et d'une résine ou d'élé- ments pré-imprégnés associés, après quoi on procède au moulage par compression Lorsqu'on agence les fibres de carbone de façon que les angles moyens d'orientation a et Il présentent les valeurs requises, le culbuteur de la présente invention a une solidité plus grande que le produit classique et il peut être utilisé dans un moteur à grande vitesse sans provoquer aucune cassure à une quelconque interface entre des strates Selon le procédé de la présente invention, non seulement l'angle moyen d'orientation ", mais aussi l'angle moyen d'orientation ( peuvent être ajustés à la valeur souhaitée, ce qui permet de fabriquer un culbuteur ayant une solidité améliorée. La présente invention va à présent être décrite de manière plus détaillée en se référant aux exemples et exemples comparatifs suivants, qui sont donnés dans un but purement illustratif et ne sont nullement censés limiter le cadre de l'invention. Exemple 1 Des brins de fibres de carbone constitués chacun par un faisceau de 6000 filaments et de dénomination commerciale " HTA-7-6000 " produits par la société dite " Toho Beslon Co, Ltd " d'un diamètre de 7 pm, d'une résistance à la traction de 343,35 105 Pa et d'un module d'élasticité longitudinale de 2354,40 105 Pa ont été imprégnés de " Q 1101 Epoxy Resin" ( dénomination commer- ciale d'une résine époxyde fabriquée par la société précitée) pour préparer des brins d'éléments pré-impré- gnés, qui renfermaient 42 % en poids de résine époxyde. Ils ont été fragmentés pour obtenir des brins plus courts de 3 cm de longueur, placés dans un moule à culbuteur t ayant une longueur maximale de 8 cm le long des axes Y et Y') dans la direction de l'axe Z, puis regroupés de manière à être orientés aléatoirement dans les plans X-Y et X-Y' Le moule a ensuite été placé dans une presse à chaud L'élément préimprégné a été préalablement durci par chauffage à 1300 C pendant 60 minutes puis chauffé ensuite à 1800 C pendant une période de 120 minu- tes avec une pression de 6,87 105 Pa exercée dans la direction de l'axe Z Le moule a été refroidi, le produit moulé en a été extrait et un trou de passage de l'axe du culbuteur a été percé à l'aide d'un foret de très grande dureté, de façon à obtenir finalement un culbu- teur Les fibres de carbone dans ce dernier avaient un cosse de 0,883 et un cos 2 de 0,933 La proportion des fibres représentait 55 % du volume La largeur et le poids du culbuteur, ainsi que trois paramètres de sa performance,sont reportés au tableau 1 ainsi que les données correspondantes d'un produit classique fabriqué en fonte Il ressort de ce tableau que le poids du culbuteur selon la présente invention est inférieur à la moitié du poids du produit classique et que, cepen- dant, le premier présente des propriétés de solidité considérablement meilleures que celles du second. Exemple 2 Des brins de fibres de carbone constitués chacun par un faisceau de 12000 filaments ( en " HTA-7-12000 de la société dite " Toho Beslon Co, Ltd ", avec un diamètre de 7 pm, une résistance à la traction de 343,35 105 Pa et un module d'élasticité longitudinale de 2354,40 105 Pa) ont été fragmentés à une longueur d'envi- ron 3 cm Ces brins fragmentés ont été placés dans un moule à culbuteur ( ayant les mêmes dimensions que dans l'exemple 1) dans la direction de l'axe Z, puis regrou- pés de façon à êt-re orientés aléatoirement dans les plans X-Y et X-Y' Dans le même temps, une butée de came fabriquée en fonte a été placée sur la surface de contact avec la came, une barre ronde en aluminium ( de 16 mm de diamètre) a été disposée dans la zone de montage de la vis de réglage et un tube d'aluminium ( de diamètre inter- ne de 16 mm et de diamètre externe de 22 mm J a été installé à la circonférence du trou de passage de l'axe du culbuteur Le tube d'aluminium était maintenu en place par une barre ronde ( de 16 mm de diamètre) suppor- tée sur le moule par ses deux extrémités Les fibres de carbone ont ensuite été imprégnées de " Q-1101 Epoxy Resin " jusqu'à contenir 42 % en poids de résine Le mélange a été durci dans les mêmes conditions que pour l'exemple 1, puis refroidi Après le démoulage, on a obtenu un culbuteur pourvu de trois-pièces métalliques insérées Le produit renfermait 55 % en volume de résine. le cos 2 it était de 0,957 et le cos 2 t était de 0,970 La largeur et le poids du culbuteur, ainsi que trois para- mètres de sa performance, sont reportés au tableau 1, d'o il ressort que le poids du culbuteur selon la présen- te invention est environ égal à la moitié de celui du produit classique, sa solidité étant toutefois presque doublée par rapport à celle de ce dernier. e 522724 Exemple comparatif 1 Un culbuteur a été fabriqué comme dans l'exemple 1. à cette exception près qu'un moule a été chargé d'élé- ments pré-imprégnés de brins fragmentés qui ont été S agencés aléatoirement dans les plans Z-Y et Z-Y', et que ces éléments préimprégnés ont été durcis avec une pression s'exerçant dans la direction de l'axe X Le produit final présentait un cos 2 otde 0,883 et un cos 23 de 0,997, ce dernier se trouvant au-delà de la plage déterminée pour la présente invention La largeur et le poids du culbuteur, ainsi que trois paramètres de sa per- formance,sont reportés au tableau 1 dont il ressort que le poids du culbuteur est égal à moins de la moitié du poids du produit classique, mais que le premier est fragile et se rompt lorsqu'il est soumis à une très faible charge Cela est dû au fait que les fibres n'ont pas été orientées dans la direction de l'axe X ( largeur du culbuteur) et que le culbuteur n'était pas capable de supporter une contrainte de cisaillement. Exemple comparatif 2 Un-élément pré-imprégné a été fabriqué en une résine époxyde t " Q-1102 Epoxy Resin " fabriquée par la société dite " Toho Beslon Co, Ltd ") et des fibres de carbone ( les mêmes que dans l'exemple 1) ont été orientées à + 45 degrés La résine était présente à 42 % en poids, l'élément pré-imprégné consistait en deux parties dans lesquelles les fibres étaient orientées dans l'une des directions,et ont été stratifiées de telle façon que les directions respectives d'orientation soient + 45 degrés par rapport à leur longueur L'élément pré-impré- gné a été sectionné en tronçons individuels d'un culbu- teur, parallèlement aux plans Y-Z et Y'-Z Pour obtenir les épaisseurs prédéterminées, cet élément pré-imprégné a été sectionné p'our faire varier progressivement les configurations, puis les segments individuels ont été stratifiés de façon que l'épaisseur n'accuse 2 ú 272 4 aucune variation brusque Les éléments pré-imprégnés stratifiés ont été placés dans un moule à culbuteur qui a été introduit dans une presse à chaud Comme dans l'exemple 1, ces éléments pré-imprégnés ont été durcis par pression ( 4,91 105 Pa) dans la direction de l'axe X, à 180 C pendant 120 minutes, pour produire un culbu- teur tel qu'illustré sur la figure 1 Les fibres repré- sentaient 55 % du volume du produit, le cos 2 était = 0,5 et le cosfi était = 1, ces deux valeurs se trouvant au- delà de la plage déterminée pour la présente invention. La largeur et le poids du culbuteur, ainsi que trois paramètres de sa performance, sont reportés dans le tableau 1 d'o il ressort que le poids de l'échantillon comparatif est inférieur à la moitié du poids du produit classique, mais que le premier est fragile et est défec- tueux lorsqu'il est soumis à une très petite charge. Tableau 1 Exemples Exemples comparatifs Produit classique I 2 I 2 cfabriqué (fabriqué en fonte) Largeur du culbuteur 22 22 22 22 22 (mm) Poids du culbuteur 52 59 51 55 110 (gl Déplacement du côté came sous une charge0, 30 0,28 0,29 0,67 0,18 de 3924 N (mm) Charge de rupture ( N) 14420 15500 5935 4218 8633 Type de rupture flexion flexion cisail cisail flexion lement lement interla interla- minaire minaire Exemple 3 Un élément pré-imprégné fabriqué en un tissu satiné 380 g/m 2) de fibres de carbone et en résine époxyde t les fibres de carbone et la résine étaient les mêmes que dans l'exemple 1, l'élément pré-imprégné renfermant % en poids de résine) a été sectionné en soixante et un tronçons individuels de culbuteur, perpendiculairement à l'axe ou tige de ce dernier Les fragments obtenus-ont été stratifiés perpendiculairement à l'axe de ladite tige, puis les éléments pré-imprégnés stratifiés ont été placés dans un moule à culbuteur qui a été introduit dans une presse à chaud Les éléments pré-imprégnés ont été préalablement durcis parchauffage à 1300 C pendant minutes, puis ils ont ensuite été chauffés jusqu'à 'C et comprimés pendant 120 minutes dans la direction de l'axe Z, sous une pressio'n de 6,87 105 Pa Le moule a été refroidi, le produit moulé en a été extrait et le trou de passage de l'axe du culbuteur a été percé à l'aide d'un foret pour obtenir un culbuteur tel qu'illus- tré sur la figure 9, sur laquelle les références 1 à 9 désignent les mêmes organes que sur la figure 1 Les fibres contenues représentaient 50 % en volume Le poids du culbuteur ainsi que trois paramètres de sa performance, sont reportés au tableau 2 ainsi que les données corres- pondantes d'un produit classique fabriqué en fonte Il ressort de ce tableau que, bien que le poids du culbu- teur selon la présente invention soit inférieur à la moitié du poids du produit classique, le premier est au moins deux fois plus robuste que le second. Exemple 4 On a utilisé un élément pré-imprégné fabriqué en un tissu à armure lisse ( 200 g/m 2) de fibres de carbone et en résine époxyde ( les mêmes fibres de carbone et la même résine époxyde que dans l'exemple 1 3 La résine contenue représentait 50 % en poids L'élément pré-impré- gné a été sectionné en cent-seize tronçons individuels d'un culbuteur, perpendiculairement à l'axe ou tige de ce dernier Un trou dont le rayon était supérieur de 3 mm à celui nécessaire à l'insertion de la tige du culbuteur a été percé à proximité du centre de chaque fragment Les éléments pré-imprégnés ainsi obtenus ont été stratifiés perpendiculairement à l'axe de ladite tige Une butée de came en fonte a été insérée dans la ú 522724 surface de contact avec la came, dans le sens de l'épais- seur du côté came Un trou présentant un diamètre de 16 mm a été pratiqué dans la zone de montage de la vis de réglage du côté soupape et une barre ronde en alumi- nium ( d'un diamètre externe de 16 mm) comportant des filets a été introduite dans ce trou Un tube d'alumini- um a été ajusté dans le trou de passage de l'axe du culbuteur Avec ces pièces métalliques insérées, un assemblage d'éléments pré-imprégnés a été placé dans un moule à culbuteur, durci comme dans l'exemple 3 puis refroidi Après le démoulage, on a obtenu un culbuteur - Le produit ainsi fabriqué renfermait 50 % de fibres en volume Son poids, ainsi que trois paramètres de sa performance, sont reportés au tableau 2 dont il ressort que, bien que le poids du culbuteur de la présente inven- tion soit presque égal à la moitié du poids du produit classique, le premier est plus robuste que le second. Exemple comparatif 3 Le même élément pré-imprégné que dans l'exemple 3 a été sectionné en tronçons, parallèlement aux plans Y-Z et Y'-Z d'un culbuteur Cet élément pré-imprégné a été sectionné pour faire varier progressivement les configurations et les segments individuels ont été strati- fiés de manière que l'épaisseur n'accuse aucune variation brusque Les éléments pré-imprégnés stratifiés ont été placés dans un moule à culbuteur, durcis comme dans l'exemple 3 ( sauf qu'ils ont été comprimés dans le sens de l'axe X 1, puis ils ont été refroidis et démoulés Un trou de passage de l'axe du culbuteur a été percé dans le produit venu de moulage, afin d'obtenir un culbuteur Le produit ainsi fabriqué renfermait 50 % de fibres en poids et trois paramètres de sa performance sont reportés au tableau 2, d'o il ressort que l'échantillon comparatif est considérablement plus fragile que les échantillons fabriqués dans les exemples 3 et 4 conformément à la présente invention. L 5 X 2724 Tableau 2 Exemple 3 Exemple 4 Exemple compara Produit clas- tif 3 sique (fabriqué en fonte) Poids du culbuteur (g) Déplacement du côté came sous une charge de 3924 IN (mm) Charge de rupture ( N) Type de rupture 0,30 0,29 20140 9859 flexion toutes les pièces in- sérées ont dérapé 0,24 0,18 cisaille flexion ment inter- laminaire Procédé de vérification ( 1) Déplacement du côté came: commme illustré sur la figure 10, le culbuteur a été fixé par des axes 19 et 20 et une charge de 3924 N a été appliquée en un point A par un pointeau de charge 21: le déplacement consécutif du culbuteur du côté came a été mesuré à l'aide d'un appareil de mesure 22 à cadran Dans cet essai, L 1 était de 27 mm. ( 2) Charge de rupture du côté soupape: comme illustré sur la figure 11, le culbuteur a été fixé par des axes 19 et 20 et une charge augmentant progressive- ment a été appliquée en un point B par un pointeau de charge 21, jusqu'à ce que le côté soupape dudit culbuteur accuse une défaillance Dans cet essai, L 2 était de 35 mm. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au culbuteur décrit et représenté,sans *sortir du cadre de l'invention. L 522724 REVENDICATIONS 1 Culbuteur fabriqué en une résine renforcée par des fibres de carbone, caractérisé par le fait que l'axe médian d'un trou ( 5) par lequel passe l'axe dudit culbuteur est repéré par " axe Z ", une ligne parallèle à une surface ( 10) du côté soupape dudit culbuteur oppo- sée à une face ( 3) présentant une surface de contact ( 2) avec une came, et qui coupe l'axe Z à angle droit en un point O,est repérée par " axe Y ", la ligne qui est paral- lèle à la surface-411) du côté came dudit culbuteur oppo- sée à la face ( 3) présentant la surface de contact ( 2) avec la came, et qui coupe ledit axe Z à angle droit audit point O,est repérée par axe Y' ", et la bissec- trice de l'angle YOY' est repérée par " axe X "; par le fait que le cos 2 j, la moyenne de cos 2 ( des fibres de carbone ( 7) présentes du côté de l'axe Y par rapport à un plan X-Z et des fibres de carbone ( 7) présentes du côté de l'axe Y' par rapport audit plan X-Z, n'est pas supérieur à 0, 9924,1 étant l'angle d'orientation, par rapport audit axe Y, d'un premier groupe de fibres { 7) lorsque ces fibres sont projetées sur le plan X-Y et l'angle d'orientation, par rapport audit axe Y' du second groupe de fibres ( 7) lorsqu'elles sont projetées sur le plan X-Y'; et par le fait que le cos 2 o, la moyenne de cos d des premier et second groupes de fibres ( 7), n'est pas inférieur à 3/4, cc étant l'angle d'orientation, par rapport audit axe Y, du premier groupe de fibres ( 7) lorsqu'elles sont projetées sur le plan Z-Y et l'angle d'orientation, par rapport audit axe Y', du second groupe de fibres ( 7) lorsqu'elles sont projetées sur le plan Z-Y'. 2 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que cos IZ est compris entre 0,9924 et 0,25. 3 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que cos 2 o est compris entre I et 0,9930. 4 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que deux lignes prolongeant les fibres de carbone ( 7) dans les plans X-Y et X-Y' se croisent mutuel- lement à un angle qui n'est pas inférieur à 5 degrés en moyenne. Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fibres de carbone ( 7) ont une lon- gueur de 5 mm à 100 mm. 6.Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fibres de carbone ( 7 l ont une lon- gueur de 10 mm à 50 mm. 7 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la longueur des fibres de carbone ( 7) est égale à entre 1/1 et 1/10 de la longueur maximale dudit culbuteur dans la direction le long de l'axe Y et de l'axe Y'. 8 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait-que les fibres de carbone ( 7) sont des fibres fragmentées. 9 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fibres de carbone ( 7 l se présentent sous la forme de tissus, de feutre ou d'un treillis. Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fibres de carbone ( 7) ont un diamè- tre compris entre 1 jum et 20 jum. 11 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fibres de carbone ( 73 ont une résis- tance à la traction supérieure à 147,15 105 Pa. 12 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fibres de carbone ( 7 l ont un module d'élasticité longitudinale supérieur à 1,471 10 Pa. 13 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résine constituant la résine renforcée par des fibres de carbone est une résine thermodurcissa- ble durcie par chauffage. 14 Culbuteur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la résine thermodurcissable est choisie parmi le groupe comprenant des résines époxydes, des résines polyimides, des résines phénoliques et des rési- nes de polyester. Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résine utilisée en guise de résine renforcée par des fibres de carbone est une résine thermoplastique. 16 Culbuteur selon la revendication 15, caractérisé par le fait que la résine thermoplastique est une résine de polysulfone. 17 Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résine synthétique renforcée par des fibres de carbone est emplie de fibres de carbone dans une proportion allant de 30 % à 80 % en volume. 18 Culbuteur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les fibres de carbone ( 7 l sont disposées dans les plans X-Y et X-Y' selon une orientation aléatoi- re. 19 Culbuteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les tissus sont stratifiés dans une direction perpendiculaire à l'axe Z. Culbuteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une pièce métallique insérée ( 17; 18) introduite dans la surface de contact ( 2) avec la came, dans la zone de montage de la vis de réglage ou à la circonférence du trou ( 5 l de passage de l'axe dudit culbuteur. 21 Procédé pour fabriquer un culbuteur en une résine synthétique renforcée par des fibres de carbone, procédé caractérisé par le fait qu'il consiste à charger un moule à culbuteur avec des fibres de carbone et avec une résine synthétique de telle sorte que le cos'A, moyenne du cos 2 e des fibres de carbone présentes du côté de l'axe Y par rapport au plan X-Z et des fibres de carbone présentes du côté de l'axe Y' par rapport-audit plan X-Z, ne soit pas supérieur à 0,9924, y étant l'angle d'orientation, par rapport à l'axe Y du premier groupe de fibres lorsqu'elles sont projetées sur un plan X-Y et l'angle d'orientation,par rapport à l'axe Y', du second groupe de fibres lorsqu'elles sont projetées sur le plan X-Y' j et à chauffer et comprimer la matière chargée, dans la direction de l'axe Z, de telle sorte que le Cos 20, la- moyenne du cosz(" du premier groupe de fibres et du second groupe de fibres, ne soit pas infé- rieur à 3/4, X étant l'angle d'orientation, par rapport à l'axe Y, du premier groupe de fibres lorsqu'elles sont projetées sur un plan Z-Y et l'angle d'orientation, par rapport à l'axe Y', du second groupe de fibres lorsqu'el- les sont projetées sur un plan Z-Y', l'axe Z étant l'axe médian du trou par lequel passe l'axe ou tige dudit culbuteur, l'axe Y étant la ligne qui est parallèle à , une surface du côté soupape du culbuteur opposée à une face présentant une surface de contact avec une came, et qui coupe l'axe Z à angle droit en un point 0, l'axe Y' étant une ligne qui est parallèle à une surface du côté came d' une face dudit culbuteur opposée à sa face ayant la surface de contact avec la came, et qui coupe ledit axe Z à angle droit audit point 0, et l'axe X étant la bissectrice de l'angle YOY'. 22 Procédé pour fabriquer un culbuteur selon la revendication 21, caractérisé par le fait que la pièce métallique insérée est mise en place dans le culbuteur concomitamment au moulage de ce dernier.