Brevet FR2569817A1 — publié le 19860307

Pour diverses applications, il serait souhaitable d'uti- liser des tubes qui présentent une grande résistance mécaniqu tout en étant d'un faible poids. A titre d'exemple, on peut mentionner parmi ces applications les tubes utilisés pour la constitution de cadres de cycles ou motocycles et on a dé proposé d'utiliser, au lieu de tubes d'acier, des tubes en fibres de carbone ou en d'autres fibres telles que des fibres de verre ou des fibres de polyamides aromatiques dits aramide ces fibres étant liées par une résine appropriée compatible avec elles. De tels tubes en fibres renforçant une résine, nota-e en fibres de carbone, peuvent en effet présenter une grande résistance tout en étant d'un faible poids. En dehors de leur prix élevé, les tubes en fibres de carbone présentent repende l'inconvénient de casser brusquement quand ils sont soumis à des contraintes excessives par opposition aux. tubes mAtalliqt qui fléchissent avant de se rompre en laissant le temps à l'usager d'éviter un accident grave.En outre, les peintures pouvant recouvrir des tubes en fibres de carbone tiennent m sur ces tubes, ce qui n'est pas le cas pour les tubes d'aci La présente invention est partie de la recherche d'une nouvelle constitution de tubes capable de réunir certains avantages des tubes d'acier et des tubes en fibres de carbon sans en présenter les inconvénients constitués par un poids excessif pour les tubes d'acier et par un prix élevé avec des risques de rupture brusque pour les tubes en fibres de carbone ou autres fibres Conformément à l'invention, on obtient la combinaison d'avantages recherchés en établissant un ensemble composite constitué par un tube léger en matière plastique renforcée p fibres introduit à l'intérieur d'un tube métallique, par exe ple en acier, en aluminium, en titane ou en alliages divers. De tels tubes composites peuvent être destinés à de multiples utilisations industrielles ou sportives. On peut citer plus particulièrement l'application des nouveaux tubes à la constitution d'un cadre de cycle ou de motocycle mais les tubes composites selon l'invention peuvent recevoir biez d'autres applications, par exemple en construction aéronaute que, dans des constructions métalliques légères, en construc tions automobiles ou pour le matériel sportif tel que les appareils de vol dits unités légères motorisées, les cannes de golf, etc o.. Après l'introduction du tube de fibres dans le tube métallique, la mise sous contrahte-oule collage des deux tubes se fait par une opération de laminage conduite de façon à ne pas faire éclater le tube intérieur de fibres par compression trop forte. L'interposition entre ces deux tubes parfait leur liaison. Pour faciliter les liaisons d'un tube composite selon l'invention avec deautres éléments métalliques, composites ou non, on peut, selon une caractéristique complémentaire de l'invention, limiter la longueur du tube de fibres intérieur à une certaine distance en deçà d'une extrémité ou des deux extrémités du tube métallique extérieur, ce qui permet par exemple d'effectuer une soudure de l'extrémité du tube métallique extérieur sans risquer de détériorer par brûlure le tube de fibres intérieur. Selon une forme d'exécution particulière, une extrémité du tube métallique extérieur peut recevoir par soudage ou sertissage un manchon intérieur métallique s'étendant sur une petite longueur vers l'intérieur du tube métallique dans une partie de ce tube qui ne reçoit pas le tube de fibres de longueur moindre de sorte que celui-ci ne risque pas entre détérioré par le soudage du manchon intérieur. En outre, le manchon intérieur peut se prolonger vers l'intérieur sur une petite distance par une partie tubulaire plus étroite ménageant entre elle et le tube métallique extérieur un logement annulaire destiné à recevoir et à retenir l'extrémité du tube de fibres en le comprimant, Pour bien faire comprendre l'invention, on en décrira ci-après brièvement deux exemples d'exécution sans caractère limitatif en référence au dessin schématique annexé dans lequel la figure 1 est une coupe axiale de l'extrémité d'un tube composite selon l'invention munie d'un manchon intérieur de faible longueur prolongé par une partie rétrécie pour offrir un logement annulaire à l'extrémité du tube de fibres intérieur ; et la figure 2 est une coupe partielle analogue montrant le raccordement d'une extrémité du tube composite selon la figure 1 à un manchon extérieur qui peut lui-même servir de raccord A un autre tube composite. Sur la figure 1, on a indiqué en 1 le tube métallique extérieur représenté partiellement, par exemple en acier, et en 2 le tube intérieur de fibres introduit dans le tube métallique I de façon à ne pas atteindre l'extrémité 3 de ce tube métallique. Dans la partie terminale du tube 1 est fixé un manchon 4 prolongé vers l'intérieur par une partie rétrécie 5 écartée du tube métallique extérieur en ménageant entre cette partie 5 et le tube 1, un logement annulaire capable de recevoir et de retenir l'extrémité 6 du tube intérieur de fibres. Le manchon 4-5 rend les deux tubes I et 2 plus solidaires et permet surtout le brasage d'un manchon de raccordement extérieur sans détérioration du tube de fibres 2. la figure 2 montre l'adjonction d'un manchon de raccordement 7 dont on n'a représenté que l'extrémité raccordée au tube composite de la figure, ce manchon pouvant faire partie d'un raccord solidaire d'autres éléments, par exemple d'un ou de plusieurs autres tubes composites. On comprendra que les exemples représentés schématiquement au dessin annexé et décrits ci-dessus n'ont aucune carac tère limitatif et qu'on pourrait prévoir diverses modification ou dispositions complémentaires sans s'écarteur du cadre de l'invention. Le tube composite selon l'invention permet d'obtenir la résistance mécanique désirée avec emploi d'un tube extérieur métallique d'épaisseur très réduite, en obtenant ainsi un ensemble de poids réduit dans lequel le tube métallique relativement mince renforce et protège le tube de fibres inté- rieur qui peut lui-meme être d'épaissseur plus réduite que les tubes de fibres employés seuls en permettant un abaissement notable du prix de revient en meme temps qu'on évite les risques d'une rupture brusque. R E V E N D i C A T I O N S. 1, Ensemble composite constitué par un tube de fibres de synthèse (2), telles que fibres de carbone, fibres de verre, fibres de polyamides aromatiques, mis sous contrainte ou collé à l'intérieur d'un tube métallique (1), par exemple en acier, en aluminium, en titane ou en alliages métalliques divers de façon à présenter une résistance mécanique élevée sous un poids réduit en étant d'un prix modéré et en offrant une plus grande sécurité d'utilisation0 2. Procédé pour l'obtention d'un ensemble composite selon la revendication 1, dans lequel le tube de fibres (2) est d'un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube métallique (1) lors de son introduction dans ce dernier tube, l'ensemble étant ensuite soumis à une opération de mise sous contrainte par laminage 3.Tube composite selon la revendication 1 ou la revendication 2 comprenant, à l'intérieur de l'une au moins de ses extrémités, un manchon intérieur (4) solidaire du tube extérieur (1) dans une zone au-delà de lSextrémité correspondante (6) du tube de fibres (2). 4. Tube composite selon la revendication 4, dans lequel le manchon intérieur (2) présente, à l'intérieur du tube métallique extérieur (1), un prolongement plus étroit (5) ménageant entre lui et le tube extérieur un logement annulaire recevant l'extrémité correspondante (6) du tube de fibres intérieur. 5. Dispositif de raccordement du tube composite selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, comprenant un manchon de raccordement extérieur (7) brasé à une extrémité du tube composite dans une zone située au-delà du tube de fibres intérieur (2) de façon que l'opération de brasage ne risque pas de détériorer par brûlure le tube de fibres.