Brevet FR2582254A1 — publié le 19861128

La présente invention se rapporte à un procédé de fa- brication d'un arbre creux consistant en une matière plas- tique renforcée par des fibres et comportant des régions de diamètres différents, en utilisant un noyau. L'invention s'applique de préférence à la production d'un arbre d'en- trainement ou d'un arbre de Cardan pour véhicules automobi- les. Dans des procédés connus de ce genre, la production de l'arbre creux a lieu en enroulant une matière fibreuse sur une broche ou un noyau, avec un angle d'orientation des fi- bres qui est dicté par les exigences de robustesse et de rigidité. Dans ce cas cependant, un angle d'inclinaison des fibres favorable sur toute la longueur de l'arbre creux ne peut être obtenu que lorsque le diamètre de cet arbre est constant. Si, en revanche, l'arbre creux comporte des ré- gions de diamètres très différents, par exemple à ses extrémités, afin de recevoir les tourillons d'une articulation, des régions dont les diamètres sont considé- rablement plus forts que le diamètre de la région centrale dudit arbre, les procédés d'enroulement connus produisent des angles d'enroulement relativement petits au voisinage des grands diamètres. Toutefois, comme l'application de forces s'opère par exemple dans ces régions extrêmes par l'intermédiaire de tourillons d'articulation et du fait que, à cette fin, un angle d'environ 45 est optimal tandis que des angles propices mesurent entre 20 et 40 dans la région tubulaire de plus petit diamètre intercalée entre lesdites régions extrêmes, les procédés d'enroulement connus ne permettent pas d'optimaliser l'orientation des fibres dans l'arbre creux. L'invention a pour objet de fournir un procédé du type susmentionné qui, tout en conservant les avantages d'une matière plastique renforcée par des fibres (poids modeste, isolation phonique) et malgré sa simplicité, permette d'ob- tenir une allure favorable.du point de vue des propriétés de robustesse et de rigidité, de l'angle formé entre les fibres et des lignes parallèles à l'axe de l'arbre creux. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait qu'au moins un boyau de fibres tressé est tendu sur le noyau, en étant imprégné avant ou après cette ten- sion d'une matière plastique durcissable, et en étant dur- ci à l'état tendu. Selon d'autres réalisations avantageuses de l'inven- tion: - l'on peut choisir un boyau de fibres dont l'angle initial de tressage est tel que les fibres forment des an- gles compris entre 20 et 40 avec des lignes parallèles à l'axe de l'arbre creux, dans des régions de cet arbre pré- sentant le plus petit diamètre; - l'on peut choisir un boyau de fibres ayant un angle initial de tressage tel que les fibres forment des angles d'environ 45 avec des lignes parallèles à l'axe de l'arbre creux, dans des régions de ce dernier présentantle plus grand diamètre; et - le boyau de fibres peut être tendu en plusieurs cou- ches suivant des directions différentes. A la différence de 1 'art antérieur concernantdes pro- cédés d'enroulement, le procédé conforme à l'invention utilise par conséquent certes, en tant que matériau de dé- part, un boyau de fibres tressé ayant pour caractéristique de former lors de l'étirage des angles d'orientation du type précité relativement petits, mais en revanche relati- vement grands lors du refoulement (par suite d'un accrois- sement de diamètre). Ainsi, l'orientation favorable des fibres ne doit pas nécessairement être obtenue moyennant des inconvénients tels qu'une limitation des épaisseursde paroi de l'arbre creux à des valeurs déterminées. Bien au contraire, il est également possible de prévoir plusieurs boyaux de fibres tressés ou plusieurs couches d'un seul et même boyau de fi- bres, superposés en étant rabattus au voisinage des extré- mités de l'arbre creux, et de durcir conjointement ces boyaux ou ces couches. En outre, une grande latitude est accordée quant à l'instant de l'imprégnation du boyau de fibres par une matière plastique durcissable; ce boyau peut être imprégné avant d'être tendu sur le noyau, ou après l'avoir été. L'invention va à présent être décrite plus en détail à - titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin annexé dont la figure unique est une coupe longitudinale fragmentaire illustrant le résultat du procédé, c'est-à- dire un arbre d'entraînement de véhicule automobile réali- sé, à ses extrémités, en tant que partie constitutive d'ar- ticulations. Un arbre creux 1 comprend une région centrale 2 de dia- mètre relativement faible, ainsi que deux régions extrêmes 3 et 4 dont le diamètre est relativement fort par rapport à celui de la région précitée; ces régions extrêmes for- ment les parties constitutives d'articulations dont les tourillons pénètrent dans des évidements 5 et 6 de l'arbre 1. Le matériau constituant cet arbre 1 consiste, par exem- ple, en une matière plastique renforcée par des fibres de verre ou de carbone et se présentant, plus précisément, sous la forme d'un boyau tressé d'un type courant dans le commerce. Ce boyau a été tendu sur un noyau non représenté sur la figure et possédant la configuration interne de l'arbre creux 1; il enestobligatoirement résulté, dans la région centrale 2 de l'arbre 1, une orientation de fibres caractérisée par un angle al d'environ.20 à 25 entre lesdites fibres et des lignes parallèles à un axe 7 dudit arbre. En revanche, dans les régions extrêmes 3 et 4 de l'arbre creux dotées d'un diamètre considérablement plus fort, le résultat obtenu est un angle correspondanto2 d'en- viron 45 qui s'avère optimal pour l'application de forces au moyen des tourillons d'articulation s'engageant dans les évidements 5 et 6. L'obtention de ces orientations diffé- rentes des fibres n'exige pas de mesures supplémentaires, mais se produit automatiquement lorsque le boyau de fibres tressé est tendu sur les régions diamétrales individuelles. Les évidements 5 et 6 peuvent être façonnés dans le - noyau d'une manière simple sans aucun usinage mécanique ul- térieur, par l'intermédiaire de broches pouvant progresser perpendiculairement à l'axe 7. Après que le boyau de fibres tressé a été tendu et im- prégné, il est durci sur le noyau; l'on extrait ensuite ledit noyau qui, à cette fin, peut se composer de deux noyaux partiels se rejoignant dans la région centrale 2 de l'arbre. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un arbre creux consistant en une matière plastique renforcée par des fibres et compor- tant des régions de diamètres différents, en utilisant un noyau, procédé caractérisé par le fait qu'au moins un boyau de fibres tressé est tendu sur ledit noyau, en étant impré- gné avant ou après cette tension d'une matière plastique durcissable, et en étant durci à l'état tendu. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on choisit un boyau de fibres dont l'angle initial de tressage est tel que les fibres forment des angles (al) compris entre 20 et 40 avec des lignes parallèles à l'axe (7) de l'arbre creux (1), dans des régions (2) de cet arbre présentant le plus petit diamètre. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on choisit un boyau de fibres dont l'angle initial de tressage est tel que les fibres forment des an- gles (a2) d'environ 45 avec des lignes parallèles à l'axe (7) de l'arbre creux (1), dans des régions (3, 4) de cet arbre présentant le plus grand diamètre. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le boyau de fibres est tendu en plusieurs couches suivant des directions différen- tes.