Brevet FR2583467A1 — publié le 19861219

La présente invention concerne un vérin à base de matériaux composites. Les vérins sont généralement complètement constitués de métal. Or, pour certaines applications, ces vérins s'avèrent être d'un poids trop important. On a donc cherché des vérins de plus faible poids, ces vérins étant capables de résister à des pressions aussi élevées que les vérins complètement métalliques. Dans la demande de brevet français 83 17 972 on a proposé des vérins dont le corps et la tige comprennent des matériaux composites constitués d'une matrice polymère réticulée et de fibres de renforcement. Les corps de vérin sont obtenus par imprégnation de fibres avec des résines thermodurcissables, mise en forme par enroulement de filaments imprégnés sur un mandrin provisoire ou un tube métallique et réticulation des résines thermodurcissables. I1 s'avère que la manipulation des résines thermodurcissables est difficile et que la réticulation est une opération délicate, généralement longue , ne permettant pas une production à grande échelle. Contrairement à ce que l'on pouvait attendre la Demanderesse a découvert qu'il était possible de fabriquer des corps et des tiges de vérin en utilisant des fibres imprégnées de résines thermoplastiques et que l'on obtenait aussi des éléments ayant une résistance mécanique suffisante pour fabriquer des vérins. La présente invention a ainsi pour objet un vérin du type comprenant un corps cylindrique dans lequel coulisse un piston solidaire d'une tige, caractérisé en ce que le corps du vérin et la tige sont obtenus à partir de fibres imprégnées de résines thermoplastiques, par chauffage puis refroidissement de ces fibres. Les fibres sont des fibres à "hautes performances", telles que des fibres de verre, de carbone ou de Kevlar. Les résines thermoplastiques peuvent être notamment des résines thermoplastiques telles que des polyoléfines, des polymères vinyliques, des polyamides, des polysulfures de phénylène (PPS) et des polyéther éthercétones (PEEK). Le pourcentage de résines imprégnant ces fibres peut être de 20 à 80% par rapport au poids total des fibres imprégnées. La température de chauffage est réglée de façon à obtenir au moins une fusion de la résine thermoplastique et donc une liaison des fibres entre elles. Le chauffage peut être réalisé par de l'air chaud pulsé, par passage en étuve, à l'aide de microondes, d'un rayonnement infra rouge ou d'un plasma. Le corps de vérin peut être obtenu par enrou lement de filaments imprégnés de résines thermoplastiques préalablement chauffés sur un mandrin recouvert d'un produit anti-adhérent, et enlèvement du mandrin après refroidissement. Les filaments sont avantageusement enroulés en plusieurs couches sous des angles différents. Pour améliorer la résistance mécanique, le corps du vérin peut en outre comprendre une âme tubulaire métallique mince. Le corps du vérin est alors réalisé par enroulement de filaments imprégnés de résine thermo durcissable sur un tube métallique mince qui reste en place après refroidissement de la résine et constitue l'âme du corps du vérin. Ce mode de réalisation permet en outre de réduire ou de supprimer l'usinage précis de l'alésage du corps du vérin, suivant la classe de précision du corps choisi. La tige du vérin peut être réalisée par moulage de fibres imprégnées de résine thermoplastique chauf fées dans un tube métallique mince. Après refroidissement de la résine on obtient une tige hybride comprenant une enveloppe métallique mince. Cette tige est particulièrement légère possède de bonnes propriétés mécaniques. Comme pour l'âme métallique du corps de vérin, cette enveloppe métallique réduit ou supprime l'usinage, suivant la classe de précision du tube choisi. On peut également obtenir la tige de vérin par moulage dans un moule des fibres imprégnées chauffées. Apres refroidissement, on procède au démoulage et on obtient une tige particulièrement légère et performante. En variante, on peut obtenir les tiges par pultrusion en continu au travers d'une filière chauffante à travers laquelle le mélange est extrudé. Les tiges sont ensuite découpées à la longueur voulue. Les têtes de vérins peuvent être métalliques, en matière plastique ou en matériau composite. Ces têtes, qui comportent une arrivée ou une sortie de fluide ont la forme d'un embout et viennent coiffer les extrémités du corps du vérin. Comme dans la demande de brevet français 83 17 972 les têtes de vérin peuvent être collées sur le corps par une colle thermodurcissable, notamment une colle époxyde, de même que les tiges de vérin peuvent être également collées aux pistons, réalisés de manière classique en métal, et à leur autre extrémité à l'organe de commande. Les exemples suivants illustrent la fabrication des vérins selon l'invention. EXEMPLE 1 Corps du vérin Le corps du vérin est constitué d'un tube composite réalisé par enroulement filamentaire de fibres de verre E imprégnées de résine polyamide 6 (pourcentage de résine 30% en poids) chauffées en continu à 260 , sur un mandrin froid ayant un diamètre de 28 mm et enduit d'un produit anti-adhérent. La structure composite est constituée des couches suivantes Un voile de verre Une couche à 90" Une couche à + 54 Une couche à 90" Une couche à + 540 Une couche à 90" Après bobinage des différentes couches, on procède au démandrinage. EXEMPLE 2 Tige de vérin La tige composite est moulée par pultrusion de fibres de carbone HR, imprégnées de résine polyamide 6,6 (pourcentage de résine 35%) chauffées en continu à 260"C et calibrées-dans une filière refroidie à 50"C. La vitesse de défilement est de 5 m/minutes. On procède en continu à la découpe en longueur de la tige. - REVENDICATIONS 1 - Verin du type comprenant un corps cylindrique dans lequel coulisse un piston solidaire d'une tige, ca racterise en ce que le corps du verin et la tige sont obtenus à partir de fibres imprégnées de résines thermoplastiques, par chauffage puis refroidissement de ces fibres. 2 - Corps de verin caractérisé en ce qu'il est obtenu par enroulement de filaments imprégnés de résines thermoplastiques, préalablement chauffés,sur un mandrin recouvert d'un produit anti-adhérent,et enlèvement du mandrin après refroidissement. 3 - Corps de vérin caractérisé en ce qu'il est obtenu par enroulement de filaments imprégnés de résines thermoplastiques, préalablement chauffés, sur un tube métallique mince qui reste en place après refroidissement. 4 - Tige de vérin caractérisée en ce qu'elle est obtenue par moulage de fibres imprégnées de résines thermoplastiques et chauffées dans un tube métallique mince. 5 - Tige de vérin caractérisée en ce qu'elle est obtenue par moulage de fibres imprégnées de résines termoplastiques chauffées dans un moule et démoulage après refroidissement. 6 - Tige de vérin caractérisée en ce qu'elle est obtenue par pultrusion en continu, de fibres imprégnées de résines thermoplastiques préalablement chauffées, qui sont refroidies au travers d'une filière.