Brevet FR2605551A1 — publié le 19880429

La présente invention concerne un cadre a structure composite comprenant des fibres renforçantes imprégnées de résine thermodurcie. Plus particulièrement, l'invention se rap- porte à la fabrication de cadres rigides et légers, destinés notamment à entourer un panneau, tel que pour une vitre ou une porte de véhicule automobile, ou à constituer une armature de siège ou un arceau de sé- curité. On connait dans l'état de la technique des pièces formées par injection de matières plastiques armées de fibres de verre ou de carbone, par compres- sion de polyesters imprégnés de telles fibres ou par pultrusion de fibres imprégnées de résines thermodur- cissables. Cependant, ces procédés sont parfois peu compatibles avec une fabrication de pièces en forme de cadre mince, et confèrent à la pièce une résistance parfois insuffisante en raison de la forme et de la position aléatoires des fibres contenues dans le maté- riau composite. Certains cadres sont ainsi réalisés à partir d'un profilé s'étendant suivant une boucle fermée, mais la fermeture de cette boucle s'effectue soit par superposition volumineuse de deux tronçons extrêmes du profilé, soit par jonction peu fiable en bout de ces tronçons. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un cadre qui soit léger et particulièrement résistant tout en ayant un prix de revient relativement faible. A cet effet, l'invention a pour objet un cadre à structure composite comprenant des fibres renforçantes imprégnées de résine thermodurcie, ca- ractérisé en ce qu'il comporte une âme centrale formant une boucle fermée, en matériau alvéolaire, enfermée dans une gaine formée de plusieurs couches de fibres continues tressées et imprégnées de résine. Selon un autre aspect, l'invention a égale- ment pour objet un procédé de fabrication d'un cadre tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu on réalise un demi-produit comportant une âme centrale formant une boucle fermée, en matériau alvéolaire dé- formable, et une gaine souple en fibres continues tressées, enveloppant l'âme sur plusieurs épaisseurs, on place ce demi-produit dans une empreinte appropriée d'un moule thermo-régulé, on injecte sur lui une rési- ne thermo-durcissable et on durcit ladite résine. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - les Fig.1 et 2 représentent un exemple de réalisation d'un cadre pour une structure de porte de véhicule automobile; - les Fig.3 à 7 représentent des sections différentes de cadre selon l'invention; - les Fig.8 et 9 représentent respectivement une vue de face et une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un demi-produit pour un cadre selon l'invention; - les Fig.10 et 11 représentent respective- ment une vue de face et une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'un demi-produit pour un cadre selon l'invention; et - les Fig.12 à 19 illustrent différentes étapes du procédé de fabrication d'un demi-produit pour un cadre selon l'invention. Ainsi qu'un peut le voir sur les Fig.1 -et'2; un cadre selon l'invention est destiné par exemple à constituer une structure de support 1 pour une porte de véhicule automobile. Cette structure est par exem- ple constituée d'une portion de section à peu près rectangulaire 2 et d'une portion 3 comportant des logements destinés à recevoir par exemple des joints d'étanchéité de la porte. Cependant, le cadre selon l'invention peut présenter d'autres sections telles que par exemple celles qui sont représentées sur les Fig.3 à 7, sur lesquelles on reconnait des sections rondes et carrées, mais qui peuvent également itre ovales ou hexagonales. Ce cadre est formé à partir d'un demi-produit dont deux exemples de réalisation sont illustrés sur les Fig.8, 9 et 10, 11 respecti- vement. Ainsi par exemple, sur les Fig.8 et 9, le demi-produit comporte une âme centrale 4 en matériau alvéolaire déformable sur laquelle est disposée une gaine souple 5 en fibres continues tressées envelop- pant l'âme sur plusieurs épaisseurs. Ainsi, sur ces figures,la gaine 5 recouvre trois fois l'âme 4 qui présente une section de forme et de dimension à peu près égales à celles de la gaine. Par contre, sur les Fig.10 et 11, l'âme 6 présente une section carrée de dimension nettement inférieure à la dimension transversale de la gaine 7, qui dans ce cas recouvre quatre fois l'âme. Le demi-produit utilisé pour la réalisation du cadre selon l'invention, est réalisé, ainsi qu'on peut le voir sur les Fig.12 à 19, en engageant entièrement sur une âme centrale 9 en matériau alvéolaire déformable, et à extrémités libres, une gaine souple 10 de fibres 260555 1 tressées dont la longueur à l'état libre, est par exemple au moins égale i deux fois celle de l'âme (Fig.12). Cette gaine est ensuite refoulée (Fig.13) sur l'âme de manière que les deux extrémités de l'ime soient libérées et que l'on puisse les assembler, par - exemple par soudage ou par collage, ainsi que cela est représenté sur la Fig.14, de manière à constituer une boucle fermée. La gaine est ensuite chaussée sur elle-même, comme cela est représenté sur les Fig.15 à 19 de manière à envelopper l'âme 9 sur plusieurs épaisseurs. Il est à noter que la longueur de l'ime 9 est égale à la longueur du périmètre moyen du cadre composite qu'il y a lieu de réaliser et que la lon- gueur de la gaine de fibres renforçantes tressées est avantageusement un multiple de la longueur du périmè- tre de ce cadre composite à réaliser, de manière à créer un nombre de couches superposées de renforts tressés, calculé pour satisfaire au cë\hier des charges imposé du cadre à fabriquer. Ainsi, lors de ces opérations, l'une des portions extrêmes de la gaine est chaussée sur l'autre portion extrême de celle-ci. qui est maintenue immobile sur l'ime. On poursuit alors cette opération sur toute la longueur de l'ime, tout en rallongeant la partie de gaine comprimée précédemment jusqu'à ce que les deux extrémités de la gaine se rejoignent, par exemple au niveau de l'assem- blage des deux extrémités de l'âme. Les gaines de fibres renforçantes tressées peuvent par exemple être fabriquées à partir de fibres de verre, de carbone, aramide ou mixte, ou de fibres polyester, polypropylène, etc. L'angle de tresssage de celles-ci peut être choisi entre 0 et 60'. L'âme centrale dont le rôle est de faciliter le glissement de la gaine sur elle-même pour obtenir les différentes couches de renforts tressés superpo- sés, et d'alléger les sections épaisses du profilé, est constituée de rubans de sections diverses comme on l'a déjà mentionné, en matériau léger, malléable et déformable comme par exemple en mousses thermo-plasti- ques (PVC, polyoléfine, polyuréthanne, etc...) ou en résines thermodurcissables (époxy, polyester, etc...) expansibles chargées de matériaux à faible densité (farine de bois, etc..). Le demi-produit ainsi obtenu est ensuite disposé dans une empreinte appropriée d'un moule thermo-régulé, par exemple à 120 degrés, dont la section et la forme correspondent à celles du cadre que l'on désire obtenir. Après la fermerture du moule, on injecte une résine réactive à hautes caractéristi- ques thermo-durcissables (résine époxy, vinylester, polyester, etc..) sur le demi-produit et on durcit ladite résine pour obtenir le cadre. Il est également à noter que dans certains cas et comme cela est représenté sur les Fig.2, 5, 6, 7, 10 et 11, la dimension transversale de la gaine est plus grande que celle de l'ime, de sorte que la sec- tion transversale du cadre peut comprendre une portion de gaine enfermant l'ime et au moins une autre portion de gaine aplatie sur elle-même de manière à constituer par exemple les rebords des logements délimités dans la portion 3 du cadre représenté sur la Fig.2. REVENDICATIONS 1. Cadre à structure composite comprenant des fibres renforçantes imprégnées de résine thermo- durcie, caractérisé en ce qu'il comporte une âme centrale (4:6;9) formant une boucle fermée en matériau alvéolaire, enfermée dans une gaine (5;7;10) formée de plusieurs couches de fibres continues tressées et im- prégnées de résine. 2. Cadre selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la dimension transversale de la gaine (7) est plus grande que celle de l'âme (6), et en ce que la section transversale du cadre (1) comprend une portion (2) de gaine enfermant l'âme et au moins une autre portion (3) de gaine aplatie sur elle-meme. 3. Procédé de fabrication d'un cadre tel que défini dans l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'on réalise un demi-pro- duit qui comporte une âme centrale (4;6;9) formant une boucle fermée, en matériau alvéolaire déformable, et une gaine souple (5;7;10) en fibres continues tres- sées, enveloppant l'âme sur plusieurs épaisseurs, on place le demiproduit dans une empreinte d'un moule thermo-régulé, de forme et de section correspondant à celles du cadre*que l'on désire réaliser, on injecte sur lui une résine thermo-durcissable et on durcit la- dite résine. 4. Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce qu'on réalise le demi-produit en enga- geant entièrement sur l'âme centrale (9), à extré- mités libres, une gaine souple (10) de fibres tressées au moins deux fois plus longue, à l'état libre, que l'âme, on assemble, par soudage ou par collage, les deux extrémités de celle-ci pour former une boucle fermée, puis on chausse la gaine sur elle-même par T engagement d'une de ses extrémités autour de l'autre sur toute la longueur de l'ime.