Brevet FR2620182A1 — publié le 19890310

L'invention se rapporte à un assemblage établi entre un tube de matériau composite renforcé de fibres et un bout d'arbre métallique intérieur, pour la trans- mission du couple dans les arbres de transmission ou équivalents. Pour réaliser les assemblages du genre cité lorsqu'ils sont destinés à la transmission de couples faibles, on forme le tube directement par enroulement sur le bout d'arbre métallique, qui sert alors en même temps de moyen de fabrication. En dépit de l'effet de collage qui s'établit entre la résine et le bout d'ar- bre, les assemblages de ce type ne sont pas appropriés pour la transmission des couples élevés. C'est pourquoi il a été proposé d'encastrer dans les extrémités du tube des moyens de blocage radiaux additionnels tels que des goupilles ou rivets mais ces moyens conduisent à des con- traintes ponctuelles et ils affaiblissent la matière du tube. Pour cette raison, il a également été indiqué de fabriquer le tube avec des trajets de fibres qui entou- rent des protubérances ou goupilles radiales prévues sur le tube, pour établir une liaison par sûreté de forme en- tre le tube et le bout d'arbre. Dans cette construction, on observe l'inconvénient consistant dans des concentra- tions de contraintes qui sont indésirables. Du point de vue de la technique de la fabrication, un tel assemblage est particulièrement désavantageux en raison des trajets compliqués des enroulements. Lorsque, par exemple, on a à raccorder au tube un bout d'arbre de même diamètre muni d'une cannelure ou équivalent, il est impossible d'utiliser ce mode d'assemblage. L'invention se donne donc pour but de réaliser un assemblage du genre cité au début qui absorbe des cou- ples élevés et qui puisse être produit d'une facon avan- tageuse du point de vue de la technique de la fabrica- tion. La solution réside dans le fait que le tube est formé par enroulement avec un diamètre inférieur au dia- mètre du bout d'arbre, puis est emmanché sur ce dernier en subissant un élargissement radial. Contrairement aux assemblages à sQreté de forme qui étaient habituels jus- qu'à présent, l'assemblage du genre précité peut être réalisé d'une façon simple, en même temps que, non seule- ment la formation du tube par enroulement mais aussi la configuration de construction du bout d'arbre correspon- dant admettent le mode de fabrication le Plus avantageux du point de vue du prix de revient sans exiger aucun usi- nage mécanique compliqué. En présence d'une surcharge dûe à une élévation du couple, il se produit un glisse- ment de l'assemblage, qui agit purement par action de force, mais ce glissement n'entraîne pas la destruction, de sorte que l'assemblage assure en même temps une fonc- tion essentielle de sécurité. Les forces de rotation qu'il est possible de transmettre avec un recouvrement radial prédéterminé entre le bout d'arbre et le tube non déformé sont essentiellement déterminées par l'orienta- tion du trajet des fibres dans le tube, trajet qui doit former le plus grand angle possible avec l'axe longitudi- nal dans la région de l'assemblage. Selon une première forme de réalisation avanta- geuse, on prévoit dans la région de l'assemblage une par- tie de paroi additionnelle dans laquelle on prévoit un plus grand angle d'enroulement par rapport à la direc- tion longitudinale, de 75 ou plus, et sur laquelle la paroi proprement dite du tube est formée par enroulement avec des angles d'enroulement plus faibles, en parti- culier, avec les angles d'enroulement habituels d'envi- ron 10 à 45 , par rapport à la direction longitudinale, On peut aussi inverser cette disposition, c'est-à-dire enrouler la partie de paroi additionnelle sur un tube continu, entièrement enroulé, en conservant sensiblement le même effet, de même qu'on peut effectuer une stra- tification multiple des parties de parois formées avec des angles d'enroulements différents dans la région de l'assemblage. L'amélioration de l'absorition des for- ces radiales qui est obtenue grâce à la présence de lai partie de paroi additionnelle évite la détérioration du reste de la paroi tout en permettant d'obtenir de gran- des forces de précontrainte radiales. Selon une deuxième forme de réalisation préfé- rée, on fait en sorte qu'une partie de paroi formée par enroulement sur toute la longueur du tube avec un angle d'enroulement habituel des fractions fibres d'environ 10 0 à 45 par rapport à l'axe longitudinal, se fonde progres- sivement, dans la réqion de l'assemblage, dans une paroi présentant un angle d'enroulement d'au moins 75 , ce qui peut être réalisé sans difficulté dans le cas de la fa- brication assistée par ordinateur. Une paroi de ce genre peut former aussi la totalité du corps du tube et compor- ter un accroissement d'épaisseur, ou encore elle peut être combinée en supplément, dans la région de l'assem- blage, à une partie de paroi qui possède un enroulement circonférentiel à pente de plus en plus raide, d'un or- :0 dre de grandeur allant jusqu'à 90 . L'essentiel est que les proDriétés de transmission du couole de la longueur libre du tube ne soient pas détériorées par l'angle d'en- roulement d'environ 10 à 45 . Le recouvrement radial préféré entre le bout d'arbre et le tube dans la région de l'assemblage est, selon le diamètre, entre 0,2 et 0,7 mm pour des arbres d'un diamètre d'un ordre de grandeur de 50 à 120 mm. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- 0 tion qui va suivre de deux exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 représente un assemblage comportant une partie de paroi additionnelle extérieure dans la ré- gion de l'assemblage; la figure 2 représente un assemblage comportant une partie de paroi additionnelle intérieure dans la ré- gion de l'assemblage; la figure 3 représente un assemblage comportant un angle d'enroulement de la paroi du tube qui varie dans la région de l'assemblage, selon une première forme de réalisation; la figure 4 représente un assemblage comportant un angle d'enroulement de la paroi du tube qui varie dans la région de l'assemblage, dans une deuxième forme de réalisation. On a représenté sur ces dessins un bout d'arbre creux 1 avec un tube 2 en matériau composite renforcé de fibres, emmanché sur le bout d'arbre et qui possède une partie de paroi présentant un plus grand angle d'enroule- ment dans la région de l'assemblage. Sur la figure 1, on a prévu, pour renforcer la contrainte, une partie de paroi 3 additionnelle extérieu- re, qui possède un grand angle d'enroulement et qui est enroulée sur la paroi 2 du tube, laquelle s'étend d'un bout à l'autre avec un diamètre constant et avec un plus petit angle d'enroulement. Sur la figure 2, on a prévu une partie de paroi additionnelle intérieure 3 à grand angle d'enroulement, dont le diamètre correspond à peu près à celui du tube. La paroi 2 du tube qui possède un plus petit angle d'en- roulement est enroulée sur cette partie de paroi addi- tionnelle avec un diamètre augmenté d'autant. Sur la figure 3, la formation de la paroi 2 du tube par enroulement est prolongée dans la région de l'assemblage (en 2') avec un angle d'enroulement qui de- vient de plus en plus grand et avec une épaisseur de pa- roi croissante. A l'intérieur, est prévue une partie de paroi additionnelle 3 - dont on peut se dispenser - qui possède un angle d'enroulement plus grand et constant. Sur la figure 4, la paroi 2 du tube est produi- te en 2', de la même façon que sur la figure 3, avec un angle d'enroulement qui devient plus raide, et par consé- quent avec une épaisseur de paroi croissante, cette pa- roi représentant l'unique partie de paroi dans la région de l'assemblage. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D IC A T I ONS 1 - Assemblage établi entre un tube de matériau composite renforcé de fibres et un bout d'arbre métalli- que intérieur, pour la transmission du couple dans les arbres de transmission ou équivalents, caractérisé en ce que le tube (2) est formé par enroulement avec un diamè- tre intérieur inférieur au diamètre du bout d'arbre et est emmanché sur le bout d'arbre (1) en subissant un élargissement radial pour établir un assemblage agissant purement par action de force. 2 - Assemblage selon la revendication 1, carac- térisé en ce que, pour produire une Drécontrainte radia- le plus élevée dans la région de l'assemblage, le tube (2) présente une partie de paroi possédant un angle d'en- roulement des fractions fibres d'au moins 75 , mesuré par rapport à la direction lonaitudinale du tube. 3 - Assemblage selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'une partie de paroi (3) possédant un an- gle d'enroulement des fractions fibres d'au moins 75 , de préférence de 90 , est disposée en supplément dans la région de l'assemblage et est combinée à une partie de paroi (2) s'étendant sur toute la longueur du tube et présentant un angle d'enroulement des fractions fibres qui est de préférence compris entre + 45 et + 10 . 4 - Assemblage selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'une partie de paroi (2) possédant un an- gle d'enroulement des fractions fibres d'au moins 75 et formée dans la région de l'assemblage constitue le pro- longement d'une partie de paroi (2) qui s'étend sensible- ment sur toute la longueur du tube et comporte un angle d'enroulement des fractions fibres compris de préférence entre + 45 et + 10 , le raccordement se faisant avec une variation continue de l'angle d'enroulement. - Assemblage selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que plusieurs, au moins deux par- ties de parois (2, 3) présentant des modes d'enroulement différents se recouvrent dans la région de l'assemblage et o une partie de paroi (3) possédant un angle d'enrou- lement de plus de 75 se trouve de préférence à l'exté- rieur.