Brevet FR2624424A1 — publié le 19890616

L'invention concerne un arbre creux cylindrique en matériau composite renforcé de fibres et un procédé de sa fabricationI qui comprennent des stratifils ou fils s'étendant longitudinalement ou en hélice et qui sont déposés alternativement dans les deux sens sur la lon- gueur, sans interruption. On connaît des procédés pour fabriquer des ar- bres de ce type, dans lesquels des dispositifs exté- rieurs particuliers retiennent ou renvoient les strati- fils aux points de renvoi, ce procédé exigeant une dépen- se de moyens techniques considérable. Dans ces procédés, il se forme aux extrémités du tube une partie à couper après la fabrication. On connaît, par le DE-32 47 889 Al un procédé dans lequel une bielle de poussée ou de traction renfor- cée de fibres est assemblée à des éléments de raccorde- ment coniques par des liaisons opérant par sûreté de for- me au moment de la fabrication, et dans lequel des ba- gues de serrage ou fils métalliques attirent les strati- fils animés d'un mouvement de va-et-vient pour les enga- ger dans des gorges circonférentielles formées sur des éléments de raccordement et les maintiennent dans ces gorges. Ceci exige des éléments de raccordement possé- dant une construction particulièrement compliquée. Le guidage du fil dans la région des cdifférentes gorges cir- conférentielles représente un défaut d'homogénéité dans les corps tubulaires, défaut qui est préjudiciable à la solidité. Les fils peuvent facilement être endommagés sur les arêtes des gorges circonférentielles. L'invention se donne pour but de créer un procé- dé de fabrication d'arbres du genre cité au début qui produise des arbres d'un type habituel qui peuvent se passer d'une adaptation particulière des éléments de raccordement. On vise à faire en sor- ie que les extrémités des arbres puissent être fabri- quées sans coupe et que les régions destinées à recevoir 2 2624424 les éléments de raccordement présentent une grande homo- généité de construction. La solution consiste dans le fait que, les stra- tifils ou fils déposés en va-et-vient sur un mandrin d'enroulement à surface lisse sont arrêtés aux points d'extrémités, par au moins un fil auxiliaire qui s'étend circonférentiellement sans interruption, pour produire les points de renvoi. De cette façon, on produit selon l'invention, un arbre en matériau composite renforcé de fibres qui est approprié pour recevoir des éléments de raccordement cylindriques ou légèrement coniques à surfa- ce lisse, et dont les régions de raccordement peuvent être fabriquées sans coupe et d'une façon particulière- ment renforcée. La dépense de moyens techniques de fabri- cation est réduite et elle permet, en particulier dans le cas de dispositions multiples de guidage des fils, une fabrication rapide, peu coûteuse et simple. Selon un perfectionnement particulièrement avan- taqeux, les fils auxiliaires sont déposés en va-et-vient en hélice à grand angle d'enroulement, en particulier en plusieurs couches, sur des parties considérables des ré- gions de raccordement. De cette façon, il se forme dans la région de raccordement une structure fibreuse analo- gue à un tissu, grace à laquelle, avec un dimensionne- ment et une vitesse d'enroulement appropriés, on peut remplacer les enroulements extérieurs habituellement utilisés dans les régions de raccordement. Alors que, dans le cas d'enroulements de ce genre, il s'établit des tensions de cisaillement interlaminaires entre les cou- ches en raison de l'anisotropie, ce n'est pas le cas dans les régions d'extrémités produites selon la varian- te de procédé citée ci-dessus. Selon un mode particulièrement préféré de mise en oeuvre du procédé, le mandrin d'enroulement est en- traîné en rotation pendant la fabrication, tandis que les guide-fils qui guident les stratifils ou fils orien- 3 2624424 tés dans la direction longitudinale se déplacent en os- cillation le long du mandrin d'enroulement. Lorsque plusieurs guide-fils prévus pour les stratifils déposés en va-et-vient sont animés d'oscilla- tions déphasées, il est possible de travailler avec un seul guide-fil pour le fil auxiliaire. Toutefois, il est aussi possible de orévoir olusieurs guide-fils répartis sur la circonférence pour guider les fils auxiliaires, ces guide-fils pouvant également tourner, par exemple, en sens inverse de la rotation du mandrin d'enroulement. En même temps, ainsi qu'on l'a décrit plus haut, ces guide-fils peuvent décrire un oetit mouvement de trans- lation axiale, ou se déolacer en va-et-vient. Pour pouvoir développer les forces nécessaires pour retenir les stratifils ou fils dépDosés en va-etvient, les fils auxiliaires sont freinés d'une façon définie au moyen de leurs guide-fils. L'invention a aussi pour objet un tube produit aWec des régions de raccordement renforcées par applica- tion du procédé décrit plus haut. D'autres particularités du Drocédé selon l'in- vention et de l'arbre selon l'invention ressortent de l'examen de la figure. On a représenté un mandrin d'enroulement 1 pure- ment cylindrique, qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, pour la fabrication d'un arbre creux, man- drin le long duquel on a représenté, par exemple, un pre- mier guide-fil 2, servant à guider un fil 4 déposé en va-et-vient, et un deuxième guide-fil 3, servant à gui- der un fil auxiliaire 5 qui est dépDosé sensiblement cir- conférentiellement. Ainsi que ceci est indiqué par des flèches, le guide-fil 2 servant à guider le fil 4 se dé- place en va-et-vient le long du mandrin d'enroulement 1, de sorte que le fil est déposé en hélice sur le mandrin d'enroulement. A chaque extrémité, il se forme un point de renvoi 6 qui est produit par l'enroulement du fil 4 2624424 auxiliaire 5 sur le fil 4. Les points de renvoi sont ré- glés, relativement à l'angle d'enroulement, de telle ma- nière que le fil 4 soit réparti en brins parallèles sur toute la surface du mandrin d'enroulement. Le fil auxi- liaire 5 peut être enroulé en hélice avec un grand angle d'hélice sur les régions de raccordement de l'arbre creux, en particulier en plusieurs couches, par un petit déplacement du guide-fil 3 en translation parallèlement à l'axe. On peut prévoir plusieurs guide-fils 2 répartis sur la circonférence, en particulier entraînés en mouve- ments déphasés et, éventuellement, on peut aussi prévoir plusieurs guidefils 3 répartis sur la circonférence. La configuration des deux guidefils qui est représentée sur l'extrémité avant du mandrin d'enroulement pour le fil 4 déposé en va-et-vient et pour le fil auxiliaire 5 doit aussi être prévue de façon correspondante à l'autre extrémité du mandrin d'enroulement, bien que ceci ne soit pas représenté. Ce procédé permet ainsi la fabrication d'arbres creux en matière composite fibreuse dans lesquels des fils auxiliaires (5) sont enroulés en hélice dans la région de leurs extrémités. Ces fils auxiliaires (5) sont en particulier enroulés en plusieurs couches et entrelacés avec les stratifils (4) ou fils qui sont déposés en va-et- vient et changent de direction dans cette région, en produisant des points de renvoi (6). Les arbres ainsi fabriqués peuvent en outre être formés de manière que les régions de leurs extrémités ou les régions de raccordement soient purement cylindriques, ou encore que ces régions s'élargissent vers l'extérieur avec une forme légèrement conique. 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 limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 2624424 R E V E N D I C A T I ON S 1 - Procédé de fabrication-d'arbres creux en un matériau composite renforcé de fibres, comprenant des stratifils ou fils de la matière fibreuse s'étendant lon- gitudinalement ou en hélice et qui s'étendent en va-et- vient sur la longueur,sans interruption, caractérisé en ce que les stratifils (4) déposés en va-et-vient sur un mandrin d'enroulement à surface lisse (1) sont arrêtés aux extrémités (6) de l'arbre, Dar au moins un fil auxi- liaire (5) qui s'étend circonférentiellement sans inter- - ruption, pour produire les points de renvoi (6). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les fils auxiliaires (5) sont déposés en va-et-vient dans la région des extrémités de l'arbre, en hélice avec un grand angle d'enroulement, en particulier en plusieurs couches, pour renforcer les régions de raccordement. 3 - Procédé selon une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le mandrin d'enroule- ment (1) est entraîné en rotation pendant la fabrica- tion. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que Dlusieurs guide-fils (2) destinés à guider les stratifils (4) déposés en va-et-vient sont entraînés parallèlement le long du mandrin d'enroulement (1), en particulier en oscillations déphasées. - Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 3 et 4, caractérisé en ce que plusieurs guide- fils (3) sont prévus pour les fils auxiliaires (5), ces guide-fils se déolaçant en translation axiale - en parti- culier en tournant en sens inverse de la rotation du man- drin d'enroulement (1). 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 5, caractérisé en ce que les fils auxiliai- res (5) subissent dans les guide-fils (3) un cer- 6 2624424 tain freinage pour engendrer une tension préalable. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que, après la produc- tion d'un point de renvoi (6), les fils auxiliaires (5) sont renvoyés en hélice sur une région de raccordement de l'arbre creux, jusqu'au milieu de l'arbre, et ensuite jusqu'au prochain point de renvoi. 8 - Arbre creux en une matière composite fibreu- se caractérisé en ce que des fils auxiliaires (5) enrou- lés en hélice dans la région des extrémités de l'arbre, sont en particulier enroulés en plusieurs couches et en- trelacés avec les stratifils (4) ou fils qui sont dépo- sés en va-et-vient et changent de direction dans cette région, en produisant des points de renvoi (6). 9 - Arbre creux selon la revendication 8, carac- térisé en ce que les régions d'extrémités ou les régions de raccordement de l'arbre sont purement cylindriques. - Arbre creux selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce que les régions d'extrémités ou les ré- gions de raccordement de l'arbre s'élargissent vers l'ex- térieur avec une forme légèrement conique.