Brevet FR2624929A1 — publié le 19890623

Encastrement d'une barre de torsion La présente invention concerne les systèmes d'encastrement des barres de torsion, plus particulièrement celles qui sont réalisées en matériaux composites. L'industrie actuelle utilise de plus en plus de barres de toute nature réalisées en matériaux composites. Très schématiquement, une telle barre comporte une âme centrale qui peut être réalisée en tout matériau, par exemple en acier, ou en matériau composite, elle aussi, comme cela sera explicité ci-après. Sur cette âme est enroulée une ou des fibres, par exemple des fibres de verre, en plusieurs couches d'enroulement avantageusement de forme hélicofdale, ou même de double forme hélicoidale suivant un pas inversé pour former un treillis. Les différentes couches sont solidarisées par une colle, par exemple une résine polymérisable, afin d'obtenir une couche homogène, rigide et résistante. Ce procédé est déjà fort connu des techniciens et ne sera pas plus amplement développé ici. Si les applications de ces structures de base, notamment pour la réalisation de barres de torsion, sont fort intéressantes dans de nombreux domaines, elles posent parfois des problèmes, notamment quand il est nécessaire de les encastrer de façon ferme au moins à 11 une de leurs extrémités, par exemple pour former un ressort de torsion. Pour résoudre ce problème, il a déjà été réalisé des systèmes d'encastrement, par exemple comme celui qui est décrit dans la Demande de Brevet Français publiée sous le numéro 2 576 993. Ce système comprend très schématiquement un ruban composite plié pour former une boucle, et dont les deux extrémités sont enroulées sur la barre, la tête de la boucle entourant une broche de façon à former une excroissance sur la périphérie de la barre. Cette excroissance est alors logée dans une encoche femelle d'un palier dont le contour entoure sensiblement au contact le pourtour de la barre. Avec cette structure, quand la barre est soumise à un couple de torsion, ltexeroissance reste coincée dans l'encoche et une tension est exercée sur les deux extrémités jointes du ruban qui exerce alors une pression radiale sur la barre permettant de bien la maintenir, comme si le couple de torsion avait pour effet d'enrouler encore plus les deux extrémités repliées l'une sur l'autre du ruban. Cette technique donne de bons résultats en ce qui concerne l'encastrement proprement dit. Par contre, sa mise en oeuvre pose, ou peut poser des difficultés. En effet, il est bien évident qu'un tel système d'encastrement n'est industriel que s'il présente toute la sécurité d'encastrement voulue, surtout dans le cas d'industries telles que celle des véhicules du type automobiles dont la qualité de fabrication intervient dans la sécurité des utilisateurs potentiels. Ainsi, avec celui rappelé ci-dessus, il est nécessaire de commencer l'enroulement du ruban par ses deux extrémités juxtaposées jusqu'à la tête de la boucle dans laquelle est glissée une broche, cette tête de boucle et la broche étant alors placées dans une encoche femelle d'un palier qui est, par exemple, réalisé dans un matériau comme de l'acier. Cependant, pour la sécurité de l'encastrement, il est impératif que l'ensemble du système comporte, comme cela apparat dans le document antérieur ci-dessus référencé, une pluralité de boucles coopérant avec des encoches sur tout le pourtour de la barre. En commençant l'enroulement du ruban par ses deux extrémités Juxtaposées, l'expérience montre qu'il est difficile de déterminer la longueur nécessaire exacte de ruban et/ou l'endroit du début de l'enroulement pour que les excroissances se situent parfaitement aux endroits prévus et épousent toutes parfaitement les encoches, afin de prévenir le fait que les efforts de contre réaction à la torsion ne soient pas parfaitement répartis sur les parois de toutes les encoches, avec les inconvénients que cela peut entraîner. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus. Plus précisément la présente invention a pour objet un système d'encastrement d'une barre, plus particulièrement de torsion et du type réalisée en matériau composite, caractérisé par le fait qu'il comporte, sur la périphérie de ladite barre, un enroulement d'une première extrémité d'une fibre sous forme d'un ruban, sur une longueur déterminée pour former un bobinage primaire, l'autre extrémité libre dudit ruban comportant des moyens pour former une sur-épaisseur, cette sur-épaisseur étant plaquée contre le bobinage primaire et disposée dans une alvéole réalisée sur la périphérie d'une percée traversante d'une pièce de liaison entourant ladite barre. La présente invention a aussi pour objet un système d'encastrement d'une barre, plus particulièrement de torsion et du type réalisée en matériau composite, caractérisé par le fait qu'il comporte, sur la périphérie de ladite barre, un enroulement d'une première extrémité d'une fibre sous forme d'un ruban, sur une longueur déterminée pour former un bobinage primaire, l'autre extrémité libre dudit ruban étant bobinée sur elle-même pour former un bobinage secondaire qui est plaqué contre le bobinage primaire, cedit bobinage secondaire étant disposé dans une alvéole réalisée sur la périphérie d'une percée traversante d'une pièce de liaison entourant ladite barre. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels La figure 1 représente un schéma permettant d'expliciter la réalisation d'un encastrement selon l'invention. Les figures 2 et 3 représentent, vu en coupes perpendiculaires, un mode de réalisation d'un système d'encastrement d'une barre de torsion en matériau composite selon l'invention. Comme mentionné ci-avant, la technique de la réalisation des barres en matériau composite trouve de jour en jour de nouvelles applications du fait de leurs caractéristiques, essentiellement leur solidité alliée à un poids des plus faibles. Cependant, il faut admettre que cette structure pose parfois des problèmes pour la fixation des barres parce que leur perçage peut leur faire perdre une de leurs caractéristiques essentielles, la solidité. Il est également presque impossible de les souder à des pièces de liaison, par exemple des pattes de fixation en matériau classique comme de l'acier. C'est ainsi que l'on a réalisé des systèmes particuliers d'encastrement comme celui mentionné au préambule. La figure 1 illustre une mise en oeuvre d'un système d'encastrement d'une barre de torsion selon la présente invention. Il est tout d'abord précisé que la barre est réalisée selon les techniques bien connues, avec des matériaux composites, pour former, par exemple, un cylindre de révolution 1 plein ou creux, comme représenté. Cette barre peut être par exemple constituée d'un bobinage de fibres 2, par exemple de verre ou de carbone, associées solidairement les unes aux autres, par exemple par des matériaux thermoplastiques ou des résines polymérisables. Sur la périphérie 3 de la barre, à l'endroit où elle doit être encastrée et donc maintenue le plus fermement possible, est enroulée une première extrémité-6 d'une fibre sous forme de ruban 4 de façon à former une pluralité de tours fermement plaqués contre la périphérie de la barre. Avec le restant 7 du ruban non enroulé sur la barre il est formé une surépaisseur. Cette surépaisseur est, par exemple, avantageusement constituée par un enroulement de cette extrémité sur elle-même pour former un bobinage secondaire 8. Quand l'enroulement secondaire 8 est terminé, il est rabattu contre la paroi extérieure du bobinage primaire que forme la barre avec l'enroulement de la première extrémité 6 du ruban 4. Ce bobinage secondaire forme donc, sur la périphérie de la barre, une excroissance qui d'ailleurs peut êrre relativement modelée pour lui donner une forme déterminée notamment comme celle qui est représentée sur les figures 2 et 3. Cette forme est déterminée pour que le bobinage secondaire 8 épouse le plus parfaitement possible l'alvéole ll aménagée dans la pièce 10 réalisée en un matériau qui peut être métallique comme de l'acier et utilisée comme pièce de liaison de la barre avec d'autres éléments, par exemple le châssis d'un véhicule. Ensuite, dans cette alvéole contenant le bobinage secondaire 8, est coulée, par exemple, de la résine polymérisable ou thermodurcissable comme mentionné ci-avant, l'alvéole ll joutant, dans cette opération, un rôle de moule. De cette façon, l'excroissance 12 ainsi réalisée épouse parfaitement la surface latérale intérieure 13 de l'alvéole. Le mode de réalisation décrit ci-dessus n'est qu'un exemple. En effet, les fibres telles que les fibres de verre peuvent être imprégnées de résine préalablement à leur enroulement. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, il a été donné un exemple de réalisation d'une excroissance. Mais il est important que l'ancrage soit le plus solide et rigide possible, notamment dans le cas du maintien d'une barre de torsion. Aussi, selon une réalisation avantageuse, sur la périphérie de la barre 1, il est enroulé simultanément une pluralité de premières extrémités de rubans 20, 21, 22, ..., comme pour le ruban 4, de façon que ces enroulements primaires sur la barre se chevauchent. Par contre, ces enroulements s'arrêtent à des endroits régulièrement espacés 24, 25, 26, ..., et les extrémités libres des rubans sont enroulées sur elles-mêmes comme décrit ci-avant, afin de former des excroissances réparties sur le pourtour de la barre destinées à épouser l'intérieur d'alvéoles correspondantes Il dans la pièce 10. De même que précédemment, quand les enroulements secondaires sont dans leurs alvéoles correspondantes 11, le matériau de solidarisation est coulé pour solidariser les spires de chaque bobinage secondaire et remplir les éventuels espaces entre ce bobinage et la surface intérieure de chaque alvéole. Chaque excroissance peut donc ainsi parfaitement épouser la paroi latérale intérieure de son alvéole correspondante 11. De ce fait, la pluralité d'excroissances coopérant avec la pluralité d'alvéoles permet un encastrement en toute sécurité et avec des efforts de maintien, notamment dans le cas d'une torsion, bien répartis sur toute la périphérie de la barre 1. La forme des alvéoles peut être quelconque. Cependant, avantageusement, plus particulièrement dans le cas d'une barre destinée à être soumise à des torsions autour de son axe longitudinal 30, ces excroissances sont sensiblement en dents de scie comportant au moins un flanc 31 à pente douce telle que la médiatrice 32 de ce flanc passe à proximité de l'axe 30, ou présentant une forme légèrement concave. Quant à elle, la pièce de liaison 10 doit être réalisée dans un matériau facilement usinable et lui permettant d'être aisément liée à d'autres éléments. Elle peut être aussi soit forgée, soit moulée et le matériau choisi est généralement de l'acier. Dans une forme avantageuse, cette pièce 10 de maintien est composée d'une partie centrale 40 comportant une percée traversante 41 dans la paroi 42 de laquelle sont réalisées les alvéoles 11 définies ci-avant. Ces alvéoles peuvent être directement usinées sur cette paroi. Cependant, il est aussi possible de réaliser une percée ayant un diamètre nominal plus important et de chemiser cette percée avec des éléments modulaires amovibles 43 juxtaposés les uns à côté des autres sur toute sa périphérie, par exemple en étant enfichés au moyen d'ergots 44 dans des orifices 45 correspondants. Cette partie centrale 40 est ensuite bordée par deux-flasques 46, 47, le flasque 47 étant fixé avant que par exemple la résine polymérisable ait été coulée comme explicité ci-avant. Cependant, dans un autre mode de réalisation, la résine peut être introduite dans les alvéoles, par exemple au moyen de canaux d'injection 50 par leur orifice d'entrée 51. Le système d'encastrement d'une barre de torsion décrit ci-dessus présente incontestablement des avantages par rapport à ceux de l'art antérieur. L'enroulement secondaire s'ajuste facilement pour être parfaitement positionné en regard de son alvéole correspondante, assurant ainsi plus de sécurité à l'encastrement, et la résine polymérisable, en étant coulée dans chaque alvéole, permet de parfaire l'encastrement en bouchant les interstices qui peuvent exister. Il n'est plus nécessaire de prévoir des broches annexes et la mise en oeuvre de tout le système est des plus simples. Dans le mode de réalisation décrit ci-avant, l'excroissance ou la surépaisseur est obtenue par ltenroulement d'une extrémité de la fibre sur elle-même. Cependant, pour économiser sur la quantité utilisée de ces fibres et de résine, on peut préférer pincer cette extrémité à l'aide d'un embout 52 relativement volumineux, puis éventuellement enrouler la fibre sur cet embout, celui-ci pouvant être en un matériau classique comme du fer ou analogue. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus la matière utilisée pour lier entre elles les spires des bobinages secondaires, c'est-à-dire le matériau thermoplastique ou la résine polymérisable ou analogue, est coulée dans les alvéoles lorsque la pièce de liaison 10 est déjà en place. Mais, pour pouvoir effectuer cette coulée, il a été démontré que la pièce 10 devait comporter des moyens particuliers, par exemple des percées d'injection 50 qui compliquent incontestablement sa réalisation. Pour éviter cet inconvénient, il est possible de solidariser ces surépaisseurs ou bobinages secondaires en utilisant un gabarit faisant fonction de moule ayant des alvéoles identiques à celles que comporte la pièce de liaison qui doit être solidarisée à demeure à la barre. Ce gabarit comporte tous les moyens qui permettent d'effectuer le moulage des excroissances dans la forme définitive qu'elles doivent avoir pour pouvoir entrer en étroite association avec la pièce de liaison 10. Quand ce moulage est terminé, le gabarit est enlevé et remplacé par la pièce 10 dont les alvéoles épousent parfaitement les surépaisseurs obtenues avec le gabarit. Le flasque 47 est ensuite placé pour complèter la pièce 10, celui permet de bien emprisonner les surépaisseurs et d'assurer l'encastrement définitif. Dans le cas de la mise en oeuvre avantageuse précédente, la pièce de liaison 10 peut être dépouillée d'éléments augmentant son coût de revient, comme les canaux d'injection 50. REVENDICATIONS 1. Système d'encastrement d'une barre (1), plus particulièrement de torsion et du type réalisée en matériau composite, caractérisé par le fait qu'il comporte, sur la périphérie (3) de ladite barre, un enroulement d'une première extrémité (6) d'une fibre sous forme d'un ruban (4), sur une longueur déterminée pour former un bobinage primaire, l'autre extrémité libre (7) dudit ruban comportant des moyens pour former une surépaisseur, cette surépaisseur étant plaquée contre le bobinage primaire et disposée dans une alvéole (11) réalisée sur la périphérie d'une percée traversante d'une pièce de liaison (10) entourant ladite barre. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la dite surépaisseur est constituée par l'extrémité libre (7) dudit ruban bobinée sur elle-même pour former un bobinage secondaire (8). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit bobinage secondaire (8) est modelé après son enroulement pour lui donner une forme sensiblement identique à celle de ladite alvéole (11). 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite alvéole (11) a une forme de dent de scie comportant un flanc (31) dont la médiatrice (32) passe à proximité de l'axe (30) de ladite barre. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite pièce de liaison (10) est constituée d'une partie centrale (40) dans laquelle est réalisée une percée traversante (41), ladite alvéole étant réalisée dans la paroi latérale (42) de ladite percée, et de deux flasques (46,47) disposés latéralement de part et d'autre de la partie centrale pour fermer au moins partiellement les deux extrémités de ladite alvéole. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite alvéole est réalisée dans des éléments modulaires amovibles (43), cesdits éléments chemisant ladite percée traversante et comportant des moyens d'association avec la paroi latérale de ladite percée traversante. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'association sont constitués par un enfichage du type mâle-femelle comportant des ergots (44) aptes à coopérer avec des logements complémentaires (45). 8. Système selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte un matériau de solidarisation des spires dudit bobinage secondaire (8). 9. Système selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit matériau de solidarisation est coulé sur ledit bobinage quand il est dans ladite alvéole. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit matériau de solidarisation est un matériau thermoplastique tel qu'une résine polymérisable. 11. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite surépaisseur est constituée par un embout (52) solidarisé à l'extrémité libre (7) dudit ruban. 12. Système selon la revendication 11, caractérisé par le fait que ladite extrémité libre (7) dudit ruban est enroulée sur ledit embout pour former un volume d'une valeur déterminée.