Brevet FR2670846A1 — publié le 19920626

La présente invention concerne un assemblage pour connecter ensemble deux arbres, l'un au moins des arbres étant fabriqué à partir d'un matériau composite stratifié ou à filament enroulé. Il est bien conu que, du fait de leurs propriétés, les matériaux composites peuvent offrir des avantages majeurs lorsqu'ils sont utilisés dans la fabrication des arbres Ils sont légers et permettent aussi un diamètre d'arbre réduit et/ou des vitesses ou des charges plus élevées. Toutefois, un problème majeur peut être rencontré avec les arbres composites, s'il est nécessaire d'avoir un assemblage de grande intégrité pour fixer ensemble des parties d'arbres composites, ou en variante pour fixer ensemble une partie d'arbre composite à une partie d'arbre en métal classique Un tel assemblage doit permettre un transfert efficace de charges vers et en provenance de la structure composite, tout en étant relativement simple à monter et à démonter. L'objet de la présente invention est de réaliser un assemblage d'arbres qui élimine sensiblement les problèmes mentionnés ci-dessus. Ainsi, la présente invention réalise un joint entre deux parties d'arbres coaxiales, les extrémités desdites parties d'arbres étant configurées pour définir plusieurs saillies annulaires concentriques s'étendant généralement axialement, les saillies sur l'une desdites parties d'arbres étant intercallées avec les saillies sur l'autre partie d'arbre, des moyens étant prévus pour fixer les saillies sur l'une desdites parties d'arbres aux saillies correspondantes sur l'autre desdites parties d'arbres. Afin que l'invention soit mieux comprise, une forme de réalisation de la présente invention va être plus particulièrement décrite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins joints Sur les dessins: la figure 1 est une vue en coupe d'un assemblage d'arbres selon la présente invention, pour fixer une partie d'arbre en matériau composite à une partie d'arbre en métal classique; la figure 2 est une vue en coupe d'un autre assemblage d'arbres entre deux parties d'arbres Dans ce cas, toutefois, les deux parties d'arbres sont fabriquées à partir d'un matériau composite. En référence à la figure 1 des dessins, une partie d'arbre comprend deux parties d'arbres creuses, référencées généralement 12 et 13 La partie d'arbre 12 comporte plusieurs couches de matériau composite, qui sont configurées de façon à se terminer en une pluralité de saillies annulaires concentriques s'étendant généralement axialement et espacées radialement les unes des autres, 12 a, 12 b, 12 c et 12 d, qui constituent ensemble une première partie de l'assemblage. La partie d'arbre composite 12 peut être fabriquée par l'un quelconque des procédés bien connus de fabrication de matériaux composites, par exemple par enroulement de filament ou en variante par stratification de feuilles ou de nappes de matériau composite. Le matériau composite choisi peut varier suivant les applications: par exemple, des fibres de carbone fixées ensemble à l'intérieur d'une matrice de résine s'averreraient adaptées pour diverses applications à température relativement basse Toutefois, pour des applications à plus haute température, il peut être nécessaire d'utiliser des matériaux différents, par exemple des fibres de carbones dans une matrice de carbone dotée d'une protection adaptée contre l'oxydation ou, en variante, il peut être nécessaire d'utiliser une fibre métallique à l'intérieur d'une matrice métallique. L'autre partie d'arbre 13 comporte une partie d'arbre métallique, dont une extrémité se termine en une pluralité de saillies annulaires concentriques s'étendant généralement axialement et séparées radialement les unes des autres, 13 a, 13 b et 13 c, qui constituent ensemble une autre partie de l'assemblage. Comme on le verra sur les dessins, les saillies s'étendant axialement 12 a, 12 b, 12 c et 12 d, réalisées sur la partie d'arbre 12, et les saillies s'étendant axialement 13 a, 13 b et 13 c réalisées sur la partie d'arbre 13 sont dimensionnées et disposées de façon à être intercallées. Après montage des deux parties d'arbres 12 et 13, elles sont serrées ensemble au moyen des couronnes 14 et 15 Bien que les couronnes 14 et 15 aient été représentées sur les dessins comme étant séparées des parties d'arbre 12 et 13, une couronne d'assemblage peut être formée d'une seule pièce avec les arbres, si on juge que c'est pratique Toutefois, une des couronnes doit toujours être réalisée comme une pièce séparée, pour fournir la force de serrage nécessaire dans l'assemblage. La force de serrage dans l'assemblage peut être obtenue soit en utilisant une couronne en compression, soit une couronne en tension Si l'utilisation d'une couronne en compression est choisie, la couronne de serrage 14 doit être le composant de couronne séparée, et ne doit pas constituer une partie de l'arbre La couronne est disposée de façon à être emboîtée à ajustement serré à l'intérieur du diamètre interne défini par la partie d'arbre 12 Dans ce cas, le montage est réalisé en refroidissant la couronne 14 de façon qu'elle se contracte Le montage à lintérieur de la partie d'arbre 12 peut alors être réalisé, et ensuite on permet à la couronne 14 de se dilater, de façon qu'elle fournisse la force de serrage nécessaire dans l'assemblage. Toutefois, si on choisit une couronne en tension, la couronne 15 doit être le composant séparé et ne doit pas constituer une partie de l'arbre, et dans ce cas elle doit être dimensionnée de façon que son diamètre interne s'emboîte à ajustement serré sur le diamètre radialement extérieur de la partie d'arbre 13 Le montage est réalisé en chauffant la couronne 15 pour la dilater de façon qu'elle puisse être emboîtée, et ensuite en la faisant refroidir et se contracter, en réalisant ainsi une force de serrage dans l'assemblage. La figure 2 des dessins représente un exemple similaire à celui représenté sur la figure 1 Toutefois, dans ce cas, les deux parties d'arbres 12 et 13 sont fabriquées à partir d'un matériau composite. On appréciera que pendant l'utilisation, toutes les charges axiales et de couple sont transférées en cisaillement dans l'assemblage en utilisant des forces de frottement. Evidemment, la conception détaillée de l'assemblage par rapport au nombre et à la longueur et aux angles des saillies respectives 12 a, 12 b, 12 c et 12 d et 13 a, 13 b et 13 c, dépendra à la fois de la charge en couple et de la charge en compression auquel l'assemblage est soumis. En outre, les hommes de métier comprendront facilement que l'assemblage peut être facilement démonté en enlevant la couronne de serrage. Bien que la description et les dessins particuliers concernent spécialement un assemblage comportant au moins une couronne de serrage qui fixe l'assemblage, l'invention n'est pas destinée à être restreinte à de tels moyens de fixation On envisage par exemple que, dans certaines circonstances, un joint permanent puisse être utilisé, auquel cas les saillies annulaires 12 et 13 sont collées ou soudées ensemble pour former l'assemblage nécessaire Evidemment, le choix du soudage et du collage dépend du choix particulier des matériaux de l'arbre. Revendications: 1. Assemblage de deux parties d'arbres coaxiales, les extrémités de chacune desdites parties d'arbres étant configurées pour définir plusieurs saillies annulaires concentriques s'étendant généralement axialement, les saillies de l'une desdites parties d'arbres étant intercallées avec les saillies sur l'autre partie d'arbre, caractérisé en ce que des moyens de serrage ( 14, 15) sont prévus pour fixer lesdites saillies ( 12 a, b, c, d) sur l'une desdites parties d'arbres 12 auxdites saillies correspondantes ( 13 a, b, c) sur ladite autre desdites parties d'arbres ( 13), lesdits moyens de serrage ( 14, 15) étant adaptés à exercer des charges radiales sur lesdites saillies ( 12 a, b, c, d, 13 a, b, c) de façon à faciliter leur accouplement en friction. 2 Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que lesdites parties d'arbres ( 12, 13) sont creuses. 3. Assemblage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en outre en ce que lesdits moyens de serrage ( 14,15) comprennent un organe de couronne ( 15) rétréci sur la partie radialement extérieure desdites saillies. 4 Assemblage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en outre en ce que lesdits moyens de serrage ( 14, 15) comprennent un organe de couronne ( 14) dilaté sur la partie radialement intérieure desdites sailllies. 5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en outre en ce que l'une desdites parties d'arbres ( 13) est formée dans un métal et l'autre desdites parties d'arbres ( 12) est formée dans un matériau non métallique. 6. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en outre en ce que les deux parties d'arbres ( 12, 13) sont formées dans un matériau non métallique. 7. Assemblage selon la revendication 5 ou revendication 6, caractérisé en outre en ce que ledit matériau non métallique est un matériau composite stratifié.