Brevet FR2772662A1 — publié le 19990625

L'invention concerne une pièce en matériau composite à insert de répartition d'efforts appliqués à la pièce dans le matériau composite, un procédé de fabrication d'une telle pièce, un moule pour la mise en oeuvre du procédé et un agencement d'application d'efforts à la pièce. Les pièces de ce type, qui sont connues, ne permettent pas de supporter de grands efforts. La présente invention a pour but de proposer une pièce qui permet d'introduire aussi des efforts très importants dans une pièce en matériau composite. Pour atteindre ce but, une pièce en matériau composite selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte, à l'endroit de l'application des efforts, deux parois à une distance prédéterminée l'une de l'autre, et que l'insert est disposé entre les deux parois et comporte au niveau de chacune un élément à surface de répartition des efforts. Selon une caractéristique de l'invention, chaque élément de répartition d'efforts est réalisé sous forme d'une plaque telle qu'une tôle, reliée à une extrémité d'une entretoise de liaison des deux plaques. Le procédé de fabrication d'une telle pièce, selon l'invention, est caractérisé en ce que l'on empile dans un moule les éléments de l'insert et les éléments de formation de chaque paroi et un matériau de remplissage de l'espace entre les deux parois, bloque les éléments dans leurs positions respectives appropriées et coule ensuite de la résine dans le moule. Le moule selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une partie de moule inférieure dans laquelle est montée, amoviblement, une vis de centrage pourvue d'un écrou de blocage des éléments constitutifs de l'insert et de la paroi dans leurs positions relatives et une partie de moule supérieure pourvue d'une cavité de réception de façon étanche de l'écrou de blocage, lorsque le moule est fermé. L'agencement d'application d'efforts à une pièce selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un bras monté sur un organe adapté pour être fixé dans l'entretoise de liaison des plaques de répartition des efforts dans la pièce et, le cas échéant, une chape de blocage de l'organe sur la pièce, cette chape étant fixée sur la pièce à l'aide de vis fixées dans des entretoises montées entre les plaques de répartition d'efforts. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe le long de la ligne I-I de la figure 2, d'une pièce selon la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 - les figures 3 et 4 montrent deux versions de réalisation des plaques de répartition d'efforts indiquées en A sur la figure 1 - la figure 5 est une vue en coupe et illustrant un exemple d'utilisation d'une pièce selon la présente invention - la figure 6 est une vue suivant la flèche VI de la figure 5 - la figure 7 est une vue en coupe illustrant un autre exemple d'utilisation d'une pièce selon la présente invention ; et - la figure 8 est une vue schématique, avec arrachement, d'un moule de fabrication d'une pièce selon la présente invention. Les figures 1 et 2 illustrent l'application de l'invention à un brancard tel qu'un brancard de véhicule automobile indiqué en 1, de forme générale tubulaire et comportant une partie centrale 2 en mousse plus ou moins rigide, entourée d'une peau extérieure formant paroi extérieure 3, composée de fibres de verre et de résine. Pour permettre l'introduction et la répartition d'efforts dans le brancard, celui-ci est pourvu d'un insert 4 réalisé conformément à l'invention. L'insert 4 comporte, dans la zone d'introduction des efforts, à l'intérieur de la paroi supérieure 5 de la peau 3, une plaque en tôle de répartition d'efforts 7 et, dans la paroi inférieure 6, une plaque en tôle de répartition d'efforts 9. Les tôles de répartition d'efforts 7 et 9 sont soudées respectivement à des demientretoises 10 et 11 qui sont axialement alignées à travers le brancard et disposées bout à bout. Un boulonnage (non représenté) à travers les entretoises 10 et 11 rendra l'ensemble rigide et des efforts tels que F1 et F2 sont répartis dans les parois opposées extérieures 5 et 6 de la peau du brancard. Les tôles de répartition 7 et 9 peuvent avoir toutes formes appropriées. A titre d'exemple, elles peuvent être du type à trous 13 ou à pattes 14, conformément aux figures 3 et 4. Les extrémités 15 des pattes peuvent être recourbées de façon à s'étendre dans une paroi verticale 16 de la peau extérieure du brancard, comme le montre la figure 2. Grâce aux tôles 7 et 9 et aux entretoises 10 et 11, les efforts F1 et F2 sur les figures 1 et 2 seront répartis sur les deux parois opposées 5 et 6 du brancard 1, ce qui permet donc une application d'efforts même très importants. I1 est à noter que l'assemblage des plaques ou tôles de répartition 7 et 9 aux demi-entretoises 10 et 11 peut aussi être faite par sertissage, par emmanchement ou tout autre moyen approprié. Les figures 5 et 6 montrent un brancard 1 de véhicule automobile en matériau composite du type de la figure 1, sur lequel on vient fixer un bras tel qu'un bras de suspension 18 par l'intermédiaire d'un silentbloc 19 et d'une vis de fixation 20. La vis 20 passe axialement à travers une entretoise 21 qui relie les deux plaques de répartition d'efforts 22 et 23 intégrées respectivement aux parois opposées supérieure et inférieure 24 et 25 du brancard 1. L'insert comporte, au niveau de chaque extrémité de l'entretoise 21, une rondelle d'entretoise 26 ou 27. La vis 20 est retenue sur le brancard 1 grâce à un écrou 27a. L'ensemble est bloqué sur le brancard 1 par une chape 29 fixée sur la vis 20 entre le silentbloc 19 et la tête de la vis d'une part, et sur le brancard 1 par deux vis 30 d'autre part. Comme la vis 20, les vis 30 sont reçues dans le brancard 1, chacune par une entretoise tubulaire 31 interposée entre les deux plaques de répartition d'efforts 22 et 23, l'ensemble comportant en outre deux rondelles d'entretoises 32 et 33 incorporées aux parois respectivement supérieure et inférieure 24 et 25. Les vis 30 sont bloquées sur le brancard 1 par des écrous 34. La figure 7 correspond à la figure 5 avec la seule différence notable que les rondelles d'entretoise 26, 27, 32 et 33 sont omises et remplacées par des emboutis 35 des plaques de répartition d'efforts, qui forment des faces d'appui extérieures, les entretoises 21 et 31 présentant alors une plus grande longueur que sur la figure 5, pour pouvoir relier les deux plaques. La figure 8 montre un moule permettant la réalisation de l'insert représenté sur les figures 5 et 6 et réalisé sans soudure, ni sertissage, mais par simple empilage. C'est grâce au blocage par les vis 20 et 30 que les efforts peuvent passer des entretoises aux plaques. La difficulté fondamentale lors de la fabrication est d'interdire à la résine, lors de la coulée, de parvenir entre les faces de l'insert. I1 faut donc des moyens dans le moule qui permettent de plaquer toutes les faces de l'insert entre elles, soit par vissage, soit par armement élastique ou autre. Comme le montre la figure 8, sur laquelle le moule est montré avant fermeture, une vis de centrage 37, maintenue dans la partie inférieure 38 du moule par une plaque 39 fixée par une vis 40 sur la partie de moule 38, permet le montage de l'ensemble des éléments de l'insert. Ainsi, on empile sur le fond du moule, autour de la vis 37, successivement, une rondelle d'entretoise inférieure 41, une couche de laine de verre inférieure 42, une plaque de répartition ou de diffusion d'efforts inférieure 43, l'entretoise 50, une masse de mousse 44 entourée d'une préforme en laine de verre 45, une plaque de répartition d'efforts supérieure 46, une couche de laine de verre supérieure 47 et une rondelle d'entretoise supérieure 48. Puis l'ensemble est bloqué par un écrou 49 vissé sur l'extrémité libre de la vis 37. Ensuite le demi-moule supérieur 51 est placé sur la partie inférieure 38, l'écrou 49 étant reçu dans un trou calibré 52 pratiqué dans le demi-moule supérieur 51 et qui assurera, en coopération avec un joint d'étanchéité 54 de l'écrou 49, l'étanchéité pour empêcher toute fuite de résine. Cette résine sera injectée ensuite dans le moule à travers des orifices appropriés non représentés. Après le refroidissement et après avoir ouvert le moule, on débloque la vis 37. Toutes les faces des éléments de l'insert restent alors propres et jointives. REVENDICATIONS 1. Pièce en matériau composite à insert de répartition d'efforts appliqués à la pièce, dans le matériau composite, caractérisée en ce qu'elle comporte, à l'endroit de l'application des efforts, des parois (5, 6 ; 24, 25) à une distance prédéterminée l'une de l'autre, et en ce que l'insert (4) est disposé entre les deux parois et comporte, au niveau de chacune, un élément à surface de répartition (7, 9 ; 22, 23 ; 43, 46) des efforts. 2. Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de répartition d'efforts (7, 9 ; 22, 23 ; 43, 46) est réalisé sous forme d'une plaque telle qu'une tôle, reliée à une extrémité d'une entretoise (10, 11 ; 21 ; 31 ; 50) de liaison des deux plaques. 3. Pièce selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'entretoise (10, 11 ; 21 ; 31 50) est tubulaire de façon à permettre le passage d'un organe, tel qu'une vis (20, 30, 37), d'application des efforts à répartir dans la pièce. 4. Pièce selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte, sur les faces extérieures des plaques de répartition d'efforts (22, 23), des rondelles d'entretoises (26, 27, 32, 33 ; 41, 48) servant de moyens d'appui extérieurs. 5. Pièce selon la revendication 3, caractérisée en ce que les plaques de répartition d'efforts (22, 23) présentent au niveau de l'entretoise (21, 31) des zones embouties (35) formant des faces d'appui extérieures. 6. Pièce selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les plaques de répartition d'efforts (7, 9) sont configurées de façon à présenter des zones (14, 15) pouvant être recourbées de façon à s'étendre dans des parois (16) inclinées par rapport aux parois reliées par l'entretoise (10, 11). 7. Procédé de fabrication d'une pièce selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on empile dans un moule (38, 51), sur un organe de centrage (37), les éléments de formation de l'insert et des parois dans leurs positions relatives définitives et on injecte de la résine dans le moule. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on empile sur le fond du moule (38), autour de l'organe de centrage (37) une rondelle d'entretoise inférieure (41), une couche de laine de verre inférieure (42), une plaque de répartition d'efforts inférieure (43), l'entretoise (50), une masse de mousse (44) entourée d'une préforme en laine de verre (45), une plaque de répartition d'efforts supérieure (46), une couche de laine de verre supérieure (47) et une rondelle d'entretoise supérieure (48) et on bloque les éléments empilés dans leurs positions relatives avant la fermeture du moule. 9. Moule pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une partie de moule inférieure (38) dans laquelle est montée, amoviblement, une vis de centrage (37) pourvue d'un écrou de blocage (49) des éléments constitutifs de l'insert et de la paroi dans leurs positions relatives et une partie de moule supérieure (51) pourvue d'une cavité de réception de façon étanche de l'écrou de blocage (49), lorsque le moule est fermé. 10. Agencement d'application des efforts à une pièce selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un bras (18) monté sur un organe (20) adapté pour être fixé dans l'entretoise (21) de liaison des plaques de répartition (22, 23) des efforts dans la pièce (1) et, le cas échéant, une chape (29) de blocage de l'organe (20) sur la pièce (1), cette chape étant fixée sur la pièce (1) à l'aide de vis (30) fixées dans des entretoises (31) montées entre les plaques de répartition d'efforts (22, 23).