Brevet FR2834926A1 — publié le 20030725

"Procédé de fabrication d'un berceau moteur synthétique" L'invention concerne un procédé de fabrication pour un élément de structure. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'un élément de structure, notamment un berceau moteur de véhicule automobile, qui comporte au moins une partie rigide comportant au moins une âme interne en mousse synthétique thermodurcissable recouverte d'un revêtement externe en fibres de matériau composite rigidifiées par une résine thermodurcissable, et au moins une partie élastique formée d'un matériau élastomère adhérant à la partie rigide. On connaît de nombreux exemples de procédés de fabrication pour des éléments de ce type. Un procédé de fabrication d'un élément complexe de structure tel qu'un berceau moteur doit prendre en compte les nombreuses contraintes et exigences auxquelles doit satisfaire l'élément de structure considéré lors de son utilisation. Ainsi, un berceau moteur doit assurer de nombreuses fonctions, comme transmettre à la structure du véhicule les efforts de la suspension, assurer la reprise des efforts provenant du groupe motopropulseur, transmettre les efforts des systèmes d'arrimage et de remorquage, maintenir les tuyauteries, câblages, carénages, écrans thermiques et accessoires divers, et participer à la dissipation de l'énergie résultant d'un choc. Par ailleurs, un berceau moteur doit aussi répondre aux exigences de réduction de poids, de filtration des bruits et vibrations, d'économie du processus de fabrication, et de résistance aux agressions du milieu extérieur. Pour ces raisons, un berceau moteur doit notamment comporter un grand nombre d'éléments de fixation, d'isolation acoustique, et de renfort de structure plus particulièrement destinés à résister aux chocs et/ou à la fatigue. Les berceaux moteurs sont réalisés conventionnellement en tôle d'acier et comportent de nombreuses pièces de fixation telles que des écrous sertis, des écrous de type"cage", des pièces de rigidification telles que des entretoises, ou encore des pièces de filtration acoustique telles que des plots en matériau élastomère. Le procédé de fabrication le plus utilisé consiste à assembler, notamment par soudage, deux éléments en tôle d'acier emboutie entre lesquels sont insérées les différentes pièces précitées. Le résultat en est un berceau moteur qui est relativement lourd et qui est d'un coût de fabrication élevé. Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un procédé de fabrication d'un berceau moteur constitué pour l'essentiel de matériaux composites. D'une manière plus générale, ce procédé trouve aussi à s'appliquer à tout autre type d'élément de structure soumis à des contraintes similaires, tel que des éléments de structure destinés aux industries aéronautique, navale, ou spatiale. Dans ce but, l'invention propose un procédé du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte successivement au moins une première étape de mise en place dans un moule de l'âme interne, du revêtement externe et de la partie élastique, une deuxième étape d'injection de la résine thermodurcissable, une troisième étape de compression de la partie élastique par au moins une partie mobile du moule, et une quatrième étape de cuisson de l'élément de structure destinée à permettre la réticulation de la mousse synthétique thermodurcissable, de la résine thermodurcissable, et du matériau élastomère. Selon d'autres caractéristiques du procédé : - la troisième étape se prolonge tout au long de la quatrième étape, - préalablement à la première étape, le moule est porté à la température de réticulation de la résine thermodurcissable, - la quatrième étape de cuisson est une étape de durée élevée comportant un maintien global du moule à la température de réticulation de la résine thermodurcissable, - la quatrième étape de cuisson est une étape de durée réduite comportant un maintien global du moule à la température de réticulation de la résine thermodurcissable et un chauffage localisé de la partie mobile du moule à la température de réticulation du matériau élastomère de la partie élastique, - le procédé comporte, au cours de la première étape, une sous-étape d'inclusion d'au moins un premier insert métallique dans l'âme interne et/ou dans le revêtement externe, - le procédé comporte, au cours de la troisième étape, une sous-étape de fixation d'au moins un deuxième insert métallique dans la partie élastique, - le procédé comporte une cinquième étape d'extraction de l'élément de structure hors du moule. L'invention propose aussi un moule pour la mise en ceuvre du procédé précédemment décrit, caractérisé en ce que la partie mobile du moule comporte des moyens de sertissage destinés à permettre la fixation d'au moins un insert métallique dans la partie élastique de l'élément de structure à fabriquer. Selon une autre caractéristique du moule, la partie fixe du moule comporte au moins une cavité de réception d'un élément de structure dans laquelle débouche au moins un canal destiné à permettre l'injection de résine thermodurcissable. L'invention propose encore un élément de structure obtenu par un procédé du type précédemment décrit, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier insert métallique formant entretoise et/ou point de fixation qui est agencé dans l'âme interne et/ou dans le revêtement externe de sa partie rigide. Selon une autre caractéristique de l'élément de structure, celui-ci comporte au moins un deuxième insert métallique formant renfort et/ou entretoise et/ou point de fixation point qui est agencé dans sa partie élastique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un berceau moteur obtenu par un procédé conventionnel de fabrication ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe illustrant une première étape du procédé correspondant à la mise en place des pièces constituant l'élément de structure dans le moule ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe illustrant une étape intermédiaire du procédé correspondant à la fermeture du moule ; - la figure 4 est une vue schématique en coupe illustrant une deuxième étape du procédé correspondant à l'injection d'une résine thermodurcissable dans le moule ; - la figure 5 est une vue schématique en coupe illustrant une troisième étape du procédé correspondant à une de compression de la partie élastique par au moins une partie mobile du moule et une quatrième étape du procédé correspondant à la cuisson de l'élément de structure ; - la figure 6 est une vue schématique en coupe illustrant une cinquième étape du procédé correspondant au démoulage de l'élément de structure. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. Par convention, les termes"inférieur"et"supérieur", désignent respectivement des éléments ou des positions orientés respectivement vers le bas et le haut des figures. On a représenté à la figure 1 l'ensemble d'un berceau moteur 1 0 réalisé conformément à un état antérieur de la technique. De manière connue, le berceau moteur 1 0 comporte une partie inférieure 12 et une partie supérieure 14 qui sont toutes deux réalisées sous la forme de plaques en tôle d'acier embouties. La partie inférieure 12 comporte des bossages 16, agencés en regard de bossages (non représentés) de la partie supérieure 14 et qui sont destinés à recevoir des entretoises 18. La partie inférieure 12 comporte des perçages 20, agencés en regard de perçages 22 (non représentés) de la partie supérieure 14 et qui sont destinés à recevoir des éléments 24 en matériau élastomère, plus connus sous le nom de"silent-blocs". La partie supérieure 14 comporte par ailleurs des perçages 26 dans lesquels sont reçus différents moyens de fixation tels que des écrous prisonniers 28, tels que des écrous de type"cage"ou des écrous sertis. Au moins un élément de renfort 30 peut être agencé entre les parties inférieure 12 et supérieure 14 pour rigidifier le berceau moteur 10. Une fois les entretoises 18, les éléments en matériau élastomère 24, et l'élément de renfort 30 mis en place, la partie supérieure 14 est assemblée à la partie inférieure 12, par exemple par soudage. Le résultat d'un tel procédé de fabrication est un berceau moteur 10 relativement lourd et d'un coût de fabrication élevé. Pour remédier à ces inconvénients l'invention propose un procédé de fabrication d'un berceau moteur 10, et plus généralement de tout élément de structure 10, utilisant les avantages des matériaux composites. Dans cette configuration, comme l'illustre la figure 6, l'élément 10 de structure à obtenir comporte au moins une partie 32 rigide comportant au moins une âme interne 34 en mousse synthétique thermodurcissable recouverte d'un revêtement externe 36 en fibres de matériau composite rigidifiées par une résine thermodurcissable, et au moins une partie élastique 38 formée d'un matériau élastomère adhérant à la partie rigide. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la mousse synthétique thermodurcissable dont est constituée l'âme interne 34 est par exemple une mousse à base de polyuréthane ou de polychlorure de vinyl, les fibres de matériau composite dont est constitué le revêtement externe 36 sont par exemple des fibres de verre, des fibres de carbone, ou des fibres aramides, le matériau élastomère dont est constitué la partie élastique 38 comporte du caoutchouc naturel et/ou de l'isoprène, et la résine thermodurcissable servant à rigidifier l'élément 10 est par exemple une résine à base de polyuréthane ou de polychlorure de vinyle. Conformément à l'invention, comme l'illustrent les figures 2 et suivantes, le procédé comporte successivement au moins une première étape de mise en place dans un moule 40 de l'âme interne 34, du revêtement externe 36 et de la partie élastique 38, une deuxième étape d'injection de la résine thermodurcissable, une troisième étape de compression de la partie élastique 38 par au moins une partie mobile du moule, et une quatrième étape de cuisson de l'élément 10 de structure destinée à permettre la réticulation de la mousse synthétique thermodurcissable, de la résine thermodurcissable, et du matériau élastomère. Comme l'illustre la figure 1, au cours d'une première étape de mise en place, on dispose tout d'abord dans le moule 40, l'âme interne 34, le revêtement externe 36 et la partie élastique 38. Le moule 40 est formé de deux parties inférieure 42 et supérieure 44. Chaque partie inférieure 42 et supérieure 44 comporte une partie fixe 46 et une partie mobile 48. Chaque partie fixe 46 comporte une cavité 50 de réception qui est destinée à recevoir l'âme interne 34 et le revêtement externe 36 qui l'enveloppe. Cette opération peut être réalisée par exemple en étalant dans la cavité 50 de la partie inférieure 42 une couche de revêtement externe 36, puis l'âme interne 34, puis à nouveau une couche de revêtement externe 36. De préférence, mais de manière non limitative de l'invention, au cours d'une sous-étape d'inclusion, on peut agencer, dans l'ensemble constitué de l'âme interne 34 et/ou du revêtement externe 36, un logement 53, notamment cylindrique, qui est destiné à recevoir au moins un premier insert métallique 56 formant entretoise et/ou point de fixation. Dans l'ensemble constitué de l'âme interne 34 et/ou du revêtement externe 36, on agence un logement 52, par exemple de forme sensiblement cylindrique, débouchant à ses deux extrémités, qui sera destiné à recevoir la partie élastique 38 de l'élément 10. Ce logement 52 est agencé dans le moule 40 sensiblement en regard de deux parties mobiles 48, réalisées notamment sous la forme de pistons 48 agencés en vis à vis l'un de l'autre, qui seront, destinés à comprimer la partie élastique 38 au cours d'une étape ultérieure. De préférence, mais de manière non limitative de l'invention, la partie élastique 38 peut comporter un évidement 54, notamment un perçage débouchant à ses deux extrémités, qui est destiné à recevoir, au cours d'une sous étape d'inclusion, un deuxième insert métallique 58 formant renfort et/ou entretoise et/ou point de fixation. L'insert métallique 58 est par exemple conformé sensiblement sous la forme d'un cylindre Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'ensemble du moule 40 est, préalablement à cette première étape de mise en place, porté à la température de réticulation de la résine thermodurcissable qui va être injectée. Comme on le verra ultérieurement, le moule 40 comporte des moyens de chauffage permettant de maintenir au moins cette température, qui est inférieure à la température de réticulation du matériau élastomère de la partie élastique 38. Puis, comme l'illustre la figure 3, on referme le moule de manière que les bords 60 et 62 respectifs des parties inférieure 42 et supérieure 44 soient jointifs. Au cours d'une deuxième étape d'injection, représentée à la figure 4, on injecte de la résine thermodurcissable dans le moule 40. A cet effet, la partie supérieure 44 comporte un canal 64 qui est relié à un injecteur 66 externe. La résine thermodurcissable est injectée dans le canal 64 et se répand dans le moule en imprégnant les fibres du revêtement externe 36 et en remplissant d'une part les espaces restés libres entre d'une part le logement 52 et la partie élastique 38 et d'autre part les espaces restés libres entre l'évidement 53 et l'insert métallique 56. Puis au cours d'une troisième étape de compression, représentée à la figure 5, on actionne les pistons formant les parties mobiles 48 du moule 40, pour comprimer le matériau élastomère de la partie élastique 38 en matériau élastomère, ceci afin de garantir une bonne adhésion de l'élastomère. A cette occasion, dans le cas où la partie élastique 38 comporte un deuxième insert métallique 58, on peut utiliser les parties mobiles 48 du moule 40 pour sertir l'insert métallique 58 au cours d'une sous étape de fixation. A cet effet, les parties mobiles 48 du moule 40 peuvent comporter des moyens de sertissage (non représentés) destinés à coopérer avec l'insert métallique 58 pour permettre sa fixation 58 dans la partie élastique 38. Dans cette configuration, l'insert métallique 58 est conformé sous la forme d'un cylindre d'une longueur supérieure à celle de la partie élastique 38, dont les extrémités sont susceptibles de se déformer pour que les parties mobiles 48 du moule 40, lors de la compression de la partie élastique 38, permettent la fixation par sertissage du deuxième insert métallique 58 en déformant ses extrémités sous la forme de collerettes enserrant le matériau élastomère. Puis, au cours d'une quatrième étape de cuisson, on maintient le moule 40 dans la position précédemment décrite en référence à la figure 5. La compression est maintenue de sorte que la troisième étape de compression se prolonge tout au long de la quatrième étape de cuisson. Comme on l'a vu précédemment, le moule 40 est initialement porté à la température de réticulation de la résine thermodurcissable. Dès lors, on peut envisager deux variantes du procédé. Selon une première variante de réalisation du procédé, le moule 40 comporte des moyens globaux 68 de maintien en température à la température de réticulation de la résine thermodurcissable. Ces moyens globaux, logés dans la partie fixe 46 peuvent être constitués de canaux dans lesquels circule de l'huile à la température de réticulation de la résine thermodurcissable, de moyens par induction électromagnétique, ou bien, comme on l'a représenté sur les figures, d'au moins une résistance électrique 68 incluse dans l'épaisseur de la partie fixe 46. Dans cette configuration, la quatrième étape de cuisson est une étape de durée élevée comportant un maintien global du moule 40 à la température de réticulation de la résine thermodurcissable-environ 100'C-à l'aide des moyens globaux 68 de maintient en température. La réticulation du matériau élastomère de la partie élastique 38 intervient après la réticulation de la résine thermodurcissable de la partie rigide 36, car elle s'effectue à une température inférieure à sa température courante de réticulation qui est de l'ordre de 170 C. Selon une seconde variante de réalisation du procédé, le moule 40 comporte les moyens globaux 68 de maintient en température à la température de réticulation de la résine thermodurcissable et il comporte de surcroît des moyens 70 de chauffage localisés de la partie mobile 48 du moule à la température de réticulation du matériau élastomère. Ces moyens localisés, logés dans chaque partie mobile 48, peuvent être constitués de canaux dans lesquels circule de l'huile à la température de réticulation du matériau élastomère, de moyens par induction électromagnétique, ou bien comme on l'a représenté sur les figures, d'au moins une résistance électrique 70 incluse de la partie mobile 48. Dans cette configuration, la quatrième étape de cuisson est une étape de durée réduite comportant un maintien global du moule 40 à la température de réticulation de la résine thermodurcissable et un chauffage localisé de la partie mobile 48 du moule 40 à la température de réticulation du matériau élastomère de la partie élastique 38. Dans ce cas, La réticulation du matériau élastomère de la partie élastique 38 intervient en même temps que la réticulation de la résine thermodurcissable de la partie rigide 36. Enfin, comme l'illustre la figure 6, le procédé comporte une cinquième étape d'extraction de l'élément 10 de structure hors du moule 40. L'invention propose donc un procédé innovant permettant d'obtenir un élément de structure 10, notamment un berceau moteur, léger, résistant, et d'un coût réduit. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un élément (10) de structure, notamment un berceau moteur de véhicule automobile, qui comporte au moins : - une partie (32) rigide comportant au moins une âme (34) interne en mousse synthétique thermodurcissable recouverte d'un revêtement (36) externe en fibres de matériau composite rigidifiées par une résine thermodurcissable, - au moins une partie (38) élastique formée d'un matériau élastomère adhérant à la partie (32) rigide, caractérisé en ce qu'il comporte successivement au moins une première étape de mise en place dans un moule (40) de l'âme (34) interne, du revêtement (36) externe et de la partie (38) élastique, une deuxième étape d'injection de la résine thermodurcissable, une troisième étape de compression de la partie (38) élastique par au moins une partie (48) mobile du moule (40), et une quatrième étape de cuisson de l'élément (10) de structure destinée à permettre la réticulation de la mousse synthétique thermodurcissable, de la résine thermodurcissable, et du matériau élastomère. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la troisième étape se prolonge tout au long de la quatrième étape. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, préalablement à la première étape, le moule (40) est porté à la température de réticulation de la résine thermodurcissable. 4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la quatrième étape de cuisson est une étape de durée élevée comportant un maintien global du moule (40) à la température de réticulation de la résine thermodurcissable. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la quatrième étape de cuisson est une étape de durée réduite comportant un maintien global du moule (40) à la température de réticulation de la résine thermodurcissable et un chauffage localisé de la partie mobile (48) du moule à la température de réticulation du matériau élastomère de la partie (38) élastique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, au cours de la première étape, une sous-étape d'inclusion d'au moins un premier insert (56) métallique dans l'âme (34) interne et/ou dans le revêtement (36) externe. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, au cours de la troisième étape, une sous-étape de fixation d'au moins un deuxième insert (58) métallique dans la partie élastique (38). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une cinquième étape d'extraction de l'élément (10) de structure hors du moule (40). 9. Moule (40) pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la partie mobile (46) du moule comporte des moyens de sertissage destinés à permettre la fixation d'au moins un insert (58) métallique dans la partie (38) élastique de l'élément (10) de structure à fabriquer. 10. Moule (40) pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une partie fixe (46) du moule comporte au moins une cavité (50) de réception d'un élément (10) de structure dans laquelle débouche au moins un canal (64) destiné à permettre l'injection de résine thermodurcissable. 11. Elément (10) de structure obtenu selon un procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier insert (56) métallique formant entretoise et/ou point de fixation qui est agencé dans l'âme (34) interne et/ou dans le revêtement (36) externe de sa partie (32) rigide. 12. Elément (10) de structure obtenu selon un procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un deuxième insert (58) métallique formant renfort et/ou entretoise et/ou point de fixation qui est agencé dans sa partie (38) élastique.