Brevet FR3056439A1 — publié le 20180330

TITRE DE L'INVENTION Procédé de fabrication d'une contrefiche et contrefiche ainsi formée CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention concerne des contrefiches, et plus particulièrement une contrefiche utilisée dans une structure aérospatiale. Les contrefiches aérospatiales sont connues et comportent généralement un corps cylindrique ayant des extrémités opposées raccordées à une cellule. Ces contrefiches supportent habituellement une charge en tension et en compression. Certaines contrefiches aérospatiales ont été formées à partir de matériaux composites tels que la fibre et la résine. RESUME DE L'INVENTION Sous un aspect, la présente invention est un procédé de fabrication d'une contrefiche ayant un alésage central creux, le procédé comprenant les étapes consistant à : - se procurer un mandrin et une quantité de matériau filamenteux ou fibreux ; - déposer le matériau filamenteux ou fibreux autour du mandrin pour former une contrefiche ayant une section centrale généralement cylindrique, deux sections d'extrémité de raccordement opposées, un alésage central s'étendant à travers la contrefiche, l'alésage central ayant deux parties de diamètre réduit s'étendant à travers chaque section d'extrémité, et un axe s'étendant centralement à travers l'alésage ; - former au moins une fente s'étendant vers l'intérieur depuis une extrémité extérieure d'une première des sections d'extrémité de raccordement et se terminant à l'intérieur de la première section d'extrémité de raccordement ou de la section centrale ; - plier au moins une partie de la première section d'extrémité de raccordement le long de la fente de manière à élargir la partie de diamètre réduit de l'alésage à l'au moins une section d'extrémité de raccordement ; et - déplacer le mandrin généralement le long de l'axe central et à travers la section d'extrémité élargie de l'alésage jusqu'à ce que le mandrin soit retiré de l'alésage de la contrefiche. 3056439 2 Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel procédé de fabrication d'une contrefiche ayant un alésage central creux peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible : L'étape de dépose du matériau filamenteux ou fibreux comporte l'enroulement du 5 matériau filamenteux ou fibreux autour du mandrin. Le procédé comprend en outre des étapes consistant à : se procurer un moule et une vessie ; insérer une vessie dans l'alésage de la contrefiche et dilater la vessie pour remplir sensiblement l'alésage central ; et 10 appliquer de la chaleur au moule de manière à durcir la contrefiche. L'étape consistant à appliquer de la chaleur au moule pour faire fondre des parties de l'au moins une section d'extrémité de raccordement adjacentes à l'au moins une fente pour refermer sensiblement la fente. Le procédé comprend en outre une étape d'imprégnation des filaments déposés avec de 15 la résine. Le procédé comprend en outre une étape d'usinage de finition de chacune des deux sections d'extrémité de raccordement de la contrefiche pour former deux sections de fourche espacées à chaque extrémité. L'étape d'usinage des sections de fourche retire au moins une partie de l'au moins une 20 section d'extrémité de raccordement de la contrefiche dans laquelle la fente a été formée. L'étape consistant à pratiquer au moins une fente comporte la découpe de la première section d'extrémité de raccordement de la contrefiche pour former la fente. L'étape consistant à pratiquer au moins une fente comporte une étape consistant à 25 pratiquer deux fentes dans chaque section d'extrémité de raccordement de la contrefiche de telle sorte que chaque section de la contrefiche est généralement de type porte-à-faux. L'étape de formation de la fente comporte la formation d'une pluralité de fentes dans la première extrémité de raccordement et/ou la formation d'au moins une fente dans 30 chacune des deux extrémités de raccordement. 3056439 3 L'étape de formation d'une fente comporte au moins une des opérations suivantes : former une fente s'étendant de façon sensiblement parallèle à l'axe central ; ou former une fente ayant au moins une partie s'étendant de façon généralement parallèle à l'axe central et au moins une partie s'étendant généralement de biais 5 par rapport à l'axe central. Sous un autre aspect, la présente invention est une contrefiche comprenant un corps allongé constitué de filaments/fibres déposés et de résine, le corps comportant une section centrale généralement cylindrique, deux sections d'extrémité de raccordement opposées, un alésage central s'étendant à travers la contrefiche. L'alésage central a deux parties de 10 diamètre réduit s'étendant à travers chaque section d'extrémité et un axe s'étend centralement à travers l'alésage. Les filaments ou fibres de la section centrale sont sensiblement continus et exempts de parties fusionnées. BREVE DESCRIPTION DES DIFFERENTES VUES DES DESSINS 15 Le résumé précédent, ainsi que la description détaillée des modes de réalisation préférés de la présente invention, seront mieux compris s'ils sont lus conjointement avec les dessins annexés. Aux fins d'illustrer l'invention, il est montré dans les dessins, qui sont schématiques, des modes de réalisation qui sont actuellement préférés. Cependant, on comprendra que la présente invention n'est pas limitée aux agencements et instrumentalités 20 précis montrés. Dans les dessins : la figure 1 est une vue en perspective d'un mandrin exemplaire destiné à former une contrefiche selon la présente invention, la structure particulière de mandrin étant montrée uniquement à des fins d'illustration ; la figure 2 est une vue en perspective d'une quantité de matériau filamenteux ou de 25 fibres qui sont enroulés autour du mandrin ; la figure 3 est une vue en perspective d'une contrefiche, montrée avant durcissement et sans le mandrin à des fins d'illustration ; la figure 4 est une vue en perspective écorchée d'une extrémité de raccordement de la contrefiche de la figure 3, montrée avec deux fentes s'étendant parallèlement à l'axe de 30 la contrefiche ; 3056439 4 la figure 5 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec une partie latérale de l'extrémité de raccordement usinée pour pratiquer une fente ; la figure 6 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec une seule fente s'étendant à la fois parallèlement et de biais par rapport à l'axe de la contrefiche 5 et s'étendant à l'intérieur de la partie centrale de la contrefiche ; la figure 7 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec deux fentes s'étendant chacune à la fois parallèlement et de biais par rapport à l'axe de la contrefiche et s'étendant à l'intérieur de la partie centrale de la contrefiche ; la figure 8 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec deux fentes 10 s'étendant à la fois parallèlement et de biais par rapport à l'axe de la contrefiche et s'étendant à l'intérieur de la partie centrale de la contrefiche, une fente formée près d'une face supérieure de l'extrémité de raccordement et l'autre fente formée près d'une face inférieure de l'extrémité de raccordement ; la figure 9 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec deux fentes 15 s'étendant sensiblement de biais par rapport à l'axe de la contrefiche et s'étendant à l'intérieur de la partie centrale de la contrefiche, une fente formée près d'une face supérieure de l'extrémité de raccordement et l'autre fente formée près d'une face inférieure de l'extrémité de raccordement ; la figure 10 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec deux 20 fentes s'étendant sensiblement de biais par rapport à l'axe de la contrefiche et s'étendant à l'intérieur de la partie centrale de la contrefiche, les deux fentes étant formées près d'une face inférieure de l'extrémité de raccordement et s'étendant vers la face supérieure ; la figure 11 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec une seule 25 fente s'étendant à la fois parallèlement et de biais par rapport à l'axe de la contrefiche et s'étendant à l'intérieur de la partie centrale de la contrefiche, la fente ayant deux sections d'extrémité divergentes formées dans la partie centrale de la contrefiche ; la figure 12 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec deux fentes s'étendant chacune à la fois parallèlement et de biais par rapport à l'axe de la 30 contrefiche et s'étendant à l'intérieur de la partie centrale de la contrefiche, chaque 3056439 5 fente ayant deux sections d'extrémité divergentes formées dans la partie centrale de la contrefiche ; la figure 13 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec deux fentes s'étendant chacune à la fois parallèlement et de biais par rapport à l'axe de la 5 contrefiche et s'étendant au voisinage de faces supérieure et inférieure de l'extrémité de raccordement à proximité de la même partie latérale de l'extrémité de raccordement ; la figure 14 est une autre vue de l'extrémité de raccordement, montrée avec quatre fentes s'étendant chacune à la fois parallèlement et de biais par rapport à l'axe de la 10 contrefiche, deux fentes s'étendant au voisinage de faces supérieure et inférieure de l'extrémité de raccordement à proximité d'une partie latérale de l'extrémité de raccordement et les deux autres fentes s'étendant au voisinage de faces supérieure et inférieure de l'extrémité de raccordement à proximité de l'autre partie latérale de l'extrémité de raccordement ; 15 la figure 15 est une vue en perspective écorchée, plus schématique d'une extrémité de raccordement avec deux parties d'extrémité pliées généralement loin l'une de l'autre pour pouvoir déplacer le mandrin à travers une section élargie de l'alésage ; la figure 16 est une photographie d'une contrefiche disposée dans une moitié de moule avec une vessie insérée à l'intérieur de l'alésage de la contrefiche ; 20 la figure 17 est une vue en perspective écorchée d'une partie d'extrémité de raccordement d'une contrefiche après usinage de finition ; la figure 18 est une vue en plan de dessus d'une contrefiche formée selon la présente invention ; et la figure 19 est une vue en plan de côté partiellement écorchée de la contrefiche de la 25 figure 18. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Considérons maintenant en détail les dessins, dans lesquels des numéros identiques sont systématiquement utilisés pour indiquer des éléments similaires, où les figures 1-19 30 montrent un procédé de fabrication d'une contrefiche 10 ayant un alésage central creux 12, qui 3056439 6 comprend les étapes suivantes. Un mandrin 1 et une quantité d'un matériau filamenteux ou matériau fibreux 2 sont obtenus. Le mandrin 1 est allongé, façonné similairement à la forme souhaitée de la contrefiche 10, et constitué d'un matériau métallique tel que l'aluminium ou l'acier, mais peut être de forme généralement cylindrique ou de toute autre forme appropriée, 5 le mandrin 1 particulier représenté sur les figures étant proposé uniquement à des fins d'illustration. Le matériau filamenteux/fibreux 2 (figure 2) peut être n'importe lequel de tous les matériaux appropriés pour une contrefiche aérospatiale, tels que le carbone, le bore, le verre, par exemple, et peut être préimprégné avec de la résine, et/ou peut se présenter sous la forme d'une bandelette découpée, d'un tissu ou de tout autre matériau fibreux approprié. Le 10 matériau filamenteux 2 est déposé autour du mandrin 1 pour former la contrefiche 10, de préférence en utilisant n'importe quel procédé d'enroulement de filaments connu, mais peut être déposé manuellement ou par tout autre procédé de dépose de fibres approprié. Si le matériau filamenteux 2 n'est pas préimprégné avec de la résine, alors les filaments ou fibres sont de préférence imprégnés avec un matériau résineux pendant le procédé d'enroulement, 15 par exemple par dépôt, etc., de manière à former un matériau composite une fois durci. La contrefiche 10 formée a une section centrale généralement cylindrique allongée 14, deux sections d'extrémité de raccordement opposées 16, 18, et l'alésage central 12 s'étend à travers la contrefiche 10. L'alésage central 12 a deux parties de diamètre réduit 13A, 13B s'étendant à travers chaque section d'extrémité 16, 18 et un axe 11 s'étend centralement à travers l'alésage 20 12. Considérons les figures 4-14, où au moins une fente 20 est formée dans au moins une première des sections d'extrémité de raccordement 16, 18 de manière à s'étendre vers l'intérieur depuis une extrémité extérieure 16a ou 18a et se termine à l'intérieur de la première section d'extrémité de raccordement 16, 18 ou de la section centrale 14. De préférence, deux 25 fentes 20 sont formées dans l'au moins une section d'extrémité 16 ou 18, de telle sorte que la section d'extrémité 16 ou 18 est généralement de type porte-à-faux pour des raisons décrites ci-dessous. La ou les fentes 20 peuvent être pratiquées dans une seule section d'extrémité 16 ou 18 ou dans les deux sections d'extrémité 16, 18. En outre, la ou les fentes 20 peuvent être formées de manière à s'étendre de façon sensiblement parallèle à l'axe central 11, comme le 30 montrent les figures 4 et 5, ou peuvent avoir au moins une partie 20a s'étendant de façon 3056439 7 généralement parallèle à l'axe central et au moins une partie 206 s'étendant généralement de biais par rapport à l'axe central 11, comme le montrent les figures 6-14. Les fentes 20 peuvent être formées comme des découpes relativement fines, par tout outil ou procédé de découpe approprié, ou peuvent être usinées pour retirer une partie latérale 166 ou 186 ou les deux de la 5 section d'extrémité de raccordement 16, 18, respectivement, comme le montre la figure 5. En outre, la ou les fentes 20 peuvent être formées généralement à travers le milieu d'une partie latérale 16b, 186 (figures 4-7, 11 et 12), sensiblement près d'une surface supérieure 16c, 18c ou d'une surface inférieure 16d, 18d (figures 8, 13 et 14), ou formées pour s'étendre depuis une surface supérieure 16c, 18c ou une surface inférieure 16d, 18d vers une surface inférieure 10 16d, 18d ou une surface supérieure 16c, 16d, respectivement (figures 9 et 10). De plus, comme le montrent les figures 11 et 12, la ou les fentes 20 peuvent être chacune formées avec deux sections d'extrémité divergentes 20c pour faciliter encore plus le pliage des sections d'extrémité 16, 18 de la contrefiche, comme décrit ci-dessous. Considérons en particulier la figure 15, où après que la ou les fentes 20 ont été 15 formées, au moins une partie 19 de la première extrémité de raccordement 16 ou 18 est pliée généralement vers l'extérieur le long de la ou des fentes 20 de manière à élargir la section d'alésage de diamètre réduit 13A ou 13B à l'au moins une extrémité 16 ou 18. Si deux fentes 20 ont été formées, deux parties en porte-à-faux 19 de la section d'extrémité 16 ou 18 sont pliées généralement loin l'une de l'autre pour élargir la section d'alésage 13A ou 13B. Bien 20 que la ou les parties de section d'extrémité 19 soient pliées vers l'extérieur, le mandrin 1 est généralement déplacé le long de l'axe central 11 et à travers la section d'extrémité élargie de l'alésage 13A ou 13B jusqu'à ce que le mandrin 1 soit retiré de l'alésage de la contrefiche 12. Considérons la figure 16, où de préférence un moule 3 et une vessie 4 sont prévus pour durcir la contrefiche 10 après que le mandrin 1 a été retiré de l'alésage de la contrefiche 12. Le 25 moule 3 est de préférence d'une construction en deux pièces et a un nombre de cavités 5, chacune d'une forme et d'une taille permettant la formation finale d'une contrefiche 12. La vessie 4 est insérée dans l'alésage 12 de la contrefiche puis la vessie 4 est dilatée pour remplir sensiblement l'alésage central 12. La vessie 4 garantit que la contrefiche 10 ne s'effondrera pas pendant le procédé de moulage et pousse la contrefiche 10 vers l'extérieur contre les 30 parois du moule jusqu'aux dimensions finales souhaitées. De préférence, la vessie 4 est 3056439 8 insérée avant de placer la contrefiche 10 dans le moule 3, mais peut être insérée alors que la contrefiche 10 est positionnée à l'intérieur de la cavité 5 du moule. Après qu'une ou plusieurs contrefiches 12 ont été chacune positionnées à l'intérieur d'une cavité 5 du moule, de la chaleur est appliquée au moule pour durcir la contrefiche 12 et transformer le matériau 5 résineux et le matériau filamenteux en un corps monobloc rigide de matériau composite. De plus, la chaleur appliquée au moule 3 fait fondre les parties 19 de la ou des deux sections d'extrémité de raccordement 16, 18 adjacentes à la ou aux fentes 20 pour refermer sensiblement la ou les fentes 20. Considérons la figure 17, où la ou les contrefiches durcies 10 sont retirées du moule 3 10 puis chacune des sections d'extrémité de raccordement 16 et 18 reçoit un usinage de finition pour former deux sections de fourche espacées 22 à chaque extrémité 16, 18. De préférence, l'usinage de finition des sections de fourche 22 retire au moins une partie de la section d'extrémité de raccordement 16 et/ou 18 de la contrefiche dans laquelle la ou les fentes 20 ont été formées. De plus, au moins un et de préférence deux trous de montage alignés 24 (un seul 15 est montré) sont usinés (par ex., percés) dans chaque extrémité de raccordement 16, 18 pendant le procédé d'usinage final, lesquels reçoivent des fixations ou des boulons pour raccorder la contrefiche 10 à une structure aérospatiale. Considérons les figures 18 et 19, où la contrefiche 10 formée par le procédé décrit ci-dessus est plus rigide que des contrefiches composites formées par d'autres procédés, qui 20 forment habituellement la contrefiche comme deux moitiés fusionnées ou avec des extrémités séparées et une section centrale qui sont reliées ensemble. Avec la présente contrefiche 10, les filaments de la section centrale 14 sont sensiblement continus et sensiblement exempts de parties fusionnées du fait que les fentes 20 se trouvent entièrement ou principalement dans les sections d'extrémité de raccordement 16 et/ou 18. En d'autres termes, en faisant en sorte que 25 la ou les fentes 20 s'étendent au maximum uniquement sur une longueur minimale à l'intérieur de la section centrale 14, les filaments/fibres enroulés et le matériau résineux forment un corps composite sensiblement monobloc sans sections fusionnées affaiblies qui pourraient provoquer une défaillance de la contrefiche 10. L'homme du métier se rendra compte que des changements pourraient être apportés 30 aux modes de réalisation décrits ci-dessus sans s'écarter du concept inventif au sens large de 3056439 9 ceux-ci. Par conséquent, on comprendra que cette invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers révélés, mais est destinée à couvrir les modifications à l'intérieur de l'esprit et de la portée de la présente invention telle qu'elle est définie de façon générale dans les présentes et dans les revendications annexées. 5 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une contrefiche (10) ayant un alésage central creux (12), le procédé comprenant les étapes consistant à : se procurer un mandrin (1) et une quantité de matériau filamenteux ou fibreux (2) ; déposer le matériau filamenteux ou fibreux (2) autour du mandrin (1) pour former une contrefiche (10) ayant une section centrale (14) généralement cylindrique, deux sections d'extrémité de raccordement (16, 18) opposées, un alésage central (12) s'étendant à travers la contrefiche (10), l'alésage central (12) ayant deux parties (13A, 13B) de diamètre réduit s'étendant à travers chaque section d'extrémité de raccordement (16, 18), et un axe (11) s'étendant centralement à travers l'alésage (12) ; former au moins une fente (20) s'étendant vers l'intérieur depuis une extrémité extérieure d'une première des sections d'extrémité de raccordement (16, 18) et se terminant à l'intérieur de la première section d'extrémité de raccordement (16, 18) ou de la section centrale (14) ; plier au moins une partie de la première section d'extrémité de raccordement (16, 18) le long de la fente (20) de manière à élargir la partie (13A, 13B) de diamètre réduit de l'alésage (12) à l'au moins une section d'extrémité de raccordement (16, 18) ; et déplacer le mandrin (1) généralement le long de l'axe central (11) et à travers la section d'extrémité de diamètre élargi de l'alésage jusqu'à ce que le mandrin (11) soit retiré de l'alésage (12) de la contrefiche (10). 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'étape de dépose du matériau filamenteux ou fibreux (2) comporte l'enroulement du matériau filamenteux ou fibreux (2) autour du mandrin (1). 3056439 11 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre les étapes consistant à : se procurer un moule (3) et une vessie (4) ; insérer une vessie (4) dans l'alésage (12) de la contrefiche (10) et dilater la 5 vessie (4) pour remplir sensiblement l'alésage central (12) ; appliquer de la chaleur au moule (3) de manière à durcir la contrefiche (10). 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel l'étape consistant à appliquer de la chaleur au moule (3) pour faire fondre des parties de l'au moins une section d'extrémité de raccordement 10 (16, 18) adjacentes à l'au moins une fente (20) pour refermer sensiblement la fente (20). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre une étape d'imprégnation des filaments déposés avec de la résine. 15 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre une étape d'usinage de finition de chacune des deux sections d'extrémité de raccordement (16, 18) de la contrefiche (10) pour former deux sections de fourche (22) espacées à chaque extrémité. 7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel l'étape d'usinage des sections de fourche (22) 20 retire au moins une partie de l'au moins une section d'extrémité de raccordement (16, 18) de la contrefiche (10) dans laquelle la fente (20) a été formée. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'étape consistant à pratiquer au moins une fente (20) comporte la découpe de la première section 25 d'extrémité de raccordement (16, 18) de la contrefiche (10) pour former la fente (20). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'étape consistant à pratiquer au moins une fente (20) comporte une étape consistant à pratiquer deux fentes (20) dans chaque section d'extrémité de raccordement (16, 18) de la contrefiche (10) de telle sorte que chaque section de la contrefiche (10) est généralement de type porte-à-faux. 3056439 12 10. Contrefiche (10) comprenant : un corps allongé constitué de filaments ou fibres déposés, le corps comportant une section centrale (14) généralement cylindrique, deux sections d'extrémité de raccordement 5 (16, 18) opposées, un alésage central (12) s'étendant à travers la contrefiche (10), l'alésage central (12) ayant deux parties (13A, 13B) de diamètre réduit s'étendant à travers chaque section d'extrémité de raccordement (16, 18), et un axe (11) s'étendant centralement à travers l'alésage (12), les filaments ou fibres (2) de la section centrale (14) étant sensiblement continus et exempts de parties fusionnées. 10