Brevet FR3113380A1 — publié le 20220218

Titre. Procédé de fabrication d’une pièce mécanique, la pièce obtenue et un triangle de suspension Le procédé de fabrication d’une pièce mécanique (1) de liaison et/ou de transmission disposée entre deux structures, consiste à réaliser les opérations successives suivantes : - réalisation d’une ossature (3) reproduisant les formes volumiques de la pièce (1) et présentant des segments à des emplacements adaptés à l’optimisation de la résistance et de la rigidité de la pièce (1), par des opérations déformation d’au moins un jonc métallique (30, 31), - mouler une matrice plastique (2) autour de ladite ossature (3) Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Procédé de fabrication d’une pièce mécanique, la pièce obtenue et un triangle de suspension. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d’une pièce mécanique de liaison et/ou de transmission disposée entre deux structures, ainsi que la pièce obtenue et un triangle de suspension. Dans le domaine de la mécanique, lorsque deux éléments sont mobiles l’un par rapport à l’autre tout en étant solidaires, l’une suspendue à l’autre par exemple, on les relie avec une ou plusieurs pièces destinées à réaliser une liaison, et éventuellement la transmission d’un mouvement. De telles pièces mécaniques doivent présenter une certaine robustesse, et elles sont pour cette raison dans la plupart des cas réalisées en métal, par un procédé de moulage ou de forgeage. Quel que soit le domaine mécanique considéré, aussi bien, non limitativement, celui de l’automobile que celui de l’aéronautique, on cherche à alléger ces pièces mécaniques. L’une des solutions proposées consiste à utiliser des alliages légers et résistants, tels que des alliages de titane, avec pour inconvénient des coûts importants qui, selon la destination des pièces, sont rédhibitoires. Pour des pièces mécaniques non soumises à des efforts, ou soumises à des efforts limités, il a été proposé de les fabriquer en matériau composite, à savoir qu’elles sont constituées d’un enroulement, de préférence continu, de fibres de renfort noyées dans une matrice thermoformable ou thermodurcissable, ledit enroulement étant adapté pour que les fibres soient disposées selon des orientations préférentielles en vue des directions des sollicitations en traction et/ou en compression. Si le gain en poids n’est pas contestable, la résistance aux sollicitations peut toutefois montrer des limites, selon l’importance de ces sollicitations. D’autre part, la fabrication de ces pièces est parfois difficilement automatisable, et se rapproche souvent de l’artisanat, en sorte que les coûts de fabrication restent élevés. La présente invention a pour but de proposer un procédé de fabrication d’une pièce mécanique de liaison et/ou de transmission disposée entre deux structures, ainsi que la pièce obtenue, dont le poids est inférieur à celui des pièces similaires réalisées en métal, tout en étant d’une grande résistance et d’un coût de fabrication, du fait notamment d’une fabrication automatisée. Le procédé de fabrication d’une pièce mécanique de liaison et/ou de transmission disposée entre deux structures selon l’invention, se caractérise en ce qu’il consiste à réaliser les opérations successives suivantes : - réalisation d’une ossature reproduisant les formes volumiques de ladite pièce et présentant des segments à des emplacements adaptés à l’optimisation de la résistance et de la rigidité de la pièce, par des opérations déformation d’au moins un jonc métallique, - mouler une matrice plastique autour de ladite ossature. Le au moins un jonc métallique assure l’inertie de flexion, tandis que la matrice plastique assure le bon positionnement du ou des joncs. La matrice maintient l’écartement entre les segments de jonc et/ou des joncs, et bloque le flambage local du ou des joncs. Selon une caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, la matrice plastique est chargée de fibres de renfort. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, on incorpore à l’ossature au moins un élément adapté à la réalisation d’une interface de la pièce avec l’une ou l’autre structure. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, l’élément adapté à la réalisation d’une interface est solidarisé à l’ossature. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, le ou les éléments d’interface consistent en des manchons ou tubes, qui délimitent chacun une ouverture réalisée dans la matrice. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, préalablement ou postérieurement à la mise en forme du jonc métallique, on soumet celui-ci à une opération de traitement surface adaptée à rendre cette dernière rugueuse. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, on pratique sur des segments du ou des joncs des déformations transversales. Le fait de rendre rugueuse la surface du jonc et/ou de réaliser des déformations transversales, permet de créer des zones d’ancrage accru de la matière plastique moulée. Du point de vue fabrication, l’ossature peut être réalisée de manière automatique au moyen d’une machine numérique de cambrage de fil, tandis que les éventuels éléments adaptés à la réalisation d’une interface de la pièce, sont soudés au jonc après cintrage. Selon une autre caractéristique additionnelle du procédé selon l’invention, on réalise lors de l’opération de moulage des formes propres à créer des interfaces secondaires de la pièce. La présente invention a également pour objet une pièce mécanique de liaison et/ou de transmission disposée entre deux structures, caractérisée en ce qu’elle comporte une matrice plastique venant de moulage, à l’intérieur de laquelle est noyée une ossature métallique constituée d’au moins un jonc conformé à la forme volumique de ladite pièce, et dont certains segments sont disposés et orientés dans le but d’une optimisation de la résistance et de la rigidité de ladite pièce. Les avantages et les caractéristiques du procédé de fabrication et de la pièce selon l’invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. Dans le dessin annexé: représente une vue schématique en perspective d’une pièce mécanique de liaison et/ou de transmission obtenue par le procédé de fabrication selon l’invention, représente une vue schématique en perspective d’une partie de la même pièce mécanique, représente une vue schématique en perspective d’une variante de la même pièce mécanique, représente une autre vue schématique en perspective de la même pièce mécanique. Fig.5] représente une vue schématique en perspective d’une partie de la même pièce mécanique. En référence à la figure 1, on peut voir une pièce mécanique 1 selon l’invention, réalisée par le procédé selon l’invention destinée à relier des structures non représentées, en l’occurrence il s’agit d’un triangle de suspension d’un véhicule automobile, permettant de relier une roue à un châssis, et qui est également objet de la présente demande. Cette pièce 1, qui est ainsi de forme générale triangulaire et présente une certaine épaisseur, comprend une matrice plastique 2 moulée sur une ossature 3, vue en transparence sur cette figure. Sur la figure 2, est représentée uniquement l’ossature 3, laquelle consiste en deux joncs métalliques 30 et 31 mis en forme par cintrage pour reproduire le volume de la pièce 1. Les joncs métalliques 30 et 31 sont ainsi déployés dans les trois dimensions pour prendre la forme de la pièce 1 en largeur, en longueur et en épaisseur. Les joncs 30 et 31 sont associés à des éléments adaptés à la réalisation d’interfaces de la pièce 1 avec l’une ou l’autre des structures à relier, et qui consistent en un tube 4 à collets 40 et 41, et deux manchons 5. Dans ce mode de réalisation particulier, les manchons 5 sont distants et coaxiaux, tandis que le tube 4 est d’axe perpendiculaire à celui des manchons 5. Comme cela est visible sur la figure 1, après l’opération de moulage de la matrice plastique, les manchons 5 et le tube 4 délimitent des ouvertures respectivement 10 et 11, adaptées à recevoir des moyens de raccordement. Le jonc 30 relie les deux manchons 5 en passant autour du tube 4 sous le collet 40, tandis que le jonc 31 relie également les deux manchons 5 en passant autour du tube 4 entre le jonc 30 et le collet 41, les deux joncs 30 et 31 étant maintenus à distance l’un de l’autre, distance qui est variable, conforme à l’épaisseur de la pièce 1. De manière avantageuse, la mise en forme des joncs est réalisée sur une machine numérique de cambrage de fil. Les deux segments extrêmes 32 du jonc 30 sont solidarisés chacun à un manchon 5, ils sont conformés en arc de cercle et liés au travers d’un cordon de soudure 50, tandis que les deux segments extrêmes 33 du jonc 31 sont solidarisés chacun à un manchon 5, ils sont conformés en arc de cercle et liés au travers d’un cordon de soudure 51. De même, les joncs 30 et 31 comportent au niveau du tube 4 un segment, respectivement 34 et 35, cintré à 180°, pour entourer le tube 4 entre les collets 40 et 41, la solidarisation étant de préférence complétée d’une soudure. Les autres segments de l’ossature 3 sont soit rectilignes, soit courbes, et dans des orientations choisies pour procurer à l’ossature 3 et donc à la pièce 1 une résistance optimale à la pression et/ou à la traction, lors des sollicitations auxquelles la pièce 1 doit être soumise. La matrice plastique 2, moulée sur l’ossature 3, permet de figer cette dernière dans sa configuration la plus aboutie. Les écartements entre les joncs 30 et 31, ou entre les différentes parties de l’ossature 3 sont maintenus même lorsque la pièce 1 est sollicitée. De manière avantageuse, les joncs 30 et 31 sont, totalement ou en partie et avant opération de moulage, soumis à un traitement de surface permettant de les rendre rugueux, en sorte de renforcer la liaison avec la matrice plastique 2 et ainsi limiter voire supprimer les risques de mouvements relatifs. Dans le même but, le traitement de surface peut être remplacé ou complété, par la création sur les joncs 30 et 31 en des emplacements de moindre sollicitation, de déformations transversales telles que des bossages ou analogues favorisant un ancrage accru. La formation des bossages ou analogues est réalisée lors de la mise en forme des joncs 30 et 31, au travers de la machine numérique de cambrage de fil. En référence maintenant aux figures 3, 4 et 5, on peut voir une variante du procédé selon l’invention, pour la réalisation d’une pièce 6. Elle comporte également une matrice plastique 7 moulée, ainsi qu’une ossature 8, visible sur les figures 4 et 5, laquelle vient de la déformation d’un seul jonc 80, déformé et conformé en une boucle fermée, les deux extrémités, non visibles, étant aboutées et soudées. La pièce 6 comporte également des éléments adaptés à la réalisation d’interfaces avec l’une ou l’autre des structures à relier, et qui consistent là encore en un tube 4 et deux manchons 5, avec la différence pour ces derniers qu’ils ne sont pas solidarisés à l’ossature 8. Le jonc 80 est ainsi cintré pour reproduire le volume de la pièce 6. Il forme notamment deux boucles 81 et 82 coaxiales, destinées chacune à entourer à distance un manchon 5 maintenu dans ultérieurement par la matrice plastique 7. On notera, comme cela est notamment visible sur la figure 3, que la matrice 7 ne comble pas tout le volume défini par l’ossature 8, mais qu’il subsiste des vides 70 ou creux 71, qui n’interviennent pas dans la résistance de la pièce 6, et qui permettent d’alléger la pièce 6. De la même manière, le moulage de la matrice 7 permet de mettre en forme la surface de la pièce 6, pour par exemple forme une interface 72 pour la fixation d’un accessoire qui n’intervient pas dans la sollicitation de la pièce 6. Procédé de fabrication d’une pièce mécanique (1 ; 6) de liaison et/ou de transmission disposée entre deux structures, caractérisé en ce qu’il consiste à réaliser les opérations successives suivantes : - réalisation d’une ossature (3 ; 8) reproduisant les formes volumiques de ladite pièce (1 ; 6) et présentant des segments à des emplacements adaptés à l’optimisation de la résistance et de la rigidité de la pièce (1 ; 6), par des opérations déformation d’au moins un jonc métallique (30, 31 ; 80), - mouler une matrice plastique (2 ; 7) autour de ladite ossature (3 ; 8). Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice plastique (3 ; 8) est chargée de fibres de renfort. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu’on incorpore à l’ossature (3 ; 8), au moins un élément (4, 5) adapté à la réalisation d’une interface de la pièce (1 ; 6) avec l’une ou l’autre structure. Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’élément (4 ; 5) adapté à la réalisation d’une interface est solidarisé à l’ossature (3 ; 8). Procédé de fabrication selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que le ou les éléments d’interface consistent en des manchons (5) ou tubes (4), qui délimitent chacun une ouverture(10, 11) réalisée dans la matrice (2 ; 7). Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que préalablement ou postérieurement à la mise en forme du jonc métallique (30, 31 ; 80), on soumet celui-ci à une opération de traitement surface adaptée à rendre cette dernière rugueuse. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’on pratique sur des segments du ou des joncs (30, 31 ; 80) des déformations transversales. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’on réalise lors de l’opération de moulage, des formes (72) propres à créer des interfaces secondaires de la pièce. Pièce mécanique (1 ; 6) de liaison et/ou de transmission disposée entre deux structures, caractérisée en ce qu’elle comporte une matrice plastique (2 ; 7) venant de moulage, à l’intérieur de laquelle est noyée une ossature métallique (3 ; 8) constituée d’au moins un jonc (30, 321 ; 80) conformé à la forme volumique de ladite pièce (1 ; 6), et dont certains segments sont disposés et orientés dans le but d’une optimisation de la résistance et de la rigidité de ladite pièce. Triangle de suspension, caractérisé en ce qu’il consiste en une pièce (1 ; 6) selon la revendication 9.