FR2695690A1 - Elément d'assemblage en matériau composite avec des fibres de carbone. - Google Patents

Abstract

Pour un assemblage par collage de barres (58, 60), disposées angulairement entre elles, par l'intermédiaire d'un élément d'assemblage (57), un segment incurvé conformé en une enveloppe tubulaire (4) porte des disques d'assemblage (8, 10) dans des plans contenant l'axe de l'enveloppe (4). Chaque disque d'assemblage est formé d'au moins deux couches d'un tissu fibreux dont les fibres se croisent en formant un angle de +- 45degré par rapport à l'axe de l'enveloppe tubulaire et s'étendent au-delà de la zone de raccordement pour former ladite enveloppe tubulaire.

Description

-1-

ELEMENT D'ASSEMBLAGE EN MATERIAU COMPOSITE AVEC DES FIBRES

DE CARBONE.

La présente invention concerne un élément d'as-

semblage constitué d'un matériau composite avec des fibres de carbone croisées pour un assemblage par collage de bar- res disposées angulairement entre elles, o les barres sont

reliées ensemble par l'intermédiaire de l'élément d'assem-

blage. Avec des éléments d'assemblage connus de ce type, deux bords opposés sont orientés en formant entre eux un

angle qui correspond à l'angle entre les barres à relier.

Ces bords sont incurvés de manière correspondante au diamè-

tre des barres Les barres sont reliées entre elles de ma-

nière que les deux segments incurvés de l'élément d'assem-

blage s'engagent chacun sur une des barres et sont collés avec celle-ci Dans ce cas, le montant situé entre les deux segments incurvés est orienté de manière tangentielle par rapport au périmètre extérieur des deux barres reliées par l'intermédiaire de l'élément d'assemblage (DE-34 47 990 C 2,

DE-39 31 478 Cl).

Pour des charpentes comportant ces éléments d'as-

semblage connus, des difficultés peuvent apparaître dès lors qu'à un point de jonction, une pluralité de barres,

par exemple des barres transversales et/ou diagonales doi-

vent être raccordées à un longeron continu, en particulier

quand il s'agit de structures tridimensionnelles de char-

pentes. Pour des charpentes métalliques, on sait souder

les barres transversales et/ou diagonales sur les longe-

rons, aboutées à ceux-ci On sait aussi souder sur les lon-

gerons des tôles d'assemblage parallèles à l'axe, auxquel-

les les barres transversales et/ou diagonales sont raccor-

dées Ces deux possibilités d'assemblage ne s'appliquent pas a des constructions en matières plastiques renforcées par des fibres, étant donné que les assemblages par collage -2- à utiliser dans ce cas n'apportent pas la solidité et la

rigidité nécessaires.

Le but de l'invention est de fournir un élément

d'assemblage avec lequel on peut réaliser simplement l'as-

semblage de barres transversales et/ou diagonales avec les barres formant les longerons dans des charpentes formées de

barres à paroi mince en matières plastiques composites ren-

forcées par-des fibres de carbone (CFK).

Ce problème est résolu, selon l'invention, grâce

à un élément d'assemblage ayant les caractéristiques indi-

quées dans la revendication 1 Une configuration appropriée

est indiquée dans la revendication 2.

L'invention concerne aussi un dispositif pour la fabrication de tels éléments d'assemblage et un procédé de fabrication de ces éléments d'assemblage au moyen de tels dispositifs, ainsi que la formation de barres à raccorder aux barres formant les longerons, par l'intermédiaire de

l'élément d'assemblage.

De tels dispositifs pour la fabrication d'élé-

ments d'assemblage selon l'invention, un procédé de fabri-

cation d'éléments d'assemblage avec des dispositifs de ce type, ainsi que la formation des barres à raccorder, sont

l'objet des sous-revendications.

L'invention est représentée à titre d'exemple

dans les dessins, et on la décrit ci-après de manière dé-

taillée en se référant aux dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue isométrique d'une première forme de réalisation d'un élément d'assemblage; la figure 2 montre une première forme de réalisation

d'un dispositif pour la fabrication d'un élément d'assem-

blage selon la figure 1; la figure 3 montre un élément de départ fabriqué

avec le dispositif selon la figure 2 pour un élément d'as-

semblage selon la figure 1;

les figures 4 et 5 montrent chacune une coupe trans-

-3-

versale de dispositifs pour la fabrication d'éléments d'as-

semblage avec quatre disques d'assemblage;

la figure 6 montre une coupe transversale d'un dis-

positif pour la fabrication d'éléments d'assemblage avec trois disques d'assemblage;

la figure 7 est une vue d'une charpente tridimen-

sionnelle avec des disques d'assemblage selon l'invention; la figure 8 montre une coupe selon la ligne A-B de la figure 7; la figure 9 moptre une vue latérale d'une extrémité d'une barre diagonale ou transversale selon une deuxième forme de réalisation; la figure 10 montre une coupe selon la ligne E-F des figures 8, 9; la figure 11 montre une vue latérale d'une extrémité d'une barre diagonale ou transversale avec une autre forme

de réalisation d'un renforcement, la barre étant représen-

tée à gauche en coupe axiale; la figure 12 montre une coupe selon la ligne G-H de la figure 11; la figure 13 montre une vue latérale d'une barre de

longeron avec un élément d'assemblage et des barres diago-

nales qui y sont raccordées, avec une autre forme de réali-

sation d'un assemblage des barres diagonales avec le disque d'assemblage; la figure 14 montre une coupe selon la ligne K-L de la figure 13; et la figure 15 montre des coupes selon les lignes M-N

à gauche, et O-P à droite.

L'élément d'assemblage 2 représenté sur la figure

1 comporte une enveloppe tubulaire 4 avec une section semi-

circulaire, et à partir de la face extérieure de celle-ci, des disques d'assemblage 8, 10 formés d'une seule pièce avec l'enveloppe tubulaire 4 s'écartent radialement, qui s'étendent dans un plan traversant l'axe 6 de l'enveloppe -4-

tubulaire, par rapport à celle-ci Les deux disques d'as-

semblage 8 et 10 forment un angle de 600 entre eux Avec

des charpentes tridimensionnelles ayant une section trans-

versale conformée en un triangle équilatéral, on peut rac-

corder des barres transversales et/ou diagonales aux longe-

rons de la charpente avec de tels éléments d'assemblage.

Dans ce cas, ces éléments d'assemblage sont collés avec leur enveloppe tubulaire 4 aux emplacements prévus sur les longerons de la charpente Les barres diagonales et/ou

transversales sont Vaccordées aux disques d'assemblage.

Elles sont pourvues de fentes au moyen desquelles elles sont poussées sur les disques d'assemblage et collées avec ceux-ci.

A la place d'une section transversale semi-circu-

laire avec un angle d'enroulement de 180 , l'enveloppe tu-

bulaire peut aussi être conformée avec un angle d'enroule-

ment plus petit ou plus grand Cependant, dans tous les cas, elle devrait avoir un angle d'enroulement de moins de 3600 pour que l'élément d'assemblage puisse être collé sans

jeu sur la barre de longeron.

Les lignes apparaissant dans la section transver-

sale de l'élément d'assemblage de la figure 1 sont à chaque

fois des couches de tissu qui sont disposées, dans l'exem-

ple de réalisation représenté dans le dessin, de manière telle que l'enveloppe tubulaire 4 et aussi les disques d'assemblage 8 et 10 sont formés en tous points de deux couches de tissu Comme tissu, on utilise, de préférence, un tissu de fibres de carbone La couche de tissu 16 forme

la couche intérieure de l'enveloppe tubulaire 4 et est dis-

posée de manière que les fibres se croisent en formant un

angle compris entre + 600 et + 750 par rapport à l'axe lon-

gitudinal 6 de l'enveloppe tubulaire.

La couche de tissu 18 forme les côtés, tournés l'un vers l'autre, des disques d'assemblage 8, 10 et le segment, situé entre les disques d'assemblage, de la paroi -5-

extérieure de l'enveloppe tubulaire 4 Les deux autres cou-

ches de tissu 20, 22 forment chacune la surface oppposée des disques d'assemblage 8, 10 et les segments contigus de

la paroi extérieure de l'enveloppe tubulaire Dans les cou-

ches de tissu 18, 20, 22, les fibres doivent se croiser en

formant un angle compris de + 450 par rapport à l'axe lon-

gitudinal 6.

Les segments de tissu 16, 18, 20 et 22 sont noyés

dans une matrice en résine.

La couche intérieure de tissu peut aussi être supprimée Dans ce cas, l'enveloppe tubulaire est formée exclusivement par la couche de tissu qui s'étend à chaque

fois dans les disques d'assemblage L'ensemble ou une par-

tie des couches de tissu 18, 20 et 22 peuvent aussi être

des couches multiples, de sorte que les disques d'assembla-

ge peuvent alors être constitués de trois (couche de tissu 18 double) ou quatre (couches de tissu 18, 20, 22 doubles)

couches de tissu, ou même plus.

La figure 2 montre un dispositif pour la fabrica-

tion d'un élément d'assemblage selon la figure 1 Ce dispo-

sitif comporte un noyau interne cylindrique 24 et un élé-

ment moulé externe 26 L'élément moulé externe 26 corres-

pond, par ses contours extérieurs, aux contours de l'élé-

ment d'assemblage 2 situé entre les deux disques d'assem-

blage 8 et 10 avec les deux faces planes moulées 25 et 27 qui forment un angle de 600 entre elles et à une face 23 à section transversale concave avec un rayon de courbure correspondant au rayon de courbure de l'enveloppe tubulaire entre les deux disques d'assemblage Le diamètre du noyau

24 définit la forme intérieure de l'enveloppe tubulaire 4.

Ce dispositif comporte aussi deux barres de pression 28, dont l'une est représentée schématiquement par ses lignes

de contour sur la figure 2.

Pour la fabrication d'un élément d'assemblage tel

que celui qui est représenté sur la figure 1 avec deux cou-

-6-

ches de tissu en tous points, une enveloppe tubulaire sou-

ple en tissu 30, 32, formée de fibres de carbone, est ten-

due sur les noyaux 24 et sur l'élément moulé 26, à savoir de manière telle que les fibres se croisent à chaque fois en formant les angles indiqués ci-dessus Les enveloppes tubulaires souples en tissu, situées sur le noyau interne et sur l'élément moulé sont humectées de résine dans les zones qui forment l'enveloppe tubulaire 4 et les disques

d'assemblage 8, 10, et ensuite, l'élément moulé 26 est ame-

né au contact du noyau cylindrique avec sa face concave 23.

Ensuite, une autre enveloppe tubulaire souple en tissu 34,

constituée de fibres de carbone, est tirée sur le noyau cy-

lindrique et l'élément moulé de manière que les fibres de cette enveloppe tubulaire souple se croisent en formant un angle de + 450 par rapport à l'axe 6 Cette autre enveloppe

tubulaire souple en tissu 34 aussi est humectée d'une rési-

ne, qui peut être l'excès de résine ayant servi à humecter

les enveloppes tubulaires souples 30, 32 L'enveloppe tubu-

laire souple en tissu 34 est appliquée, avec les barres de pression 28, contre l'enveloppe tubulaire souple en tissu entourant le noyau interne, et, dans la zone des disques d'assemblage, contre la première couche de tissu 32 des disques d'assemblage, qui est portée par l'élément moulé 26. Les surfaces du noyau interne 24 et de l'élément moulé 26 sont traités avec un agent anti-adhésif ou sont conçues ou réalisées de manière non adhésive, de sorte qu'elles peuvent être détachées de l'article moulé après le durcissement de la résine Cela vaut aussi pour la barre de

pression 28 Le noyau interne peut être retiré dans la di-

rection axiale, et, pour faciliter le retrait des parties

tubulaires formées par les deux enveloppes tubulaires sou-

ples en tissu 30 et 34, on peut aussi pratiquer des fentes dans les zones qui, ultérieurement, ne forment plus une partie de l'enveloppe tubulaire, pour faciliter le retrait -7- du noyau interne Pour retirer l'élément moulé 26, on peut séparer les deux enveloppes tubulaires souples en tissu 32,

34 au niveau de la base 36 de l'élément moulé 26, par exem-

ple avec un couteau A cet effet, on peut prévoir une rai-

nure longitudinale 38, comme guide pour le couteau, ou tout autre outil de séparation, dans la face de base 21 de

l'élément moulé 26.

Un article semi-fini qui est préparé de cette ma-

nière est représenté sur la figure 3 Les grands bords li-

bres 40 des disques d'assemblage 8 et 10 sont coupés à une

dimension prédéfinie Ensuite, la partie tubulaire corres-

pondant à l'angle d'enroulement souhaité est séparée dans la direction longitudinale, avec un angle d'enroulement de 1800 dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, donc

dans le plan 42, qui est situé, dans ce cas, perpendiculai-

rement au plan de symétrie 44 de l'élément d'assemblage.

Parmi les articles semi-finis pouvant être fabriqués avec des longueurs assez grandes, on coupe ensuite les éléments

d'assemblage à la longueur respective souhaitée.

L'angle formé par les deux disques d'assemblage 8, 10 est choisi selon les exigences respectives Il peut aussi être de 90 Des angles plus grands, par exemple de

1800 avec des disques d'assemblage alors diamétralement op-

posés, sont possibles aussi.

D'autres dispositifs pour la fabrication d'élé-

ments d'assemblage selon l'invention sont représentés sur les figures 4 à 6 Avec ces éléments d'assemblage, il est prévu en outre, en plus des disques d'assemblage situés dans le noyau interne, un nombre corrrespondant de noyaux

externes 48, 50, 52, 54, et les explications fournies ci-

dessus pour la configuration de l'élément moulé 26 s'appli-

quent à la forme de la section transversale de ces noyaux externes.

Le dispositif selon la figure 4 sert à la fabri-

cation d'éléments d'assemblage tels qu'ils sont représentés -8- sur la figure 1, c'est-à-dire des éléments d'assemblage

avec un angle de 600 entre deux disques d'assemblage voi-

sins Dans ce cas, les éléments moulés 48 et 50 correspon-

dent à l'élément moulé 26 de la forme de réalisation selon la figure 2 Les deux autres, éléments moulés 52 et 54 sont

conformés selon le contour extérieur de l'enveloppe tubu-

laire et des disques d'assemblage dans les zones situées entre les éléments moulés 48 et 50 L'ensemble des éléments moulés représente ainsi la forme extérieure du produit semi-fini à fabriquer avec ce dispositif, à partir duquel

les éléments moulés selon la figure sont fabriqués.

Pour la fabrication d'un tel produit semi-fini avec quatre disques d'assemblage, là aussi une enveloppe tubulaire souple en fibres de carbone est tirée sur le noyau interne 46 de la manière indiquée ci- dessus D'autres enveloppes tubulaires souples en fibres de carbone ( 49, 51,

53, 55) sont tirées sur les quatre éléments moulés 48 à 54.

Ensuite, les enveloppes tubulaires souples sont humectées, là aussi, de résine synthétique dans les zones o elles

forment une partie de la double paroi du produit semi-fini.

Ensuite, les quatre éléments moulés 48 à 54 sont pressés contre le noyau interne 26 et les uns contre les autres et

maintenus précontraints jusqu'à ce que la résine ait durci.

Ensuite, les enveloppes tubulaires souples sont séparées, de la manière décrite ci-dessus, des quatre éléments moulés externes, à la base de ceux-ci, et les éléments moulés 48 à 54 sont retirés Le noyau interne est retiré de la partie tubulaire Les bords libres des disques d'assemblage sont coupés à la dimension prédéfinie le long de leurs grands bords Pour la fabrication d'éléments d'assemblage selon la figure 1, le produit semi-fini est séparé dans le plan de

symétrie 56 De cette manière, deux boyaux sont alors for-

més, desquels les éléments d'assemblage peuvent être sépa-

rés ensuite à la longueur souhaitée.

Dans la forme de réalisation selon les figures 5 -9- et 6, le dispositif est construit de la même manière que celle décrite ci-dessus en se référant à la figure 4 Dans la forme de réalisation selon la figure 5, les disques d'assemblage forment entre eux des angles égaux de 90 Le procédé de fabrication correspond à celui qu'on a décrit

ci-dessus en se référant à la figure 4 Là aussi, deux élé-

ments d'assemblage avec deux disques d'assemblage peuvent être produits à chaque fois grâce à une séparation dans le plan d'une des deux lignes de symétrie Pour le cas oû on a

besoin d'éléments d'assemblage avec quatre tôles d'assem-

blage, la paroi tubulaire formant l'enveloppe tubulaire de-

vrait être séparée unilatéralement entre deux disques d'as-

semblage, à savoir avec une largeur telle que, lors du col-

lage avec la barre du longeron, l'enveloppe tubulaire por-

tant les disques d'assemblage peut être pressée précon-

trainte contre la surface du longeron.

La figure 6 montre un dispositif pour la fabrica-

tion d'un élément d'assemblage avec trois disques d'assem-

blage qui forment des angles égaux de 120 entre eux Dans

-20 ce cas, on utilise trois éléments moulés externes La fa-

brication du produit semi-fini s'effectue ici de la même

manière que celle décrite ci-dessus en se référant à la fi-

gure 4 Là aussi, la paroi tubulaire, à partir de laquelle

les disques d'assemblage s'écartent radialement, est sépa-

rée entre deux disques d'assemblage dans la direction lon-

gitudinale, de sorte que l'enveloppe tubulaire peut être placée contre ceux-ci avec précontrainte lors du collage

avec un longeron.

Comme cela apparaît clairement, avec les disposi-

tifs décrits selon les figures 4 à 6, on peut aussi fabri-

quer des éléments d'assemblage avec trois disques d'assem-

blage, ou plus, avec des angles différents entre les dis-

ques d'assemblage.

Avec des éléments d'assemblage dans lesquels -35 l'enveloppe tubulaire, comme on l'a mentionné ci-dessus, -10- est formée exclusivement des segments de tissu 18, 20 et 22, on n'amène pas d'enveloppe tubulaire souple en tissu fibreux sur le noyau En principe, il est possible aussi de travailler sans enveloppes tubulaires souples en tissu et d'utiliser, à la place de cela, des bandes de tissu avec

des fibres qui se croisent en formant un angle de + 45 .

Des combinaisons de ces possibilités aussi sont possibles

dans le but d'une manipulation plus aisée Ainsi, par exem-

ple, avec le dispositif selon les figures 4 et 5, les deux

éléments moulés 48 et 50 avec une enveloppe tubulaire sou-

ple en tissu fibreux sont recouverts de la manière décrite ci-dessus, tandis qu'on peut utiliser les bandes de tissu mentionnées pour les couches de tissu à représenter par les éléments moulés 52 et 54 Dans ce cas, de telles bandes de

tissu peuvent être fixées par leurs grands côtés sur la fa-

ce arrière des éléments moulés au moyen de baguettes de serrage Evidemment, il est possible aussi de travailler sans enveloppes tubulaires souples en tissu pour tous les éléments moulés et d'utiliser exclusivement des bandes de tissu Cela vaut aussi quand plus d'une couche de tissu est prévue pour tous les éléments moulés ou pour des éléments

moulés individuels Pour le cas o aucune enveloppe tubu-

laire souple en tissu n'est amenée sur le noyau interne, la

surface intérieure de l'enveloppe tubulaire est moulée di-

rectement sur le noyau interne.

La charpente tridimensionnelle représentée sur la figure 7 est conformée avec une section transversale en forme de triangle équilatéral et comporte trois montants parallèles de longeron 57 Des barres diagonales 58 et des barres tranversales 59, qui sont raccordées aux montants de longeron par l'intermédiaire des éléments d'assemblage 2 avec les disques d'assemblage, sont disposées à chaque fois

entre deux montants voisins de longeron Pour pouvoir con-

server une vue d'ensemble, on n'a pas représenté tous les

disques d'assemblage Les longerons 57 forment un assembla-

-11- ge de charpente avec les éléments d'assemblage 2 et les barres diagonales et transversales raccordées aux disques

d'assemblage La structure fondamentale d'une telle char-

pente avec les barres transversales 59 disposées perpendi-

culairement aux longerons, donc formant un angle de 900 avec ceux-ci, et avec les barres diagonales 58 formant un

angle par exemple de 450 avec les longerons, est connue.

Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1,

trois barres transversales 58 sont disposées parallèles en-

tre elles dans chacun des trois plans de la charpente Des

charpentes planes comportent seulement deux longerons pa-

rallèles 2 et des barres transversales et diagonales si-

tuées entre ceux-ci Les longerons 2 et les barres trans-

versales 59 et diagonales 58 sont des barres composites en

fibres arrondies à paroi mince avec un noyau en produit al-

véolaire résistant à la pression, dont la paroi comporte au

moins une couche de fibres longues unidirectionnelles pa-

rallèles à l'axe Comme fibres, on utilise, de préférence,

des fibres de carbone très solides.

La figure 8 montre, en coupe selon la ligne A-B de la figure 7, un montant de longeron 57 de la charpente

tridimensionnelle avec une section transversale triangulai-

re, sur lequel est collé un élément d'assemblage 2 par l'intermédiaire de son enveloppe tubulaire 4 Les barres 58

et 59 sont raccordées aux disques d'assemblage 8, 10.

Les barres 58 et 59 sont pourvues à leurs deux extrémités de fentes 124 dont la largeur est légèrement plus grande que l'épaisseur des disques d'assemblage 8, 10, et avec lesquelles elles peuvent coulisser sur les disques

d'assemblage La liaison se fait par collage des surfaces.

Les forces de traction et de pression sont, dans les barres diagonales et transversales 58, 59, qui, pour un diamètre du longeron de 20 mm par exemple, présentent un diamètre A de 10-12 mm, se manifestent dans les liaisons par collage comme des forces de poussée dans les disques -12d'assemblage 10 La rigidité du coeur en produit alvéolaire des barres diagonales et transversales 58, 59 pour la

transmission de ces forces de poussée est fréquemment in-

suffisante Les extrémités fendues de ces barres doivent alors être renforcées pour obtenir la résistance nécessaire

à la poussée des surfaces collées Il faut également pré-

voir des renforcements pour des liaisons au moyen de bou-

lons. A cet effet, s'agissant de la réalisation de la figure 8, il est respectivement prévu, dans la zone de la

fente 124 aux extrémités des barres diagonales et transver-

sales 58, 59, un corps de remplissage rigide 126 en maté-

riau léger, en matériau renforcé par des fibres, par exem-

ple, offrant une rigidité supérieure à celle du produit al-

véolaire du coeur 60 Aux extrémités des barres, dans la zone dans laquelle les fentes sont découpées, le coeur en

* produit alvéolaire 60 est évidé jusqu'en dessous de l'ex-

trémité inférieure 125 de la fente 124 Le corps de rem-

plissage 126 extérieurement cylindrique comporte un diamè-

tre extérieur légèrement plus petit que le diamètre inté-

rieur de la paroi de la barre et une longueur axiale supé-

rieure à la profondeur de la fente est collé dans les ex-

trémités des barres La fente 124 est avantageusement dé-

coupée après durcissement de la colle dans l'extrémité de la barre L'excédent des forces axiales agissant dans les barres transversales et/ou diagonales comme poussée sur les surfaces de collage est ici transmis par l'intermédiaire des corps de remplissage sur la plaque de raccordement Un tel corps de remplissage peut être en matériau renforcé par des fibres et être aussi un corps moulé par injection, qui peut, pour des diamètres assez grands, être pourvu déjç de

la fente.

Deux autres formes de réalisation d'un tel ren-

forcement sont, à plus grande échelle que celle de la figu-

re 8, représentées sur les figures 9 et 10 ou 11 et 12.

-13- Dans la réalisation des figures 9 et 10, la barre 132 est, à son extrémité, pourvue d'une fente 138 découpant

la paroi 134 de la barre et le coeur 136 en produit alvéo-

laire, la largeur B de cette fente est plus grande que l'épaisseur d du disque d'assemblage 10 figuré en traits

discontinus Les parois 140 de la fente 138, parallèles en-

tre elles, sont ici respectivement formées par un segment 142 d'un matériau composite renforcé par fibres, la partie

qui s'étend respectivement à travers la fente 138 et exté-

rieurement autour des deux segments de l'extrémité de la

barre, en forme de segments circulaires séparés par la fen-

te 138, étant formée par des segments d'enveloppe tubulaire

souple en fibres 144 imprégnées de résine synthétique.

Les deux enveloppes tubulaires souples 144 impré-

gnées de résine peuvent, en outre, avant le durcissement, être façonnées dans la zone de la fente 138 au moyen d'une

plaque de moulage, grâce à laquelle les segments d'envelop-

pe tubulaire souple 142 sont comprimés dans la fente 138

contre les surfaces planes 139 du coeur en produit alvéo-

laire 136.

A la place d'un façonnage d'enveloppes tubulaires souples imprégnées de résine, on peut in situ utiliser aussi comme renforcements des éléments moulés préfabriqués 146, tels qu'ils sont visibles à droite sur les figures 9 et 10 Pour fabriquer de tels éléments moulés 146, sur un coeur dont la section transversale correspond à celle des segments en forme de segments circulaires séparés par la

fente 138 à l'extrémité de la barre, une enveloppe tubulai-

re souple peut être fixée, imprégnée de résine et durcie.

L'enveloppe tubulaire souple est alors pourvue, dans la di-

rection longitudinale, dans la partie arrondie 148 de sa section transversale, au milieu de préférence, d'une fente longitudinale 150, telle qu'elle est représentée à droite sur la figure 10 Un tel élément moulé 146 peut en outre être réalisé de manière que la paroi arrondie s'étende par -14-

un segment 152 sur le pourtour externe de la barre 132 jus-

qu'en dessous de l'extrémité inférieure 154 de la fente 138, comme la figure 9 le représente On renforce ainsi un

point faible de l'extrémité inférieure 154 de la fente 138.

De tels éléments moulés 146 peuvent ensuite être enfoncés

sur les extrémités de la barre et être collés extérieure-

ment avec la paroi de la barre et de préférence avec la surface 156 du coeur en produit alvéolaire 136 contiguë à la fente 138 La fente longitudinale 150 rend possible ici une force de pression définie pour le collage sur la face

externe de la barre.

S'agissant de la réalisation selon les figures 11 et 12, la fente 158 à l'extrémité de la barre 162 a, comme pour la réalisation des figures 9 et 10, une largeur B' qui est légèrement plus grande que l'épaisseur d du disque d'assemblage 10 figuré en traits discontinus Le coeur en produit alvéolaire 160 de la barre 162 est évidé jusqu'en dessous de l'extrémité inférieure 163 de la fente 158 A

l'extrémité de la barre, sont placés deux corps de renfor-

cement 164 qui présentent des segments de coeur en produit alvéolaire 166 en forme de segments circulaires, lesquels sont recouverts d'une enveloppe tubulaire souple en fibres

168, qui est imprégnée d'une résine Ces corps de renforce- ment 164 ont une longueur L qui est plus grande que la pro-

fondeur T de la fente 158 Ils s'étendent ainsi au-delà du fond 163 de la fente 158, de préférence jusqu'à l'extrémité

contiguë du coeur en produit alvéolaire 160 de la barre.

Dans cette forme de réalisation aussi, les sur-

faces 70 planes des corps de renforcement 164, surfaces qui limitent la fente, peuvent ici in situ être façonnées sur

une plaque de moulage, légèrement surdimensionnée par rap-

port à l'épaisseur du disque d'assemblage 10 Ici, les di-

mensions des deux corps de renforcement 164 sont à choisir judicieusement, de sorte que, sur la plaque de moulage, la

surface arrondie des corps de renforcement comportant l'en-

-15- veloppe tubulaire souple 168 soit comprimée contre la face interne de la paroi 172 de la barre Une compression en dessous de l'extrémité inférieure 163 de la fente 158 peut

être obtenue par le fait que la plaque de moulage est pour-

vue d'une butée correspondant au diamètre intérieur de la paroi de la barre, avec laquelle les extrémités faisant

saillie au-dessous de l'extrémité inférieure 163 de la fen-

te 158 des corps de renforcement 164, sont comprimées con-

tre la face interne de la paroi de la barre, si bien qu'ici

aussi un collage défini peut être assuré.

Une autre forme de réalisation d'un agencement de barres est représenté sur les figures 13 et 14 Un élément d'assemblage 2 avec des disques d'assemblage 10 est collé

latéralement sur un longeron 57 Deux barres 174 sont rac-

cordées à l'élément d'assemblage 2, qui sont orientées en formant un angle de 450 par rapport à l'axe 176 du longeron 57 et sont chanfreinées à leurs extrémités de raccordement selon un angle correspondant Les extrémités des barres sont pourvues d'une fente 178 qui peut avoir une profondeur telle que le fond 180 de la fente bute contre le disque

d'assemblage 10 Dans ce cas, le coin du disque d'assembla-

ge 10 peut pénétrer dans le noyau en produit alvéolaire des

barres 174 au fond 180 de la fente 178.

Deux enveloppes moulées symétriques 184, 186 sont

prévues pour le renforcement Ces enveloppes moulées pré-

sentent un segment de traverse 188 médian plan et deux seg-

ments 190 contigus à celui-ci, qui, dans la coupe selon la

ligne K, L, présentent une section transversale essentiel-

lement semi-circulaire et sont disposés et agencés de ma-

nière telle qu'ils entourent les extrémités des barres dans la zone du disque d'assemblage 172 Là aussi, des segments

plans 182 sont situés des deux côtés des segments Les seg-

ments 180 ont une forme telle qu'ils enveloppent les extré-

mités des barres, à une distance aussi petite que possible, lorsque les segments plans 182, 188 sont appliqués contre -16-

la surface du disque d'assemblage.

L'assemblage des barres diagonales 174 avec le disque d'assemblage 10 est effectué par le fait que les barres diagonales sont poussées sur le disque d'assemblage, de la colle pouvant être introduite dans les fentes, mais cela n'est pas obligatoire Ensuite, les deux enveloppes moulées sont pourvues de colle et appliquées sur le disque d'assemblage 182 de manière que les barres diagonales soient enserrées à leur extrémité par complémentarité de -10 formes Dans les segments plans 182, 188, une pression à plat peut être exercée ensuite de manière appropriée lors

du durcissement de la colle.

Avec les enveloppes moulées 184 décrites, on peut effectuer des collages pouvant être définis de manière très

précise Les enveloppes moulées sont constituées, de préfé-

rence, d'un matériau composite fibreux à paroi très mince,

avec des fibres de verre Ensuite, elles sont transparen-

tes, et on peut alors facilement vérifier visuellement, à travers les enveloppes, si on obtient une couche de colle recouvrant complètement la surface ou un collage sur toute

la surface.

La figure 13 représente, à gauche, une forme de réalisation dans laquelle l'enveloppe moulée a la forme d'une pièce découpée rectangulaire Dans ce cas, un angle

aigu 192 est formé, qui s'engage sur la barre, sur une ex-

trémité limitée, au-dessous du fond 180 de la fente Une forme de réalisation de l'enveloppe moulée, qui renforce en outre la barre dans la zone située au-dessous du fond 180

de la fente, est représentée à droite sur la figure 13.

Ici, l'enveloppe moulée est pourvue de saillies 194 qui prolongent le creux semi-circulaire Dans cette forme de réalisation, la barre 174 est entourée par ce prolongement 194, pratiquement sur tout son pourtour, sur une longueur a à partir du fond 180 de la fente On peut choisir cette longueur a de manière à garantir un renforcement optimal - 17-

dans cette zone critique, au-dessous du fond de la fente.

La figure 15 représente un élément d'assemblage 2 avec deux disques d'assemblage 10, tel qu'il est utilisé dans une charpente tridimensionnelle selon la figure 7 A gauche, la barre 174 comportant une enveloppe moulée est fixée sur le disque d'assemblage de la manière représentée

à gauche sur la figure 13 A droite, la barre 174 compor-

tant une enveloppe moulée est fixée sur le disque d'assem-

blage de la manière représentée à droite sur la figure 13.

La forme de réalisation des figures 11 et 12 of-

fre également l'avantage que le point faible de la barre, dans la zone de l'extrémité inférieure de la fente 158, est renforcé. -18-

Claims (16)

REVENDICATIONS

1 Elément d'assemblage en matériau composite en fi-

bres de carbone avec des fibres croisées, pour un assembla-

ge par collage entre des barres disposées angulairement entre elles, o les barres sont reliées entre elles par l'intermédiaire de l'élément d'assemblage, avec un segment incurvé conformé en une enveloppe tubulaire ( 4) pour être

appliqué contre une des barres, à partir de la face exté-

rieure duquel s'écarte radialement au moins un disque d'as-

semblage ( 8, 10) faisant corps avec l'enveloppe tubulaire et pouvant être relié avec une autre barre, qui s'étend dans un plan contenant l'axe de l'enveloppe tubulaire, le disque d'assemblage étant formé d'au moins deux couches ( 18, 20, 22) d'un tissu fibreux dont les fibres se croisent en formant un angle de + 450 par rapport à l'axe ( 6) de l'enveloppe tubulaire et dont les couches de tissu ( 18, 20, 22) s'étendent au-delà de la zone de raccordement du disque d'assemblage avec l'enveloppe tubulaire, jusqu'à la zone

contiguë de l'enveloppe tubulaire ( 4), et forment l'enve-

loppe tubulaire.

2 Elément d'assemblage selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que l'enveloppe tubulaire comporte, en ou-

tre, sur sa face intérieure, une couche interne continue ( 16) en tissu fibreux ( 16), dont les fibres se croisent en formant un angle de + 650 à + 750 par rapport à l'axe ( 6)

de l'enveloppe tubulaire.

3 Dispositif pour la fabrication d'éléments d'assem-

blage selon l'une des revendications précédentes, caracté-

risé par

un noyau interne cylindrique ( 24) représentant le con-

tour intérieur de l'enveloppe tubulaire, au moins un élément moulé externe ( 26) qui correspond au contour extérieur de l'enveloppe tubulaire dans la zone située entre deux disques d'assemblage et aux contours des surfaces, tournées l'une vers l'autre, de ces deux disques -19- d'assemblage, comme support pour une couche de tissu ( 18) qui forme ce contour extérieur de l'enveloppe tubulaire et une première couche de tissu des disques d'assemblage ( 8, ), et par des moyens avec lesquels le tissu ( 20, 22), qui forme une deuxième couche ( 20, 22) du disque d'assemblage ( 8,10) et le contour extérieur restant de l'enveloppe tubulaire ( 4), peut être appliqué sur le noyau interne cylindrique ( 24) et sur la première couche de tissu ( 18) du disque d'assemblage, laquelle est appliquée sur l'élément moulé

externe ( 26).

4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé

par des barres de pression ( 28) au moyen desquelles le tis-

su ( 20, 22), qui forme la deuxième couche des disques d'as-

semblage ( 8, 10), peut être tendu autour du noyau interne ( 24) et appliqué à plat sur la première couche de tissu

( 18) des disques d'assemblage ( 8, 10).

Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par une pluralité d'éléments moulés externes ( 48, 50, 52, 54) qui entourent complètement le noyau interne cylindrique

( 24) et entourent entre eux à chaque fois un disque d'as-

semblage.

6 Procédé de fabrication d'éléments d'assemblage se-

lon les revendications 1 ou 2 avec un dispositif selon la

revendication 4, caractérisé en ce que

sur l'élément moulé externe ( 26) portant, qui corres-

pond au contour extérieur de l'enveloppe tubulaire ( 4) en-

tre deux disques d'assemblage ( 8, 10) et au contour des surfaces, tournées l'une vers l'autre, de ces deux disques

d'assemblage, une enveloppe tubulaire en tissu ( 32) en fi-

bres de carbone est tirée de manière telle que les fibres se croisent en formant un angle de + 450 par rapport à la direction longitudinale de l'élément moulé, l'enveloppe tubulaire souple en tissu ( 32), qui est située sur l'élément moulé ( 26) dans les zones qui forment -20-

l'enveloppe tubulaire et les disques d'assemblage, est hu-

mectée d'une résine synthétique, et l'élément moulé ( 26) est amené au contact du noyau interne ( 24), une autre enveloppe tubulaire souple en tissu ( 34), formée de fibres de carbone, est tirée sur le noyau interne ( 24) et l'élément moulé externe ( 26) de manière telle que les fibres se croisent en formant un angle de + 450 par rapport à l'axe ( 6) du noyau interne et cette autre enveloppe tubulaire souple en tissu ( 34) est appliquée contre le noyau interne ( 24) avec les barres

de pression ( 28), et la première couche de tissu des dis-

ques d'assemblage, formée avec l'autre enveloppe tubulaire souple en tissu ( 32), est appliquée sur l'élément moulé

( 26).

7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une enveloppe tubulaire souple en tissu ( 30) est d'abord tirée sur le noyau interne ( 24) de manière que ses fibres

se croisent en formant un angle compris entre + 650 et + 750.

8 Procédé de fabrication d'éléments d'assemblage se-

lon la revendication 1 ou 2 avec un dispositif selon la re-

vendication 5, caractérisé en ce que une couche de tissu ( 49, 51; 53, 55) en fibres de carbone est appliquée sur chaque élément moulé externe ( 48, ; 52, 54) de manière telle que les fibres se croisent en

formant un angle de + 450 par rapport à la direction longi-

tudinale des éléments moulés,

ces couches de tissu ( 49, 51; 53, 55), qui sont si-

tuées sur les éléments moulés dans les zones qui correspon-

dent à l'enveloppe tubulaire et aux disques d'assemblage, sont humectées de résine, et les éléments moulés comportant les couches de tissu

sont pressés contre le noyau interne cylindrique ( 46) jus-

qu'à ce que la résine ait durci.

9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce

qu'une enveloppe tubulaire souple en tissu, comme revête-

-21-

ment de tissu, est tirée sur les éléments moulés externes.

Procédé selon la revendication 8, caractérisé en

ce qu'une enveloppe tubulaire souple supplémentaire en tis-

su ( 47) est tirée sur le noyau interne ( 46) de manière tel-

le que les fibres se croisent en formant un angle compris

entre + 650 et + 750 par rapport à l'axe du noyau.

1 Agencement de barres avec au deux moins barres

disposées angulairement entre elles, o les barres compor-

tent une paroi tubulaire en matériau composite fibreux avec au moins une couche de fibres unidirectionnelles parallèles à l'axe, recouverte d'une enveloppe tubulaire souple en tissu avec des fibres croisées angulairement par rapport à l'axe de la barre, ainsi qu'un noyau en produit alvéolaire résistant à la pression, avec une première barre qui comporte entre ses extrémités au moins un disque d'assemblage faisant saillie radialement et parallèlement à l'axe, et

au moins une deuxième barre qui est disposée angulai-

rement par rapport à l'axe de la première barre et est pourvue, au moins à une extrémité, d'une fente axialement symétrique, au moyen de laquelle elle peut être poussée sur

le disque d'assemblage de la première barre et qui est re-

liée au disque d'assemblage par collage, o

un élément d'assemblage en matériau composite de fi-

bres de carbone avec des fibres croisées est prévu, qui comporte un segment incurvé conformé en enveloppe tubulaire

( 4), à partir de la face extérieure duquelle s'écarte ra-

dialement au moins un disque d'assemblage ( 8, 10) faisant

corps avec l'enveloppe tubulaire, qui, par rapport à l'en-

veloppe tubulaire, s'étend dans un plan contenant l'axe de celle-ci, le disque d'assemblage étant formé d'au moins

deux couches ( 18, 20, 22) d'un tissu fibreux dont les fi-

bres se croisent en formant un angle de + 45 par rapport à l'axe ( 6) de l'enveloppe tubulaire et dont les couches de

tissu ( 18, 20, 22), partant du bord radial interne du dis-

-22-

que d'assemblage, s'étendent à chaque fois au-delà des zo-

nes contiguës de l'enveloppe tubulaire ( 4) et forment l'en-

veloppe tubulaire, l'élément d'assemblage est collé, par l'intermédiaire de son enveloppe tubulaire, sur la première barre, la deuxième barre est pourvue, au moins dans la zone de son extrémité fendue, d'un renforcement rigide à la poussée, qui est collé sur toute la surface avec la paroi

tubulaire de la barre et le disque d'assemblage.

12 Agencement de barres selon la revendication 11, dans lequel l'enveloppe tubulaire de l'élément d'assemblage comporte, en outre, sur sa face interne, une couche interne continue ( 16) de tissu fibreux ( 16) dont les fibres se croisent en formant un angle compris entre + 65 et + 750

par rapport à l'axe ( 6) de l'enveloppe tubulaire.

13 Agencement de barres selon la revendication 11, caractérisé en ce que, dans la zone d'extrémité de la deuxième barre ( 62, 64), le noyau en produit alvéolaire est

évidé jusqu'au dessus de l'extrémité ( 74), opposée à l'ex-

trémité de la barre, de la fente ( 80), et dans la zone évi-

dée est logé un corps de renforcement ( 75) qui est appliqué contre la face interne de la paroi de la barre et est collé avec celle-ci et est contigu à la fente avec une paroi ( 77)

rigide à la poussée.

14 Agencement de barres selon la revendication 13, caractérisé en ce que le corps de renforcement ( 75) est

conformé en un corps moulé en matériau composite.

Agencement de barres selon la revendication 13,

caractérisé en ce qu'on insère dans l'extrémité de la bar-

re, dans la zone fendue, deux éléments moulés ( 75) contigus

à la fente, qui sont formés d'un noyau en produit alvéolai-

re ( 76), ont une coupe transversale en forme de segment

circulaire, sont entourés par une enveloppe tubulaire sou-

ple en tissu ( 78) dans une matrice de résine et sont collés avec la face interne de la paroi tubulaire, les éléments -23-

moulés ( 75) s'étendant jusqu'au dessous de l'extrémité in-

férieure ( 74) de la fente à l'intérieur de la barre ( 62).

16 Agencement de barres selon la revendication 13, caractérisé en ce que la barre est recouverte, dans la zone fendue, d'enveloppes tubulaires souples en tissu ( 64) noyées dans une matrice de résine, qui s'étendent à chaque

fois à travers la fente ( 80) et au-delà du pourtour exté-

rieur, contigu à celle-ci, de l'extrémité de la barre, et forment dans la fente la paroi de fente ( 72) rigide à la

poussée.

17 Agencement de barres selon la revendication 13,

caractérisé en ce que des corps moulés à paroi mince en ma-

tériau composite fibreux sont collés sur l'extrémité fendue de la barre, qui présentent une section transversale en forme de segments circulaires, qui délimitent la fente par

leur paroi plane ( 70), et dont les parois arrondies s'éten-

dent au-delà de l'extrémité inférieure de la paroi plane

( 72).

18 Agencement de barres selon la revendication 17, caractérisé en ce que les corps moulés sont pourvus d'une

fente longitudinale ( 65) dans leur paroi arrondie ( 73).

19 Agencement de barres selon la revendication 11, caractérisé par les enveloppes moulées pouvant être collées avec les disques d'assemblage, avec des segments plans et au moins un segment à section transversale semi-circulaire

entre deux segments plans, correspondant au contour exté-

rieur de l'extrémité de barre et venant en prise avec l'ex-

trémité de barre.

Agencement de barres selon la revendication 19,

caractérisé en ce que l'extrémité de la barre est chanfrei-

née de manière telle que la face frontale est située de manière essentiellement parallèle à l'axe de la première barre.