FR2790522A1

FR2790522A1 - Arbre de propulsion et procede de fabrication de celui-ci

Info

Publication number: FR2790522A1
Application number: FR0001032A
Authority: FR
Inventors: Tatsuo Nakajima; Yukihiro Watanabe; Kazuhiko Yoshida; Hitoshi Kodama; Tsuneo Takano
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2000-09-08
Anticipated expiration: 2020-01-27
Also published as: US6287209B1; FR2790522B1

Abstract

Un arbre de propulsion comporte un tube de métal (1) muni d'un élément de joint (3) à chaque extrémité. Une couche de plastique renforcé de fibre (5) ayant une épaisseur qui permet d'obtenir une rigidité en flexion satisfaisant une fréquence de flexion de courbure naturelle requise, est formée sur la circonférence extérieure du tube de métal (1) satisfaisant une résistance en torsion statique requise pour un arbre de propulsion. La couche de plastique renforcé de fibre (5) présente une résistance d'interface entre la fibre de renforcement et la matrice, qui se situe dans une plage de 20 à 200 MPa lorsqu'on la mesure par le procédé à microgouttelettes.

Description

Arrière plan de l'invention Domaine de l'invention La présente invention

concerne un arbre de pro- pulsion comportant un tube métallique relié à un élément de joint, cet arbre étant destiné à être utilisé comme arbre de transmission de puissance d'entraînement mécanique dans une

automobile ou analogue. L'invention concerne également un procédé de fabrication de cet arbre. Description de l'art antérieur10 Un arbre de propulsion d'une automobile transmet

la puissance du moteur d'une transmission à un engrenage de réduction final, et comprend un arbre intermédiaire ainsi que

des joints disposés aux deux extrémités de l'arbre intermé-

diaire. L'arbre de propulsion présente une structure adapta-

ble à des variations de longueur et d'angle qui sont produites par un changement de la position relative entre la

transmission et l'engrenage de réduction final. Classique-

ment, les joints constituant l'arbre de propulsion et l'arbre

intermédiaire sont typiquement réalisés en acier.

Compte tenu de la rigidité en flexion et du fait qu'il est réalisé en acier comme décrit ci-dessus, un arbre de propulsion long est construit en plusieurs parties et un palier ou analogue est nécessaire pour supporter sa partie intermédiaire, de sorte qu'une amélioration est nécessaire en termes de poids, de coûts et autres. Par suite, pour répondre à ces demandes, on propose d'adopter du plastique renforcé de

fibre (appelé ci-après PRF), comme on peut le voir par exem-

ple dans les Publications de Brevet Japonaises Publiées Nos. 53-71422, 55-118831, et 63-199914. En d'autres termes, on peut fabriquer un arbre plus long en formant un arbre creux

en PRF ayant une rigidité en flexion élevée, sur la circonfé-

rence extérieure d'un arbre métallique, ce qui supprime le besoin d'une division et la nécessité d'utiliser un palier de support dans la partie intermédiaire. Cela conduit, comme on

peut l'espérer, à un poids léger et à des coûts faibles.

Dans un exemple proposé, on adopte un tube réali-

sé en PRF seul ayant une résistance spécifique élevée. Cepen-

dant, sa partie de joint peut difficilement être moulée d'une seule pièce avec le PRF compte tenu de la rigidité et de la résistance. Typiquement, des joints métalliques sont reliés aux parties d'extrémité du PRF. Comme procédé de jonction, on

propose un procédé dans lequel un manchon d'un joint métalli-

que est emboîté à la presse ou collé par un adhésif dans une partie d'extrémité du tube de PRF, ou encore, en variante,

une fibre continue imprégnée d'une résine est enroulée au-

tour d'un tube de PRF muni d'un joint métallique préalable-

ment introduit dans celui-ci (voir la Publication de Brevet Japonaise Publiée No. 55-118831), ainsi qu'un procédé dans

lequel une partie d'adaptation d'un tube métallique est réa-

lisée sous une forme de section transversale non circulaire,

et une partie d'extrémité d'un tube de PRF est chauffée au-

dessus de la température de transition du verre puis maté sur

une partie d'adaptation du joint (voir la Publication de Bre-

vet Japonaise Publiée No.63-199914).

Comme autre procédé de jonction, pour obtenir la transmission du couple en assurant la solidité d'une partie

de jonction, la jonction a été effectuée par un procédé per-

mettant à une extrémité d'arbre d'avoir une section transver-

sale polygonale, en effectuant un traitement de dépolissage de surface par un galet moleté, sur une surface de jonction, à un endroit o une partie d'extrémité d'un arbre creux est superposée, en matant un arbre creux réalisé en PRF, ou en emboîtant à la presse un composant métallique dans une partie de noyau d'un arbre creux. De plus, si une partie d'extrémité

d'un arbre creux réalisé en PRF est reliée à un composant mé-

tallique avec un adhésif entre les deux, diverses mesures ont été prises pour assurer la solidité de la partie de jonction

en utilisant à la fois un adhésif et un procédé tel qu'un dé-

polissage de surface, un matage ou un emboîtement à la presse. Cependant, selon ces procédés conventionnels, il existe divers problèmes de moulage tels qu'une difficulté de traitement d'une partie d'extrémité d'arbre, un besoin d'augmenter le diamètre extérieur pour assurer la solidité de la partie de jonction, ou un besoin supplémentaire de prendre des mesures contre un glissement dans la direction axiale,

afin d'assurer la fiabilité.

Le matage d'un arbre creux réalisé en PRF, ou l'emboîtement à la presse d'un élément métallique dans un noyau d'un arbre creux, entraînent de sérieux inconvénients de perte de fiabilité provoqués par une diminution de la force de liaison du fait d'un fluage ou d'un relâchement de contrainte à l'endroit de la partie de PRF, ce qui conduit à un glissement possible dans la direction circonférentielle ou à un glissement d'échappement possible dans une direction axiale. De plus, lorsqu'on observe la partie de jonction, la transmission du couple n'est effectuée qu'en utilisant une zone de contact entre le PRF et l'élément métallique, à l'aide d'une force de frottement obtenue en utilisant, comme force normale, une force de liaison générée au moment de l'emboîtement à la presse, ou un collage chimique et physique par un adhésif disposé à leur interface. Dans ce cas, pour

tenter de répondre à un couple excessif généré par impul-

sions, on agrandit autant que possible la zone de l'interface en augmentant la quantité d'emboîtement à la presse, ou l'on augmente la quantité de déformation élastique par emboîtement à la presse du PRF. Cela conduit à des problèmes de jonction

tels que la génération de fissures dans la partie de PRF pen-

dant le processus, ou à un fluage ou relâchement de con-

trainte inévitables en cours d'utilisation.

D'autre part, si l'on utilise un arbre creux réa-

lisé en PRF, comme arbre intermédiaire d'un arbre de propul-

sion servant d'arbre de transmission de puissance mécanique,

pour obtenir un poids léger, une économie de carburant amé-

liorée, un faible coût, des améliorations de comportement en B.V.R (Bruit, Vibrations, Rudesse), et analogues, on a besoin de réduire le diamètre extérieur de l'arbre creux du fait de

la place limitée dans l'automobile.

Par suite, la présente invention a pour but de créer un arbre de propulsion ayant une fiabilité de jonction élevée et une rigidité élevée, c'est à dire une fréquence de courbure naturelle élevée, tout en ayant un poids léger et un faible coût, de manière à répondre aux besoins

d'améliorations indiqués ci-dessus.

Résumé de l'invention Comme moyen technique pour obtenir le but indiqué ci-dessus, la présente invention concerne un arbre de propul- sion comportant un tube de métal relié à un élément de joint, caractérisé en ce qu'un plastique renforcé de fibre est enroulé autour de la circonférence extérieure du tube de métal pour former une couche de plastique renforcé de fibre,

et la couche de plastique renforcé de fibre présente une ré-

sistance d'interface entre la fibre de renforcement et la ma-

trice, qui se situe dans une plage de 20 à 200 MPa lorsqu'on

la mesure par un procédé à microgouttelettes.

En collant le tube de PRF sur la circonférence

extérieure du tube métallique pour former un arbre creux com-

posite, on peut transmettre la force avec une résistance d'endurance suffisante même sous un grand cisaillement, car la partie mise en ouvre dans la jonction de l'extrémité

d'arbre n'est pas réalisée qu'en PRF seul. En d'autres ter-

mes, on peut mettre en oeuvre un procédé de jonction complet et fiable tel qu'une soudure ou une soudure à frottement du tube métallique à un élément de joint métallique, de sorte

qu'on ne génère absolument aucun inconvénient tel qu'un glis-

sement dans la direction circonférentielle ou un glissement d'échappement dans la direction axiale, et qu'on peut obtenir une amélioration de la fiabilité à long terme de la partie de jonction.

De plus, comme décrit dans la Publication de Bre-

vet Japonaise Publiée No. 53-71422, en utilisant simplement

comme matériaux un tube métallique et un tube de PRF en com-

binaison, on génère une exfoliation d'interface à l'interface entre une fibre de renforcement et la matrice à l'intérieur

de la couche de PRF lorsque l'arbre creux composite est dé-

formé par un couple dans la direction circonférentielle, de

sorte qu'on ne peut l'appliquer en pratique à un arbre inter-

médiaire d'un arbre de propulsion devant être monté sur une

voiture ou analogue.

Par suite, une étude empressée a été faite pour résoudre ce problème et, comme résultat, les auteurs de la présente invention ont trouvé que, si la résistance d'interface entre la fibre de renforcement et la matrice à l'intérieur du matériau de PRF se trouve à l'intérieur d'une

plage de 20 MPa à 200 MPa, comme mesuré par le procédé à mi-

crogouttelettes, il est avantageux qu'un arbre intermédiaire

de l'arbre de propulsion soit monté sur une voiture ou analo-

gue. Si la résistance d'interface entre la fibre de renforce-

ment et la matrice est inférieure à 20 MPa, une exfoliation d'interface est générée à une interface entre la fibre de renforcement et la matrice à l'intérieur de la couche de PRF lorsque l'arbre creux composite est déformé suivant un couple circonférentiel d'environ 30 kgf.m agissant typiquement sur une voiture ou analogue. En d'autres termes, si l'arbre creux

composite est utilisé sous un couple répétitif agissant typi-

quement dans une voiture ou analogue, il n'est pas possible de conserver une rigidité voulue de la partie d'arbre creux composite construit avec le tube métallique et la couche de PRF.

Au contraire, si l'on souhaite augmenter la ré-

sistance d'interface entre la fibre de renforcement et la ma-

trice pour qu'elle soit supérieure à 200 MPa, un traitement de surface spécial sur une surface de fibre doit être utilisé

en combinaison avec une matrice spéciale, ce qui rend sa pro-

duction difficile. Le procédé à microgouttelettes est illus-

tré à la figure 4. Ce procédé à microgouttelettes est mis en

oeuvre par exemple au moyen d'un appareil d'évaluation de pro-

priétés d'interface de matériau composite HM-410 fabriqué par

Toei Sangyo Co.,Ltd.

Le diamètre intérieur et l'épaisseur de la partie d'arbre creux composite constitué du tube métallique et de la

couche de PRF, sont déterminés par la première vitesse de ro-

tation critique nécessaire dans l'arbre de propulsion. En

d'autres termes, si l'on tente de répondre à la première vi-

tesse de rotation critique requise, en utilisant un tube de métal seul, celui-ci doit avoir un grand diamètre et un poids élevé.

Au contraire, si l'on fabrique un arbre de pro-

pulsion en concevant le diamètre intérieur, l'épaisseur et la longueur d'un tube métallique préparé à l'avance, pour qu'ils

répondent uniquement à la résistance en torsion statique re-

quise dans l'arbre de propulsion, et en enroulant une couche de PRF ayant un grand module d'élasticité spécifique, sur la

partie de circonférence extérieure du tube métallique, jus-

qu'à une épaisseur permettant d'obtenir une rigidité en flexion satisfaisant la première vitesse de rotation critique requise, le diamètre extérieur et le poids peuvent alors être réduits. Par exemple, la résistance en torsion statique du tube métallique est réglée pour ne pas être inférieure à 100 kgf.m, et la première vitesse de rotation critique de l'arbre de propulsion, dans une analyse modale, est réglée pour ne

pas être inférieure à 4000 tours/mn.

La longueur axiale de la couche de PRF enroulée sur le tube de métal est de préférence telle que la valeur de FL /PL se situe à l'intérieur d'une plage comprise entre 0,1 et 1,0, en appelant PL la longueur du tube métallique et FL la longueur axiale de la couche de PRF. Si la valeur de FL/PL est inférieure à 0,1, il est difficile d'obtenir une rigidité en flexion qui satisfasse la première vitesse de rotation critique requise même si l'on enroule une couche PRF ayant un

module d'élasticité élevé. Si la valeur de FL/PL est supé-

rieure à 1,0, cela n'est pas préférable car la couche de PRF prévue pour améliorer la rigidité en flexion doit être plus longue que le tube de métal, c'est-à-dire qu'une couche de

PRE superflue doit être formée dans l'amélioration de la ri-

gidité en flexion du tube de métal.

Ici, comme le tube de métal constitue l'arbre in-

termédiaire de l'arbre de propulsion, sa longueur se situe de

préférence dans une plage de 10 mm à 3000 mm, et mieux en-

core dans une plage de 100 mm à 3000 mm. Si la longueur est

inférieure à 10 mm, cela conduit à l'inconvénient qu'une cou-

che de préparation constituant une couche à 0 n'est pas bien enroulée sur le tube de métal, tandis que si la longueur est supérieure à 3000 mm, le travail de montage dans la voiture doit être difficile même si on l'utilise dans des camions ou analogues. Le diamètre extérieur du tube de métal se situe de préférence dans la plage de 10 mm à 250 mm, mieux encore dans la plage de 15 mm à 230 mm, et au mieux dans la plage de mm à 200 mm. Si le diamètre extérieur est inférieur à mm, le couple transmis doit être peu satisfaisant pour un arbre de propulsion devant être utilisé dans une automobile,

même si une couche de PRF est formée sur la partie de circon-

férence extérieure. Si le diamètre extérieur est supérieur à 250 mm, il se pose un problème tel qu'une interférence avec

d'autres composants pour des voitures de tourisme.

L'épaisseur du tube métallique se situe de préfé-

rence dans la plage de 1 mm à 10 mm. Si le tube de métal a une épaisseur inférieure à 1 mm, on peut craindre que le tube de métal se brise dans le transport de celui-ci ou lorsqu'on moule la couche de PRF. De plus, il doit être difficile de

concevoir le diamètre intérieur et l'épaisseur du tube de mé-

tal pour ne satisfaire que la résistance en torsion statique

requise dans des arbres de propulsion pour voitures de tou-

risme et, même si on pouvait le concevoir, le diamètre du

tube serait grand. Si l'épaisseur du tube de métal est supé-

rieure à 10 mm, l'arbre de propulsion doit être trop lourd pour être utilisé dans une automobile, ce qui ne permet donc

pas d'atteindre le but de poids léger indiqué ci-dessus.

De plus, en supposant que l'épaisseur du tube de métal est t, et que l'épaisseur de la couche de PRF est t2, la valeur de t2/t1 se situe de préférence dans une plage de 0,01 à 10. Si la valeur de t2/t1 est inférieure à 0,01, il

est difficile d'obtenir une rigidité en flexion qui satis-

fasse la première vitesse de rotation critique requise, même si l'on enroule une couche de PRF ayant un module d'élasticité élevé. Si la valeur de t2/t1 est supérieure à

, la période de temps de prise de la résine thermodurcissa-

ble doit être long dans le processus; les coûts de produc-

tion doivent être grands; et des problèmes doivent se poser en termes de production de série ou analogue, bien qu'on puisse s'attendre à une amélioration de la rigidité en flexion grâce à l'enroulement de la couche de PRF. L'angle d'orientation des fibres du PRF consti- tuant un stratifié sur la partie de circonférence extérieure du tube de métal, est de préférence égal à 0 , 90 , 45 , ou à une combinaison de ces valeurs, par rapport à la direction axiale du tube de métal, dans le but de régler la rigidité en

flexion et la rigidité en torsion, ainsi que d'éviter un gau-

chissement. A ce moment, on peut également régler et accorder

la rigidité en flexion et la rigidité en torsion, en combi-

nant convenablement les couches de PRF suivant la première vitesse de rotation critique et le couple agissant sur l'arbre de propulsion. Grâce à l'utilisation d'une feuille préimprégnée dans un état semi-durci dans lequel les fibres

sont imprégnées d'une résine thermodurcissable, on peut met-

tre en oeuvre un processus de stratification d'une manière

stable tout en maintenant la disposition des filaments cons-

tamment dans une même direction, et l'on peut également en-

rouler la feuille préimprégnée avec un angle d'orientation arbitraire des fibres. La rigidité en flexion, la rigidité en torsion et la résistance au gauchissement peuvent également être contrôlées par l'épaisseur de la couche de PRF obtenue en stratifiant la feuille préimprégnée, par le rapport d'épaisseurs entre le tube de métal et la couche de PRF, par la largeur de la couche de PRF, et par le module d'élasticité

avec la feuille préimprégnée (type de la fibre, teneur en fi-

bres, épaisseur de feuille préimprégnée).

L'épaisseur de la feuille préimprégnée enroulée autour de la circonférence extérieure se situe de préférence dans une plage de 5 um à 600 pm. Si l'épaisseur de la feuille

préimprégnée est inférieure à 5 pm, des rides sont suscepti-

bles d'être produites dans le processus d'enroulement et, lorsqu'on applique un couple à l'arbre creux composite, la partie ridée peut éventuellement être le point de départ de

fissures. Si l'épaisseur de la feuille préimprégnée est supé-

rieure à 600 pm, il est difficile de l'enrouler du fait de son épaisseur et, même si elle est enroulée, il doit y avoir une différence de niveau relativement grande dans l'aspect de l'arbre creux composite. Cette différence de niveau peut éventuellement rendre difficile de maintenir un équilibre si l'arbre est utilisé comme arbre intermédiaire d'un arbre de propulsion. La fibre constituant la partie stratifiée est de préférence réalisée dans un matériau ayant une faible densité et un module d'élasticité élevé, de manière à augmenter la

première vitesse de rotation critique de l'arbre de propul-

sion. Des exemples d'une telle fibre comprennent des fibres de carbone à base de PAN, des fibres de carbone à base de poix, des fibres de nitrure de silicium, des fibres

d'alumine, des fibres de bore, des fibres de verre, des fi-

bres à para base d'aramide (par exemple le Kevlar fabriqué par Dupont Co., Ltd.), et des fibres de métal (acier, alliage

d'aluminium, alliage de titane, cuivre, tungstène).

Le module de tension de la fibre de renforcement est de préférence non inférieur à 20000 kgf/mm2 (196 GPa), et mieux encore ne descend pas audessous de 25000 kgf/ mm2 (245 GPa). Si le module de tension est inférieur à 20000 kgf/mm2 (196 GPa), la première vitesse de rotation critique de l'arbre de propulsion ne peut être augmentée, quel que

soit la manière de construire l'angle d'orientation des fi-

bres du PRF.

Si l'on utilise une fibre de carbone à base de PAN, son diamètre de filament se situe de préférence dans une plage de 1 pm à 20 pm, et mieux encore de 5 pm à 8 pm. Si le diamètre de filament de la fibre de carbone à base de PAN est

inférieur à 1 pm, le coût d'une fibre acrylique comme maté-

riau de source doit alors être cher, et la commande doit être difficile dans le traitement pour obtenir la fibre de carbone

par cuisson, ce qui augmente le prix de la fibre et rend im-

possible la réalisation d'un arbre à faible coût. D'autre part, si le diamètre de filament de la fibre à base de PAN dépasse 20 pm, il n'est pas possible de produire une feuille préimprégnée pour l'utiliser par le procédé d'enroulement de feuille. Pour réduire encore les coûts, on peut utiliser

deux ou plusieurs types de fibres différents en combinaison.

Une fibre ayant un plus grand module d'élasticité spécifique produit un plus grand effet de réduction de poids, de sorte qu'elle est préférable pour une utilisation dans un arbre de

propulsion. Autrement dit, en termes de résistance spécifi-

que, c'est la fibre de carbone à base de PAN qui convient le mieux, tandis qu'en termes de module d'élasticité spécifique, c'est la fibre de carbone à base de poix qui convient le

mieux. Cependant, en vue de réduire les coûts, on peut utili-

ser ces deux types de fibres de carbone en combinaison, ou un

hybride de ces fibres de carbone avec une fibre de verre.

Ces fibres peuvent être soit sous forme de fi-

lasse soit sous forme préimprégnée. Cependant, dans le cas de

la forme de filasse, la fibre est moulée pour avoir une fai-

ble épaisseur et un grand diamètre, par le procédé d'enroulement de filament ou l'extrusion par traction, tout en étant plongée dans une résine à matrice non durcie. Dans le cas de la forme préimprégnée, la feuille de résine est moulée pour avoir une faible épaisseur et un grand diamètre, par le procédé d'enveloppement de feuille (enroulement de tube). Si l'on utilise le procédé d'enveloppement de feuille,

on peut utiliser un appareil d'enveloppement de feuille à la-

minage sur table qui effectue un meilleur serrage par lami-

nage sur table, ou un appareil d'enveloppement de feuille de type à rouleau qui enroule une feuille préimprégnée autour d'une tige de noyau (mandrin) en disposant le mandrin sur un rouleau. De plus, suivant la forme et la fabrication, on peut

utiliser un procédé de moulage tel qu'une extrusion par trac-

tion. Une combinaison de deux ou plusieurs de ces procédés

peut être utilisée pour le moulage.

Si le stratifié doit être formé par une combinai-

son de couches de PRF dont les angles d'orientation des fi-

bres sont de 0 , 90 et 45 par rapport à la direction axiale, le procédé d'enveloppement de feuille utilisant une

feuille préimprégnée, est celui qui convient, et il est rela-

tivement difficile de former une couche ayant un angle d'orientation des fibres de 0 , par le procédé d'enroulement de filament. Par extrusion par traction, il est relativement difficile de former une couche ayant un angle d'orientation I!

de 900. La feuille de fibres constituant la feuille préimpré-

gnée utilisée dans le procédé d'enveloppement de feuille, peut être un tissu dans un état tissé dans des directions croisées au lieu d'être tissé dans une seule direction.5 La résine thermodurcissable devant être utilisée

comme matrice d'imprégnation, n'est pas spécialement limitée.

Typiquement, il est possible d'utiliser une résine d'époxyde, une résine phénolique, une résine de polyester non saturée,

une résine d'ester de vinyle, une résine d'uréthanne, une ré-

sine d'alkyd, une résine de xylène, une résine de mélamine, une résine de furane, une résine de silicone, une résine de

polyimide et autres, présentant une propriété de thermodur-

cissement. Cependant, en vue de la solidité, une résine d'époxyde est préférable. Si l'on utilise une résine d'époxyde comme matrice, la résistance à la chaleur après le durcissement de l'époxyde est de préférence non inférieur à et, mieux encore, ne descend pas au-dessous de 80 , comme

température de transition du verre. Comme la température am-

biante de l'arbre de propulsion utilisé comme arbre de trans-

mission de puissance mécanique d'une automobile, est d'environ 60 , il peut y avoir un sérieux problème tel qu'une

destruction de la résine, et cette résine ne peut être utili-

sée comme matrice si sa résistance à la chaleur après le dur-

cissement de l'époxyde est inférieure à 60 .

De plus, il est possible d'utiliser une résine

d'époxyde modifiée à laquelle on donne une plus grande résis-

tance aux chocs, en formant une structure de dispersion de

particules (= îlots) dans laquelle des particules de caout-

chouc sont dispersées dans la résine d'époxyde, ou une résine d'époxyde dénaturée dans laquelle une chaîne principale ou

une chaîne latérale est dénaturée comme une structure chimi-

que. Dans ce cas, on peut donner des propriétés

d'amortissement à la structure d'arbre de propulsion obtenue.

De plus, il est possible d'utiliser une résine d'époxyde à

laquelle on donne une conductibilité électrique en disper-

sant, dans cette résine d'époxyde, un produit de remplissage électriquement conducteur tel que du noir de carbone ou une

poudre métallique.

En outre, on peut améliorer la résistance d'interface entre la matrice et les fibres en effectuant un traitement d'activation de surface sur une surface de fibre, par un processus d'oxydation à l'ozone ou par un rayonnement ultraviolet, en effectuant un traitement humide au moyen d'un

agent de couplage de silane ou d'un agent de couplage de ti-

tane, de manière à améliorer l'affinité, ou en formant un site de groupe fonctionnel ayant une réactivité élevée sur la surface de la fibre, de manière à donner une forte adhérence

ayant une liaison chimique avec la résine de matrice thermo-

durcissable après le traitement de durcissement.

De plus, la Publication de Brevet Japonaise Pu-

bliée No.55-15801 par exemple, décrit un exemple dans lequel une feuille préimprégnée de fibre de carbone et un tissu de fibres de verre, sont enroulés autour d'un tube d'aluminium avant le moulage. Dans ce cas cependant, une couche d'adhérence est nécessaire pour l'intégration avec le tube de métal. Si la couche de PRF a un coefficient de dilatation thermique circonférentiel inférieur à celui du tube de métal, c'est à dire dans le sens d'un serrage dans une utilisation ordinaire comme dans la présente invention, la couche

d'adhérence doit être inutile, de sorte qu'elle doit être en-

core plus avantageuse pour l'intégration. De même, pour évi-

ter une destruction de la couche de PRF par une force de serrage excessive, le coefficient de dilatation thermique se

situe de préférence à l'intérieur de la résistance circonfé-

rentielle de la couche.

Les auteurs de la présente invention ont fait une

étude empressée à ce sujet et ont constaté que, si l'on uti-

lise un tube d'acier comme tube de métal, le coefficient de dilatation thermique de la couche de PRF dans la direction circonférentielle de l'arbre, mesuré par le procédé d'analyseur mécanique thermique (AMT), se situe de préférence à l'intérieur de la plage de 1 mm/mm/ C à 11 mm/mm/ C. En d'autres termes, si le coefficient de dilatation thermique dans la direction circonférentielle de l'arbre est inférieur à 1 mm/mm/ C, une force de serrage excessive est générée et risque de détruire la couche de PRF du fait de la différence

de coefficient de dilatation thermique circonférentiel rela-

tif, par rapport au tube d'acier qui est provoquée par le changement de température dans un environnement dans lequel on l'utilise comme arbre de propulsion. Au contraire, si le coefficient de dilatation thermique est supérieur à 11 mm/mm/ C, une exfoliation partielle peut éventuellement

être produite à l'interface entre le tube d'acier et la cou-

che de PRF, du fait de la différence de coefficient de dil tation thermique circonférentiel relatif, par rapport au tube d'acier, qui

est produite par le changement de température dans un environnement dans lequel on l'utilise comme arbre de propulsion. Les mesures selon le procédé AMT sont effectuées par exemple au moyen d'un analyseur thermique mécanique de

type 943 fabriqué par Dupont Co.,Ltd.

De plus, les auteurs de la présente invention ont constaté que, si l'on utilise un tube d'aluminium comme tube de métal, le coefficient de dilatation thermique de la couche de PRF dans la direction circonférentielle de l'arbre, mesuré par le procédé AMT, se situe de préférence dans la plage de

1 mm/mm/ C à 29 mm/mm/ C. En d'autres termes, si le coeffi-

cient de dilatation thermique dans la direction circonféren-

tielle de l'arbre est inférieur à 1 mm/mm/ C, on génère une force de serrage excessive qui risque de détruire la couche de PRF du fait de la différence de coefficient de dilatation thermique circonférentiel relatif par rapport au tube

d'aluminium, qui est provoquée par le changement de tempéra-

ture dans un environnement dans lequel on l'utilise comme ar-

bre de propulsion.

Ici, dans ces cas là, il va sans dire que la cou-

che de PRF et le tube de métal peuvent être intégrés même si la fibre de renforcement de la couche de PRF est une fibre

unique ou une combinaison de deux ou plusieurs fibres sélec-

tionnées parmi des fibres de carbone à base de PAN, des fi-

bres de carbone à base de poix, des fibres de verre, des

fibres de nitrure de silicium, des fibres d'alumine, des fi-

bres de bore, des fibres à para base d'aramide (par exemple du Kevlar fabriqué par Dupont Co.,Ltd.), et des fibres de métal (acier, alliage d'aluminium, alliage de titane, cuivre, tungstène). De plus, comme décrit dans le document Durk Hyun Cho et Dai Gil Lee, Composite Structures, Vol. 38, No. 1-4, pp.309-319, 1997 (Elsevier Science Ltd.), si un traitement de durcissement est effectué après l'enroulement d'une fibre de carbone autour d'un tube d'aluminium, il peut éventuellement

se poser le problème pratique qu'une contrainte de compres-

* sion subsiste dans la direction axiale sur la fibre de car-

bone pendant le refroidissement après le durcissement, du fait de la différence de coefficient de dilatation thermique

entre le tube d'aluminium et la feuille préimprégnée de fi-

bres de carbone. Pour résoudre ce problème, le document ci-

dessus indique une technique de relâchement de la contrainte de compression résiduelle générée dans la fibre de carbone après durcissement, en utilisant un gabarit pour comprimer à l'avance le tube d'aluminium dans la direction axiale, avant l'enroulement de la fibre de carbone, de manière à utiliser

l'annulation de la quantité de déformation élastique de rap-

pel dans la direction de compression, et le changement de di-

mension axiale par rétrécissement thermique lorsque le gabarit est démonté après refroidissement. Dans la présente invention, les auteurs de l'invention ont constaté que, pour relâcher la contrainte résiduelle axiale dans la couche de PRF après durcissement, la structure stratifiée de matériaux de PRF présente de préférence une structure à deux couches comprenant une couche à 0 et une couche à 90 par rapport à la direction axiale du tube de métal, et la proportion de la couche de direction circonférentielle (couche à 90 ) se situe

de préférence dans la plage de 1% à 20%.

Si la proportion de la couche de direction cir-

conférentielle (couche à 90 ) est inférieure à 1%, la valeur

du coefficient de dilatation thermique dans la direction cir-

conférentielle de l'arbre ne peut être contrôlée pour être de 11 mm/mm/ C ou moins. Au contraire si la proportion de la

couche de direction circonférentielle (couche à 90 ) est su-

périeure à 20%, l'épaisseur de la partie de stratifié doit

être grande pour donner une rigidité en flexion dans la cons-

truction de fibres de la couche de PRF ayant une structure à deux couches comprenant la couche à 0 et la couche à 90 , ce qui conduit à un manque de rationnalité du point de vue de

l'économie et de la légèreté.

Dans le cas o la couche de PRF est constituée d'une seule couche, la présente invention peut être mise en ouvre rationnellement si l'angle d'orientation des fibres par rapport à la direction axiale du tube de métal se situe dans

une plage de +5 à +30 , ou de -30 à -5 . En d'autres ter-

mes, si l'angle d'orientation des fibres par rapport à la di-

rection axiale du tube de métal est inférieur à 5 , la

valeur du coefficient de dilatation thermique dans la direc-

tion circonférentielle de l'arbre ne peut être contrôlée pour être de 11 mm/mm/ C ou moins, et de plus des fissures sont

susceptibles de se produire (=apparaitre) du fait de la con-

trainte résiduelle dans la partie de stratifié du matériau de

PRF dans la direction axiale au cours du processus de mou-

lage. Au contraire, si l'angle d'orientation des fibres est supérieur à 30 , l'épaisseur de la partie de couche de PRF doit être grande si l'on doit établir une rigidité voulue dans la partie d'arbre creux composite construit à partir du tube de métal et de la couche de PRF, ce qui conduit à un manque de rationnalité du point de vue de l'économie et de la

légèreté. Ici, il va sans dire que, si la valeur du coeffi-

cient de dilatation thermique de la partie de couche de PRF

dans la direction circonférentielle de l'arbre, n'est pas su-

périeure à 11 mm/mm/ C, des problèmes tels qu'une exfoliation à l'interface entre la couche de PRF et le tube d'acier ou

même le tube d'aluminium, ne sont pas posés.

Une telle structure stratifiée du PRF, si elle est moulée par exemple par le procédé d'enveloppement de feuilles, peut se mouler en disposant en série un certain nombre de feuilles préimprégnées, coupées à l'avance dans une forme prédéterminée, pour réaliser l'enveloppement de feuilles de façon qu'une couche ayant un angle d'orientation

de fibres planifié puisse être formée dans la structure stra-

tifiée après enveloppement et durcissement. Dans le cas du

procédé d'enroulement de filament ou d'extrusion par trac-

tion, la structure stratifiée du matériau de PRF peut être moulée par enroulement et durcissement de filasses qui sont plongées en série dans une résine à matrice non durcie de fa-5 çon qu'une couche ayant un angle d'orientation de fibres pla-

nifié puisse être formée dans la structure stratifiée après enroulement et durcissement. De plus, le procédé

d'enveloppement de feuilles, le procédé d'enroulement de fi-

laments et l'extrusion par traction, peuvent être utilisés

dans une combinaison convenable pour le moulage.

Le type du métal constituant le tube métallique sur lequel la feuille préimprégnée est enroulée, n'est pas spécifiquement limité dans la mesure o c'est un métal qui peut être soumis à un processus mécanique tel qu'un perçage, un processus de soudage, un processus de soudage à frottement ou un processus d'emboîtement à la presse. Les métaux qu'on préfère utiliser comprennent le fer, l'aluminium, le cuivre, le titane, le tungstène et le nickel. Un alliage de n'importe

lequel de ces métaux peut également être utilisé.

Un élément de joint métallique peut être relié à une extrémité du tube de métal par un processus de clavetage,

un processus de soudage, un processus de soudage à frotte-

ment, ou un processus d'emboîtement à la presse et, en utili-

sant cet élément comme un mandrin, une feuille préimprégnée peut être enroulée par le procédé d'enveloppement de feuille,

pour le moulage. Dans ce cas, le procédé d'enroulement de fi-

lament peut également être utilisé pour le moulage. Inverse-

ment, une feuille préimprégnée peut être enveloppée à

l'avance autour du tube de métal pour le moulage par le pro-

cédé d'enveloppement de feuille, puis un élément de joint mé-

tallique peut être relié par un processus de clavetage, un processus de soudage, un processus de soudage à frottement, ou un processus d'emboîtement à la presse, pour fabriquer une

partie d'arbre intermédiaire.

En variante, on peut réaliser une partie d'arbre

intermédiaire de poids léger en fabriquant un côté à cannelu-

res d'une partie de souche (attelage) d'un élément de joint, en utilisant un métal à l'avance, en fabriquant une souche par soudage à frottement de façon que le côté de jonction avec l'arbre creux soit réalisé en aluminium, et en soudant

l'arbre creux d'aluminium au côté d'aluminium de la souche.

La présente invention concerne également un pro-

cédé de fabrication d'un arbre de propulsion, caractérisé par l'étape consistant à former une couche de plastique renforcé de fibre présentant une épaisseur qui permet d'obtenir une

rigidité en flexion satisfaisant une fréquence de flexion na-

turelle requise, sur la circonférence extérieure d'un tube de métal satisfaisant une résistance en torsion statique requise

pour un arbre de propulsion.

Plus précisément, lorsqu'on utilise le tube de métal comme mandrin après sablage et dégraissage, une couche

de plastique renforcé de fibre (PRF) est formée sur la cir-

conférence extérieure de l'arbre. Une bande ou film rétrécis-

sable à la chaleur est enroulé autour de la couche de plastique renforcé de fibre, qu'on fait ensuite durcir pour produire un arbre creux composite. L'arbre ainsi produit peut

être utilisé après qu'on ait retiré la bande ou film rétré-

cissable. En variante, on peut laisser tel quel la bande ou film rétrécissable. La surface extérieure de l'arbre peut être revêtue d'une peinture convenable, sans se préoccuper de

savoir si la bande ou film rétrécissable existe ou non.

Brève description des dessins

La présente invention sera décrite ci-après de

manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation re-

présenté sur les dessins annexés dans lesquels:

- la figure 1 est une vue à demi en coupe illustrant un ar-

bre de propulsion avec des joints aux deux extrémités;

- la figure 2 est une vue à demi en coupe illustrant un ar-

bre de métal creux; - la figure 3 est une vue en perspective illustrant une étape d'enveloppement d'une feuille préimprégnée; et - la figure 4 est une vue schématique illustrant un procédé

de mesure selon la méthode à microgouttelettes.

Description détaillée de l'invention

On décrira ci-après en détail des modes de réali-

sation de la présente invention, en se référant à des exem-

pies de celle-ci illustrés sur les dessins annexés. Cepen-

dant, la présente invention n'est en aucune manière limitée par ces exemples. La figure 1 représente une vue d'un exemple d'arbre de propulsion d'automobile comportant des joints à ses deux extrémités, la couche de PRF étant désignée par la référence numérique 5. La figure 2 est une vue illustrant un arbre creux de métal servant de noyau. Ici, des éléments de joint métallique, c'est à dire des souches ou tronçons 3 dans le cas présent, sont soudés aux deux extrémités d'un tube d'acier (matériau STKM13B) 1 allant en s'amincissant vers les

extrémités, à l'endroit de parties de jonction 2, comme il-

lustré. Les dimensions de l'arbre creux de métal dans le cas présent sont les suivantes: Longueur totale: PL = 1600 mm Largeur de la partie d'enveloppement de PRF: FL = 1240 mm (voir figure 3) Epaisseur: t, = 1,6 mmn Diamètre extérieur: d = 65 mm

La solidité de l'arbre creux de métal a été mesu-

rée au moyen d'un testeur de torsion statique. Le critère était réglé pour être de 100 kgf.m ou plus en résistance de torsion statique. Le testeur de torsion statique utilisé était un testeur de torsion statique RTE-1000 fabriqué par

Tokyo Kouki Seizousho Co., Ltd. Ensuite, l'arbre creux de mé-

tal a été utilisé comme mandrin et, après sablage et dégrais-

sage, deux feuilles préimprégnées 4 de fibre de carbone à base de PAN, d'une matrice de résine époxyde, empilées à

l'avance, ont été enroulées autour de la partie de circonfé-

rence extérieure sur une épaisseur prédéterminée (2

0,1 mm), par le procédé d'enveloppement de feuille, comme il-

lustré à la figure 3.

Ici, les feuilles préimprégnées indiquées ci-

dessus comprenaient une couche à 0 ayant une épaisseur de

250 pm, et une couche à 90 ayant une épaisseur de 5 pm, tou-

tes deux réalisées en feuille préimprégnée de PYROFIL (mar-

que de fabrique déposée de Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) ayant une teneur en résine de 35% en poids et un module d'élasticité de 26 x 103 kgf/mn2 avec la fibre de carbone à base de PAN. Les angles d'orientation des fibres de carbone étaient réglés pour être égaux à 0 et 90 par rapport à la direction axiale; la structure stratifiée était de 0 /0 /[90 /0 ]n (n étant le nombre de tours d'enroulement pour obtenir une épaisseur prédéterminée); et le coefficient de dilatation thermique dans la direction circonférentielle de l'arbre était réglé pour se situer dans la plage de 1 mm/mm/ 0OC à 11 mm/mm/0 C, en étant mesuré par le procédé AMT. Une fixation provisoire était effectuée en enroulant une bande ou film rétrécissable à la chaleur sur l'arbre, puis en appliquant un traitement de durcissement à 150 C pendant deux heures pour produire un arbre creux composite (voir figure 1).

Sur l'arbre creux composite ainsi obtenu, on ef-

fectuait une évaluation de l'aspect par la présence ou l'absence de fissures, et une mesure de la fréquence de flexion naturelle par une analyse modale. Le critère était réglé pour être de 66,7 Hz ou plus en fréquence de flexion naturelle (c'est-à-dire 4000 tours/mn ou plus à la première

vitesse de rotation critique).

Le tableau 1 montre les résultats de test sur la

résistance en torsion statique du tube métallique, et la pre-

mière vitesse de rotation critique de l'arbre creux composite par rapport aux exemples 1 à 16 sur lesquels on a fait varier les propriétés du tube métallique (matériau, diamètre et épaisseur du tube de métal) et les propriétés de la couche de PRF (épaisseur et structure de cannelures). Les résultats de test sont indiqués par les symboles O et X respectivement pour un passage et un défaut. Les exemples 1 à 16 ont tous passé les tests. Aucun des échantillons n'a posé de problème

d'aspect tel que des fissures.

TABLEAU 1

Exemple n0 1 2 | 3 4 5 | 6 7 | 8 | 9 10 i 11 1 1213 | 14 15 | 16 Métal Fe Al Diamètre du tube Propriétés du (diamètre exté- 05 75 70 80 90 60,8 85 75 70 60 tube de métal rieur), mm rieur), mml Epaisseur, mm I 1,6 1,0 1,8 2,3 1,6 2,3|2, 5 2,5 Couche de plasti- Epaisseur, mm I 2 1 3 1 2 que renforcé de Construction A B A B fibre PRF)tratiiée A B C A B |C D A jA A B D C E E E fibre (PRF) stratifiée C____ Passage ou défaut en résistance de o torsion statique de l'arbre intermé-0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 diaire en métal passage: 0, défaut: X

Passage ou défaut en première vi-

tesse de rotation critique de l'arbre intermédiaire en PRF compo-0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 site passage: 0, défaut: X o en O% Ici, dans le tableau 1, " Fe " et " Al " dans la rangée " métal " représentent spécifiquement respectivement le matériau STKM13B et le matériau AL6061. Les symboles " A " à " F " dans la rangée relative à la construction stratifiée de la couche de PRF, représentent ce qui suit. Ici, la réfé-

rence numérique n représente le nombre de répétitions (= nom-

bre de tours) jusqu'à ce qu'une épaisseur prédéterminée soit atteinte. A: 0O/00/[90/0 0]n à partir du côté du tube B: [00/900/001] n à partir du côté du tube C: [O0 /G]n à partir du côté du tube D: [0 /CC]n à partir du côté du tube E: structure à une seule couche ne comportant qu'une couche

à + 30

F: structure à une seule couche en comportant qu'une couche à 0 (Tableau 2) Les détails de la feuille préimprégnée de chaque couche sont les suivants: Couche à 0 : feuille préimprégnée de CFRP (épaisseur: 250 pm) Couche à 30 : feuille préimprégnée de CFRP (épaisseur: 250 pm) Couche à 90 : feuille préimprégnée de CFRP (épaisseur: pm) Couche G: feuille préimprégnée de tissu de verre (épaisseur: 50 pm) Couche CC: feuille préimprégnée de tissu de CFRP

(épaisseur: 50 pm).

Comme l'arbre creux composite des exemples 1 à 16 a été soumis à un traitement de durcissement avec la bande rétrécissable placée sur celuici, comme décrit précédemment, la bande rétrécissable forme la couche la plus à l'extérieur de l'arbre creux composite. Aucune couche de revêtement n'est

prévue car la couche de PRF est antirouille et anticorrosion.

Cependant, comme cela apparaîtra d'après les exemples qui suivent, la bande rétrécissable peut être retirée avant de commencer à utiliser l'arbre et, par conséquent, l'arbre peut

être revêtu d'une peinture convenable, que la bande rétrécis-

sable existe ou non.

Un arbre selon l'exemple 17 a été préparé en re-

tirant la bande rétrécissable de l'arbre de l'exemple 4. La première vitesse de rotation critique pour l'arbre de

l'exemple 17 a été mesurée et s'est avérée au-dessus du cri-

tère de 4000 tours/mn.

Un arbre selon l'exemple 18 a été préparé en re-

vêtant l'arbre de l'exemple 4 d'une peinture soluble dans l'eau, EMULTER2000, fabriquée par Aishin Kakou Co., Ltd. La première vitesse de rotation critique pour l'arbre de

l'exemple 18 a été mesurée et s'est avérée au-dessus du cri-

tère de 4000 tours/mn.

Un arbre selon l'exemple 19 a été préparé en re-

vêtant l'arbre de l'exemple 4 d'une peinture soluble dans l'eau, EMULTER2000, fabriquée par Aishin Kakou Co., Ltd.,

après avoir retiré la bande rétrécissable. La première vi-

tesse de rotation critique pour l'arbre de l'Exemple 19 a été mesurée et s'est avérée au-dessus du critère de

4000 tours/mn.

Ensuite, le tableau 2 représente les résultats de

test sur les exemples comparatifs 1 à 10. Les exemples compa-

ratifs 1, 2, 7 et 8 concernent des arbres creux de métal construits uniquement à partir d'un tube de métal, tandis que les exemples comparatifs 3 à 6, 9 et 10 concernent des arbres creux composites comprenant une couche de PRF de 2 mm d'épaisseur. La couche de PRF de ce dernier comporte une structure à une seule couche ne comprenant qu'une couche à 0 , et chacune est moulée par le procédé d'enveloppement de

feuille. Comme cela apparaîtra d'après le tableau 2, les ré-

sultats de test pour les exemples comparatifs 1 à 10 étaient tous des défauts. Ainsi, les exemples comparatifs 1, 7 et 8

présentaient des défauts dans la résistance de torsion stati-

que. L'exemple comparatif 2 ne satisfaisait pas le critère établi pour des arbres creux composites (83,3 Hz de fréquence de flexion naturelle). Les exemples comparatifs 3 à 6, 9 et présentaient des passages dans la résistance de torsion statique du tube de métal, mais des fissures étaient générées

dans la couche de PRF après le moulage, pour ne pas mention-

ner le jugement de passage ou de défaut dans la première vi-

tesse de rotation critique.

TABLEAU 2

Exemple comparatif n 1 i 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Propriétés du Métal Fe A1 tube de métal Diamètre du tube (diamètre exté- 65 75 65 75 rieur), mm Epaisseur, mm 0,5 0,8 I 1,0 I 1,6 0,8 1,0 1,6 2,8 Couche de plas-Epaisseur, mm 2 2 tique renforcéConstruction _ _- F F de fibre (PRF) stratifiée Passage ou défaut en résistance de

torsion statique de l'arbre inter-

médiaire en métal passage: O, défaut: X Passage ou défaut en première viN tesse de rotation critique de l'arbre intermédiaire en PRF com- - X _ _ - _ posite passage: O, défaut: X Aspect de la couche de plastique renforcé de fibre o a)w À a i4-w UJ4(a)M 4-a)9 J Q) 4j (D 4j wu A 0 z4 U ()<'4a,U) _V z4 c cw) vo aHO a,-HdaH( p, 4) a)O I In]O en(flO(nCd (O (OnO i, -4w -4W -,$ - -,W4 ÀJ 4-- 4'J 4'j -w aw a)'w- a) CD

Comme cela apparait d'après les descriptions ci- dessus, étant donné qu'un processus de soudage solide ayant

une fiabilité élevée d'utilisation à long terme peut être utilisé pour relier un arbre creux composite à un élément de5 joint, l'arbre de propulsion de la présente invention peut également être utilisé comme arbre d'un joint homocinétique

pour automobiles, et peut également être convenablement uti-

lisé comme arbre de transmission de puissance mécanique des-

tiné à être utilisé dans des bateaux, des machines

industrielles et des avions, de même que dans des automobi-

les. Selon le procédé de fabrication d'un arbre de propulsion de la présente invention, on peut obtenir un arbre de propulsion léger et compact, pour automobiles, présentant une bonne fiabilité en résistance de torsion et en résistance de jonction. De plus, comme un tube de métal constituant un matériau de noyau sert de mandrin, on supprime le besoin d'une opération de tirage de mandrin après le moulage, et un

processus de jonction avec un élément de joint métallique.

Typiquement, dans le cas o une feuille préimprégnée de PRF

est enveloppée pour le moulage, un film ou bande rétrécissa-

ble est souvent enroulé autour de la couche la plus à

l'extérieur pour assurer la fixation de la feuille réimpré-

gnée au moment du durcissement, et le film ou bande rétrécis-

sable est détaché après le durcissement pour donner un produit final. Par l'application de la présente invention, le film ou bande rétrécissable sert de film de protection de l'arbre de propulsion contre des écaillements, de sorte que le film ou bande rétrécissable peut être utilisé sans être

détaché. Cela réduit le nombre d'étapes de traitement et sup-

prime le gaspillage des matériaux.

Dans le cas o l'on utilise un tube en acier, un revêtement est nécessaire pour empêcher la rouille et pour

obtenir une résistance contre les écaillements. Dans la pré-

sente invention, la couche de PRF la plus à l'extérieur sert

de film de revêtement pour empêcher la rouille et pour résis-

ter à la corrosion, ce qui supprime le besoin d'un processus de revêtement sur cette partie après le moulage. En d'autres termes, l'arbre de propulsion peut être fabriqué à des coûts

plus faibles.

R E V E N DI C A T IONS

1 ) Arbre de propulsion comportant un tube de métal (1) relié à un élément de joint (3), caractérisé en ce qu' - un plastique renforcé de fibre (PRF) est enroulé autour de la circonférence extérieure du tube de métal pour former une couche de plastique renforcé de fibre (5), et

- la couche de plastique renforcé de fibre présente une ré-

sistance d'interface entre la fibre de renforcement et la

matrice, qui se situe dans une plage de 20 à 200 MPa lors-

qu'on la mesure par un procédé à microgouttelettes.

2 ) Arbre de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que

le tube de métal (1) présente une résistance de torsion sta-

tique ne descendant pas au-dessous de 100 kgf.m, et

l'arbre de propulsion présente une première vitesse de rota-

tion critique ne descendant pas au-dessous de 4000 tours/mn,

dans une analyse modale.

3 ) Arbre de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de FL/PL se situe dans une plage de 0,1 à 1,0, en supposant que le tube de métal (1) a une longueur égale à PL et que la couche (5) de plastique renforcé de fibre (4) a une

longueur axiale égale à FL.

4 ) Arbre de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de t2/t1 se situe dans une plage de 0,01 à 10, en supposant que le tube de métal (1) a une épaisseur égale à tl, et que la couche de plastique renforcé de fibre (5) a une

épaisseur égale à t2.

5 ) Arbre de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre de renforcement dans la couche de plastique renforcé

de fibre (5) a un module de tension ne descendant pas au-

dessous de 20000 kgf/mm2.

6 ) Arbre de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre de renforcement dans le plastique renforcé de fibre est une fibre de carbone à base de PAN ayant un diamètre de

filament se situant dans une plage de 1 pm à 20 pm.

7 ) Arbre de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de plastique renforcé de fibre (5) a un coefficient de dilatation thermique se situant dans une plage de 1 à 29 mm/mm/ C dans la direction circonférentielle de l'arbre,

lorsqu'on la mesure par un procédé AMT.

8 ) Arbre de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de plastique renforcé de fibre (5) présente une structure à deux couches comprenant une couche à 0 et une

couche à 90 par rapport à l'angle d'orientation de fibre re-

lativement à la direction axiale du tube de métal (1), et la proportion de la couche à 90 se situe dans une plage de 1

à 20%.

9 ) Arbre de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de plastique renforcé de fibre (5) présente une structure à une seule couche, et l'angle d'orientation de fibre par rapport à la direction axiale du tube de métal (1) se situe dans une plage de 5 à 30.

10 ) Arbre de propulsion selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 9, caractérisé en ce que l'arbre de propulsion comporte une couche extérieure d'une

bande ou d'un film rétrécissable à la chaleur.

11 ) Arbre de propulsion selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 10, caractérisé en ce que la surface extérieure de l'arbre de propulsion est recouverte

d'un revêtement.

12 ) Procédé de fabrication d'un arbre de propulsion, caractérisé par l'étape consistant à former une couche de plastique renforcé de fibre (5) présentant une épaisseur qui permet d'obtenir une rigidité en flexion satisfaisant une fréquence de flexion naturelle requise, sur la circonférence extérieure d'un tube de métal (1) satisfaisant une résistance en torsion statique

requise pour un arbre de propulsion.