FR3095776A1 - Structure en resine renforcee de fibres et son procede de fabrication - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne une structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant. La structure comprend une partie en résine intérieure formant une partie bord périphérique du trou débouchant et une partie en résine extérieure adjacente à un bord périphérique extérieur de la partie en résine intérieure. La partie en résine intérieure est formée par une résine de matrice. La partie en résine extérieure comprend des feuilles de matériau de base constituées d’une résine renforcée de fibres comprenant de la fibre et la résine de matrice. Les feuilles de matériau de base sont empilées les unes sur les autres dans la direction d’épaisseur de la structure. Les parties en résine intérieure et extérieure sont formées d’un seul tenant par la résine de matrice de façon à être continues l’une relativement à l’autre. La présente invention concerne également un procédé de fabrication de la structure. Figure 4

Description

STRUCTURE EN RESINE RENFORCEE DE FIBRES ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne une structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’une structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant.
Une structure en résine renforcée de fibres formée en utilisant une résine renforcée de fibres peut être employée dans une structure mécanique, en particulier un véhicule, tel qu'une motocyclette, une automobile ou analogue. Une résine renforcée de fibres est légère et présente une grande résistance et, ainsi, une structure en résine renforcée de fibres tirant parti de ces qualités est adoptée dans une partie dans laquelle une réduction de poids et une amélioration en termes de résistance sont nécessaires.
Dans le cas dans lequel un trou débouchant doit être réalisé dans une telle structure en résine renforcée de fibres, un opérateur exécute un procédé de moulage dans lequel une pièce moulée composée d’une résine renforcée de fibres est préparée par moulage, et un procédé de perçage dans lequel le traitement de perçage est effectué sur la pièce moulée au moyen d’un outil de perçage, tel qu’une perceuse ou similaire. La résine renforcée de fibres présente toutefois une grande dureté, et le traitement de perçage sur une telle pièce moulée prend un temps considérable. En outre, l’outil de perçage est susceptible de s’user. Le traitement de perçage a un faible rendement, c’est-à-dire que le rendement de production de la structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant est faible.
Une technique de fabrication d’une structure en résine renforcée de fibres a donc été proposée afin de résoudre ces problèmes. Dans un exemple d’une telle technique de fabrication, au cours du procédé de moulage, la partie à percer de la structure (la pièce moulée) après le moulage, est pressée entre une saillie prévue sur l’une de la matrice supérieure et la matrice inférieure de façon à correspondre à cette partie à percer, et une cavité prévue sur l’autre de la matrice supérieure et la matrice inférieure de façon à correspondre à la partie à percer, ce par quoi de la fibre continue est déplacée de la partie à percer à la périphérie de cette partie à percer et, ensuite, au cours du procédé de perçage, le traitement de perçage est effectué sur la partie à percer (voir, par exemple, le Document Brevet 1).
Problème technique
Cependant, dans l’exemple décrit ci-dessus de technique de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres, on permet encore la présence de résine continue au niveau de la partie de la pièce moulée à percer. La dureté intervenant lors du traitement de perçage est donc toujours élevée, et le traitement de perçage de la pièce moulée requiert toujours un temps considérable En outre, l’outil de perçage est toujours susceptible de s’user. Par conséquent, le rendement du traitement de perçage est toujours aussi faible, c’est-à-dire que le rendement de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant est toujours aussi faible. Au bout du compte, le traitement de perçage constitue encore un facteur entraînant une augmentation du coût de traitement.
Dans l’exemple décrit ci-dessus de technique de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres, par exemple, la condition de formation de la saillie et de la cavité de façon à permettre un déplacement de la fibre continue dans la pièce moulée, la condition de définition de la position, la taille, l’étendue, l’épaisseur, etc. de la partie à percer de façon à permettre un déplacement de la fibre continue et/ou analogue, doivent être remplies. Par conséquent, les conditions de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres sont particulièrement contraignantes. Ainsi, le rendement de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant est faible.
Dans l’exemple décrit ci-dessus de technique de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres, au cours du procédé de moulage, la différence de densité entre la partie à densité de résine continue élevée et la partie à densité de résine continue faible est importante à la périphérie de la partie à percer. Par conséquent, il est probable qu’une concentration de sollicitation soit générée au niveau de la partie bord périphérique du trou débouchant à la suite du traitement de perçage. Ainsi, la résistance de la structure en résine renforcée de fibres peut être réduite.
Dans l’exemple décrit ci-dessus de technique de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres, dans nombre de cas, la structure en résine renforcée de fibres est utilisée dans un état dans lequel un élément de fixation en métal est inséré dans le trou débouchant. Par exemple, dans le cas dans lequel la fibre contenue dans la structure en résine renforcée de fibres est de la fibre de carbone, l’élément de fixation en métal en contact avec la partie bord périphérique du trou débouchant de la structure en résine renforcée de fibres contenant de la fibre de carbone est susceptible de subir une érosion électrique. Ainsi, la résistance de la structure en résine renforcée de fibres qui est formée de telle sorte qu’un élément de fixation en métal est inséré dans le trou débouchant de la structure en résine renforcée de fibres peut être réduite.
Au regard de ces circonstances, dans la structure en résine renforcée de fibres et son procédé de fabrication, il est souhaitable que le rendement de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant soit amélioré, et qu’une réduction de la résistance de la structure en résine renforcée de fibres soit éliminée de manière efficace.
Solution technique
Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, une structure en résine renforcée de fibres selon un aspect est une structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant, la structure en résine renforcée de fibres comprenant : une partie en résine intérieure formant une partie bord périphérique du trou débouchant ; et une partie en résine extérieure disposée de façon à être adjacente à un bord périphérique extérieur de la partie en résine intérieure, la partie en résine intérieure étant formée par une résine de matrice, la partie en résine extérieure comprenant une pluralité de feuilles de matériau de base constituées d’une résine renforcée de fibres comportant de la fibre et de la résine de matrice, la pluralité de feuilles de matériau de base étant empilées les unes sur les autres dans une direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres, et les parties en résine intérieure et extérieure étant formées d’un seul tenant par la résine de matrice de façon à être continues l’une relativement à l’autre.
Dans un mode de réalisation, la partie en résine intérieure comporte une région de contact venant en contact avec un élément en métal inséré dans le trou débouchant dans la direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres.
Dans un mode de réalisation, la partie en résine intérieure comporte deux parties d’extrémité respectivement situées au niveau des deux parties d’extrémité dans la direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres, et une partie intermédiaire située entre les deux parties d’extrémité de la partie en résine intérieure dans la direction d’épaisseur, et le bord périphérique extérieur d’au moins l’une des deux parties d’extrémité de la partie en résine intérieure est formé de façon à être plus large que le bord périphérique extérieur de la partie intermédiaire de la partie en résine intérieure.
Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, un procédé de fabrication d’une structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant selon un aspect est un procédé de fabrication d’une structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant, le procédé comprenant : une étape d’empilement consistant à empiler les unes sur les autres une pluralité de feuilles de matériau de base de façon à créer un trou débouchant temporaire s’étendant à travers la pluralité de feuilles de matériau de base de manière continue dans une direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres, les feuilles de matériau de base étant constituées d’une résine renforcée de fibres comportant de la fibre et une résine de matrice ; une étape de moulage consistant à mouler la pluralité de feuilles de matériau de base empilées les unes sur les autres tout en formant une partie en résine intérieure qui couvre un bord périphérique du trou débouchant temporaire de la pluralité de feuilles de matériau de base empilées les unes sur les autres et est constituée de la résine de matrice ; et une étape de façonnage du trou consistant à façonner le trou débouchant de telle sorte que le trou débouchant s’étende à travers la partie en résine intérieure.
Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de préparation au cours de laquelle un découpage est effectué sur chacune de la pluralité de feuilles de matériau de base et le trou débouchant temporaire est façonné au moment du découpage, l’étape de préparation étant réalisée avant l’étape d’empilement.
Dans un mode de réalisation, au cours de l’étape de préparation, le trou débouchant temporaire d’une ou de deux feuille(s) de matériau de base parmi la pluralité de feuilles de matériau de base est réalisé de façon à être plus large que les trous débouchant temporaires du reste des feuilles de matériau de base parmi la pluralité de feuilles de matériau de base et, au cours de l’étape d’empilement, la feuille de matériau de base est disposée à une extrémité dans la direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres, ou les deux feuilles de matériau de base sont respectivement disposées aux deux extrémités dans la direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres.
Avantages apportés
Dans la structure en résine renforcée de fibres et son procédé de fabrication selon un aspect, le rendement de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres comportant un trou débouchant peut être amélioré, et une réduction de la résistance de la structure en résine renforcée de fibres peut être éliminée de manière efficace.
Fig. 1
La Figure 1 est une vue en perspective représentant de manière schématique une structure en résine renforcée de fibres selon un mode de réalisation ;
Fig. 2
La Figure 2 est une vue en perspective représentant de manière schématique la structure en résine renforcée de fibres selon le mode de réalisation, dans un état dans lequel une vis de boulon est insérée dans un trou débouchant de celle-ci ;
Fig. 3
La Figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne A-A de la figure 2 ;
Fig. 4
La Figure 4 est une vue en coupe représentant de manière schématique une coupe transversale de la structure en résine renforcée de fibres selon le mode de réalisation, qui est prise le long d’une ligne correspondant à la ligne A-A de la figure 2, dans un état dans lequel une vis de boulon est insérée dans le trou débouchant de celle-ci, la vis de boulon est mise en prise par vissage avec un écrou, et un autre élément est maintenu entre l’écrou et la structure en résine renforcée de fibres ;
Fig. 5
La Figure 5 est une vue en perspective représentant de manière schématique l’étape d’empilement du procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres selon le mode de réalisation, avant l’empilement d’une pluralité de feuilles de matériau de base les unes sur les autres ;
Fig. 6
La Figure 6 est une vue en coupe représentant de manière schématique des coupes transversales d’une pluralité de feuilles de matériau de base empilées les unes sur les autres, qui sont prises le long d’une ligne correspondant à la ligne A-A de la figure 2, au cours de l’étape d’empilement du procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres selon le mode de réalisation ;
Fig. 7
La Figure 7 est une vue en coupe représentant de manière schématique une coupe transversale de la pièce moulée à la suite du moulage, qui est prise le long d’une ligne correspondant à la ligne A-A de la figure 2, au cours de l’étape de moulage du procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres selon le mode de réalisation ;
Fig. 8
La Figure 8 est une vue en coupe représentant de manière schématique une coupe transversale de la structure en résine renforcée de fibres dans laquelle est formée un trou débouchant, qui est prise le long d’une ligne correspondant à la ligne A-A de la figure 2, au cours de l’étape de façonnage du trou du procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres selon le mode de réalisation.
Une structure en résine renforcée de fibres et son procédé de fabrication selon un mode de réalisation seront décrits dans la suite. Dans le présent mode de réalisation, la structure en résine renforcée de fibres (ci-après appelée simplement au besoin la « structure ») est formée de façon à comporter un trou débouchant. Le matériau de résine renforcée de fibres utilisé dans la structure selon le présent mode de réalisation contient une résine de matrice et de la fibre.
En tant que résine de matrice, il est possible d’utiliser une résine thermoplastique, une résine thermodurcissable ou analogue. En tant que résine thermoplastique, il est possible d’utiliser, par exemple, du polyamide, du polypropylène ou similaire. En tant que résine thermodurcissable, il est possible d’utiliser, par exemple, une résine époxy, une résine phénol ou similaire.
Dans le matériau de résine renforcée de fibres, une résine renforcée de fibres continues et/ou une résine renforcée de fibres discontinues est/sont utilisée(s). La fibre peut être de la fibre de carbone, de la fibre de verre, de la fibre de polyamide, de la fibre de polyéthylène ou similaire. Dans le cas dans lequel le matériau de résine renforcée de fibres est un matériau de résine renforcée de fibres discontinues, dans l’optique de l’effet de renforcement, la longueur d'une fibre peut être de 10 mm ou plus. La longueur d’une fibre n’est cependant pas limitée à cela.
Aperçu d’une structure en résine renforcée de fibres.
Un aperçu d’une structure en résine renforcée de fibres 1 selon le présent mode de réalisation sera d’abord présenté en référence aux figures 1 à 4. Comme illustré sur la figure 1, la structure 1 comporte un trou débouchant 1a tel que décrit ci-dessus. Comme illustré sur les figures 1 à 4, la structure 1 comporte une partie en résine intérieure 2 formant une partie bord périphérique 1b du trou débouchant 1a. En outre, la structure 1 comporte une partie en résine extérieure 3 disposée de façon à être adjacente à un bord périphérique extérieur 2a de la partie en résine intérieure 2.
La partie en résine intérieure 2 est constituée d’une résine de matrice. La partie en résine extérieure 3 comprend une pluralité de feuilles de matériau de base 31, 32, 33, 34 et 35 constituées de fibre et d’une résine renforcée de fibres comprenant la résine de matrice. Les figures 1 à 4 illustrent, à titre d’exemple, un cas dans lequel la partie en résine extérieure 3 comprend les cinq feuilles de matériau de base 31 à 35, c’est-à-dire la première feuille de matériau de base 31, la deuxième feuille de matériau de base 32, la troisième feuille de matériau de base 33, la quatrième feuille de matériau de base 34 et la cinquième feuille de matériau de base 35. Il convient de noter, toutefois, que la partie en résine extérieure peut comprendre deux, trois, quatre, six feuilles de matériau de base ou plus. En d’autres termes, la partie en résine extérieure peut comprendre des première à nième feuilles de matériau de base. Ici, n est un entier valant deux ou plus.
La pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 sont empilées les unes sur les autres dans la direction d’épaisseur (indiquée par la flèche E) de la structure 1. Les parties en résine intérieure et extérieure 2 et 3 sont formées d’un seul tenant à partir d’une résine de matrice de façon à être continues l’une relativement à l’autre.
En outre, l’aperçu de la structure en résine renforcée de fibres 1 peut être présenté comme suit. Comme illustré sur les figures 2 à 4, la partie en résine intérieure 2 comporte une région de contact C1 dans la direction d’épaisseur (région de contact) venant en contact avec un élément en métal 4 inséré dans le trou débouchant 1a, dans la direction d’épaisseur de la structure 1. L’élément en métal 4 sera décrit en détail ci-dessous. Des parties d’extrémité 21 et 22 de la partie en résine intérieure 2 sont respectivement situées au niveau des deux parties d’extrémité dans la direction d’épaisseur de la structure 1, c’est-à-dire une partie d’extrémité 21 et l’autre partie d’extrémité 22. En outre, la partie en résine intérieure 2 comporte une partie intermédiaire 23 située entre les parties d’extrémité 21 et 22 de la partie en résine intérieure 2 dans la direction d’épaisseur de la structure 1.
Le bord périphérique extérieur 21a, 22a d’au moins l’une des deux parties d’extrémité 21 et 22 de la partie en résine intérieure 2 est formé de façon à être plus large que le bord périphérique extérieur 23a de la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2. La figure 4 illustre, à titre d’exemple, le cas dans lequel le bord périphérique extérieur 21a, 22a des deux parties d’extrémité 21 et 22 de la partie en résine intérieure 2 est formé de façon à être plus large que le bord périphérique extérieur 23a de la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2. Il est cependant également possible de former le bord périphérique extérieur d’une seule des deux parties d’extrémité de la partie en résine intérieure de façon à ce qu’il soit plus large que le bord périphérique extérieur de la partie intermédiaire de la partie en résine intérieure.
Détails de la structure en résine renforcée de fibres
En outre, en détail, la structure en résine renforcée de fibres 1 peut être configurée comme suit. En faisant référence aux figures 1 à 4, une coupe transversale du trou débouchant 1a de la structure 1 est dotée d’une forme essentiellement circulaire. Chacune de la partie d’extrémité 21, l’autre partie d’extrémité 22 et la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2 est dotée d’une forme essentiellement discoïde. Chacune de la partie d’extrémité 21, l’autre partie d’extrémité 22 et la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2 peut être dotée d’une forme essentiellement discoïde de telle sorte que son centre constitue essentiellement l’axe central 2b de la partie en résine intérieure 2. L’axe central 1c du trou débouchant 1a et l’axe central 2b de la partie en résine intérieure 2 peuvent coïncider essentiellement l’un avec l’autre. Le trou débouchant 1a peut s’étendre à travers la partie en résine intérieure 2 de telle sorte que son axe central 1c et l’axe central 2b de la partie en résine intérieure 2 coïncident essentiellement l’un avec l’autre.
La pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 de la partie en résine extérieure 3 sont constituées d’une feuille de matériau de base 31 d’un côté extrémité et d’une feuille de matériau de base 35 de l’autre côté extrémité, respectivement situées à une extrémité et l’autre extrémité dans la direction d’épaisseur de la structure 1, et de feuilles de matériau de base 32 à 34 intermédiaires, placées entre les feuilles de matériau de base 31 et 35 d’un et de l’autre côté extrémité. Cependant, dans le cas dans lequel la partie en résine extérieure comprend deux feuilles de matériau de base, les deux feuilles de matériau de base sont constituées uniquement des feuilles de matériau de base d’un et de l’autre côté extrémité.
En d’autres termes, dans le cas dans lequel la partie en résine extérieure est formée en utilisant des première à nième feuilles de matériau de base (n étant un entier valant deux ou plus), les première à nième feuilles de matériau de base sont empilées les unes sur les autres, dans cet ordre, en partant d’un côté et en allant vers l’autre côté dans la direction d’épaisseur de la structure 1, comme décrit ci-dessus. En outre, dans le cas dans lequel n est un entier valant trois ou plus, la première feuille de matériau de base est définie comme la feuille de matériau de base d’un côté extrémité, la deuxième feuille de matériau de base ou les deuxième à (n-1)ième feuilles de matériau de base sont définies comme les feuilles de matériau de base intermédiaires, et la nième feuille de matériau de base est définie comme la feuille de matériau de base de l’autre côté extrémité.
Sur les figures 1 à 4, les première à cinquième feuilles de matériau de base 31 à 35 de la partie en résine extérieure 3 sont empilées les unes sur les autres, dans cet ordre, en partant d’un côté et en allant vers l’autre côté dans la direction d’épaisseur de la structure 1. Dans ce cas, la première feuille de matériau de base 31 est définie comme la feuille de matériau de base 31 d’un côté extrémité, les deuxième à quatrième feuilles de matériau de base 32 à 34 sont définies comme les feuilles de matériau de base 32 à 34 intermédiaires, et la cinquième feuille de matériau de base 35 est définie comme la feuille de matériau de base 35 de l’autre côté extrémité. Les feuilles de matériau de base de la partie en résine extérieure ne sont cependant pas limitées à celles qui sont illustrées sur les dessins.
Comme illustré sur les figures 3 et 4, la partie en résine extérieure 3 peut être formée par la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35. La partie en résine extérieure 3 comporte un bord périphérique intérieur 3a adjacent au bord périphérique extérieur 2a de la partie en résine intérieure 2. En outre, la feuille de matériau de base 31 d’un côté extrémité comporte un bord périphérique intérieur 31a adjacent au bord périphérique extérieur 21a de la partie d’extrémité 21 de la partie en résine intérieure 2. Les feuilles de matériau de base 32, 33 et 34 intermédiaires comportent respectivement des bords périphériques intérieurs 32a, 33a et 34a adjacents au bord périphérique extérieur 23a de la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2. La feuille de matériau de base 35 de l’autre côté extrémité comporte un bord périphérique intérieur 35a adjacent au bord périphérique extérieur 22a de l’autre partie d’extrémité 22 de la partie en résine intérieure 2.
Le bord périphérique intérieur 3a de la partie en résine extérieure 3 est formé de façon à correspondre au bord périphérique extérieur 2a de la partie en résine intérieure 2. Le bord périphérique intérieur 31a de la feuille de matériau de base 31 d’un côté extrémité est formé de façon à correspondre au bord périphérique extérieur 21a de la partie d’extrémité 21 de la partie en résine intérieure 2. Les bords périphériques intérieurs 32a à 35a des feuilles de matériau de base 32 à 35 intermédiaires sont formés de façon à correspondre au bord périphérique extérieur 23a de la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2. Le bord périphérique intérieur 35a de la feuille de matériau de base 35 de l’autre côté extrémité est formé de façon à correspondre au bord périphérique extérieur 22a de l’autre partie d’extrémité 22 de la partie en résine intérieure 2.
Chacun du bord périphérique intérieur 31a de la feuille de matériau de base 31 d’un côté extrémité, des bords périphériques intérieurs 32a à 34a des feuilles de matériau de base 32 à 34 intermédiaires, et du bord périphérique intérieur 35a de la feuille de matériau de base 35 de l’autre côté extrémité est doté d’une forme essentiellement cylindrique. Les bords périphériques intérieurs 31a et 35a des feuilles de matériau de base 31 et 35 d’un et de l’autre côté extrémité sont formés de façon à être plus larges que les bords périphériques intérieurs 32a à 34a des feuilles de matériau de base 32 à 34 intermédiaires. Dans le cas dans lequel la partie en résine extérieure 3 comporte une pluralité de feuilles de matériau de base 32 à 34 intermédiaires, leurs bords périphériques intérieurs 32a à 34a peuvent être formés de façon à présenter une taille essentiellement égale.
Il est cependant également possible de former le bord périphérique intérieur d’une seule des feuilles de matériau de base d’un et de l’autre côté extrémité de façon à ce qu’il soit plus large que les bords périphériques intérieurs des feuilles de matériau de base intermédiaires. Dans ce cas, le bord périphérique intérieur de l’autre des feuilles de matériau de base d’un et de l’autre côté extrémité peut être formé de façon à être essentiellement égal aux bords périphériques intérieurs des feuilles de matériau de base intermédiaires. En outre, dans le cas dans lequel la partie en résine extérieure comporte une pluralité de feuilles de matériau de base intermédiaires, le bord périphérique intérieur d’au moins une feuille de matériau de base intermédiaire peut être formé de façon à présenter une taille différente de celle du bord périphérique intérieur d’une autre feuille de matériau de base intermédiaire.
L’axe central 3b du bord périphérique intérieur 3a de la partie en résine extérieure 3 coïncide essentiellement avec l’axe central 2b de la partie en résine intérieure 2. Dans la partie en résine extérieure 3, les axes centraux 31b, 32b, 33b, 34b et 35b des bords périphériques intérieurs 31a, 32a, 33a, 34a et 35a des feuilles de matériau de base 31, 32, 33, 34 et 35 d’un côté extrémité, intermédiaires et de l’autre côté extrémité peuvent coïncider essentiellement les uns avec les autres de façon à constituer l’axe central 3b du bord périphérique intérieur 3a. En outre, chacun des bords périphériques intérieurs 31a à 35a des feuilles de matériau de base 31 à 35 d’un côté extrémité, intermédiaires et de l’autre côté extrémité peuvent être dotés d’une forme essentiellement cylindrique de telle sorte que leur centre soit essentiellement l’axe central 3b du bord périphérique intérieur 3a de la partie en résine extérieure 3.
Le bord périphérique intérieur 3a de la partie en résine extérieure 3 correspond au bord périphérique 3a d’un trou débouchant temporaire 3c de la partie en résine extérieure 3 décrit ci-dessous. En outre, les bords périphériques intérieurs 31a, 32a, 33a, 34a et 35a de la pluralité de feuilles de matériau de base 31, 32, 33, 34 et 35 correspondent respectivement aux bords périphériques 31a, 32a, 33a, 34a et 35a de trous débouchants temporaires 31c, 32c, 33c, 34c et 35c décrits ci-dessous.
Comme illustré sur les figures 2 à 4, l’élément en métal 4 comporte un premier élément 41 inséré dans le trou débouchant 1a de la structure 1. Le premier élément 41 est une vis de boulon 41. La vis de boulon 41 comporte une partie filetée mâle 41a insérée dans le trou débouchant 1a. En outre, la vis de boulon 41 comporte une partie tête 41b située du côté extrémité proximale dans la direction longitudinale de la partie filetée mâle 41a. La périphérie extérieure de la partie tête 41b est plus large que la périphérie extérieure de la partie filetée mâle 41a. Toutefois, l’élément de ce côté extrémité peut être un élément autre qu’une vis de boulon. Par exemple, l’élément en métal peut être une vis, un rivet ou analogue.
La partie tête 41b de la vis de boulon 41 vient en contact avec la partie d’extrémité 21 de la partie en résine intérieure 2 dans la direction d’épaisseur de la structure 1. Ainsi, une région de contact C1 dans la direction d’épaisseur de la partie en résine intérieure 2 comprend la partie d’extrémité 21 de la partie en résine intérieure 2.
Comme illustré sur la figure 4, l’élément en métal 4 comporte en outre un deuxième élément 42 qui peut être fixé au premier élément 41. Le deuxième élément 42 peut être un écrou 42 qui peut être mis en prise par vissage avec la partie filetée mâle 41a de la vis de boulon 41. Cependant, le deuxième élément n'est pas limité à un écrou.
De plus, l’élément en métal 4 peut comporter en outre un troisième élément 43 qui est maintenu entre les premier et deuxième éléments 41 et 42 conjointement avec la partie en résine intérieure 2. Le troisième élément 43 est disposé de façon à venir en contact avec l’autre partie d’extrémité 22 de la partie en résine intérieure 2 dans la direction d’épaisseur de la structure 1. Le troisième élément 43 est une plaque en métal 43. La plaque en métal 43 comporte un trou d’insertion 43a s’étendant à travers elle de façon à permettre l’insertion de la partie filetée mâle 41a de la vis de boulon 41. La plaque en métal 43 comporte en outre une partie d’appui 43b formée à la périphérie du trou d’insertion 43a pour venir en contact uniquement avec l’autre partie d’extrémité 22 de la partie en résine intérieure 2 dans la direction d’épaisseur de la structure 1. Ainsi, la région de contact C1 dans la direction d’épaisseur de la partie en résine intérieure 2 peut comprendre l’autre partie d’extrémité 22 de la partie en résine intérieure 2 en plus de la partie d’extrémité 21 de la partie en résine intérieure 2.
Toutefois, le troisième élément peut être un élément autre qu’une plaque en métal. Par exemple, l’élément de l’autre côté peut être une rondelle en métal, une feuille en métal, un film en métal, un bloc en métal ou similaire. En outre, au lieu du premier élément, le troisième élément peut être disposé de façon à venir en contact avec une partie d’extrémité de la partie en résine intérieure dans la direction d’épaisseur de la structure. Dans ce cas, l’élément en métal peut comporter un quatrième élément qui est disposé de façon à venir en contact avec l’autre partie d’extrémité de la partie en résine intérieure dans la direction d’épaisseur de la structure, ou le deuxième élément peut être disposé de façon à venir en contact avec l’autre partie d’extrémité de la partie en résine intérieure dans la direction d’épaisseur de la structure.
En outre, la partie filetée mâle 41a de la vis de boulon 41 peut être mise en contact avec la partie bord périphérique 1b du trou débouchant 1a de la structure 1 dans une direction en plan essentiellement perpendiculaire à la direction d’épaisseur de la structure 1. En d’autres termes, dans une direction en plan, la partie filetée mâle 41a de la vis de boulon 41 peut venir en contact avec la partie en résine intérieure 2 formant la partie bord périphérique 1b du trou débouchant 1a, plus spécifiquement la partie d’extrémité 21, l’autre partie d’extrémité 22 et la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2. Ainsi, la partie en résine intérieure 2 peut comprendre une région de contact C2 dans la direction en plan venant en contact, dans la direction en plan, avec l’élément en métal 4, par exemple, la partie filetée mâle 41a de la vis de boulon 41.
Aperçu d’un procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres
Un aperçu d’un procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres 1 selon le présent mode de réalisation sera présenté ci-après. Comme illustré sur les figures 1 à 4, le procédé de fabrication correspond à un procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres 1 comportant le trou débouchant 1a.
Comme illustré sur la figure 5, le procédé de fabrication de la structure 1 comprend une étape de préparation au cours de laquelle un découpage est effectué sur chacune de la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 et, lors de ce découpage, des trous débouchants temporaires 31c à 35c sont respectivement formés dans la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35. Comme illustré sur la figure 6, le procédé de fabrication de la structure 1 comprend une étape d’empilement au cours de laquelle la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 sont empilées les unes sur les autres de telle sorte que les trous débouchants temporaires 31c à 35c de la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 ayant été ainsi soumises à un découpage soient continus dans la direction d’épaisseur de la structure 1.
Comme illustré sur la figure 7, le procédé de fabrication de la structure 1 comprend une étape de moulage au cours de laquelle un moulage est effectué sur la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 ainsi empilées les unes sur les autres. Au cours de l’étape de moulage, la partie en résine intérieure 2 constituée de la résine de matrice est formée de façon à couvrir les bords périphériques 31b à 35b des trous débouchants temporaires 31c à 35c de la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35. Comme illustré sur la figure 8, le procédé de fabrication de la structure 1 comprend une étape de façonnage du trou au cours de laquelle le trou débouchant 1a est formé de façon à s’étendre à travers la partie en résine intérieure 2 ainsi formée lors de l’étape de moulage. Dans le procédé de fabrication de la structure 1, l’étape de préparation, l’étape d’empilement, l’étape de moulage et l’étape de façonnage du trou décrites ci-dessus sont exécutées dans cet ordre, et la structure en résine renforcée de fibres 1 est ainsi fabriquée.
En outre, le procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres 1 peut se dérouler comme suit. Comme illustré sur la figure 5, au cours de l’étape de préparation, les trous débouchants temporaires 31c et 35c de deux feuilles de matériau de base 31 et 35 parmi la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 peuvent être formés de façon à être plus larges que les trous débouchants temporaires 32c à 34c du reste des feuilles de matériau de base 32 à 34. Comme illustré sur la figure 6, dans ce cas, au cours de l’étape d’empilement, ces deux feuilles de matériau de base 31 et 35 peuvent être respectivement disposées aux deux extrémités dans la direction d’épaisseur de la structure 1.
Toutefois, au cours de l’étape de préparation, il est également possible de former le trou débouchant temporaire d’une feuille de matériau de base parmi la pluralité de feuilles de matériau de base de façon à ce qu’il soit plus large que les trous débouchants temporaires du reste des feuilles de matériau de base. Dans ce cas, au cours de l’étape d’empilement, cette feuille de matériau de base peut être disposée à une extrémité dans la direction d’épaisseur de la structure.
Détails du procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres
En détail, le procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres 1 peut se dérouler comme suit. Bien que cela ne soit pas indiqué de façon particulièrement claire, lors du découpage au cours de l’étape de préparation, les feuilles de matériau de base 31 à 35 sont découpées de façon à donner une forme extérieure souhaitée à la structure 1. Par exemple, le découpage et l’usinage réalisés pour façonner les trous débouchants temporaires 31c à 35c peuvent être exécutés de façon à découper chacune de la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 en une fois en utilisant un moule présentant une forme extérieure souhaitée et une partie bord tranchant correspondant aux trous débouchants temporaires 31c à 35c.
Au cours de l’étape de préparation, dans le cas dans lequel la partie en résine extérieure 3 comporte une pluralité de feuilles de matériau de base 32 à 34 intermédiaires, leurs trous débouchants temporaires 32c à 34c peuvent être formés de façon à présenter une taille essentiellement égale. Comme décrit ci-dessus, dans le cas dans lequel le trou débouchant temporaire d’une seule des feuilles de matériau de base d’un et de l’autre côté extrémité est formé de façon à être plus large que les trous débouchants temporaires des feuilles de matériau de base intermédiaires, il est également possible de faire en sorte que le trou débouchant temporaire de l’autre des feuilles de matériau de base de l’un et de l’autre côté extrémité soit formé de façon à présenter essentiellement la même taille que les trous débouchants temporaires des feuilles de matériau de base intermédiaires. En outre, dans le cas dans lequel la partie en résine extérieure comporte une pluralité de feuilles de matériau de base intermédiaires, le trou débouchant temporaire d’au moins une feuille de matériau de base intermédiaire peut être formé de façon à présenter une taille différente de celle du trou débouchant temporaire d’une feuille de matériau de base intermédiaire différente.
Comme illustré sur la figure 7, au cours de l’étape de moulage, un trou débouchant préliminaire P, qui est plus petit que le trou débouchant 1a de la structure 1, est formé dans la partie en résine intérieure 2. L’axe central p1 du trou débouchant préliminaire P peut coïncider essentiellement avec l’axe central 1c du trou débouchant 1a. En outre, l’axe central p1 du trou débouchant préliminaire P peut coïncider essentiellement avec l’axe central 2b de la partie en résine intérieure 2. Toutefois, l’axe central du trou débouchant préliminaire n’est pas limité à cela. En outre, l’étape de moulage peut être exécutée de telle sorte qu’aucun trou débouchant préliminaire ne soit formé dans la partie en résine intérieure.
Bien que cela ne soit pas indiqué de façon particulièrement claire, au cours de l’étape de façonnage du trou, le trou débouchant 1a est formé en exécutant un traitement de perçage sur la partie en résine intérieure 2 au moyen d’un outil de perçage, tel qu’une perceuse ou similaire. Au cours du traitement de perçage, le trou débouchant préliminaire P peut être utilisé comme un trou d’accès pour l’outil de perçage.
Comme décrit ci-dessus, la structure en résine renforcée de fibres 1 du présent mode de réalisation comporte la partie en résine intérieure 2 formant la partie bord périphérique 1b du trou débouchant 1a de celle-ci, et la partie en résine extérieure 3 disposée de façon à être adjacente au bord périphérique extérieur 2a de la partie en résine intérieure 2. La partie en résine intérieure 2 est constituée d’une résine de matrice, et la partie en résine extérieure 3 comprend une pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 constituées d’une résine renforcée de fibres comprenant de la fibre et une résine de matrice. La pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 sont empilées les unes sur les autres dans la direction d’épaisseur de la structure 1, et les parties en résine intérieure et extérieure 2 et 3 sont formées d’un seul tenant à partir de la résine de matrice de façon à être continues l’une relativement à l’autre.
En outre, le procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres 1 selon le présent mode de réalisation comprend : une étape d’empilement, au cours de laquelle une pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 sont empilées les unes sur les autres de telle sorte que les trous débouchants temporaires 31c à 35c s’étendant à travers la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 soient continus les uns par rapport aux autres dans la direction d’épaisseur de la structure 1 ; une étape de moulage, au cours de laquelle la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 empilées les unes sur les autres sont moulées tout en formant la partie en résine intérieure 2 de façon à couvrir les bords périphériques des trous débouchants temporaires 31c à 35c de la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 empilées les unes sur les autres ; et une étape de façonnage du trou, au cours de laquelle le trou débouchant 1a est formé de façon à s’étendre à travers la partie en résine intérieure 2.
Dans cette structure, la dureté de la partie en résine intérieure 2 constituée d’une résine de matrice est inférieure à la dureté de la partie en résine extérieure 3 comprenant la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 constituées d’une résine renforcée de fibres comprenant de la fibre et une résine de matrice. Ainsi, au cours de l’étape de façonnage du trou, le trou débouchant 1a peut être formé aisément dans la partie en résine intérieure 2. En outre, le temps d’exécution pour l’étape de façonnage du trou peut être réduit, et l’usure de l’outil de perçage servant à former le trou débouchant 1a, tel qu’une perceuse ou similaire, peut être réduite. Par conséquent, le trou débouchant 1a peut être aisément formé dans la structure 1, et le rendement de fabrication de la structure 1 comportant le trou débouchant 1a peut être amélioré. De plus, dans cette construction, la partie en résine intérieure 2 ne comprenant pas de fibre et la partie en résine extérieure 3 comprenant de la fibre sont formées avec une distinction claire entre elles. Ainsi, il est possible d’éliminer la génération d’une concentration de sollicitation pouvant être attribuée à un changement de la densité de la fibre, et il est possible d’éliminer de manière efficace une réduction de la résistance de la structure en résine renforcée de fibres 1.
En particulier, même dans le cas dans lequel la résine renforcée de fibres de la structure 1 comprend de la fibre de carbone, la partie en résine intérieure 2 constituée d’une résine de matrice comporte la région de contact C1 dans la direction d’épaisseur venant en contact avec l’élément en métal 4 inséré dans le trou débouchant 1a dans la direction d’épaisseur de la structure 1, de telle sorte qu’il est possible d’éviter de manière efficace la génération d’une érosion électrique de l’élément en métal 4 pouvant être attribuée au contact entre la structure 1 comprenant de la fibre de carbone et l’élément en métal 4. Ainsi, il est possible d’éliminer de manière efficace une réduction de la résistance de la structure 1 utilisant l’élément en métal 4.
Au cours de l’étape de préparation du procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres 1 selon le présent mode de réalisation, il est possible d’effectuer simultanément un découpage sur la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 et la formation des trous débouchants temporaires 31c à 35c. Ainsi, le rendement de fabrication de la structure 1 comportant le trou débouchant 1a peut être amélioré.
Dans la structure en résine renforcée de fibres 1 selon le présent mode de réalisation, le bord périphérique extérieur 21a, 22a d’au moins l’une des deux parties d’extrémité 21 et 22 de la partie en résine intérieure 2 est formé de façon à être plus large que le bord périphérique extérieur 23a de la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2.
Dans le procédé de fabrication de la structure en résine renforcée de fibres 1 selon le présent mode de réalisation, au cours de l’étape de préparation, le trou débouchant temporaire 31c, 35c d’une ou de deux feuilles de matériau de base parmi la pluralité de feuilles de matériau de base 31 à 35 est formé de façon à être plus large que les trous débouchants temporaires 32c à 34c du reste des feuilles de matériau de base 32 à 34 et, au cours de l’étape d’empilement, ladite feuille de matériau de base 31c est disposée à une extrémité dans la direction d’épaisseur de la structure 1, ou les deux feuilles de matériau de base 31c et 35c sont respectivement disposées aux deux extrémités dans la direction d’épaisseur de la structure 1.
Dans cette construction, dans le cas dans lequel une partie d’extrémité 21 de la partie en résine intérieure 2 est formée de façon à être plus large que la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2 et l’élément en métal 4 comporte, par exemple, la vis de boulon 41 comme mentionné ci-dessus, la partie d’extrémité 21 de la partie en résine intérieure 2 vient en contact avec la partie tête 41b de la vis de boulon 41 en métal dans la direction d’épaisseur de la structure 1. En outre, dans le cas dans lequel une et l’autre partie d’extrémité 21 et 22 de la partie en résine intérieure 2 sont formées de façon à être plus larges que la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2 et l’élément en métal 4 comporte, par exemple, la plaque en métal 43 comme mentionné ci-dessus en plus de la vis de boulon 41, l’autre partie d’extrémité 22 de la partie en résine intérieure 2 vient en contact avec la plaque en métal 43 dans la direction d’épaisseur de la structure 1. Ainsi, en particulier, même dans le cas dans lequel la résine renforcée de fibres de la structure 1 comprend de la fibre de carbone, il est possible d’éviter de manière efficace la génération d’une érosion électrique de l’élément en métal 4 pouvant être attribuée au contact entre la structure 1 comprenant de la fibre de carbone et l’élément en métal 4. Ainsi, il est possible d’éliminer une réduction de la résistance de la structure 1 utilisant l’élément en métal 4.
En outre, le bord périphérique extérieur 23a de la partie intermédiaire 23 de la partie en résine intérieure 2 est plus petit que le bord périphérique extérieur 21a, 22a d’au moins l’une des deux parties d’extrémité 21 et 22 de la partie en résine intérieure 2, tandis que la partie en résine extérieure 3 adjacente au bord périphérique extérieur 23a de la partie intermédiaire 23 de cette partie en résine intérieure 2 peut être formé de façon à être large. La résistance de cette partie en résine extérieure 3 est supérieure à la résistance de la partie en résine intérieure 2, de telle sorte que la résistance au niveau de la partie intermédiaire dans la direction d’épaisseur de la structure 1 peut être améliorée.
Bien qu’un mode de réalisation de la présente invention ait été décrit ci-dessus, la présente invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-dessus et permet des modifications et altérations sur la base de son concept technique.
- 1 : Structure en résine renforcée de fibres (Structure)
- 1a : Trou débouchant
- 1b : Partie bord périphérique
- 2 : Partie en résine intérieure
- 2a : Bord périphérique extérieur
- 21 : Partie d’extrémité (Partie d’extrémité)
- 21a : Bord périphérique extérieur
- 22 : Autre partie d’extrémité (Partie d’extrémité)
- 22a : Bord périphérique extérieur
- 23 : Partie intermédiaire
- 23a : Bord périphérique extérieur
- 3 : Partie en résine extérieure
- 3c : Trou débouchant temporaire
- 31 à 35 : Première à cinquième feuilles de matériau de base
- 31a à 35a : Bord périphérique intérieur (Bord périphérique)
- 31c à 35c : Trou débouchant temporaire
- 4 : Élément en métal
- C1 : Région de contact dans la direction d’épaisseur (Région de contact)
[Document Brevet 1] JP 2017-132085 A

Claims (6)

  1. Structure en résine renforcée de fibres (1) comportant un trou débouchant (1a), la structure en résine renforcée de fibres (1) comprenant :
    une partie en résine intérieure (2) formant une partie bord périphérique (1b) du trou débouchant (1a) ; et
    une partie en résine extérieure (3) disposée de façon à être adjacente à un bord périphérique extérieur (2a) de la partie en résine intérieure (2), la partie en résine intérieure (2) étant formée par une résine de matrice, la partie en résine extérieure (3) comprenant une pluralité de feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) constituées d’une résine renforcée de fibres comprenant de la fibre et la résine de matrice, la pluralité de feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) étant empilées les unes sur les autres dans une direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres (1), et les parties en résine intérieure (2) et extérieure (3) étant formées d’un seul tenant par la résine de matrice de façon à être continues l’une relativement à l’autre.
  2. Structure en résine renforcée de fibres (1) selon la revendication 1, dans laquelle la partie en résine intérieure (2) comporte une région de contact venant en contact avec un élément en métal (4) inséré dans le trou débouchant (1a) dans la direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres (1).
  3. Structure en résine renforcée de fibres (1) selon la revendication 2, dans laquelle la partie en résine intérieure (2) comporte deux parties d’extrémité (21, 22) respectivement situées au niveau des deux parties d’extrémité dans la direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres (1), et une partie intermédiaire (23) située entre les deux parties d’extrémité de la partie en résine intérieure (2) dans la direction d’épaisseur, et le bord périphérique extérieur (2a) d’au moins l’une des deux parties d’extrémité (21, 22) de la partie en résine intérieure (2) est formé de façon à être plus large que le bord périphérique extérieur (23a) de la partie intermédiaire (23) de la partie en résine intérieure (2).
  4. Procédé de fabrication d’une structure en résine renforcée de fibres (1) comportant un trou débouchant (1a), le procédé comprenant :
    une étape d’empilement consistant à empiler les unes sur les autres une pluralité de feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) de façon à créer un trou débouchant temporaire (3c) s’étendant à travers la pluralité de feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) de manière continue dans une direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres (1), les feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) étant constituées d’une résine renforcée de fibres comportant de la fibre et une résine de matrice ;
    une étape de moulage consistant à mouler la pluralité de feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) empilées les unes sur les autres tout en formant une partie en résine intérieure (2) qui couvre un bord périphérique (31a, 32a, 33a, 34a, 35a) du trou débouchant temporaire (3c) de la pluralité de feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) empilées les unes sur les autres et est constituée de la résine de matrice ; et
    une étape de façonnage du trou consistant à façonner le trou débouchant (3c) de telle sorte que le trou débouchant s’étende à travers la partie en résine intérieure.
  5. Procédé selon la revendication 4, comprenant une étape de préparation au cours de laquelle un découpage est effectué sur chacune de la pluralité de feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) et le trou débouchant temporaire (3c) est façonné au moment du découpage, l’étape de préparation étant réalisée avant l’étape d’empilement.
  6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel au cours de l’étape de préparation, le trou débouchant temporaire (3c) d’une ou de deux feuille(s) de matériau de base parmi la pluralité de feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) est réalisé de façon à être plus large que les trous débouchants temporaires (31c, 32c, 33c, 34c, 35c) du reste des feuilles de matériau de base parmi la pluralité de feuilles de matériau de base (31, 32, 33, 34, 35) et, au cours de l’étape d’empilement, la feuille de matériau de base est disposée à une extrémité dans la direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres (1), ou les deux feuilles de matériau de base sont respectivement disposées aux deux extrémités dans la direction d’épaisseur de la structure en résine renforcée de fibres (1).
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