BE1016715A3

BE1016715A3 - Bielle.

Info

Publication number: BE1016715A3
Application number: BE2005/0380A
Authority: BE
Inventors: Cecile George; Laurent Seronveaux
Original assignee: Technical Airborne Components
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2007-05-08

Abstract

Bielle (1) composite comprenant un tube central (2) en une premiére matière, muni à au moins un bout d'une première surface d'assemblage, au moins un embout (3) présentant une première extrémité munie de moyens de fixation (5) de la bielle et une deuxièmùe extrémité pourvue d'une deuxième surface d'assemblage complémentaire de ladite première surface d'assemblage, lesdites première et deuxième surfaces d'assemblage formant entre elles, en position d'assemblage d'un embout avec ledit tube central, un espace annulaire.

Description


  "Bielle"

  
La présente invention est relative aux bielles, en particulier aux bielles à utiliser dans des domaines où celles-ci sont soumises à des niveaux de charges élevés et à des variations importantes de températures, comme par exemple dans le domaine de l'aéronautique.

  
Dans un avion, on fait usage d'un nombre très élevé de telles bielles. Celles-ci posent donc à présent un réel problème de poids.

  
La présente demanderesse a déjà tenté de réduire le poids des bielles, en fabriquant une partie de celles-ci en un matériau résistant, mais plus léger que les matériaux métalliques usuels, tels que l'aluminium ou l'acier. Ces tentatives ont été confrontées à des problèmes d'assemblage entre les parties de la bielle composite fabriquée, celle-ci ne répondant plus aux exigences pointues des avionneurs.

  
La présente invention a pour but de mettre au point une bielle plus légère que les bielles usuelles, qui réponde aux exigences de sollicitations mécaniques et thermiques posées par les avions de grande dimension développés à l'heure actuelle.

  
On a résolu ce problème, suivant l'invention, par une bielle composite comprenant
- un tube central en une première matière, muni, à au moins un bout, d'une première surface d'assemblage,
- au moins un embout en une seconde matière différente de ladite première matière, chaque embout présentant une première extrémité munie de moyens de fixation de la bielle et une deuxième extrémité pourvue d'une deuxième surface d'assemblage complémentaire de ladite première surface d'assemblage, lesdites première et deuxième surfaces d'assemblage formant entre elles, en position d'assemblage d'un embout avec ledit tube central, un espace annulaire,
- des moyens de guidage disposés sur une desdites première et deuxième surfaces d'assemblage, qui guident pendant l'assemblage un enfoncement mutuel entre un bout du tube central et ladite deuxième extrémité d'un embout,

   les moyens de guidage dans ladite position d'assemblage subdivisant l'espace annulaire en au moins deux compartiments en direction axiale de la bielle, et
- une matière adhésive logée dans lesdits compartiments dans ladite position d'assemblage.

  
Une telle bielle permet de faire usage d'un tube central en une matière de densité nettement inférieure à celle des embouts, ce qui permet de réduire de manière drastique le poids de la bielle. Les embouts sont fabriqués en une matière métallique, par exemple en métal ou en alliage métallique, notamment en acier ou en aluminium, de préférence en aluminium. Le tube central peut être fabriqué en une matière synthétique de densité inférieure à celle de la matière formant les embouts et connue pour sa grande résistance mécanique et son adaptation à des variations thermiques. On peut envisager par exemple, comme matière de ce genre, une matière composite à base d'une résine durcissable renforcée par des fibres, notamment des fibres de carbone, verre ou autres, ou des mélanges de ces fibres.

   La résine peut être toute résine durcissable connue de l'homme de métier, par exemple une résine durcissable par un agent de durcissement auquel elle est mêlée avant l'imprégnation des fibres. Comme résine durcissable, on peut citer par exemple des résines époxydes. Le durcissement peut aussi être obtenu par d'autres moyens connus de l'homme de métier, comme par exemple le durcissement à la chaleur ou sous l'action d'un rayonnement.

  
Dans l'espace annulaire formé entre les surfaces d'assemblage est logée une matière adhésive résistant aux efforts de traction et de compression auxquels sont généralement soumises les bielles. On peut envisager toute colle durcissable usuelle connue de tout homme de métier pour résister aux sollicitations mécaniques et thermiques dans le domaine de l'aéronautique. On peut citer par exemple des colles durcissables par exemple sous l'action de la chaleur, d'un pressage, ou d'un rayonnement, notamment la colle époxy "Adhésif Epoxy EC-3448" de la gamme Scotch-Weld&#65533; disponible auprès de la

  
 <EMI ID=1.1> 

  
de Vantico disponible auprès de la société Huntsman Advanced Materials et la colle époxy "EA9394" de la gamme Loctite&#65533;, disponible auprès de la société Henkel.

  
Les moyens de guidage prévus dans l'invention sont disposés sur une des surfaces de guidage. Une de leurs fonctions est de maintenir coaxialement le tube central et ses embouts lorsqu'ils sont assemblés par enfoncement l'un dans l'autre. Etant donné les très faibles tolérances permises, l'orientation des différentes pièces à enfiler doit être très précise. On peut envisager, comme moyens de guidage, des cannelures ou saillies périphériques sur une des surfaces d'assemblage. Ces cannelures sont avantageusement continues périphériquement.

  
Ces moyens de guidage présentent en outre une fonction supplémentaire qui est de subdiviser l'espace annulaire en plusieurs compartiments en direction axiale, après que l'assemblage a eu lieu. Cela signifie que, en direction axiale, l'espace annulaire comporte deux compartiments ou davantage. Les compartiments axialement voisins sont séparés par une cannelure servant de moyens de guidage. Cette cannelure est prévue pour garantir un maintien en place de la matière adhésive qui est appliquée entre et/ou sur les cannelures, pendant l'enfoncement mutuel entre l'embout et le tube central. Un entraînement de la matière adhésive en direction axiale, le long des surfaces d'assemblage, est ainsi empêché, ou en tout cas fortement réduit, ce qui favorise de manière notable et surprenante la résistance mécanique des pièces assemblées.

  
Suivant une forme de réalisation de l'invention, ladite deuxième extrémité dudit au moins un embout est de type mâle et, au cours de l'assemblage, est enfoncée à l'intérieur d'un bout correspondant de type femelle du tube central. On peut évidemment aussi prévoir une conformation inverse où l'extrémité de l'embout est de type femelle et le bout du tube central de type mâle.

  
Suivant une forme avantageuse de réalisation de l'invention, ladite deuxième extrémité est cylindrique et se termine en direction de ladite première extrémité par un épaulement d'un diamètre supérieur à ladite deuxième extrémité. Cet épaulement forme une butée capable de limiter l'enfoncement du tube central sur l'embout. Avantageusement, l'épaulement est muni d'un joint qui, en position d'assemblage, maintient à distance le bout correspondant du tube central. De cette manière, on évite que, sous compression, le tube, en butée directement sur l'épaulement, ne subisse un effet de "coin", qui provoque un gonflement du tube, avec possibilité d'une déchirure circonférentio-axiale des fibres.

   D'autre part, on élimine aussi de cette manière la formation d'un couple d'oxydoréduction entre le carbone des fibres et l'aluminium de l'embout, dans le cas d'usage de ces matériaux, ce qui évite toute oxydation possible.

  
D'autres formes de réalisation de la bielle suivant l'invention sont indiquées dans les revendications annexées.

  
La présente invention concerne également un embout destiné à faire partie d'une bielle composite suivant l'invention, ainsi qu'un tube central destiné à faire partie d'une bielle composite suivant l'invention.

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés. 

  
La figure 1 représente une vue en élévation latérale d'une forme de réalisation de bielle suivant l'invention. La figure 2 représente, à l'échelle agrandie, une vue partiellement en coupe axiale d'un embout de la bielle représentée sur la figure 1. Dans la partie en coupe axiale, une partie du tube central en position d'assemblage est aussi illustrée.

  
Ainsi qu'il ressort de ces figures, la bielle 1 comprend un tube central, en fibres renforcée imprégnées d'une résine synthétique durcissable, qui est assemblée à deux embouts 3 et 4 en matériau métallique. Chaque embout présente à son extrémité libre des moyens de fixation 5 usuels, par l'intermédiaire desquels la bielle est fixée aux organes auxquels elle doit transmettre un mouvement ou desquels elle doit recevoir un mouvement ou assurer une fixation.

  
Dans l'exemple illustré, l'extrémité de l'embout qui est à assembler avec le tube central 2 est de type mâle et, au cours de l'assemblage, elle est enfoncée à l'intérieur d'un bout correspondant de type femelle du tube central 2. Comme on peut le voir, l'extrémité mâle de l'embout 3 est cylindrique. A droite sur la figure 2, elle est munie d'un chanfrein 6 pour favoriser l'introduction du bout femelle du tube 2. Cette extrémité mâle se termine, en direction des moyens de fixation de 5, par un épaulement 7 qui présente un diamètre supérieur à celui de l'extrémité mâle.

   Dans l'exemple illustré cet épaulement est muni d'un joint souple 8 qui maintient axialement à distance le bout femelle du tube central 2 en position d'assemblage, ce qui permet d'éviter, en compression, une butée directe du tube 2 sur l'épaulement 7 et les inconvénients qui en résultent, comme indiqué précédemment.

  
En position d'assemblage, le tube central présente à son bout une surface interne d'assemblage 9 qui se trouve en face d'une surface externe d'assemblage 10, qui est située à la périphérie de l'extrémité mâle de l'embout 3 et qui présente une forme complémentaire de la surface d'assemblage 9. Dans l'exemple illustré, la surface d'assemblage 10 porte des moyens de guidage, sous la forme de deux cannelures périphériques continues 11. Celles-ci sont en saillie par rapport à la surface périphérique 10 par exemple de 0,2 mm. Elles sont prévues pour guider le bout femelle du tube central 2 pendant son enfoncement sur l'extrémité mâle de l'embout 3. Dans la position d'assemblage, dans cet exemple, les cannelures 11 et 12 subdivisent l'espace annulaire formé entre les surfaces d'assemblage 9 et 10 en trois compartiments 13, 14 et 15 qui se succèdent en direction axiale.

  
Avantageusement, la surface d'assemblage 10 présente une rugosité de surface par exemple sous la forme de stries circonférentielles 16. On pourrait bien sûr imaginer d'autres types de rugosité, par exemple sous la forme d'un gaufrage, de bossages, d'un grain superficiel, etc.

  
Avant l'assemblage, la surface d'assemblage 10 est enduite d'une colle courante dans le domaine de l'aéronautique. Elle est étalée sous la forme d'un film qui couvre les stries 16. Celles-ci favorisent l'adhérence de la colle sur l'embout. Pendant l'enfoncement de l'extrémité mâle de l'embout 3 dans le bout femelle du tube 2, la colle reste confinée dans les compartiments 13, 14 et 15. Elle ne peut plus, ou uniquement sur une distance réduite, glisser sur l'embout métallique, par effet de capillarité. De cette façon l'extrémité mâle de l'embout est collée au tube 2 sensiblement sur toute sa longueur.

  
Une série d'essais ont été effectués sur des bielles suivant l'invention C et des bielles comparatives : les bielles de comparaison A qui ne comportent ni joint d'espacement 8, ni compartiments 13, 14 et 15 où est logée la colle en position d'assemblage, et les bielles de comparaison B comportant un joint d'espacement, mais pas de compartiments 13, 14, 15.

  
Ces essais ont consisté à soumettre les bielles à un effort de traction à 95[deg.]C et à un effort de compression à 95[deg.]C jusqu'au point de rupture de la bielle. 

  
Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau cidessous.

  

 <EMI ID=2.1> 


  
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.

  
On pourrait par exemple imaginer que les cannelures et la colle soient portées sur la surface d'assemblage du tube central.

  
On pourrait aussi concevoir que les cannelures soient interrompues sur la périphérie, mais qu'elles soient disposées en quinconce de façon à toujours empêcher un glissement de la colle en direction axiale sur toute la longueur de la surface d'assemblage. 

REVENDICATIONS

  
1. Bielle (1) composite, comprenant
- un tube central (2) en une première matière, muni à au moins un bout d'une première surface d'assemblage,
- au moins un embout (3, 4) en une seconde matière différente de ladite première matière, chaque embout présentant une première extrémité munie de moyens de fixation (5) de la bielle et une deuxième extrémité pourvue d'une deuxième surface d'assemblage complémentaire de ladite première surface d'assemblage, lesdites première et deuxième surfaces d'assemblage formant entre elles, en position d'assemblage d'un embout avec ledit tube central, un espace annulaire,
- des moyens de guidage (11, 12) disposés sur une desdites première et deuxième surfaces d'assemblage, qui guident pendant l'assemblage un enfoncement mutuel entre un bout du tube central (2) et ladite deuxième extrémité d'un embout (3, 4),

   les moyens de guidage dans ladite position d'assemblage subdivisant l'espace annulaire en au moins deux compartiments (13-15) en direction axiale de la bielle (1), et
- une matière adhésive logée dans lesdits compartiments (13-15) dans ladite position d'assemblage.

Claims

2. Bielle composite suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite deuxième extrémité dudit au moins un embout (3, 4) est de type mâle et, au cours de l'assemblage, est enfoncée à l'intérieur d'un bout correspondant de type femelle du tube central (2).

3. Bielle composite suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ladite deuxième extrémité est cylindrique et se termine en direction de ladite première extrémité par un épaulement (7) d'un diamètre supérieur à ladite deuxième extrémité.

4. Bielle composite suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'épaulement (7) est muni d'un joint (8) qui, en position d'assemblage, maintient à distance le bout correspondant du tube central (2).

5. Bielle composite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de guidage (11,

12) ont une forme de cannelures, qui font saillie périphériquement de manière continue ou non sur la surface d'assemblage sur laquelle elles sont disposées.

6. Bielle composite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'au moins la surface d'assemblage sur laquelle sont disposés les moyens de guidage (11, 12) présentent une rugosité de surface (16).

7. Bielle composite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au moins la surface d'assemblage sur laquelle sont disposés les moyens de guidage (11, 12) est enduite de la matière adhésive, avant l'assemblage.

8. Bielle composite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ladite première matière présente une densité inférieure à ladite seconde matière.

9. Bielle composite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le tube central (2) est en matière synthétique renforcée par des fibres.

10. Bielle composite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que chaque embout (3, 4) est en matière métallique.

11. Embout destiné à faire partie d'une bielle composite suivant l'une des revendications 1 à 10.

12. Tube central destiné à faire partie d'une bielle composite suivant l'une des revendications 1 à 10.