Brevet FR2525531A1 — publié le 19831028

L'invention est relative à un procédé de fabrica- tion d'éléments composites du type sandc;ich, notammert pour véhicules automobiles, dans lequel on remplit de mousse de matière plastique la cavité délimitée par deux coquilles en tôles préformées, qui prennent appui l'une sur l'autre et sont assemblées. On connaît, par la DE-AS 15 30 540 un pavillon de véhicule automobile dans lequel deux coquilles formées de tôles métalliques préfabriquées, qui sont en appui l'une sur l'autre et assemblées, sont remplies d'une mousse de matière plastique, pour obtenir une plus grande solidité avec un poids réduit Ici, les deux coquilles sont munies de nervures croisées, et par l'intermédiaire desquelles elles prennent appui l'une sur l'autre. Cet élément composite connu présente l'inconvé- nient qu'il ne peut être rempli de mousse que par l'intro- duction de composants fluides d'une matière plastique et déclenchement de la réaction de ces composants et que, dans certains cas, on doit utiliser des dispositifs qui soutiennent la forme des coquilles pour éviter le gonfle- ment des éléments Les moulures représentées sont mal appropriées pour un élément sandwich parce que, en présence d'une sollicitation, elles conduisent à une séparation entre la coquille et le remplissage de mousse. On connaît, par la DE-OS 28 45 708, un procédé pour fabriquer une carrosserie de véhicule automobile, ainsi qu'une carrosserie de véhicule automobile fabriquée selon ce procédé Dans ce procédé, l'ossature d'un élément de carrosserie, qui est formée d'une façon traditionnelle de pièces de tôle embouties doit comporter un rebord d'appui sur lequel un panneau sandwich peut ensuite être posé et assemblé rigidement à l'ossature Ici, l'assembla- ge doit s'effectuer ensuite par collage et les bords coupés libres du panneau stratifié doivent ensuite être recouverte par des moulures de protection appropriées. Ce procédé connu présente donc l'inconvénient qu'on doit d'abord former deux demi-pièces finies qui sont ensuite assemblées en un élémnent de carrosserie fini qui peut être fixé ou articulé à la carrosserie. Le but de l'invention est de fournir un procédé de fabrication d'élément composites du type stratifié, ou en sandwich, en particulier pour véhicules automobiles et des éléments composites fabriqués selon ce procédé, procédé qui permette un maniement considérablement sim plifié pendant sa fabrication et une fixation beaucoup plus simple sur les autres éléments de la carrosserie. Suivant l'invention, ce problème est résolu grâce à un procédé suivant lequel: a) on forme une coquille supérieure et une coquille inférieure en tôle mince apte à l'emboutissage profond et on les nettoie dans le cas d'une très forte salissure; b) on introduit sans les fixer une ou plusieurs pièce(s) découpée(s) ou profilée(s) en forme de plaques, faites d'une matière plastique pouvant être transformée en mousse et renforcées de fibres minérales; c) on assemble les deux coquilles le long de leurs bords et éventuellement dans des zones supplémentaires par sou- dage par points, sertissages ou brasage et d) on soumet l'élément composite préfabriqué à un traitement thermique d'une durée d'environ 10 minutes à une température d'envi- ron 200 C. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les pièces découpées ou moulées en forme de plaques qui sont introduits entre les deux coquilles de tôle présen- tent localement des variations d'épaisseur, d'une façon qui correspond à la section de la cavité à remplir, ou sont disposées en couches multiples. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu entre les deux coquilles en tôle, au moins deux pièces découpées ou profilées en forme de plaques faites d'une matière plastique pouvant former une mousse et qui sont maintenues espacées l'une de l'autre par une couche intermédiaire élastique en mousse molle, jute, laine métallique ou autre matériau analogue. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la couche intermédiaire est poreuse ou perforée, pour per- mettre à la mousse de s'écouler vers l'intérieur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les bords des deux coquilles sont réalisés sous forme de bords simples, de bords sertis ou de bords sertis et roulés selon l'épaisseur de la tôle, pour assurer la formation d'une région de bord pouvant être soudée par points. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les pièces découpées ou profilées en forme de plaques sont formées d'une mousse de polyuréthane obtenue par réaction, renforcée de fibres minérales. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément composite comporte des zones d'assemblage pour permettre à des coquilles, notamment à des coquilles courbes de prendre appui l'une sur l'autre pour supporter les forces de cisaillement radiales qui se manifestent en présence de sollicitations à la flexion. Suivant encore une autre caractéristique de l'in- vention, les couches de revêtement présentent des formes courbes concaves pour permettre à la dilatation thermique de jouer un rôle d'appui dans le processus de traitement thermique grâce au fait que le procédé comprend les phases dans lesquelles, a) on préforme une coquille supérieure et une coquille inférieure en tôle mince apte à l'emboutissage profond et qu'on les nettoie dans le cas d'une salissure très grossière; b) on introduit sans les fixer un ou plusieurs éléments découpés ou profilés en forme de plaque, en une matière plastique pouvant être transformée en mousse et renforcée de fibres minérales; c) on assemble les deux coquilles le long de leurs bords, et éventuellement dans des zones supplémen- taires par soudage par points, par agrafage ou brasage, et d) on soumet l'élément composite préfabriqué à un traitement thermique d'une durée d'environ dix minutes à une température d'environ 2000 C, on obtient un élément composite qui peut être fabriqué sans manipulations délicates de matières plastiques liquides qui réagissent en développant une mousse et cet élément peut être incorporé aussitôt après sa préfabrication dans un ensemble de carrosserie de véhicule automobile. Le fait que les pièces en forme de plaque, décou- pées ou moulées présentent une épaisseur localement variable selon la section de la cavité à remplir, assure un remplis- sage total de mousse de l'élément composite. Le fait que l'on dispose entre les deux coquilles deux éléments en forme de plaques, découpés ou profilés, avec interposition d'une couche intermédiaire élastique faite d'une mousse molle, de jute, de laine métallique ou analogue, assure mnme dans le cas de grandes sections de la cavité, un moussage relativement uniforme pendant le traitement thermique et la sécurité de l'adhérence de la matière plastique transformée en mousse sur les coquilles. Le fait que la couche intermédiaire élastique est poreuse ou perforée assure un écoulement souhaitable de la mousse vers l'intérieur, pour détendre les pressions de mousse excessives. Du fait que le processus de moussage se déroule à une température élevée, il n'est pas nécessaire de net- toyer les pièces de tôle de l'huile de protection contre la corrosion On a observé que, en outre, on peut également laisser la graisse d'emboutissage sur les tôles si elle y est présente en petites quantités. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, la Fig la est une coupe schématique d'un élément composite préfabriqué; la Fig lb, est une coupe schématique de l'élertnt composite fini; la Fig 2 a est une coupe schématique d'une autre forme de réalisation d'un élément composite préfabriqué; la Fig 2 b est une coupe schématique de l'élément composite fini; les Fig 3 a, 3 b et 3 c sont des vues en coupe schématiques de la région de raccordement d'éléments compo- sites présentant des bords de différentes configurations; la Fig 4 est une vue en perspective d'un élément composite de forme bombée; la Fig 5 est une vue en perspective d'une car- rosserie de véhicule automobile; la Fig 6 est une coupe suivant ia ligne VI-VI de la Fig 5 qui représente un assemblage entre un élément composite du plancher et une tôle de paroi extérieure d'une paroi latérale de la carrosserie. Sur les Fig la et lb on a représenté un élément composite 1 qui est constitué par une coquille supérieure 2 et une coquille inférieure 3 en tôle mince apte à l'em- boutissage profond et, dans la cavité duquel est introduite sans la fixer une pièce découpée ou profilée 4 en forme de plaque qui est faite d'une matière plastiquepouvant dévelop- per une mousse, de préférence d'une mousse de polyuréthane ayant subi une réaction préalable avant que la coquille supérieure 3 et la coquille inférieure 3 ne soient assem- blées par soudage par points, le long de leurs bords 5 et éventuellement en d'autres points supplémentaires 6 Sur la Fig la, on peut voir que la pièce découpée ou profilée 4 en forme de plaque présente une partie découpée en un point d'assemblage 6 prévu. Après que l'élément composite 1 ainsi préfabriqué ait été soumis à un traitement thermique d'une durée d'envi- ron 10 minutes à une température d'environ 2000 C, on obtient l'élément composite fini 1 ' dont la cavité est remplie d'une mousse relativement uniforme. Sur les Fig 2 a et 2 b, on a représenté une autre forme de réalisation d'un élément composite 7, dans laquelle une coquille supérieure 8 et une coquil le inférieure 9 faites d'une tôle mince apte à l'emboutissage profond comportent des empreintes concaves de raidissement 10 de surface rela- tivement grande et sont ensuite assemblées entre elles par soudage par points, le long de leurs bords 13 et éven- tuellement en d'autres points supplémentaires 14 après la mise en place de deux pièces découpées ou profilées 11 en forme de plaques, faites d'une matière plastique pouvant former de la mousse, qui sont séparées par une couche inter- médiaire élastique 12 en mousse molle, en jute, laine métallique ou autre matière analogue. La couche intermédiaire élastique 12 a ici pour effet que, pendant le traitement thermique consécutif, la matière plastique 11 pouvant se transformer en mousse s'applique contre la paroi des coquilles 8 et 9, en établis- sant un contact qui favorise la transmission de la chaleur, de sorte qu'on peut ainsi assurer un moussage plus uniforme de grandes cavités. Le fait que la couche intermédiaire élastique soit réalisée sous une forme poreuse ou perforée, permet un dépla- cement désiré de la mousse vers l'intérieur, ce qui évite des pressions de mousse excessives et permet ainsi de remplir de mousse des éléments composites sans dispositif addition- nels de maintien en forme. Sur les Fig 3 a à 3 c on a indiqué les régions de raccordement de différents éléments composites, dont chacun est composé d'une coquille supérieure 2 et d'une coquille inférieure 3 qui sont assemblées entre elles et à un autre élément 15 de la carrosserie le long d'un simple bord 5. Dans une autre forme de réalisation, une coquille supérieure 2 ' est réunie à une coquille inférieure 3 " par un sertissage 16 et elles sont assemblées à nouveau a un élément 15 de la carrosserie par soldage par points. Dans une troisième forme de réalisation, une coquille supérieure 2 ''' est assemblée à une coquille inférieure 3 '"' par un sertissage double 17 et elles sont assemblées ensuite à un élément 15 de la carrosserie par soudage par points. Il ressort de l'examen de ces exemples que, même en utilisant des tôles minces aptes à l'emboutissage profond on peut toujours obtenir, grâce à une conformation appropriée des bords des deux coquilles, une épaisseur de matière qui permet de réaliser un parfait assemblage par soudage par points avec les dispositifs de soudage utilisés habituellement dans la construction de la carros- serie. La Fig 4 montre un élément composite bombé 18 qui présente à intervalles réguliers ou irréguliers des emboutis 19 dont chacun permet d'établir une liaison entre les deux coquilles par un point de soudage 20. On a représenté aux Fig 5 et 6 une utilisation possible des éléments composites représentés Un élément composite 21 de l'ensemble de plancher présente une région marginale 22 permettant le soudage par points ainsi que d'autres zones d'assemblage 23 permettant le soudage par points, de sorte que cet élément peut être assemblé à une tôle de paroi extérieure 24 pour former une poutre en caisson. Selon le choix de l'épaisseur de la tôle des coquilles préformées, l'élément composite préformé peut être incorporé par soudage dans l'ossature d'une carros- serie de véhicule automobile et ne subir le moussage défi- nitif que lors du traitement thermique habituel de la peinture, ou bien encore, dans le cas de l'utilisation de tôles très minces, l'élément composite peut être tout d'abord soumis à un traitement thermique afin que, possé- dant alors la rigidité nécessaire, il puisse ensuite être facilement manipulé et incorporé dans un ensemble de car- rosserie sans risques de gonflement ou autre déformation. REVENDICATIONS 1-Procédé se fabrication d'éléments composites du type stratifié, ou sandwich, notamment pour véhicules automobiles, dans lequel on remplit de mousse de matière plastique la cavité formée par deux coquilles en tôles préformées, qui prennent appui l'une sur l'autre et sont assemblées, carac- térisé par les phases suivantes dans lesquelles: a) on forme une coquille supérieure et une coquille inférieure ( 2 et 3) en tôle mince permettant l'emboutissage profond et on les nettoie, dans le cas d'une très forte salissure; b) on introduit sans les fixer une ou plusieurs pièce(s) découpée(s) ou profilée (s) ( 4) en forme de plaques, faites, d'une matière plastique pouvant être transformée en mousse et renforcées de fibres minérales; c) on assemble les deux coquilles ( 2 et 3) le long de leurs bords ( 5) et éventuelle- ment dans des zones supplémentaires ( 6) par soudage par points, sertissage ou brasage et d) on soumet l'élément composite préfabriqué ( 1) à un traitement thermique d'une durée d'environ 10 minutes à une température d'environ 2000 C. 2 Elément composite produit par le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces découpées ou profilées ( 4) en forme de plaques qui sont introduites entre les deux coquilles de tbles ( 2 et 3) pré- sentent localement des variations d'épaisseur, d'une façon qui correspond à la section de la cavité à remplir, ou sont disposées en couches multiples. 3 Elément composite produit par le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com- prend, entre les deux coquilles ( 8 et 9) en tôle, au moins deux pièces découpées ou profilées ( 11) en forme de pla- ques faites d'une matière plastique pouvant se transformer en mousse et qui sont maintenues espacées l'une de l'autre par une couche intermédiaire élastique ( 12) en mousse mol- le, jute, laine de métal ou autre matériau analogue. 4 Elément composite suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce que la couche intermédiaire ( 12) est poreuse ou perforée, pour permettre à la mousse de se répandre à l'intérieur. 5 Elément composite produit suivant le pro- cédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les bords ( 5,9, 16 ou 17 respectivement) des deux coquil- les ( 2 et 3) ou ( 2 " et 3 ") ou ( 2 '"' et 3 ''') sont réali- sés sous forme de bords simples ( 5) de bords sertis ( 16) ou-de bords sertis et roulés ( 17), selon l'épaisseur de latôle pour assurer la formation d'une région de bord permettant le soudage par points. 6 Elément composite suivant l'une des re- vendications 2 à 5, caractérisé en ce que les pièces dé- coupées ou profilées en forme de plaques ( 4 et 11 respec- tivement)sont formées d'une mousse de polyuréthane ayant subi une réaction préalable, renforcée de fibres minéra- les. 7 Elément composite suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des zones d'assemblage ( 19) pour permettre à des coquilles notamment aux coquilles courbes de prendre appui l'une sur l'autre pour supporter les forces de cisaillement ra- diales qui se manifestent en présence de sollicitations à la flexion. 8 Elément composite suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les couches de revête ent présentent des formes courbes concaves pour permettre à la dilatation thermique de jouer un rôle d'appui dans le processus de traitement thermique.