Brevet FR2542270A1 — publié le 19840914

ELEMENTS DE CARROSSERIE COMPOSITES. La présente invention se rapporte à des éléments de carrosserie composites constitués de métal et de matières synthétiques. La réalisation de pièces de carrosserie pour véhicules de trans- port, telles que des capots, ou des portes en matériaux compo- sites constitués par exemple à l'aide de résines polyesters ren- forcés de fibres de verre, est proposée en remplacement des tôles d'acier ou d'aluminium actuellement utilisées. Toutefois, l'emploi de plastiques renforcés présente diverses difficultés, en particulier celles liées à une rigidité insuffi- sante et à l'aspect de surface moins satisfaisant de ces produits, qui peuvent présenter localement des ondulations, retassures, piqûres, porosités, etc Ces défauts impliquent des gammes de peinture compliquées et coûteuses pour donner lieu à un aspect comparable à celui de la tôle peinte. Par ailleurs, on connaît aussi des pièces de carrosserie compo- sites, constituées d'un élément en matière synthétique renforcée de fibres recouvert d'une pièce métallique pour en améliorer l'aspect Le premier élément est fabriqué séparément dans un moule chauffé et sous pression, puis un flan métallique lui est rapporté lors d'une seconde opération, soit dans le moule, soit ultérieurement, au moyen d'un adhésif Ce procédé présente l'in- convénient d'être relativement lourd et coûteux, puisqu'il néces- site deux étapes de fabrication. L'objet de la présente invention concerne une réalisation nou- velle de pièces composites de carrosserie, selon laquelle l'asso- ciation des éléments métalliques et de matières synthétiques per- met d'utiliser au maximum les possibilités propres à chacun de ces matériaux tout en simplifiant leur procédé de fabrication. 49398 1 16: 254227 O 2- L'invention sera décrite à titre d'exemple non limitatif au regard des figures 1 à 16 ci-jointes qui se rapportent respectivement figure 1: à une vue de dessous d'un capot avant de véhicule automobile selon l'invention la figure 2 à une coupe du capot selon l'axe BB de la figure 1; la figure 3 à une coupe analogue selon l'axe AA la figure 4 à une coupe partielle analogue à la précédente d'une variante de l'invention; la figure 5: à une vue de face d'un hayon arrière de véhicule automobile selon l'invention; la figure 6: à une coupe du hayon selon l'axe AA de la figure précédente les figures 7 et 8 à une coupe du hayon selon l'axe BB de la figure 5, montrant deux réalisations différentes des nervures de renforcement; les figures 9 et 10: à deux vues analogues aux précédentes de variantes montrant la mise en oeuvre d'un premier moyen de rigi- dification du hayon les figures Il et 12 à deux vues analogues montrant la mise en oeuvre d'un second moyen de rigidification les figures 13 à 16: à une coupe de variantes de réalisations de l'invention montrant la possibilité de fixer un vitrage au cours de l'opération de surmoulage. En référence aux figures l à 3, on voit que le capot avant de véhi- cule qui y est représenté comporte essentiellement une zone centrale 49398 11676 -3 l métallique et une zone périphérique 2 en matière synthétique surmoulée La zone centrale l est constituée de une ou plusieurs pièces en tôle dessinées de manière à être peu coûteuses à fabri- quer (emboutis faciles à réaliser, forme de flans donnant lieu à de faibles chutes, etc). Les parties en tôle emboutie peuvent être réalisées avec des tôles d'acier, par exemple, préprotégées ou non, perforées ou non sur leur périphérie et, suivant nécessité, revêtues de primaires d'adhérence sur les parties qui seront surmoulées afin d'obtenir une bonne solidarisation entre la tôle et la matière synthétique surmoulée Les primaires retenus peuvent être à base de polyuréthan- ne ou de polyester comme il est généralement connu - L'emploi de tôle préprotégée peut permettre l'adoption d'une gamme de peinture simplifiée comportant l'application générale d'une laque, précédée ou non d'un sealer ou d'un apprêt pour con- férer l'adhérence sur plastique Il est ainsi possible d'obtenir une présentation unifiée en teinte. La zone périphérique 2 en matière synthétique est surmoulée sur la pièce centrale l considérée comme un insert qui lui est ainsi solidarisée; on profite de cette opération pour faire simultané- ment venir de moulage diverses nervures de rigidification 3 à 5 situées sur la face postérieure du capot, ainsi que des bossages ou des éléments de fixation de serrure 6, ou encore des pièces d'ar- ticulation de capot 7 -8, des embases defixation d'équilibreurs, etc comportant de moulage les trous, filelés ou non, nécessaires à la fixation ultérieure de pièces complémentaires. La matière synthétique retenue pour le surmoulage sera, de préfé- rence, choisie parmi des produits sans retrait, ou à faible re- trait, et on peut indiquer, à titre d'exemple non limitatif, des matériaux tels que des résines polyesters comportant une phase thermoplastique, renforcées de fibres de verre, connues en général sous le terme de résines renforcées " "Low Profile" On peut citer 49398 i l aussi les résines epoxydes renforcées de fibres et des thermo- plastiques renforcés, tels que Polyesters thermoplastiques (Poly- ethylène ou Polybutylène Téréphtalate: PET ou PBT), Polyamides chargés ou non, Polycarbonates, Polyacétals, etc. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ces plastiques sont surmoulés par injection, qu'ils soient à base thermoplas- tique ou thermodurcissable Dans ce dernier cas toutefois, il n'est pas exclu de les mettre en oeuvre par compression ou trans- fert. Une différenciation d'aspect peut être réalisée sur cette pièce de carrosserie entre la zone métallique et le pourtour en matière synthétique Ce dernier peut être de couleur et d'aspect de sur- face différents On pourra ainsi conserver des parties lisses au niveau des emboutis en tôle et en réaliser des surfaces grénées pour les parties extérieures en matière plastique surmoulée, ce qui est plus avantageux que de chercher à leur conférer un aspect lisse et brillant susceptible de révéler des défauts, malgré le surcroît de travail qui en découle. Les figures 3 et 4 montrent deux modes de fixation possibles de la matière synthétique périphérique 2 à l'élément centrale en tôle 1. Dans le premier cas, la liaison s'effectue sur des bordures de la pièce l sensiblement dans le prolongement horizontal de celle-ci, tandis que dans le second cas, les bords de la tôle reviennent en arrière sensiblement perpendiculairement à la façade de la pièce. Cette fixation peut être facilitée en créant des trous dans la tôle, donnant lieu à des rivets de matière après l'opération d'in- jection, ou par tout traitement de surface déjà connu favorisant cette adhérisation. Un autre exemple de réalisation de l'invention est illustré à la figure 5, qui représente un hayon arrière de véhicule automobile. 49398 11676 -5- On retrouve comme à la figure 1 la zone métallique 1, résultant d'une simple opération d'emboutissage et la bordure 2 en matériau synthétique qui entoure également en 2 ' la partie centrale évidée dans laquelle sera disposée la glace 20 Comme dans le cas précé- dent, des nervures de renfort, de différente section (droite, à la figure 7; en I, à la figure 8) sont venues de moulage. Cependant, on améliore sensiblement la rigidité en flexion et en torsion de la pièce, en disposant le plus loin possible de sa fibre neutre sur l'insert en tale 1, un noyau cellulaire 21 ou un noyau creux 23 24, fixé par des moyens temporaires tels qu'un adhésif, et définitivement solidarisé lors du surmoulage par injection de la bordure 2. Ce noyau 21 est prévu à des dimensions inférieures à la cavité correspondante du moule de telle sorte que, lors de l'opération de surmoulage, une partie de la matière surmoulé enrobe le noyau creux ou expansé, de manière à former un caisson solidaire de l'insert en tôle, lui conférant ainsi une grande rigidité. On obtient ainsi une structure sandwich visible à la figure 9 Le noyau 21 peut être réalisé par exemple en polyurethanne expansé, en matière phénolique expansée ou tout autre matériau allégé. Lorsqu'on emploie un noyau cellulaire, selon les différences de formes et de dimensions réalisées entre ce noyau et la cavité correspondante de l'outillage de surmoulage, on peut obtenir à volonté des différences d'épaisseur, des nervures 26 ou des par- ties qui rejoignent localement l'insert pour constituer des "rivets matière" 25 solidarisant l'insert en tôle 1 avec le pan- neau surmoulé 22 qui forme la structure sandwich (figure 10). Lorsqu'on emploie un noyau creux tel que 23 24 des figures 11 et 12, ce dernier peut être constitué de tôle 23 ou de polyester ren- forcé 24 Dans le premier cas, il est solidarisé à l'insert 1 lors du surmoulage du caisson 27. 49398 1 167 Dans le second cas, le matériau constituant le corps creux 24 pouvant transmettre les efforts, la solidarisation lors du sur- moulage n'est effectuée que par la création d'une bordure 28. Selon la variante des figures 13 à 16, on profite de l'opération d'injection créant la bordure 2 ' de l'emplacement 20 de la glace découpée dans la zone métallique 1, pour solidariser la glace 29 à l'ensemble 1 2 '. La glace 29 est préférentiellement en polycarbonate ou polymé- thacrylate, protégée ounon par un vernis et se trouve disposée avec l'insert 1 dans le moule avant l'opération de surmoulage. Ces matières permettent la réalisation des parties périphériques avec un retour 30 en contre dépouille (figure 1 k) ou avec un retour 31 percé de trous d'ancrage utilisés lors du surmoulage de la bordure 32 généralement en polyester (figures 15 et 16). L'insert en tôle 1 peut également comporter sur au moins l'un de ses rebords des trous 33 34 permettant sa solidarisation à la bordure 34 produite par surmoulage Dans le cas de la figure 16, on notera encore la conformation complémentaire de la zone péri- phérique 35 de la glace 29 et de la bordure inférieure de l'in- sert 1. Naturellement, le procédé de l'invention pourrait être appliqué à la fabrication d'autres éléments de carrosserie que des capots ou des hayons, qu'ils soient extérieurs, tels que des ailes des capots ou des portes, ou qu'ils soient intérieurs, tels que des planchers ou des tabliers par exemple Dans ce dernier cas en particulier, il est prévu, à l'aide des procédés décrits, de sur- mouler sur un support en tôle formant l'insert, selon les endroits ou on le désire, des parties d'éléments de chauffage, des supports d'instruments, de câblages, des arrêts de gaines, des paliers de passage de commandes et d'apporter des fonctions d'insonorisation, soit par la matière rapportée par surmoulage sur la tôle, soit en l'utilisant pour enrober des produits insonorisants en plaques appliqués au préalable sur le support. 49398 11676 -7 - REVENDICATIONS 1.o Elément de carrosserie composite métal-matière synthétique ren- forcée, caractérisé en ce qu'il comporte une zone centrale cons- tituée par au moins une pièce en tôle ( 1) de forme simple et une zone périphérique ( 2) de forme plus compliquée intégrant le cas échéant des éléments divers tels que des pièces d'articulation, de serrure, des nervures de raidissement, des renforts, des bos- sages, obtenus par surmoulage de matière synthétique. 2 Elément de carrosserie selon la revendication l, caractérisé en ce que les parties de la pièce ( 1), qui sont solidarisées à la zone périphérique ( 2) en matière synthétique, sont traitées de façon à améliorer l'adhérisation entre ces deux pièces, notamment par un traitement de surface connu en soi, ou par la création dans la tôle ( 1) de trous donnant naissance lors du surmoulage à des rivets de matière synthétique. 3 Elément de carrosserie selon la revendication l, caractérisé en ce que la zone périphérique ( 2) et les éléments divers venus de moulage avec elle sont surmoulés par injection ou transfert de polymères à faible retrait renforcés de fibres. 4 Elément de carrosserie selon la revendication l, caractérisé en ce que ledit élément à son stade final présente une zone cen- trale ( 1) en tôle dont l'aspect est lisse et brillant, contras- tant avec la zone périphérique ( 2) en matière synthétique dont l'aspect est gréné. 5 * Elément de carrosserie selon la revendication l, caractérisé en ce que sa rigidité est complétée par surmoulage sur la face interne de la zone centrale en tôle ( 1), de matière synthétique enrobant un noyau en matériau du type polyuréthanneexpansé ( 21), fixé avant le surmoulage par tout moyen temporaire connu, à dis- tance de la fibre neutre dudit élément. 49398 1 16; -8 - 6 o Elément de carrosserie selon la revendication 5, caractérisé en ce que le noyau en matière expansé comporte des parties en dépression permettant, lors du surmoulage de la matière synthé- tique, la formation de nervures ( 26) ou des zones de jonction ( 25) avec la tale ( 1). 7 Elément de carrosserie selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa rigidité est améliorée par surmoulage sur la face interne de la zone centrale en tale ( 1), de matière synthétique enrobant au moins partiellement un noyau creux ( 23 24), fixé avant le surmoulage par tout moyen temporaire connu, à distance de la fibre neutre dudit élément. 8 Elément de carrosserie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'onr profite de l'opération de surmoulage de la zone périphérique ( 2) pour conformer simultanément certains organes annexes complémentaires tels que des éléments de chauffage, des supports d'instruments, de câblage et des produits d'insonori- sation. 9 Elément de carrosserie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de surmoulage de la zone périphérique ( 2) est utilisée pour la solidarisation d'une glace ( 29) préalablement positionnée dans une découpe correspondante ( 20) de la pièce en tÈle ( 1). Elément de carrosserie selon la revendication 9, caractérisé en ce que la glace ( 29) est en une matière synthétique du type polycarbonate, le cas échéant protégé par un vernis, et que ses parties périphériques présentent une forme et une structure faci- litant sa solidarisation avec la matière surmoulée. 11 Elément de carrosserie selon la revendication 10, caractérisé en ce que le rebord de l'ouverture ( 20) de la pièce en t 8 le ( 1) déterminant l'emplacement de la glace ( 29) présente une forme et une structure facilitant sa solidarisation avec la matière surmoulée. 49398 11676