Brevet FR2687974A1 — publié le 19930903

La présente invention concerne un châssis pour véhicule, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel châssis, et un véhicule ainsi équipé. Les premiers véhicules automobiles étaient équipés de châssis qui assuraient toute la rigidité du véhicule, et sur lesquels étaient montés les roues, le système moteur, la carrosserie, l'habitacle et les autres parties du véhicule. Ces châssis étaient habituellement constitués d'éléments en acier soudés entre eux. Cette technique aboutissait à des véhicules lourds et compliqués à assembler en grande série. Aujourd'hui, principalement pour des raisons de gain en poids et de simplification des chaines de fabrication, on réalise des véhicules à structure monocoque dans lesquels la carrosserie et le châssis forment ensemble une coque assurant la rigidité d'ensemble. Si cette technique convient pour la production de véhicules en grande série, elle est mal adaptée à la fabrication de véhicules fabriqués en petite série, pour lesquels on souhaite pouvoir utiliser une même structure de base pour réaliser des véhicules ayant des systèmes moteurs ou des carrosseries différentes. En outre, on sait que la technique des structures monocoques pose des problèmes de rigidité pour les modèles cabriolet. Un but principal de la présente invention est de perfectionner la technique des châssis pour améliorer les performances des véhicules équipés de châssis, notamment de véhicules cabriolet ou de véhicules produits en petite ou moyenne série. Un autre but de l'invention est que ce châssis puisse être fabriqué de manière simple et économique. L'invention propose ainsi un châssis pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments en tôle métallique pliée et au moins un élément en matériau synthétique assemblés au moyen d'un adhésif structural. Les éléments en tôle métallique, de préférence en aluminium, peuvent être mis en forme de manière relativement simple et économique par pliage contrairement aux longerons en acier emboutis des structures monocoques qui nécessitent un outillage coûteux, qui n'est compatible économiquement qu'avec des productions en grande série. Les éléments en matériau synthétique sont légers et peuvent être utilisés pour réaliser les parties peu sollicitées du châssis, par exemple le plancher de l'habitacle du véhicule, ou les parties du châssis ayant des formes relativement complexes difficiles à exécuter par pliage de tôles. L'assemblage des éléments par collage structural a l'avantage d'être précis et exécutable de façon simple et rapide, en comparaison avec la technique connue de rivetage. Le matériau synthétique peut être une matière plastique, par exemple le chlorure de polyvinyle, mais peut aussi être une matière composite à base de résine, telle qu'époxy, acrylique ou polyester, imprégnant des fibres aramides, de verre, ou de carbone. L'invention vise également un procédé de fabrication d'un châssis pour véhicule, caractérisé en ce qu'on forme par pliage des éléments en tôle métallique et en ce qu'on assemble ces éléments entre eux et avec des éléments en matériau synthétique par collage structural. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaitront dans la description cidessous d'un exemple non limitatif de réalisation, lue conjointement aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un véhicule équipé d'un châssis selon l'invention, la carrosserie du véhicule n'étant pas encore montée ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective du châssis du véhicule illustré à la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective du châssis avec coupe selon le plan III-III indiqué à la figure 2 et arrachement partiel ; et - la figure 4 est une vue agrandie d'un détail D de la figure 3. A la figure 1, on a représenté schématiquement un véhicule automobile 1, équipé d'un châssis 4 selon l'invention supportant le système moteur 2, les roues 3, la carrosserie (non représentée qui pourra par exemple être du type cabriolet), et les diverses parties du véhicule 1. Le châssis 4 comprend des éléments en tôle métallique pliée 6 à 17 et des éléments en matériau synthétique moulé 18, 19 (figure 2) en particulier un matériau composite. Ces différents éléments 6 à 19 sont assemblés par collage au moyen d'un adhésif structural. On entend par "adhésif structural" un adhésif, notamment industriel, connu de l'homme du métier, ayant de hautes caractéristiques mécaniques garanties dans le temps. Comme exemple d'adhésif structural, on peut citer les colles de type époxyde, acrylique, ou du type vendu sous la marque "Cyanolite". Les éléments en tôle métallique 6 à 15 sont formés par pliage de tôles d'aluminium, par exemple d'épaisseur 3 mm. Lors du pliage, on laisse sur les éléments 6 à 15 des bords 21 à 30, rabattus ou non, destinés à l'application de l'adhésif structural (figure 3). Dans l'exemple représenté, les éléments 16, 17 formant la partie supérieure des montants de portières sont réalisés en tôle d'acier et comportent également des bords rabattus 31, 32 en vue du collage (figure 3) sur les bords supérieurs 27, 28 des éléments en aluminium 9, 13 formant les montants de portières. Les éléments en tôle métallique 6 à 17 forment pour l'habitacle du véhicule 1 une structure en forme de cadre. Le plancher de l'habitacle fermant ce cadre est formé par un ou plusieurs éléments en matériau composite 18. Le tunnel central passant entre les sièges 35 est formé par un autre élément en matériau composite 19. Des zones de collage structural sont indiquées en A, B, C, D, à la figure 3. La zone A correspond au collage aluminium sur aluminium entre les bords rabattus 21, 22 des deux éléments longitudinaux 10, 11 au moyen d'un adhésif structural approprié. La zone B correspond au collage composite sur composite entre l'élément en matériau composite 18 formant le plancher de l'habitacle et le bord rabattu 41 de l'élément en matériau composite i9 formant le tunnel au moyen d'un adhésif structural approprié. La zone C correspond au collage acier sur aluminium entre les bords rabattus 31, 32 des éléments en acier 16 et les bords supérieurs 27, 28 des éléments en aluminium 9 formant montant de portière. La zone D, illustrée à plus grande échelle à la figure 4, correspond aux collages aluminium sur aluminium et composite sur aluminium entre les bords 29, 30 des éléments longitudinaux 10, 11 du châssis et le bord 42 de l'élément en matériau composite 18 formant le plancher de l'habitacle au moyen d'adhésifs structuraux appropriés 43, 44. Les bords 29 et 30 des éléments longitudinaux 10 et 11 forment une lèvre support sur laquelle s'appuie le bord 42 de l'élément 18. Les éléments longitudinaux 10, 11 assemblés forment un caisson lontidudinal de chaque côté du véhicule 1. Comme le montre l'arrachement de la figure 3, on peut disposer des éléments de renforcement transversaux 51, en tôle d'acier ou d'aluminium, en travers des espaces creux 50 des deux caissons. Ces éléments de renforcement 51 peuvent être collés sur les faces intérieures des éléments 10, 11. Aux extrémités avant et arrière du cadre du châssis 4 sont fixées des structures tubulaires mécanosoudées formant berceau, respectivement 37, 38. Ces structures tubulaires 37, 38 sont réalisées à partir de tubes d'acier et sont fixées par boulonnage sur des éléments en tôle pliée 7 du châssis (figures 1 et 2). A l'avant du véhicule 1, la structure tubulaire 37 est entourée par une partie déformable 39 qui s'étend au-delà de l'extrémité avant du châssis 4 pour soutenir l'avant de la carrosserie et amortir les chocs frontaux. A l'arrière du véhicule 2, la structure tubulaire 38 reçoit le système moteur -ou groupe moto-propulseur- 2 du véhicule. Ces structures tubulaires 37, 38 permettent un accès aisé aux différentes parties mécaniques du véhicule 1. Le châssis selon l'invention a l'avantage de pouvoir être fabriqué de manière simple et économique en production en petite ou moyenne série. Les tôles d'aluminium sont d'abord mises en forme, au moyen d'un outillage peu coûteux, pour obtenir les éléments 6 à 15. Les éléments en matériau composite 18, 19 peuvent être moulés pour leur donner des formes éventuellement complexes. Puis ces différents éléments sont assemblés par collage structural pour former la structure de l'habitacle du véhicule. Avant d'exécuter le collage, on peut placer quelques rivets de positionnement (non représentés) entre les bords juxtaposés des éléments. Les structures tubulaires 37, 38 sont ensuite boulonnées sur le châssis 4. Le châssis obtenu a une structure légère et présente de bonnes propriétés de résistnce en torsion et en flexion sans qu'il soit nécessaire de prévoir un grand nombre d'éléments de renforcement tels que 51. De manière surprenante, un véhicule de type cabriolet réalisé à partir d'un châssis selon l'invention est à la fois plus léger et plus rigide qu'un cabriolet réalisé selon la technique actuelle du monocoque avec renforcements. En outre, la carrosserie n'a plus, pour l'essentiel, qu'un rôle d'habillage et d'esthétique. Elle peut donc être dessinée très librement, et être fabriquée et montée par une entreprise n'ayant que de petits moyens d'étude et de réalisation. L'invention permet donc de concilier une amélioration des caractéristiques mécaniques avec une bien plus grande liberté dans la conception, le choix et le dessin des carrosseries. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à une exemple de réalisation particulier, on comprendra que cet exemple n'est pas limitatif et que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention. L'invention est applicable aux châssis de remorques routières. REVENDICATIONS 1. Châssis (4) pour véhicule (1), caractérisé en ce qu'il comprend des éléments en tôle métallique pliée (6 à 17) et au moins un élément en matériau synthétique (18, 19) assemblés au moyen d'un adhésif structural (43, 44). 2. Châssis conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments en tôle métallique (6 à 17) pliée forment une structure de l'habitacle du véhicule (1). 3. Châssis conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments en tôle métallique forment un cadre et en ce qu'un plancher de l'habitacle du véhicule (1), fermant ce cadre est formé par au moins un élément en matériau composite (18). 4. Châssis selon la revendication 3, caractérisé en ce que le plancher s'appuie sur une lèvre support formée par les éléments en tôle. 5. Châssis conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte à au moins une extrémité une structure tubulaire mécano-soudée formant berceau (37, 38). 6. Châssis conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la structure tubulaire mécanosoudée (37, 38) est fixée par boulonnage à au moins un élément en tale métallique pliée (7). 7. Châssis conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments en tôle métallique pliée comprennent des éléments en aluminium (6 à 15). 8. Châssis conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que certains des éléments en tôle métallique pliée (10, 11) forment des espaces creux (50) en travers desquels sont disposés des éléments de renforcement (51). 9. Châssis conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau synthétique est choisi parmi les matières plastiques et les matières composites. 10. Procédé de fabrication d'un châssis (4) pour véhicule automobile (1), caractérisé en ce qu'on forme par pliage des éléments en tôle métallique (6 à 17) et en ce qu'on assemble ces éléments entre eux et avec des éléments en matériau synthétique (18, 19) par collage structural. il. Procédé conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que les éléments en tôle métallique comprennent des éléments en aluminium (6 à 15). 12. Procédé conforme à l'une des revendications 10 ou 12, caractérisé en ce qu'on fixe une structure tubulaire mécano-soudée formant berceau (37, 38) à au moins une extrémité du châssis (4). 13. Véhicule comportant un châssis selon l'une des revendications 1 à 9 ou obtenu par un procédé selon l'une des revendications 10 à 12.