Brevet FR2712355A1 — publié le 19950519

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un élément mécanique sur une paroi en matériau synthétique, par exemple d'une caisse de véhicule automobile. On sait qu'une ossature de carrosserie d'automobile réalisée à partir de matériaux synthétiques, en général un matériau composite de résine armée de fibres de verre, doit supporter des rentrées d'efforts importants et concentrés, issus des liaisons au sol par les roues du véhicule, les éléments de suspension et de freinage, et provenant également de divers organes mécaniques tels que le groupe moteur-boîte de vitesses du véhicule, les organes de direction de celuici, les attaches de ceinture de sécurité et les diverses articulations des ouvrants du véhicule. Pour assurer ces fonctions, il est généralement fait appel à des inserts métalliques intercalés dans les couches du matériau composite et reliés, par des moyens classiques, aux organes mécaniques du véhicule. La forme et les dimensions des inserts doivent être déterminées pour que les contraintes transmises par adhérence soient compatibles avec les caractéristiques des résines utilisées de l'ossature. Les matériaux employés doivent être chimiquement compatibles avec les diverses substances entrant dans la composition des matériaux composites susmentionnés. Lorsque la caisse du véhicule utilise une ossature en sandwich composée d'un matériau mousse recouvert de deux peaux réalisées avec une résine armée de fibres de renfort, la définition des inserts et des parties synthétiques impose une grande précision géométrique. Ces inserts, qui interdisent quasiment le recyclage des divers composants de la structure, ainsi que les difficultés de mise en oeuvre, conduisent à un coût élevé et à un alourdissement notable de la caisse, ce qui limite les possibilités d'utilisation des inserts à des véhicules spéciaux, de série limitée. La présente invention a pour but de supprimer tout insert métallique devant être mis en oeuvre pendant l'opération de moulage de l'ossature de carrosserie d'un véhicule automobile réalisée à partir d'une matière synthétique. A cet effet, l'invention propose un dispositif de fixation d'un élément mécanique sur une paroi en matériau synthétique par exemple d'une caisse de véhicule automobile et qui est caractérisé en ce que la paroi est réalisée selon une forme à symétrie circulaire autour de l'axe d'au moins un trou dans lequel s'engage un organe de serrage solidaire de l'élément mécanique, un écrou de l'organe de serrage venant serrer deux éléments en matériau élastomère compact à symétrie circulaire disposés respectivement entre la paroi en matériau synthétique et une première coupelle libre et entre cette paroi et une deuxième coupelle solidaire de l'élément mécanique de façon à réaliser une précontrainte égale ou légèrement supérieure aux efforts devant être supportés par le dispositif. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une deuxième paroi mise en forme selon une symétrie circulaire complémentaire de la première paroi précitée et solidarisée à cette dernière de manière à constituer un tore sur lequel viennent s'écraser les deux éléments en matériau élastomère. Selon une variante de réalisation, le tore est à section carrée. Selon une autre variante de réalisation, le tore est à section circulaire. Selon encore une autre variante de réalisation, les première et deuxième parois précitées constituent une ossature en sandwich comprenant une mousse de remplissage, les deux parois venant se rapprocher selon le cercle de plus grand diamètre du tore. Selon toujours une variante de réalisation de l'invention, le tore présente une forme ovale autour de deux trous espacés dans lesquels s'engagent respectivement deux organes de serrage à écrous de serrage des deux éléments en matériau élastomère. Selon un autre mode de réalisation, la paroi en matériau synthétique précitée présente la forme d'un cône raidi par un bord libre tombé. Selon une variante de réalisation du mode de réalisation ci-dessus, la paroi précitée est associée à une deuxième paroi formant une ossature en sandwich comprenant une mousse de remplissage, les deux parois venant se rapprocher pour former autour du trou un cône à double parois jointes. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe du dispositif de fixation suivant un premier mode de réalisation de l'invention - la figure 2 représente une variante de réalisation du mode de réalisation du dispositif de la figure 1; - la figure 3 représente l'application du dispositif de la figure 1 à un panneau en sandwich; - la figure 4 représente un second mode de réalisation du dispositif de fixation de l'invention; - la figure 5 est une vue de dessus suivant la flèche V de la figure 4; - la figure 6 représente un troisième mode de réalisation du dispositif de fixation de l'invention; et - la figure 7 représente l'application du dispositif de la figure 6 à un panneau en sandwich. Le dispositif de l'invention va être décrit en application à un élément mécanique fixé sur une paroi en matériau synthétique d'une caisse d'un véhicule automobile, mais il est bien entendu que ce dispositif peut avoir tout autre application sans sortir du cadre de l'invention. En se reportant à la figure 1, la référence 1 désigne un élément mécanique fixé à une paroi en matériau synthétique 2 d'une caisse de véhicule automobile. A cet effet, la paroi 2 est réalisée selon une forme à symétrie circulaire autour de l'axe X-X' d'un trou 3 traversant la paroi 2 et dans lequel s'engage un organe de serrage 4 constitué par une vis solidaire de l'élément mécanique 1 et un écrou de serrage 5 vissé sur la partie filetée de la vis 4 pour serrer deux éléments 6, 7 en matériau élastomère compact à symétrie circulaire autour de l'axe X-X' et disposés respectivement entre la paroi 2 et une première coupelle libre supérieure 8 et entre la paroi 2 et une deuxième coupelle inférieure 9 solidaire, par exemple par soudage, d'un tube métallique T solidaire également par soudage de l'élément mécanique 1 en traversant celui-ci et le trou 3 coaxialement à l'axe X-X'. Plus précisément, la paroi 2 comprend deux parties de paroi 2a et 2b mises en forme selon une symétrie circulaire complémentaire l'une de l'autre et solidarisées ensemble de façon à constituer un tore à section transversale sensiblement carrée apte à résister à de fortes compressions sans avoir à recourir à des renforts par surépaisseurs et sur lequel viennent s'écraser les deux éléments en matériau élastomère 6, 7. L'écrou 5 et sa rondelle d'appui associée 10 assurent le serrage de la coupelle libre 8 et de la coupelle 9 fixée à l'élément 1 avec les deux éléments en matériau élastomère 6 et 7 logés respectivement dans les deux espaces entre les coupelles 8, 9 et les parties de paroi 2a, 2b de façon que les éléments en matériau élastomère 6 et 7 soient de formes sensiblement complémentaires à celle du tore combinée avec celles des coupelles 8, 9. Les deux éléments en matériau élastomère 6,7 sont suffisamment épais pour que les coupelles 8 et 9 restent quelque peu éloignées des parties de paroi 2a, 2b de la paroi 2. La vis de serrage 4 a sa tête 4a opposée à l'écrou 5 en appui sur l'extrémité libre correspondante du tube T faisant saillie de l'élément mécanique 1 et traverse le tube T coaxialement à celui-ci de façon que la partie filetée de la vis 4 fasse saillie du tube T. En position serrée de la vis 4, la rondelle 10 est en appui sur l'extrémité du tube T opposée à celle en contact avec la tête de vis 4a Le matériau élastomère des deux éléments 6 ,7 peut être choisi dans le groupe comprenant le caoutchouc, le néoprène, le polyuréthane, les silicones, etc...et peut être considéré comme incompressible et se comportant comme un liquide dont la viscosité serait très élevée. La déformation de chaque élément en matériau élastomère 6, 7, plus ou moins aisée selon leur dureté, s'effectue sans changement de volume. I1 en résulte que lors du serrage de l'écrou 5, le rapprochement des coupelles 8 et 9 va comprimer les deux éléments 6, 7 qui vont se déformer jusqu'au contact complet avec les parois qui les entourent, et ce malgré quelques écarts de forme dus aux inéluctables imperfections de réalisation du dispositif. Dès que la totalité de ces surfaces est en contact, l'effort exercé par le serrage de l'écrou S va mettre l'ensemble de la matière élastomère des deux éléments 6, 7 sous pression, réalisant une précontrainte de l'assemblage. Cette pression, répartie sur une surface importante, agit à la manière d'un collage et fait participer une partie conséquente de la paroi 2 sans créer de concentration de contraintes, ce qui autorise la transmission des efforts. La forme et les dimensions du tore concentrique à l'axe X-X seront définies pour donner à l'assemblage les capacités de transmission d'efforts souhaitées, aussi bien dans la direction parallèle à l'axe X-X du trou 3 que dans les directions perpendiculaires à celui-ci. Un choix judicieux de la dureté du matériau élastomère constituant chaque élément 6,7 permet d'établir une raideur adaptée aux besoins et optimale dans chacune de ces directions. Bien entendu, dans le dispositif de ce premier mode de réalisation, la capacité de résistance aux efforts est limitée, dans le sens perpendiculaire à la paroi 2, par la résistance propre de la paroi 2. La figure 2 représente une variante de réalisation du dispositif de fixation de la figure 1 où la seule différence entre ces deux dispositifs réside dans le fait que, selon le dispositif de la figure 2, le tore formé par les deux parties de paroi 2a-2b présente une section transversale circulaire au lieu d'être carrée comme en figure 1. Mise à part cette différence, le dispositif de la figure 2 fonctionne de la même manière que celui de la figure 1 et présente les mêmes avantages que celui-ci. La figure 3 représente une forme de réalisation de l'invention selon laquelle les parties de paroi 2a et 2b définies précédemment sont les prolongements respectivement d'une peau extérieure 2a et d'une peau intérieure 2b d'un sandwich comprenant également un matériau mousse de remplissage 11 pouvant, ou non, remplir également l'espace intérieur du tore identique à celui de la figure 1. On remarquera également que les deux peaux extérieure et intérieure 2a, 2b se rapprochent l'une de l'autre selon le cercle de plus grand diamètre du tore. La figure 3 montre de plus une différence de structure de l'élément mécanique 1 par rapport à celui de la figure 1 ou 2. Ainsi, l'élément 1 de la figure 3 est tel qu'il renferme entre deux parois parallèles la, lb une entretoise 12 à travers laquelle passe coaxialement la vis de serrage 4 et prolongée par le tube T traversant la paroi la et le trou 3. La facilité de réalisation des formes des éléments de paroi, des coupelles et des éléments en matériau élastomère du dispositif de fixation permet d'envisager également des formes non circulaires adaptées à des sollicitations ou contraintes coplanaires mais d'intensités différentes selon leur direction. Les figures 4 et 5 représentent à titre d'exemple non limitatif une forme ovale du tore, définie dans le cas présent par les deux parois en sandwich 2a, 2b comme en figure 3, autour de deux trous parallèles espacés 3 dans lesquels s'engagent respectivement deux organes ou vis de serrage 4, par l'intermédiaire de deux tubes T, à écrou de serrage 5 des deux éléments en matériau élastomère 6, 7 entre les deux coupelles 8, 9 et les deux parties de paroi 2a, 2b définissant le tore. Cette forme de réalisation donne une capacité de charge dans la direction A sensiblement 1,5 fois plus importante que celle dans la direction B. Bien entendu, la section du tore, au lieu d'être sensiblement carrée comme représentée en figure 4, pourrait être rectangulaire, triangulaire ou quelconque. Selon le mode de réalisation représenté en figure 6, la paroi unique 2 présente autour du trou 3 la forme d'un tronc de cône 13 disposé symétriquement autour de l'axe X-X' du trou 3 et, le cas échéant, raidi par un bord libre tombé 14. La coupelle mobile 8, a dans le cas présent, une forme également tronconique de même angle de cône que celui 13 de la paroi 2 et un élément tronconique 6 en matériau élastomère compact est emprisonné entre la coupelle 8 et le cône 13. La coupelle 9 fixée à l'élément mécanique 1 identique à celui de la figure 1, contient le deuxième élément en élastomère compact de forme conique 7, différent du premier élément 6 et complémentaire aux formes qui l'entourent. Le serrage de l'écrou 5 met les deux éléments 6 et 7 sous contrainte avec un appui réparti des deux côtés du cône 13 de la paroi 2, ce qui assure la solidarisation globale et positive de l'assemblage de ce dispositif. Le dispositif tel que représenté en figure 7 ne diffère de celui de la figure 6 que par le fait que la paroi 2 est constituée de deux parois 2a et 2b formant une ossature en sandwich comprenant un matériau mousse de remplissage 11 avec les deux parois 2a, 2b se rapprochant pour former autour du trou 3 un cône 13 à double parois jointes et par le fait que la coupelle fixe 9 est fixée sur une rehausse 15 elle-même solidaire de l'élément mécanique 1. Le serrage de l'écrou 5 met les deux éléments en matériau élastomère 6 et 7 sous contrainte avec un appui réparti des deux côtés du cône 13 formé par les doubles parois jointes 2a, 2b, ce qui assure la solidarisation globale et positive de l'assemblage comme dans le mode de réalisation du dispositif de la figure 6. Le dispositif de fixation conforme à l'invention permet de supprimer ainsi tout insert métallique devant être mis en oeuvre pendant l'opération de moulage de l'ossature de carrosserie d'automobile. Cette ossature peut ainsi être élaborée et déterminée indépendamment des composants mécaniques et ne nécessite pas une précision de réalisation exagérée. De plus, le dispositif de l'invention permet des démontages ultérieurs en vue de la maintenance et il peut être standardisé en définissant quelques dimensionnements de base choisis pour correspondre à la gamme des efforts rencontrés dans les organes d'un véhicule automobile. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation d'un élément mécanique (1) sur une paroi en matériau synthétique (2) par exemple d'une caisse de véhicule automobile, caractérisé en ce que la paroi (2) est réalisée selon une forme à symétrie circulaire autour de l'axe (X-X') d'au moins un trou (3) dans lequel s'engage un organe de serrage (4) solidaire de l'élément mécanique (1), un écrou (5) de l'organe de serrage (4) venant serrer deux éléments (6, 7) en matériau élastomère compact à symétrie circulaire disposés respectivement entre la paroi en matériau synthétique (2) et une première coupelle libre (8) et entre cette paroi (2) et une deuxième coupelle (9) solidaire de l'élément mécanique (1) de façon à réaliser une précontrainte égale ou légèrement supérieure aux efforts devant être supportés par le dispositif. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième paroi (2a, 2b) mise en forme selon une symétrie circulaire complémentaire de la première paroi (2b, 2a) précitée et solidarisée à cette dernière de manière à constituer un tore sur lequel viennent s'écraser les deux éléments en matériau élastomère (6, 7). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tore est à section carrée. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tore est à section circulaire. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les première (2a) et deuxième (2b) parois constituent une ossature en sandwich comprenant un matériau mousse de remplissage (11), les deux parois (2a, 2b) venant se rapprocher selon le cercle de plus grand diamètre du tore. 6. Dispositif selon la revendication 2 ou 5, caractérisé en ce que le tore présente une forme ovale autour de deux trous espacés (3) dans lesquels s'engagent respectivement deux organes de serrage (4) à écrous de serrage (5) des deux éléments en matériau élastomère (6, 7). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi précitée présente la forme d'un cône (13) raidi par un bord libre tombé (14). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi précitée (2a) est associée à une deuxième paroi (2b) formant une ossature en sandwich comprenant un matériau mousse de remplissage (11), les deux parois (2a, 2b) venant se rapprocher pour former autour du trou (3) un cône à double parois jointes (13).