Brevet FR2744182A1 — publié le 19970801

La présente invention concerne un procédé pour fixer un insert sur une structure sandwich en matériaux composites constituée d'au moins deux panneaux à coller ensemble suivant un plan de joint périphérique, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et la structure équipée de ce dispositif. On a déjà utilisé dans l'industrie automobile, de telles structures sandwich en matériaux composites constituées de plusieurs panneaux à assembler pour former la caisse d'un véhicule. Comme mieux visible sur la figure 2 des dessins annexés, chaque panneau 1, 101 d'une telle structure sandwich peut être constitué de deux peaux 2, 3 et 102, 103 par exemple en fibres imprimées de résine, qui sont séparées par un noyau léger en mousse ou nid d'abeilles 4, 104, et assemblées ensemble par collage à leur périphérie pour enfermer entre elles ledit noyau. Ce type de structure pose toutefois de nombreux problèmes lorsque l'on veut y fixer des éléments, tels que par exemple les charnières de portières latérales et d'hayon arrière et les gâches de leurs serrures, les bras de suspension, les poignées de maintien internes à l'habitacle, les supports de ceinture de sécurité ou tout autre élément devant être solidement fixé à la structure, surtout lorsque ces éléments subissent des contraintes importantes, variables ou répétées. On connaît déjà plusieurs méthodes pour poser un élément sur ce type de structure sandwich, qui consistent généralement à fixer un insert sur un panneau de ladite structure, ledit élément étant à son tour fixé sur la partie de l'insert qui fait saillie à l'extérieur du panneau. Une première méthode consiste à fixer l'insert à travers l'une des peaux du panneau avant le moulage du noyau. Une autre méthode consiste, après moulage du noyau, à usiner l'une des peaux du panneau et à sertir l'insert à travers celle-ci. Une autre méthode encore consiste à localement réunir les deux peaux du panneau et à insérer une vis à travers la zone à double paroi ainsi formée pour serrer l'ensemble avec un écrou par exemple. Les deux premières méthodes n'assurent pas un ancrage suffisamment solide de l'insert à travers le panneau car la fixation se fait sur une seule peau. La troisième méthode offre une meilleure résistance car la fixation se fait à travers les deux peaux d'un même panneau, mais l'insert fait saillie du panneau de chaque côté, ce qui peut poser de nombreux problèmes, notamment si la pose doit se faire à l'aveugle, et l'une des parties extérieurement saillantes de l'insert reste inutilisée, pouvant provoquer des blessure ou une gêne. La présente invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients précités et de proposer un nouveau procédé pour fixer un insert sur une structure sandwich en matériaux composites qui offre une meilleure résistance. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé pour fixer un insert sur une structure sandwich en matériaux composites constituée d'au moins deux panneaux à coller ensemble suivant un plan de joint périphérique, caractérisé en ce qu'il consiste à : insérer partiellement l'insert dans ledit plan de joint périphérique avant collage, et aménager localement dans l'un au moins des deux panneaux au niveau de leur plan de joint commun, un évidement correspondant à la partie insérée de l'insert. En prévoyant un évidement de forme correspondante à la partie insérée de l'insert dans le plan de joint, l'épaisseur de la couche de colle entre les panneaux reste sensiblement constante et inchangée tout le long de leur plan de joint commun. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à préformer au moins l'un des deux panneaux avec une aile périphérique à paroi double au niveau du plan de joint, et disposer l'insert de façon qu'il soit en contact avec ladite aile dans le plan de joint. Dans une première variante, le procédé peut consister à enserrer ladite aile avec l'insert. Dans une autre variante, le procédé de l'invention peut consister à percer un trou à travers ladite aile de façon que l'insert la traverse. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à aménager au moins un évidement dans chacun des deux panneaux à assembler. La présente invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux panneaux sandwich en matériaux composites à coller ensemble suivant un plan de joint périphérique, un insert à insérer partiellement dans ledit plan de joint avant collage, et au moins un évidement correspondant à la partie insérée de l'insert, qui est formé dans l'un au moins des deux panneaux au niveau de leur plan de joint commun. On peut prévoir que l'un au moins des deux panneaux à coller ensemble comporte une aile périphérique à double paroi au niveau du plan de joint, de façon que l'insert vienne en contact avec ladite aile dans le plan de joint. Dans une première variante, l'insert est constitué de deux portions qui sont solidaires l'une de l'autre à une extrémité, de préférence en une seule pièce, et dont les autres extrémités sont espacées l'une de l'autre de façon que l'une des portions soit insérée dans le plan de joint et l'autre portion vienne en contact avec la face externe d'un panneau pour enserrer la portion d'aile de ce panneau. La portion externe de cet insert peut comporter un moyen de fixation provisoire tel qu'un moyen élastique ou d'encliquetage coopérant avec un creux sur la face externe précitée pour maintenir l'insert sur le panneau avant collage. Lorsque le plan de joint a une forme générale étagée, la portion interne de l'insert peut avoir une forme correspondante qui vient se loger dans deux évidements pratiqués respectivement dans chaque panneau à assembler au niveau du plan de joint commun, ces deux évidements définissant ensemble une forme correspondante à ladite portion interne. On peut également prévoir à travers la portion interne de l'insert un passage permettant la communication et la répartition de la colle dans le plan de joint de part et autre de l'insert. Dans une autre variante, l'insert est une vis à tête carrée, traversant la portion d'aile d'un panneau, l'autre panneau comportant un évidement de forme carrée au niveau du plan de joint pour recevoir la tête de la vis. Dans encore une autre variante, l'insert est constitué d'une plaque qui est complètement insérée dans le plan de joint et d'une vis traversant à la fois la portion d'aile d'un panneau, la plaque et la peau immédiatement en regard de l'autre panneau, la tête de la vis restant à l'extérieur du premier panneau. La présente invention a également pour objet une structure sandwich en matériaux composites comportant une pluralité de panneaux équipés du dispositif précité, en vue de la fixation d'un élément externe sur ladite structure. On peut prévoir un goujon, une chape, un bossage, un crochet ou une bride solidaire de la portion externe de l'insert pour permettre la fixation dudit élément sur les panneaux. 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 de plusieurs modes de réalisation particuliers actuellement préférés de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique et en perspective d'un véhicule dont la caisse est formée d'une structure sandwich équipée du dispositif de l'invention - la figure 2 est une vue schématique et en coupe de deux panneaux à assembler au niveau de leur plan de joint commun - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais représentant une première forme de réalisation du plan de joint pour le dispositif de l'invention - les figures 4A et 4B sont des vues analogues à la figure 3, représentant un premier mode de réalisation de l'insert pour le dispositif de l'invention en cours d'assemblage, respectivement avant et après collage - les figures 5 à 8 sont des vues analogues à la figure 4B, mais représentant différentes variantes de réalisation de l'insert pour le dispositif de l'invention - la figure 9 est une vue analogue à la figure 3, mais représentant une autre forme de réalisation du plan de joint pour le dispositif de l'invention - les figures 10 et 11 sont des vues en plan et partielles du plan de joint de chacun des deux panneaux, respectivement suivant les flèches X et XI de la figure 9 - la figure 12 est une vue analogue à la figure 9, représentant un deuxième mode de réalisation de l'insert pour le dispositif de l'invention après collage - les figures 13A à 13C sont des vues analogues à la figure 12, mais représentant un troisième mode de réalisation de l'insert pour le dispositif de l'invention dans différentes étapes d'assemblage - la figure 14 est une vue partielle et en plan de l'un des panneaux de la figure 3, suivant la flèche XIV, au niveau de son plant de joint - les figures 15A et 15B sont des vues partielles et en plan respectivement de la face externe du panneau de la figure 14 et du plan de joint de l'autre panneau de la figure 3, suivant la flèche XV ; et - les figures 16 et 17 sont des vues en plan de l'insert de la figure 4A, suivant les flèches XVI et XVII respectivement. On a représenté sur la figure 1 un véhicule automobile V dont la caisse est formée d'une structure sandwich en matériaux composites comprenant par exemple six panneaux à assembler ensemble selon des plans de joint périphériques, à savoir un panneau arrière H pour la fixation du hayon, deux panneaux latéraux L, un panneau formant plancher P, un panneau avant A et un panneau formant pavillon B. Selon l'invention, différents éléments sont destinés à être fixés sur cette structure, à savoir par exemple une poignée de maintien 5 à l'intérieur de l'habitacle qui est fixée entre le pavillon B et un panneau latéral L, les charnières d'hayon arrière 6 entre le panneau postérieur H et le pavillon B, la gâche de serrure de portière 7 entre le plancher P et un panneau latéral L, les supports de ceinture de sécurité 8 entre un panneau latéral L et le plancher P ou le panneau H, le bras de suspension 9 entre un panneau latéral L et le plancher P, les charnières de portière 10 entre un panneau latéral L et le plancher P qui remonte verticalement à l'avant, la gâche de serrure de hayon 7 entre le plancher P et le panneau H, ainsi que tout autre élément qui peut être fixé sur la caisse du véhicule. Bien que l'invention ne soit décrite que dans son application à un véhicule automobile, elle peut s'appliquer à d'autres domaines dans lesquels sont utilisés des panneaux sandwich en matériaux composites à assembler ensemble suivant un plan de joint périphérique. On a représenté schématiquement sur la figure 2 un plan de joint J dont la section transversale a une forme générale étagée ou en escalier entre deux panneaux 1 et 101 à coller ensemble. On voit que chaque panneau 1, 101 comporte à sa portion la plus extrême au niveau du plan de joint J une aile à double paroi 11, 111, qui est formée en réunissant ensemble les deux peaux 2, 3 et 102, 103 de chaque panneau 1, 101, pour faciliter leur assemblage. La forme en escalier du plan de joint comporte une contremarche inclinée ou sensiblement perpendiculaire par rapport au plan des panneaux, de façon que les efforts exercés au niveau du plan de joint par les éléments qui y sont fixés ne soient pas parallèles à la force de collage, et deux degrés dont le giron correspond à la portion à aile des panneaux. Bien que les deux panneaux soient assemblés sur la figure 2 suivant un même plan horizontal, on peut prévoir bien entendu que cet assemblage se fasse avec des panneaux orthogonaux entre eux ou courbés au niveau du plan de joint, comme représenté sur les figures 5 et 6 de la demande de brevet français NO 95/03596 qui sont incorporées ici par référence. Dans une première forme de réalisation représentée sur la figure 3, chaque panneau 1, 101 comporte localement au niveau du plan de joint commun J un évidement 12, 112 dont le but sera expliqué plus loin. L'un 12 des évidements est complètement escamoté à l'intérieur du plan de joint, alors que l'autre 112 débouche d'une part sur l'évidement 12 et d'autre part sur une face externe du panneau 101. On voit clairement sur les figures 14 et 15B que les évidements 12 et 112 sont aménagés localement sur la périphérie des panneaux 1 et 101, délimitant ainsi une zone de réception pour l'insert. Un creux 13 est prévu sur une face externe la du panneau 1, du même côté que la face externe du panneau 101 où débouche l'évidement 112. La figure 4A représente l'assemblage d'un insert 14 avec le panneau 1 seul avant assemblage des deux panneaux ensemble. L'insert 14 comporte ici deux portions dont l'une 14a dite interne est destinée à être insérée dans le plan de joint J et l'autre 14b est destinée à venir en appui sur une face externe du panneau 1, lesdites portions 14a et 14b étant solidaires à une extrémité, alors que leurs autres extrémités opposées sont espacées l'une de l'autre pour enserrer la portion d'aile 11 du panneau 1 qui forme un coin. Autrement dit, l'insert 14 a une forme générale en V qui vient s'encastrer sur l'aide en forme de coin 11. La portion interne 14a épouse la forme étagée du plan de joint J et vient se loger dans l'évidement 12 (voir figures 4A et 17). Un passage 15 traverse de part et d'autre la portion interne 14a de l'insert 14 et communique avec un logement 16 prévu sur la face de ladite portion interne 14a qui est en regard du panneau 1 au niveau du plan de joint J pour permettre la communication et la répartition de la colle de part et d'autre de l'insert dans le plan de joint. On a indiqué schématiquement en 17 un cordon de colle qui est déposé sur tout le pourtour du panneau 1 au niveau du plan de joint J et qui recouvre donc partiellement la portion interne 14a de l'insert 14. La portion externe 14b de l'insert 14 comporte une lame de ressort 18 qui coopère avec le creux 13 pour maintenir l'insert 14 sur le panneau 1 avant collage. Bien entendu, on pourrait remplacer la lame de ressort 18 par tout autre moyen élastique ou d'encliquetage approprié. Une bride double 19 percée en 19a (voir figure 16) fait saillie de la portion externe 14b pour la fixation d'un élément sur l'insert, tel qu'une charnière 6 par exemple. On voit sur la figure 2 qu'un espace libre d'épaisseur "e" est prévu entre les panneaux 1 et 101 pour la colle 17. L'agencement correspondant des évidements 12 et 112, et de la portion interne 14a de l'insert 14, permet de conserver sensiblement la même épaisseur de colle "e" dans la zone où est inséré l'insert. Lorsque le second panneau 101 est amené en contact au niveau du plan de joint J avec le premier panneau 1, la colle 17 se répartit uniformément de part et d'autre de la portion interne 14a en passant à travers le passage 15. Bien entendu, la colle 17 peut être formée de tout matériau adhésif approprié. On obtient ainsi le dispositif en position assemblée finale tel que représenté sur la figure 4B. Les variantes illustrées sur les figures 5 à 8 montrent des inserts identiques à celui de la figure 4B, à l'exception de la double bride 19 qui est remplacée respectivement par un goujon 20, une chape double 21, un bossage creux 22 et un crochet double 23. Les figures 9 à 12 montrent un deuxième mode de réalisation du dispositif de l'invention. Contrairement à la réalisation de la figure 3, le plan de joint J comporte sur la figure 9 un seul évidement 24 sur le panneau 101. L'évidement 24 fait face à la portion d'aile 11 de l'autre panneau 11 et a une forme sensiblement carrée, comme mieux visible sur la figure 10. Un trou 25 est percé à travers la portion d'aile 11 et une vis 26 traverse ce trou 25 de façon que sa tête 26a repose sur la portion d'aile 11 à l'intérieur du plan de joint J. La tête 26a de la vis 26 a également une forme carrée correspondant à celle de l'évidement 24 pour empêcher toute rotation relative. La vis 26 est mise en place sur le premier panneau 1 avant collage et le second panneau 101 est ensuite amené en contact avec le premier panneau 1 le long du plan de joint J pour répartir sensiblement uniformément la colle 17 dans l'espace intercalaire entre les deux panneaux. Ainsi, la tête de vis 26a est emprisonnée par la colle 17 à l'intérieur du plan de joint J. La partie extérieurement saillante de la vis 26 peut servir pour fixer un élément sur la structure. Les figures 13A à 13C montrent un troisième mode de réalisation du dispositif de l'invention dans lequel l'insert comporte une plaque mince 27 qui est courbée en coupe transversale et vient se loger complètement dans le plan de joint J, et une vis 28, par exemple autotaraudeuse, qui traverse à la fois la portion d'aile 11 du panneau 1, la plaque 27 et la peau 103 du second panneau 101. Un évidement (non représenté) de forme correspondante à la plaque 27 est pratiqué dans l'un des deux panneaux 1, 101, au niveau du plan de joint J. Cet évidement peut avoir une forme générale semblable à l'évidement 12 représenté sur la figure 3, bien qu'ayant une épaisseur moindre. On peut également prévoir un évidement sur chacun des panneaux 1, 101 au niveau du plan de joint J de manière qu'ensemble ils définissent un logement correspondant à la plaque 27. Comme on le voit sur la figure 13A, la plaque 27 est d'abord simplement posée contre le panneau 1 à l'intérieur du plan de joint J, puis encollée avec le panneau 1 sur l'autre panneau 101. Après que la colle 17 ait durcie, on perce un trou 29 à travers la portion d'aile 11, la portion en vis-à-vis de la plaque 27 et éventuellement la peau 103 du panneau 101 (voir figure 13B) pour y visser la vis autotaraudeuse 28. La vis 28 assure le maintien des deux panneaux 1 et 101 ensemble et permet la fixation d'un élément tel qu'une plaque 30 sur la structure. La tête 28a de la vis 28 reste à l'extérieur du plan de joint pour maintenir l'élément 30. Grâce à l'invention, on assure une fixation simple et rapide d'un élément sur une structure à panneaux sandwich en matériaux composites, tout en limitant l'encombrement de la fixation sur une seule face des panneaux. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons et celles-ci entrent dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fixer un insert sur une structure sandwich en matériaux composites constituée d'au moins deux panneaux à coller ensemble suivant un plan de joint périphérique, caractérisé en ce qu'il consiste à insérer partiellement l'insert (14 ; 26 ; 27) dans ledit plan de joint périphérique (J) avant collage, et à aménager localement dans l'un au moins des deux panneaux (1, 101) au niveau de leur plan de joint commun, un évidement (12, 112 24) correspondant à la partie insérée (14a, 26a ; 27) de l'insert. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à préformer au moins l'un des deux panneaux avec une aile périphérique (11, 111) à double paroi (2, 3 102, 103) au niveau du plan de joint (J) et disposer l'insert de façon qu'il soit en contact avec ladite aile dans le plan de joint. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à percer un trou (25, 29) à travers ladite aile (11) de façon que l'insert (26, 28) la traverse. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à enserrer ladite aile (11) avec l'insert (14). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à aménager au moins un évidement (12, 112) dans chacun des deux panneaux à assembler (1, 101). 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux panneaux sandwich en matériaux composites (1, 101) à coller ensemble suivant un plan de joint périphérique (J), un insert (14 ; 26 ; 27) à insérer partiellement dans ledit plan de joint avant collage, et au moins un évidement (12, 112 ; 24) correspondant à la partie insérée de l'insert, qui est formé dans l'un au moins des deux panneaux au niveau de leur plan de joint commun. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en que le plan de joint a en section transversale une forme en escalier dont la contremarche est inclinée ou sensiblement perpendiculaire par rapport au plan des panneaux. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'un au moins des deux panneaux à coller ensemble comporte une aile périphérique à double paroi (11, 111) au niveau du plan de joint, de façon que l'insert vienne en contact avec ladite aile dans le plan de joint. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'insert (14) est constitué de deux portions (14a, 14b) qui sont solidaires l'une de l'autre à une extrémité et dont les autres extrémités sont espacées l'une de l'autre de façon que l'une (14a) des portions soit insérée dans le plan de joint (J) et l'autre portion (14b) vienne en contact avec la face externe (la) d'un panneau (1) pour enserrer la portion d'aile (11) de ce panneau. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la portion externe (14b) de cet insert (14) comporte un moyen de fixation provisoire tel qu'un moyen élastique ou d'encliquetage (18) coopérant avec un creux (13) sur la face externe précitée (la) pour maintenir l'insert (14) sur le panneau avant collage. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le plan de joint (J) a une forme générale étagée, la portion interne (14a) de l'insert (14) ayant une forme correspondante qui vient se loger dans deux évidements (12, 112) pratiqués respectivement dans chaque panneau à assembler (1, 101) au niveau du plan de joint commun (J), ces deux évidements définissant ensemble une forme correspondante à ladite portion interne. 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'un passage (15) permettant la communication et la répartition de la colle dans le plan de joint (J) de part et d'autre de l'insert (14) est prévu à travers la portion interne (14a) de celui-ci. 13. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'insert (26) est une vis à tête carrée (26a), traversant la portion d'aile (11) d'un panneau (1), l'autre panneau (101) comportant un évidement de forme carrée (24) au niveau du plan de joint (J) pour recevoir la tête de la vis. 14. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'insert est constitué d'une plaque (27) qui est complètement insérée dans le plan de joint (J) et d'une vis (28) traversant à la fois la portion d'aile (11) d'un panneau (1), la plaque (27) et la peau (103) immédiatement en regard de l'autre panneau (101), la tête (28a) de la vis restant à l'extérieur du premier panneau (1). 15. Structure sandwich en matériaux composites comportant une pluralité de panneaux (1, 101) équipés du dispositif selon l'une des revendications 6 à 14, en vue de la fixation d'un élément externe (5-10) sur ladite structure. 16. Structure selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'une bride (19), un goujon (20), une chappe (21), un bossage (22) ou un crochet (23) est solidaire de la partie extérieurement saillante de l'insert pour permettre la fixation dudit élément sur les panneaux.