Brevet FR2806366A1 — publié le 20010921

POUTRE TRANSVERSALE STRUCTURANTE ET PROCEDE DE REALISATION L'invention concerne un conduit transversal, apte à structurer la mise en place de différentes fonctionnalités, ainsi qu'un procédé pour réaliser un tel conduit. L'invention s'applique en particulier, mais non exclusivement, au domaine de l'habitacle des véhicules automobiles. D'autres domaines d'application sont concernés, comme par exemple le bâtiment ou l'industrie chimique, lorsque des combinaisons de fonctions sont à réaliser dont l'une au l0 moins fait intervenir un échange de chaleur. Dans un véhicule automobile, la distribution d'air filtré est habituellement réalisée par des conduits en matière plastique. Afin de réduire l'encombrement, des solutions ont été proposées pour distribuer l'air et/ou les faisceaux électriques par la traverse creuse de structure, formée par une poutre métallique structurante qui s'étend transversalement, sous la planche de bord, sur toute la largeur du véhicule. Par ailleurs, une poutre structurante présente en général des moyens de fixation dits de " fonctionnalité " dédiés à diverses fonctions, telles que des bouches d'entrée et de sortie d'air, des éléments de fixation latéraux ou centraux (béquille,...), des éléments de fixation de la colonne de direction, ou de guidage de coussin d'air. Les moyens de fixation sont réalisés sous la forme de découpe (trous taraudés,...) ou de pièces rapportées généralement soudées ou vissées. Cependant, cette poutre métallique présente de fortes pertes thermiques. Pour y remédier, le document EP 0662 901 décrit un support transversal constitué d'un profilé métallique creux dans lequel sont insérés des tuyaux en matériau plastique. Chaque tuyau est muni de saillies pour maintenir un espace entre le support transversal et les tuyaux afin de limiter les échanges thermiques. Cette solution est complexe et difficile à mettre en oeuvre du fait des problèmes liés à l'introduction des tuyaux de matière plastique. La présente invention vise à résoudre le problème des pertes thermiques sans présenter les inconvénients de l'état de la technique, en proposant de réaliser la poutre structurante en au moins un conduit d'air en matériau thermiquement isolant et localement surmoulé. 2 2806366 Plus précisément, I'invention a pour objet une poutre transversale structurante, présentant un espace intérieur creux apte à transporter de l'air et qui comporte au moins un conduit transversal formé d'un profilé en matériau plastique surmoulé localement pour renforcer la structure s et réaliser des moyens de fonctionnalité. Selon des modes de réalisation particuliers, le conduit est surmoulures sont, au moins en partie, en matériau composite pultrudé comportant des fibres, telles que des fibres de verre, de carbone ou d'aramide, noyées dans une résine liante, notamment une résine polyester. io époxy ou phénolique. Les surmoulures du conduit sont réalisées en matériau plastique, notamment en matériau thermoplastique tel que du polypropylène. Elles peuvent présenter avantageusement des nervures de rigidification. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'une telle poutre par pultrusion soit en mode continu et mis à longueur par découpe, soit en mode discontinu, par mise en forme externe entre deux matrices et mise en forme interne par introduction d'une chaussette de silicone ou d'autre matériau chimiquement inerte, ou par l'introduction d'un mandrin. Ce dernier mode autorise la réalisation de formes plus complexes, notamment de courbures particulières. Selon un mode particulier, le surmoulage est réalisé localement selon une pluralité de moules. L'utilisation de plusieurs moules de dimensions réduites pour réaliser une ou plusieurs surmoulures localement proches permet une adaptation locale aux besoins, et évite l'emploi d'un moule unique volumineux, difficile à manceuvrer et coûteux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, relative à des exemples de réalisation, en référence aux figures annexées qui représentent respectivement: - la figure 1, une vue perspective d'un exemple de poutre structurante conforme à l'invention; - la figure 2a, une coupe transversale du boîtier central de distribution d'air suivant un plan médian; - la figure 2b, une coupe transversale d'une poutre selon la figure 1 à deux conduits longitudinaux; 3 2806366 - la figure 3, une coupe longitudinale, partiellement représentée, d'une poutre comportant deux conduits en série; et - la figure 4, une vue perspective, partiellement représentée, d'une poutre structurante réalisée sous la forme d'un double canal avec bifurcation. Comme illustrée en figure 1, la poutre 1 comporte un conduit 2 formé de deux parties longitudinales 7 et 8. La région médiane de cette poutre comporte un boîtier de distribution d'air 3 surmoulé sur la poutre. Une ouverture d'entrée d'air 4 du boîtier 3 communique avec la partie 8 du conduit 2. Les zones d'extrémité 9 du conduit 2 comportent des ouvertures 10 pour l'aération latérale de l'habitacle du véhicule et/ou pour le dégivrage/désembuage des fenêtres. Le conduit 2 est réalisé sous la forme d'un profilé en matériau composite. Il est fabriqué en continu par pultrusion et mis à longueur par découpe. La pultrusion est une méthode de fabrication dérivée de l'extrusion permettant de réaliser en continu des profilés en matériau composite. Ce matériau composite est formé de fibres, de fibres de carbone dans l'exemple de réalisation, noyées dans une résine époxy. D'autres combinaisons de fibres et de résines sont bien entendu possibles (fibres de carbone, d'aramide, et résines polyester ou phénoliques). Selon cette méthode, les fibres passent dans un bain de résine puis dans une filière chauffée dans laquelle se produit la polymérisation. Le procédé peut être amélioré en utilisant également des fibres en matériau conducteur de l'électricité et un générateur d'ondes électromagnétiques aux bornes de la filière. Les ondes électromagnétiques induisent un courant dans les fibres qui chauffent et polymérisent directement la résine. Des éléments en polypropylène, assurant diverses fonctionnalités localisées, sont surmoulés sur le conduit structurant. Ces éléments surmoulés comprennent: - des bouches de diffusion d'air 11a, 11b, 12a, 12b, disposés à proximité des extrémités de la poutre 2, et comportant des moyens de fixation 13a, 13b, 14a, 14b d'éléments de distribution d'air de type volet (volet papillon, volet drapeau, volet tambour, volet persienne...); 4 2806366 - des éléments d'accostage 20, 21 disposés aux extrémités de la poutre 2 pour fixer cette poutre à des éléments de structure latéraux du véhicule (non représentés); - des moyens de fixation de la béquille centrale 19 (figure 2a); - un module de fixation 23 de la colonne de direction; - des éléments de fixation 24 et de guidage 25 du coussin d'air; et - des pattes d'attache 26 de câbles et de connecteurs (électriques, hydrauliques, Bowden...); - le boîtier central de distribution d'air 3, comportant une entrée d'air 4 relié à un boîtier de climatisation (non représenté) muni de trois bouches de sortie d'air 5a, 5b, 5c (figure 2a) communiquant respectivement avec des buses d'aération, de dégivrage et d'aération au pied, et des moyens de distribution d'air de type volet. D'autres éléments de surmoulage, par exemple pour l'appareil de chauffage et de climatisation, la boîte à gants, le pédalier, le tablier du réticule, la console centrale, etc., peuvent être réalisés en fonction des besoins. Les principaux surmoulages, -boîtier 3, éléments d'accostage , 21, élément de guidage 25-, sont équipés de nervures 16a, 16b, 16c, 16d permettant de rigidifier leur structure. En référence à la coupe médiane de la figure 2a, les bouches de sortie 5a, 5b et 5c apparaissent successivement sur le pourtour du boîtier central de distribution d'air 3. La béquille 19 est fixée sur ce boîtier à l'aide d'une embase 22. Comme illustré en coupe longitudinale sur la figure 3, le conduit peut être formé, en variante, par au moins deux tronçons successifs 8a, 8b, surmoulés par une enveloppe 7, constituant par exemple le boîtier central, de même diamètre intérieur que les conduits dans la zone de jonction entre les tronçons. Dans une autre variante de réalisation, illustrée par la vue en coupe 2b, le conduit 2 comporte au moins une cloison longitudinale interne 15 pour former deux sous - conduits d'air parallèles 2a, 2b, dédiés respectivement au dégivrage, par l'ouverture 10a, et à l'aération latérale, par la sortie 10Ob. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Il est par exemple possible de mettre en oeuvre le 2806366 procédé de pultrusion précédent selon un mode discontinu: le conduit est fabriqué entre deux matrices tandis qu'une chaussette en silicone lui donne sa forme intérieure. Ce procédé autorise des formes plus complexes. Ainsi, comme illustré sur la figure 4, il est possible de réaliser deux conduits d'air accolés 2c, 2d, dont l'un présente en extrémité une courbure pour diriger l'air (selon les flèches F1 et F2) sensiblement dans la direction de l'arrière du véhicule, alors que l'autre permet une sortie d'air (flèches F3 et F4) vers le haut du véhicule. Par ailleurs, il est possible de réaliser une poutre comportant, 1o en combinaison, des conduits d'air transversaux et parallèles, formant des tronçons successifs, afin de diversifier les possibilités d'orientation de l'air et de limiter le remplacement du conduit à une partie endommagée. 6 2806366 REVENDICATIONS 1. Poutre transversale structurante, présentant un espace intérieur creux apte à transporter de l'air, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un conduit transversal (8, 8a, 8b) formé d'un profilé en matériau plastique surmoulé localement pour renforcer la structure et réaliser des moyens de fonctionnalité. 2. Poutre transversale structurante, dans laquelle le conduit est, au moins en partie, en matériau composite pultrudé comportant des fibres noyées dans une résine liante. 3. Poutre transversale structurante selon l'une des revendications 1 à 2, dans laquelle les surmoulures sont réalisées en matériau plastique, en particulier en matériau thermoplastique. 4. Poutre transversale structurante selon l'une des revendications 2 ou 3, dans laquelle les fibres sont des fibres de verre, de carbone ou d'aramide, et la résine prise parmi les résines polyester, époxy ou phénoliques. 5. Poutre transversale structurante selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les surmoulures (3, 20, 21, 25) du conduit présentent des nervures de rigidification (16a, 16b, 16c, 16d). 6. Poutre transversale structurante selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins deux conduits d'air (2c, 2d) sont accolés. 7. Poutre transversale structurante selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins un conduit est formé par au moins deux tronçons successifs (8a, 8b) surmoulés par une enveloppe de même diamètre intérieur que les conduits dans la zone de jonction entre les tronçons. 8. Poutre transversale structurante selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins un conduit (2) comporte au moins une cloison longitudinale interne (15) pour former des sous - conduits d'air parallèles (2a, 2b). 9. Poutre transversale structurante selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle des conduits d'air parallèles forment des tronçons successifs. 10. Procédé de réalisation d'une poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les 7 2806366 conduits sont formés par pultrusion soit en mode continu avec mise à longueur par découpe, soit en mode discontinu, par mise en forme externe entre deux matrices et mise en forme interne par introduction d'une chaussette. 11. Procédé de réalisation d'une poutre selon la revendication , caractérisé en ce que le surmoulage est réalisé localement selon une pluralité de moules.