Brevet FR2834496A1 — publié le 20030711

Les véhicules de loisirs dénommés CARAVANES ont principalement deux fonctions à assurer : 1. une fonction routière pour les changements de sites 2. une fonction d'habitation et de protection de ses occupants. L'une et l'autre sont l'objet de normes, de recommandations de construction et d'utilisation qui évoluent avec la technologie mais, les deux fonctions ont tantôt pris le pas l'une sur l'autre à cause de critères commerciaux et d'utilisation. Aussi dans les années 1920, les caravanes attelées à des véhicules peu puissants avait une forme parallélépipédique pour des raisons de volume et d'habitabilité. Trente années plus tard, parce que les tractrices sont plus puissantes, l'aérodynamique, essentiellement de profil, se fait jour et les formes s'arrondissent pour favoriser vitesse et consommation réduite, un peu au détriment de l'habitabilité. Dans les années 70-80, âge d'or du développement, elles redeviennent plus cubiques et moins aisées à tracter, sans la nécessité première de s'inscrire dans le flux normal de la circulation. C'est sans doute l'une des causes de leur déclin devant la montée d'un autre type de véhicule, venu des Etats-Unis et adapté à un tourisme plus rapide, capable dans l'esprit de l'utilisateur d'exploiter l'autoroute, à grande vitesse. Parallèlement, la construction a suivi une évolution des matériaux : le bois, le contreplaqué ont été les matériaux de la première génération, remplacés par la tôle d'aluminium pour le parement extérieur, le bois et le contreplaqué préservant alors un isolant afin d'agrémenter l'habitation. Depuis les vingt dernières années, l'exploitation, par collage, des matériaux identiques donne exclusivement des formes planes qui engendrent des volumes parallélépipédiques, peu propices à l'aérodynamique. L'objet de la présente invention décrite ci-dessous définit les critères de formes et de matériaux permettant de concilier la mise en oeuvre, l'aérodynamique et l'habitabilité, matériaux légers et isolants associés à un procédé réduisant les coûts de fabrication par une réduction des outils spécifiques de fabrication. Le volume engendré devra présenter une aérodynamique : - frontale, suivant l'axe longitudinal pour réduire la puissance nécessaire à la traction - transversale pour garantir une meilleure stabilité par vent latéral et supprimer l'effet de couple, de giration autour du centre de gravité du véhicule Sachant que la force de pénétration dans l'air répond à l'équation F = et que la puissance aérodynamique s'exprime par on tentera (fig. 1) de réduire cette dernière par réduction de k (forme frontale) et réduction de la surface frontale S (maître couple) (1), (2) Suivant la présente invention (fig. 2), afin de garantir les conditions de stabilité de la caravane soumise aux effets aérodynamiques, l'avant sera constitué pour une partie supérieure de la carrosserie par l'assemblage de troncs de cônes (3), (4)-surfaces développables, réglées- d'axe de révolution sensiblement verticaux, dont les secteurs des troncs (3), (4) sont tangents les uns aux autres, et dont la normale (8), (9), (10) au tronc passe dans la zone immédiate de localisation du centre de gravité G du véhicule. Les forces aérodynamiques dirigées suivant cette normale (fig. 2) créent alors un appui complémentaire de stabilité et seront plus favorables si la normale (8), (9), (10) aux parois des troncs de cônes se situent entre la boule d'attelage et le centre de gravité G. Dans la présente invention, pour les mêmes raisons, on peut retenir une forme en portion de sphères, mais celle-ci ne présentera pas de facilité de mise en oeuvre, comme l'est le tronc de cône. Les surfaces frontales retenues sont de préférence des surfaces en tronc de cônes, développables et réglées. La partie centrale, frontale de la carrosserie sera basée pour les mêmes raisons sur la juxtaposition de cylindres d'axes sensiblement verticaux. La partie inférieure (7), frontale de la carrosserie sera basée sur la juxtaposition des troncs de cônes. L'ensemble étant l'enveloppe, par surfaces développables réglées d'un volume pouvant s'apparenter à des portions de sphères tangentes.' Le passage progressif de l'aérodynamique frontale vers l'aérodynamique latérale se traduit par l'exploitation de troncs de cônes (3), (4), (5), (6) dont les normales (8), (9), (10) à la paroi convergent toujours vers le centre de gravité, sauf pour l'aérodynamique franchement transversale où les parois (25) se redressent par l'usage du tronc de cônes d'axes verticaux, d'angle au sommet très peu important et de très grand rayon de base. Enfin, le soubassement (24), le plancher, sera sensiblement par2834496oute et exempt de relief, incluant dans son épaisseur les organes de suspension, de tringlerie, de stabilisation, de canalisations propres à l'usage. La présente invention implique l'exploitation de matériaux composites afin de créer les conditions de vie d'une cellule d'habitation (fig. 5). La peau extérieure (11) protège mécaniquement des agressions de tous ordres et sera suivie, intérieurement, d'un isolant (12) et d'une autre peau intérieure (13) qui jouera plus un rôle de décoration et d'ambiance. Les parois planes utilisées jusqu'ici font usage d'un assemblage de tôle d'aluminium (peau extérieure), d'un contreplaqué avec face décor pour l'intérieur, les deux étant séparés par un isolant de type mousse de polystyrène collé sur chaque peau et renforcé par une armature en tasseaux de bois (pin ou peuplier) nécessaire pour fixer le mobilier. L'objet de la présente invention est de réaliser des panneaux sandwiches composites à partir de peaux intérieures (13) et extérieures légères (11) de même nature et qui peuvent avantageusement être fabriquées par une résine pigmentée, puis une résine polyester armée par des tissus de verre (mat ou roving). Ces composants peuvent être, à coûts plus élevés, remplacés par une résine époxy et des tissus aramide ou carbone. Ces peaux sont, suivant la nature du composite, calculées en épaisseur pour résister aux contraintes imposées par le cahier des charges, la carrosserie étant nécessairement autoporteuse. L'intérêt du même type de peau (11), (13) rationalise la fabrication, fait baisser les coûts et donne des panneaux équilibrés indispensables pour éviter la distorsion aux variations de température. La séparation des peaux est obtenue par une âme (12), préférentiellement en mousse expansée ou extrudée, permettant une liaison chimique (collage) peau-mousse-peau. La mousse (12) sera rigide, de préférence en polyuréthanne ou en polychlorure de vinyl pour accepter un collage par la résine polyester, ou une colle polyuréthanne. La mise en oeuvre de la présente invention justifie alors l'option des formes développables réglées. Après avoir dans le moule femelle déposé gel coat, résine et renfort (11), la mousse (12), qui se présente en plaque, sera au préalable découpée aux dimensions et striée suivant les axes de la surface réglée (3), (4), (5), (6) afin de pouvoir se plaquer sans difficultés par cintrage sur la peau (11) ; l'enduction de colle se faisant au moment de la dépose. La peau intérieure (12) sera ensuite réalisée immédiatement par projection au pistolet de résine et fibre coupée. Il convient alors de déposer sur l'ensemble un feutre de démoulage et un film d'étanchéité pour mouler l'ensemble, sous vide, pendant la polymérisation. Une autre caractérisation du produit peut se faire par injection de mousse entre les deux parois constituées au préalable et mises en place dans des conformateurs capables d'accepter la poussée de la mousse. Cette solution, nettement plus chère, plus incertaine pour la définition de la qualité de la mousse, reste possible p2834496rmes surtout non développables. Le soubassement, plancher (24), sera pour la présente invention-afin d'assurer la légèreté- dépourvu de longerons, mais, compte tenu de la rigidité de la construction "monocoque", la mousse de la carrosserie sera remplacée avantageusement (fig. 5) par un nid d'abeilles (15) dont l'épaisseur et le dimensionnement sont également calculés selon le cahier des charges. Le plancher reçoit avant stratification (14) la pose des inserts, bois ou métal des fixations des composants annexes, les réservations pour les aérations, passages de canalisations, conducteurs, et logement des réservoirs de gaz. Suivant la présente invention, l'assemblage des différentes parties se fera avantageusement par deux demi coques (fig. 7), dont la partie supérieure (16) vient coiffer le plancher stratifié en même temps que la partie demi coque inférieure (17) ; l'assemblage se faisant par collage sur l'épaisseur du sandwich. Cette solution est de loin la plus avantageuse car elle permet d'équiper les deux demi coques des composants intérieurs-cuisine, coffres et meubles-de fonctions spécifiques (eau, gaz, électricité, réfrigération, chauffage) dans un volume ouvert pour le soubassement et de travailler la demi coque supérieure, retournée (donc ouverte) pour la pose des baies, placards de pavillons etc..., puis de réaliser l'assemblage au dernier moment. Une variante de la présente invention (fig. 8) consiste à réaliser le volume par juxtaposition de tronçons dont la partie centrale (20), (21), (22) peut être modulable en longueur, tirant ainsi partie de l'emploi des mêmes extrémités-bout avant (18) et bout arrière (19) - pour plusieurs longueurs de carrosserie. Cette variante combine l'intérêt des extrémités aérodynamiques en composite avec le tronçon central composite (préférentiellement) ou traditionnel, par panneaux à peau extérieure d'aluminium. REVENDICATIONS 1. caravane d'habitation légère, mobile, rigide, dont la forme est obtenue par des troncs de cônes juxtaposés (3), (4), (5), (6) ou sécants pour présenter un solide aérodynamique, enveloppe d'un ovoïde tronqué à l'arrière, caractérisé par le fait que : . la forme avant supérieure est composée de surfaces réglées (3), (4), (5), (6), développables, tronconiques, d'axes sensiblement verticaux et dont les normales (8), (9), (10) à la paroi convergent au voisinage immédiat du cadre de gravité G du véhicule, ' la forme latérale (25) est composée de larges troncs de cônes raccordés à la forme avant par d'autres troncs de cônes dont les normales aux parois convergent vers le centre de gravité G du véhicule, * le plancher (24) sans relief fait office de plate-forme dépourvue de longerons pour constituer avec les parois un ensemble monocoque, 'après assemblage des composants l'ensemble forme une carrosserie autoporteuse. 2. caravane selon la revendication 1, caractérisées par le fait que les parois sont en matériau composite armé de type sandwich à âme légère (12) séparant la peau extérieure (11) de la peau intérieure (13). 3. caravane suivant les revendications 1 & 2, caractérisées par le fait que les parois sont constituées par une peau extérieure (11) en matériau composite thermo-durcissable renforcé. 4. caravane suivant les revendications 1 & 2, caractérisée par le fait que l'âme (12) du sandwich est isolant sous la forme de mousse expansée ou extrudée par panneaux. 5. caravane suivant les revendications 1,2, 4, caractérisée par le fait que le panneau de l'âme (12) est strié suivant l'axe des surfaces réglées (3), (4), (5), (6) pour épouser intimement les formes par flexion. 6. caravane suivant les revendications 1 à 5, caractérisées par le fait que l'âme striée est collée sous vide sur la peau extérieure (11). 7. caravane suivant les revendications 1 à 6, caractérisées par le fait que la peau intérieure (13) est obtenue par un composite thermo-durcissable armé, projeté et polymérisé lors de la mise sous vide. 8. caravane suivant la revendication 1, qui se caractérise par un plancher constitué en composite thermo-durcissable armé avec âme en nid d'abeilles (15). 9. caravane suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le plancher comporte des inserts de fixation et réserves diverses liées à la fonction autoporteuse. 10. caravane suivant les revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que les éléments de constitution sont assemblés pour constituer l'ensemble par deux demi coques (fig. 7), l'une supérieure (16), l'autre inférieure (17), liées par un composite thermo-durcissable armé. 11. caravane suivant les revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que le plancher (24) est intégré par un composite thermo-durcissable armé à la demi coque inférieure (17). 12. Caravane d'habitation légère, caractérisée par le fait que ses éléments de constitution (fig. 8) sont assemblés à partir de plusieurs tronçons longitudinaux (20), (21), (22), le tronçon central (20), (21), (22), pouvant être de constitution traditionnelle, accepte des éléments avant (18) et arrière (19) réalisés comme ceux de la caravane selon les revendications de 1 à 9.