Brevet FR2872091A1 — publié le 20051230

L'invention concerne une traverse de planche de bord pour véhicule à moteur et un procédé de fabrication d'une telle traverse de planche de bord. En particulier, l'invention concerne une traverse de planche de bord pour véhicule à moteur comprenant un élément structurel métallique tubulaire assemblé aux montants A du véhicule à moteur et au moins un conduit aéraulique destiné à transporter de l'air vers l'habitacle du véhicule à moteur et disposé au moins partiellement dans l'élément structurel métallique. Une telle traverse à pour avantage de localiser de façon concentrique l'élément métallique de structure du véhicule et les conduits aérauliques en profitant du caractère tubulaire de l'élément métallique de structure. Il en résulte un gain de volume par rapport à la structure plus classique dans laquelle l'élément structurel est disposé sensiblement parallèlement mais non concentriquement avec les conduits aérauliques. Pour des raisons de déperditions calorifiques induites par les caractéristiques de bon conducteur thermique de l'acier, il est nécessaire que l'air transporté ne soit pas au contact direct de l'élément structurel métallique tubulaire, sans quoi le groupe de chauffage/refroidissement d'air embarqué devra être surdimensionné pour prendre en compte lesdites déperditions. Il est donc connu de réaliser le conduit aéraulique en matière plastique permettant d'isoler l'air transporté de l'acier de la traverse. US6422633 et DE10046120 divulguent des traverses de planche de bord pour véhicule à moteur comprenant un élément structurel métallique tubulaire assemblé aux montants A du véhicule à moteur et au moins un conduit aéraulique en matière plastique destiné à transporter de l'air vers l'habitacle du véhicule à moteur et disposé au moins 2872091 2 partiellement dans l'élément structurel métallique. Les procédés de fabrication envisagés dans ces documents reposent sur des technologies hybrides dans lesquels la structure métallique est surmoulée par des éléments de matière plastique constituant notamment les conduits aérauliques. Les éléments plastiques ont en outre une fonction de renfort et participe en partie à la fonction de structure de la traverse. De tels procédés ont pour avantage de réduire le nombre d'étapes de procédé et/ou le nombre de produits intermédiaires dans le cycle de production. Cependant la contrepartie de ce gain est une phase de développement de la traverse aéraulique et des outillages associés plus complexe, ainsi que des coûts de fabrication et d'exploitation des outillages associés très supérieurs à ce qui est classiquement envisagé dans la réalisation d'une traverse avec conduits aérauliques parallèles. L'un des buts de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'une traverse structurelle avec conduit aéraulique en matériau plastique concentrique permettant d'avoir des coûts de développement et d'outillages comparables avec les coûts de développement et d'outillages de structures plus classiques dans lesquelles l'élément structurel métallique est disposé sensiblement parallèlement mais non concentriquement avec les conduits aérauliques en plastique, tout en conservant les avantages volumiques de la structure concentrique. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une traverse de planche de bord pour véhicule à moteur comprenant un élément structurel métallique tubulaire assemblé aux montants A du véhicule à moteur et au moins un conduit aéraulique en matière plastique destiné à transporter de l'air vers l'habitacle du véhicule à moteur et disposé au moins partiellement dans l'élément structurel métallique. 2872091 3 Selon l'invention le procédé comprend les étapes suivantes: fabrication d'une demi-coquille métallique inférieure et d'une demicoquille métallique supérieure complémentaire de la demi-coquille métallique inférieure destinées à former, une fois assemblées, l'élément structurel métallique tubulaire, - assemblage de moyens de fixation de l'élément structurel métallique tubulaire avec les montants A aux extrémités libres de la demi-coquille métallique inférieure, - fabrication du conduit aéraulique en matière plastique, et séquentiellement positionnement d'au moins un tronçon du conduit aéraulique sur la demicoquille inférieure, puis - assemblage de la demi-coquille supérieure sur la demi-coquille inférieure, le tronçon du conduit aéraulique étant enfermé entre les deux demi-coquilles. Le procédé selon l'invention prend le contre-pied des enseignements de US6422633 ou DE10046120, en procédant d'une part à la fabrication des éléments de structure métallique, d'autre part à la fabrication des éléments de conduit aéraulique, et à une ultime étape d'assemblage des différents éléments préalablement fabriqués. Selon un mode de réalisation de l'étape d'assemblage 25 des deux demicoquilles, la demi-coquille supérieure est collée sur la demi-coquille inférieure. Selon un autre mode de réalisation de l'étape d'assemblage des deux demicoquilles, la demi-coquille supérieure est soudée sur la demi-coquille inférieure. Selon un mode de réalisation de l'étape de fabrication du conduit aéraulique, le conduit aéraulique en matière plastique est fabriqué par un procédé d'extrusion/soufflage. 2872091 4 Selon un mode de réalisation de l'étape de fabrication du conduit aéraulique, le conduit aéraulique en matière plastique est fabriqué par un procédé d'injection en une étape dans lequel: - on injecte de la matière plastique dans un moule comprenant une cavité de moulage définissant deux demi-coques reliée entre elle par un film charnière, - on démoule les deux demi-coques reliées par le film charnière, et - on assemble les deux demi-coques en plastique par rotation relative des deux demi-coques autour d'un axe passant par le film charnière, réalisant ainsi le conduit aéraulique en matière plastique. Afin d'assurer une cohésion entre l'élément structurel métallique et le conduit aéraulique, selon une caractéristique optionnelle de l'invention, au moins dans une direction transversale, le tronçon de conduit aéraulique destinée à être disposée dans l'élément de structure métallique comprend, avant assemblage des demi-coquilles métalliques, au moins une partie présentant une dimension extérieure supérieure à la dimension intérieure de l'élément de structure métallique en regard, de telle sorte que lors de l'étape d'assemblage des deux demi-coquilles métalliques, cette partie est mise en compression élastique selon la direction transversale par les parties des deux demi-coquilles métalliques assemblées. Selon une autre caractéristique optionnelle de l'invention, pour assurer un bon positionnement relatif des éléments à assembler, l'élément de structure métallique et le tronçon de conduit aéraulique destinée à être disposée dans l'élément de structure métallique comprennent des moyens d'indexation complémentaires permettant le positionnement longitudinal et/ou transversal et/ou angulaire du conduit aéraulique par rapport à la demi- 2872091 5 coquille métallique inférieure et/ou l'élément de structure métallique. L'invention concerne aussi une traverse de planche de bord pour véhicule à moteur comprenant un élément structurel métallique tubulaire assemblé aux montants A du véhicule à moteur et au moins un conduit aéraulique en matière plastique destiné à transporter de l'air vers l'habitacle du véhicule à moteur et ayant au moins un tronçon disposé dans l'élément structurel métallique. Selon l'invention: - l'élément structurel métallique comprend deux demi-coquilles métalliques assemblées ensemble, et - le conduit aéraulique est indépendant des deux demi-coquilles et comprend au moins une partie du tronçon disposé dans l'élément structurel métallique ayant une contrainte élastique suivant au moins une direction transversale plaquée au moins en deux points opposés de la face interne de l'élément structurel métallique sous l'action de la force de réaction de la contrainte élastique. Selon un mode de réalisation de la traverse selon l'invention, la demicoquille supérieure est collée sur la demi-coquille inférieure. Selon un mode de réalisation de la traverse selon l'invention, la demicoquille supérieure est soudée sur la 25 demi-coquille inférieure. Selon un mode de réalisation de la traverse selon l'invention, le conduit aéraulique en matière plastique un conduit extrudé/soufflé. Selon un mode de réalisation de la traverse selon l'invention, le conduit aéraulique en matière plastique comprend deux demi-coques en matière plastique reliées par un film charnière venu de moulage avec lesdites demi-coques. Selon un mode de réalisation de la traverse selon l'invention l'élément de structure métallique et le tronçon 2872091 6 de conduit aéraulique destiné à être disposé dans l'élément de structure métallique comprennent des moyens d'indexation complémentaires permettant le positionnement longitudinal et/ou transversal et/ou angulaire du conduit aéraulique par rapport à la demi-coquille métallique inférieure et/ou l'élément de structure métallique. L'invention concerne enfin un véhicule à moteur comprenant une caisse structurelle ayant deux montants A et une traverse telle que décrite cidessus comprenant des moyens de fixations coopérant avec des moyens de fixation complémentaires disposés sur chaque montant A pour assembler la traverse à la caisse structurelle du véhicule entre les deux montants A. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique partielle d'un véhicule selon la présente invention; - la Figure 2 est une vue schématique en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1; - la Figure 3 est une vue schématique en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 1; - la Figure 4 est une vue schématique en coupe transversale d'un conduit aéraulique en plastique fabriqué par un procédé d'injection en une étape; La figure 1 est une représentation schématique partielle d'un véhicule à moteur 2 présentant une traverse de planche de bord 1 comprenant un élément structurel métallique tubulaire 3 d'axe longitudinal 8 assemblé aux montants A 4 du véhicule à moteur 2 et au moins un conduit aéraulique 5 en matière plastique destiné à transporter de l'air vers l'habitacle 6 du véhicule à moteur 2 et disposé 2872091 7 au moins partiellement longitudinalement dans l'élément structurel métallique tubulaire 3. Dans la suite de la description, on entendra le terme "longitudinal" comme toute direction parallèle à l'axe 8 de l'élément structurel métallique tubulaire 3, et le terme "transversal" comme tout plan ou toute direction perpendiculaire à l'axe de l'élément structurel métallique tubulaire 3. La traverse de planche de bord 1 est relié aux montants A 4 par tous les moyens de fixation 7 connus pour rapporter une traverse sur les montants A d'un véhicule à moteur, on citera à titre d'exemple non limitatif les moyens de fixation proposés dans la demande de brevet français FRA-2 841 864. L'élément structurel métallique tubulaire 3 présente au moins une ouverture transversale 9 destinée à laisser passer un tronçon de sortie transversale 10 du conduit aéraulique 5. Cette sortie transversale 10 peut être connectée à un dispositif de diffusion d'air non représenté permettant de contrôler la direction et/ou le débit du flux d'air en entrée ou en sortie de conduit aéraulique. Ce dispositif peut être par exemple un aérateur permettant la diffusion de l'air transporté par le conduit aéraulique 5 dans l'habitacle 6, ou un groupe de climatisation d'air débitant un flux d'air dans le conduit aéraulique 5. L'élément structurel métallique tubulaire 3 selon l'invention comprend une demi-coquille inférieure 11 et une demi-coquille supérieure 12 assemblées ensemble le long de leur bords libres longitudinaux 15, 16. Les moyens de fixation 7 de la traverse 1 sur les montants A 4 sont assemblés aux extrémités transversales de l'une ou l'autre des demi- coquilles 11,12. Par ailleurs de façon optionnelle, il peut être rapporté sur l'élément structurel métallique 3 une jambe de force métallique (non représentée) assurant une 2872091 8 liaison rigide entre la traverse 1 et le plancher du véhicule 2 et/ou une liaison de traverse de baie inférieure métallique assurant une liaison rigide entre la traverse de planche de bord 1 et la traverse de baie inférieure (non représentée) du véhicule 2. Le matériau métallique constitutif des demi-coquilles 11,12, les dimensions de chaque demi-coquille 11,12, et le procédé d'assemblage des deux demi-coquilles 11,12 entre elles, et, des moyens de fixation 7 et des éventuelles jambe de force métallique et liaison de traverse de baie inférieure métallique avec la traverse 1 sont dimensionnés pour obtenir un ensemble structurel métallique répondant au cahier des charges structurel de la traverse de planche de bord 1. Cela veut dire qu'à eux seuls, les éléments métalliques assemblés, ci- dessus répertoriés, ont un comportement mécanique permettant de respecter notamment les valeurs de tenue en effort en cas de crash, et de tenue vibratoire imposées par le cahier des charges d'un tableau de bord pourvu de ses équipements (air bags, colonne de direction, combiné, HVAC, etc.) et monté entre les montants A d'un véhicule à moteur. Les bords libres longitudinaux des deux demi-coquilles 11,12 peuvent être optimisés en fonction de la position des ouvertures transversales 9. Sur la représentation de la figure 3, le périmètre de l'ouverture transversale 9 comprend une partie appartenant à la demi-coquille supérieure 12 et une partie appartenant à la demi-coquille inférieure 11. Les procédés d'assemblage des deux demi-coquilles 11,12 peuvent être par exemple, un collage métal/métal (tel que représenté sur les figures 2 et 3)ou un soudage. Le conduit aéraulique 5 est en matériau plastique, et comprend au moins un tronçon longitudinal 5 disposé entre les deux demi-coquilles 11,12. Un procédé de fabrication 2872091 9 d'un tel conduit aéraulique 5 peut être, par exemple, un procédé d'extrusion soufflage connu par ailleurs. Un autre procédé de fabrication d'un tel conduit aéraulique comprend les étapes suivantes: - on injecte de la matière plastique dans un moule comprenant une cavité de moulage définissant deux demi-coques 30, 31 reliée entre elle par un film charnière 32, - on démoule les deux demi-coques 30, 31 reliées par le film charnière 32, et - on assemble les deux demi-coques en plastique 30, 31 par rotation relative des deux demi-coques 30,31 autour d'un axe passant par le film charnière 32, et en solidarisant ensemble le bord libre longitudinal 33, 34 des demi-coques 30, 31 réalisant ainsi le conduit aéraulique 5 15 en matière plastique. La figure 4 représente schématiquement en coupe transversale un conduit aéraulique 5 fabriqué selon ce procédé. Avantageusement, pour assurer une bonne étanchéité à l'air du conduit aéraulique ainsi réalisé, les bords longitudinaux peuvent présenter des profils en escalier complémentaires créant une chicane d'étanchéité 37. Pour positionner de façon adéquate le conduit aéraulique 5 entre les deux demi-coquilles 11,12, l'élément de structure métallique 3 et le tronçon de conduit aéraulique 5 destiné à être disposé dans l'élément de structure métallique 3 comprennent des moyens d'indexation complémentaires 9,10, 20, 21 permettant le positionnement longitudinal et/ou transversal et/ou angulaire du conduit aéraulique 5 par rapport à la demi-coquille métallique inférieure 11 et/ou la demi-coquille métallique supérieure 12. On entend par positionnement angulaire, le positionnement relatif angulaire du conduit 5 et de l'élément de structure 3 autour de l'axe longitudinal 8 de l'élément de structure 3. 10 2872091 10 Les moyens d'indexation représentés sur les figures 1 et 2 comprennent un élément de gorge 20 prévu dans la demi-coquille inférieure 11 coopérant avec un bossage 21 réalisé sur le conduit aéraulique 5. Dans le cas du conduit aéraulique 5 fabriqué par injection en une étape (voir figure 4), la charnière film 32 ou les bords libres 33, 34 peuvent constituer des bossages. En outre, comme représentés sur la figure 3 une ouverture transversale 9 de l'élément de structure 3 et le tronçon de sortie transversale 10 associé du conduit aéraulique 5 constituent ensemble des moyens d'indexation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le conduit aéraulique 5 avant assemblage avec les demi-coquilles présente dans au moins une direction transversale 25 une dimension extérieure supérieure à la dimension intérieure correspondante des deux demi-coquilles 11,12 assemblées. Cela est illustré par la figure 2 dans laquelle est représenté en traits interrompus une coupe transversale 22 du conduit aéraulique 5 tel qu'il est en sortie de fabrication. Lors de l'étape d'assemblage des deux demi- coquilles 11, 12, le tronçon de conduit aéraulique en plastique 5 disposé entre les demi-coquilles 11, 12 subit une déformation ou une contrainte élastique du fait du rapprochement des deux demi-coquilles 11, 12, générant en retour une force de réaction plaquant au moins deux points 23, 24 opposés du conduit aéraulique 5 contre les parois internes en regard des deux demi-coquilles 11, 12. Ainsi seule ou en combinaison avec les moyens d'indexage, la mise en contrainte du conduit aéraulique 5 lors de l'étape d'assemblage des deux demi-coquilles 11, 12, assure un isostatisme du conduit aéraulique en plastique 5 dans l'élément de structure métallique 3 sans mettre en oeuvre un procédé spécifique de solidarisation de type surmoulage ou autre. 2872091 11 Le procédé de fabrication d'une telle traverse de planche de bord 1 comprend les étapes de: - fabrication de la demi-coquille métallique inférieure 11 et de la demi- coquille métallique supérieure 5 12 complémentaire de la demi-coquille métallique inférieure 11 formant une fois assemblées, l'élément structurel métallique tubulaire 3, - assemblage des moyens de fixation 7 de l'élément structurel métallique tubulaire 3 avec les montants A 4 aux 10 extrémités libres de la demi- coquille métallique inférieure 11 ou supérieure 12, - fabrication du conduit aéraulique 5 en matière plastique, et séquentiellement - positionnement longitudinal d'au moins un tronçon 15 du conduit aéraulique 5 sur une des demi-coquilles 11, 12, puis - assemblage de la demi-coquille supérieure 12 sur la demi-coquille inférieure 11, le tronçon du conduit aéraulique 5 étant enfermé entre les deux demi-coquilles 11, 12. 2872091 12 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une traverse de planche de bord (1) pour véhicule à moteur (2) comprenant un élément structurel métallique tubulaire (3) assemblé aux montants A (4)du véhicule à moteur (2) et au moins un conduit aéraulique (5) en matière plastique destiné à transporter de l'air vers l'habitacle (6) du véhicule à moteur (2) et disposé au moins partiellement dans l'élément structurel métallique (3), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - fabrication d'une demi-coquille métallique inférieure (11) et d'une demi-coquille métallique supérieure (12) complémentaire de la demi-coquille métallique inférieure (11), destinées à former, une fois assemblées, l'élément structurel métallique tubulaire (3), - assemblage, aux extrémités libres transversales de l'une ou l'autre des demi-coquilles métalliques (11, 12), de moyens de fixation (7) de l'élément structurel métallique tubulaire (3) avec les montants A (4), - fabrication du conduit aéraulique (5) en matière plastique, et séquentiellement - positionnement d'au moins un tronçon (5) du conduit aéraulique sur une demi-coquille (11, 12), puis - assemblage de la demi-coquille supérieure (12) sur la demi-coquille inférieure (11), le tronçon (5) du conduit aéraulique étant enfermé entre les deux demi-coquilles (11, 12) 2. Procédé de fabrication d'une traverse de planche de bord selon la revendication 1, caractérisé en ce que la demi-coquille supérieure (12) est collée sur la demi-coquille inférieure (11). 3. Procédé de fabrication d'une traverse de planche de bord selon la revendication 1, caractérisé en ce que la 2872091 13 demi-coquille supérieure (12) est soudée sur la demi-coquille inférieure (11). 4. Procédé de fabrication d'une traverse de planche de bord selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conduit aéraulique (5) en matière plastique est fabriqué par un procédé d'extrusion/soufflage. 5. Procédé de fabrication d'une traverse de planche de bord selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conduit aéraulique (5) en matière plastique est fabriqué par un procédé d'injection en une étape dans lequel: - on injecte de la matière plastique dans un moule comprenant une cavité de moulage définissant deux demi-coques (30, 31) reliée entre elle par un film charnière (32), - on démoule les deux demi-coques (30, 31)reliées par le film charnière {32), et - on assemble les deux demi-coques (30, 31) en plastique par rotation relative des deux demi-coques (30, 31) autour d'un axe passant par le film charnière (32), réalisant ainsi le conduit aéraulique (5) en matière plastique 6. Procédé de fabrication d'une traverse de planche de bord selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins dans une direction transversale (25), le tronçon de conduit aéraulique (5) destiné à être disposé dans l'élément de structure métallique (3) comprend, avant assemblage des demi-coquilles métallique (11, 12), au moins une partie présentant une dimension extérieure supérieure à la dimension intérieure de la partie d'élément de structure métallique (3) en regard une fois l'assemblage des demi-coquilles (11,12) effectué, de telle sorte que lors de l'assemblage des deux demi-coquilles métallique (11, 12), cette partie de tronçon (5) 2872091 14 est mise en compression élastique selon la direction transversale (25). 7. Procédé de fabrication d'une traverse de planche de bord selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément de structure métallique (3) et le tronçon de conduit aéraulique (5) destiné à être disposé dans l'élément de structure métallique (3) comprennent des moyens d'indexation (20, 21; 9, 10) complémentaires permettant le positionnement longitudinal et/ou transversal et/ou angulaire du conduit aéraulique par rapport à l'une des demi-coquilles métalliques (11, 12) et/ou l'élément de structure métallique (3). 8. Traverse de planche de bord pour véhicule à moteur (2) comprenant un élément structurel métallique tubulaire (3) assemblé aux montants A (4) du véhicule à moteur (2) et au moins un conduit aéraulique (5) en matière plastique destiné à transporter de l'air vers l'habitacle (6) du véhicule à moteur (2) et ayant au moins un tronçon (5) disposé dans l'élément structurel métallique (3), caractérisée en ce que: - l'élément structurel métallique (3) comprend deux demi-coquilles métallique (11, 12) assemblées ensemble, et - le conduit aéraulique (5) est indépendant des deux demi-coquilles (11, 12) et comprend au moins une partie du tronçon (5) disposée dans l'élément structurel métallique (3) subissant une contrainte élastique suivant au moins une direction transversale (25), et plaquée au moins en deux points opposés (23, 24) de la face interne (18) de l'élément structurel (3) sous l'action de la force de réaction de ladite contrainte élastique. 9. Traverse de planche de bord pour véhicule à moteur selon la revendication 8, caractérisée en ce que la demi-coquille supérieure (12) est collée sur la demi-coquille inférieure (11). 2872091 15 10. Traverse de planche de bord pour véhicule à moteur selon la revendication 8, caractérisée en ce que la demi-coquille supérieure (12) est soudée sur la demi-coquille inférieure (11). 11. Traverse de planche de bord pour véhicule à moteur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que le conduit aéraulique (5) en matière plastique un conduit extrudé/soufflé. 12. Traverse de planche de bord pour véhicule à moteur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que le conduit aéraulique (5) en matière plastique comprend deux demi-coques (30,31) en matière plastique reliées par un film charnière (32) venu de moulage avec lesdites demi-coques (30,31). 13. Traverse de planche de bord pour véhicule à moteur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que l'élément de structure métallique (3) et le tronçon de conduit aéraulique (5) destiné à être disposée dans l'élément de structure métallique (3) comprennent des moyens d'indexation complémentaires (20,21; 9,10) permettant le positionnement longitudinal et/ou transversal et/ou angulaire du conduit aéraulique (5) par rapport à l'une des demi-coquilles métallique (11,12) et/ou l'élément de structure métallique (3). 14. Véhicule à moteur caractérisé en ce qu'il comprend une caisse structurelle ayant deux montants A (4) et une traverse de planche de bord (1) pour véhicule à moteur selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, la traverse comprenant des moyens de fixations (7) coopérant avec des moyens de fixation complémentaires disposés sur chaque montant A (4) pour assembler la traverse (1) à la caisse structurelle du véhicule entre les deux montants A (4).