Brevet FR2870818A1 — publié le 20051202

ENSEMBLE DE COCKPIT COMPRENANT UNE STRUCTURE RESISTANTE ASSEMBLEE PAR COLLAGE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un ensemble de cockpit de véhicule automobile comprenant une structure résistante s'étendant sur la largeur de l'habitacle du véhicule et une structure de planche de bord enveloppant la structure résistante, la structure résistante étant constituée par une structure métallique allongée et par un élément en un matériau plastique lié à la structure métallique. La plupart des véhicules automobiles actuels comportent un ensemble fonctionnel situé à l'avant de l'habitacle et appelé ensemble de planche de bord ou ensemble de cockpit. Cet ensemble est généralement constitué de deux sous ensembles principaux: une structure résistante et une structure de planche de bord. La structure résistante est le plus souvent formée par une traverse métallique, appelée traverse de cockpit ou traverse de planche de bord (en anglais, "car cross beam" ou "car cross member") fixée à ses extrémités gauche et droite respectivement aux pieds avant gauche et droit du châssis du véhicule. La traverse de planche de bord remplit diverses fonctions. Elle rigidifie la structure du véhicule en reliant ses pieds avant; elle assure le support de la colonne de direction. De ce fait, elle doit s'opposer à l'intrusion dans l'habitacle du volant et des équipements associés à ce dernier. Sa résistance mécanique est donc primordiale en cas de choc du véhicule contre un obstacle fixe ou mobile; elle sert également de support aux éléments fonctionnels du véhicule. A cet effet, des pattes de fixation, sont soudées sur la traverse. Ces pattes servent de support à des pièces en matières plastiques qui reçoivent les éléments fonctionnels tel que la boîte à gants (également appelée "vide poches"), le tableau de chauffage, le boîtier de réception de l'autoradio et du lecteur de CD-ROM (généralement appelé "boîtier DIN"), le coussin gonflable passager, etc. La traverse de cockpit supporte également le groupe de chauffage, de ventilation et de climatisation de l'habitacle, plus simplement appelé groupe de climatisation. Ce groupe renferme un radiateur, appelé aérotherme, qui produit de l'air chaud pour le chauffage de l'habitacle ainsi que pour le dégivrage et le désembuage du pare-brise et des vitres latérales avant. Il renferme d'autre part l'évaporateur du circuit de climatisation qui permet de produire de l'air froid pour rafraîchir la température de l'habitacle en cas de température extérieure élevée. Du côté du conducteur, la traverse de planche de bord sert de support aux instruments du tableau de bord tels que le compteur de vitesse, l'indicateur de niveau d'essence, etc. L'ensemble de cockpit comprend d'autre part une structure appelée "structure de planche de bord". Elle est généralement réalisée en matière plastique. Elle a pour fonction de recouvrir les éléments fonctionnels énumérés plus haut et fixés sur la traverse de planche de bord. La structure de planche de bord est elle-même recouverte d'un habillage dont la fonction et purement esthétique. Elle a pour fonction mécanique de supporter l'habillage afin en particulier qu'il ne se déforme pas quand il est soumis à de fortes chaleurs. Enfin, l'ensemble de planche de bord comprend des conduits d'air de ventilation de l'habitacle du véhicule. Ces conduits sont raccordés, à leur extrémité d'entrée, au groupe de chauffage, de ventilation et de climatisation et à leur extrémité de sortie à la structure de planche de bord dans laquelle sont formées les diverses sorties d'air (ventilation centrale et latérale, conduits de désembuage du pare-brise et des vitres latérales). Ces conduits de ventilation constituent des pièces séparées qui doivent être montées sur l'ensemble de planche de bord. A côté de cette structure classique, il a été proposé (US-A-5,358,300) de supprimer la traverse de planche de bord métallique et de la remplacer par une structure en plastique renforcée par des nervures. Toutefois, une telle structure présente une résistance mécanique insuffisante en cas de chocs, notamment en ce qui concerne l'intrusion de la colonne de direction dans l'habitacle. On connaît également (EP 1 323 624) un ensemble de cockpit constitué d'une structure métallique et d'un élément fonctionnel structurant en matériau plastique surmoulé sur la structure métallique. Cependant, en raison des coefficients de 2870818 4 dilatation très différents du matériau plastique et du métal, la liaison entre les deux pièces se fait mal de sorte que la résistance de l'ensemble n'est pas satisfaisante en dépit de la présence d'un élément métallique dans la structure. La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle propose un ensemble de planche de bord dont la conception permet une amélioration de compacité et d'encombrement par rapport aux réalisations antérieurement connues et cela sans diminution de sa résistance mécanique. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que la structure métallique et l'élément en un matériau plastique de la structure résistante sont assemblés par collage. Le collage assure une liaison très solide de ces deux pièces. De plus, du fait qu'il est réalisé à température ambiante, on s'affranchit des problèmes de dilatations différentielles du métal et du matériau plastique. L'élément en un matériau plastique présente de préférence une structure nervurée qui lui donne une grande rigidité. Il renforce de manière importante la résistance mécanique de la structure métallique. Cette dernière, avantageusement constituée par une tôle d'acier emboutie, éventuellement réalisée en plusieurs parties d'épaisseurs différentes pour assurer un gain de poids, n'occupe pas un espace libre important qui reste inutilisé comme dans les réalisations antérieures. L'encombrement global de l'ensemble de cockpit est donc diminué. 2870818 5 Avantageusement encore, l'élément en un matériau plastique est réalisé en un matériau plastique chargé de fibre de verre. De la sorte sa résistance mécanique est améliorée. Dans une réalisation préférée, l'élément en un matériau plastique détermine un volume ayant une section ouverte, cette section ouverte étant fermée par la structure métallique de manière à définir des conduits de circulation d'air de ventilation de l'habitacle du véhicule. Les conduits mixtes métal- plastique présentent de bonnes caractéristiques thermique, c'est-à-dire que peu de déperdition thermique affecte ces conduits, malgré la présence de métal sur une des parois de conduit. Ces conduits de circulation d'air assurent, notamment, la circulation de l'air de désembuage du pare-brise et des vitres latérales du véhicule. Ils peuvent également assurer la circulation de l'air de chauffage et de ventilation de l'habitacle du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures: - la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation de la structure résistante d'un ensemble de cockpit conforme à l'invention, avant assemblage de la structure métallique et de l'élément plastique; 2870818 6 - la figure 2 est une vue de face de la structure résistante de la figure 1, la structure métallique et l'élément plastique ayant été assemblés; - la figure 3 est une vue de dessus de la structure résistante de la figure 2; - la figure 4 est une vue de côté de la structure résistance des figures 2 et 3; - la figure 5 est une vue en coupe selon 1 plan V de la figure 2 d'un ensemble de cockpit intégrant la structure résistante des figures 1 à 4; - la figure 6 est une vue en coupe selon le plan VI de la figure 2; - la figure 7 est une vue en coupe selon le plan VII de la figure 2 d'un ensemble de cockpit intégrant la structure résistante des figures 1 à 4; - la figure 8 est une vue de face en trois dimensions d'une structure de planche de bord pour un ensemble de cockpit tel que celui des figures 5 à 7; - la figure 9 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur les figures 1 à 8 un premier mode de réalisation d'un ensemble de cockpit selon l'invention. Dans cette réalisation la structure résistante (figure 1 à 4) et la structure de planche de bord (figure 8) constituent deux parties séparées réalisées séparément puis assemblées l'une à l'autre. On a représenté sur la figure 1 une vue en perspective d'un exemple de structure résistante destinée à un ensemble de cockpit de l'invention. Cette structure, désignée par la référence générale 10, est constituée d'une part d'un élément 12 réalisé en un 2870818 7 matériau plastique par exemple par moulage et d'une structure métallique 14. L'élément 12 et la structure 14 ont été représentés espacés l'un de l'autre préalablement à 5 leur assemblage. L'élément 12 et la structure métallique 14 présentent des formes telles que la structure métallique vient se placer sur l'élément en un matériau plastique de manière telle qu'il existe une zone de contact qui s'étend sensiblement sur tout le périmètre de la structure métallique. L'élément en un matériau plastique et la structure métallique sont assemblés par collage selon cette zone de contact. On réalise ainsi une structure résistante 10 qui s'étend sur toute la largeur du cockpit du véhicule. Cette structure peut être fixée aux pieds avant gauche et droit du véhicule par des ailes de fixation 18 prévues sur la structure métallique au moyen de boulons. La structure métallique et l'élément plastique sont assemblés, par exemple, au moyen d'une colle de type PU (polyuréthane). En outre, la structure métallique comporte un support de béquille 20 qui vient se placer, lorsque les deux pièces assemblées, sur un prolongement 22 de l'élément en un matériau plastique 12. Par ailleurs, l'élément 14 comporte un support de colonne 24. L'élément en un matériau plastique 12 est une pièce de forme complexe, réalisée de préférence en un matériau chargé de fibre de verre afin d'augmenter sa résistance. Elle comporte des nervures 17. Elle est obtenue de préférence par moulage. La figure 2 représente une vue de face de l'élément 12 et de la structure 14 après assemblage par collage. L'ensemble 10 peut être décomposé en une partie 10a située à gauche sur la figure et disposée en face du conducteur, une partie centrale 10b et une partie droite 10c située en regard d'un passager avant du véhicule. Des conduits de ventilation sont formés dans l'élément 12. Ces conduits comprennent un conduit de ventilation latéral gauche 26, un conduit de ventilation latéral droit 28 et un conduit central de ventilation 30. Ils comprennent également un conduit 32 de désembuage du pare-brise et des conduits latéraux 34 de désembuage des vitres latérales avant du véhicule. Sur la figure 2 la structure métallique 14 est en grande partie cachée par l'élément en plastique 12. On aperçoit uniquement, à gauche et à droite, les ailes de fixation 18 comportant des trous de passage 36 pour des boulons de fixation, le support 24 de colonne de direction et le support de béquille 20 auquel est fixé une béquille 40 de liaison au tunnel 42 du véhicule. La partie l0a de l'ensemble de cockpit assure le support de l'instrumentation du poste de conduite, notamment du compteur de vitesse, du compte tours et des instruments de mesure habituellement présent à bord d'un véhicule. Ces éléments sont fixés sur une structure nervurée 44 comportant des zones de fixation pour des vis ou des éléments analogues. La partie droite 10c de l'ensemble 10 comporte un support 46 pour le coussin gonflable, aussi appelé "air bag", du passager. On a représenté sur la figure 3 une vue de dessus de la structure résistante hybride assemblée de la figure 2. On note sur cette figure les deux ailes en tôle 18 qui permettent de l'assembler sur les pieds du véhicule ainsi que le support de béquille qui permet de raccorder la structure résistante au plancher par exemple au tunnel 42 de l'habitacle. On note également les conduits latéraux de ventilation gauche 26 et droit 28, ainsi que les sorties 32 des conduits de ventilation centrale. On observe également le support 44 du compteur de vitesse et le support 46 du coussin gonflable destiné au passager. La référence 48 désigne un emplacement pour loger un auto-radio. On observe également la construction nervurée de l'élément en matière plastique. La partie avant 50 de cet élément se raccorde à la traverse inférieure de baie du véhicule. Sur la figure 4, qui représente une vue latérale de la structure résistante hybride des figures 2 et 3, on aperçoit mieux le support 20 de béquille et la béquille 40 fixée par des boulons 52 au tunnel 42. La structure métallique 14 est placée à l'avant de l'élément 12. Sur la structure métallique 14 on note un trou 54 destiné à un boulon de fixation sur le pied du véhicule. La figure 5 est une vue en coupe selon le plan V d'un ensemble de cockpit conforme à l'invention dans lequel on a monté la structure hybride métalloplastique résistante qui a été décrite en référence aux figures 1 à 4. La structure hybride métalloplastique 10 est complétée par une structure de planche de bord désignée par son ensemble par la référence générale 60. La figure 5 est une vue en coupe au niveau de la colonne de direction 62. L'ensemble de cockpit est disposé immédiatement à l'arrière d'une cloison en tôle 63 qui sépare l'habitacle du compartiment moteur. La cloison 63 est revêtue d'un garnissage d'insonorisation 65 sur sa face disposée du côté de l'habitacle du véhicule. L'élément 12 en matériau plastique détermine un volume 64 en forme de U ayant une ouverture obturée par une paroi 66 de la structure métallique 14. On définit ainsi un conduit 68 de ventilation de l'habitacle. Les conduits de ventilation étant intégrés à la structure résistante, ils ne constituent pas des pièces séparées qu'il est nécessaire de monter postérieurement. Les zones de collage 67 sont montrées aux figures 5, 7 au niveau d'arêtes de la structure métallique 14 et de l'élément 12 en matière plastique. Il en résulte par conséquent une économie de temps. En outre, la compacité de l'ensemble est accrue. A titre de comparaison, on a représenté en traits tiretés 70 la section d'un conduit rapporté classique de l'art antérieur pour desservir des aérateurs latéraux de la planche de bord. Toujours à titre de comparaison, on a désigné par la référence 72 la section circulaire d'une traverse de cockpit métallique de l'art antérieur. La référence 74 désigne un compteur de vitesse fixé directement sur la structure résistante 10, comme expliqué précédemment. Dans la réalisation représentée sur les figures 5 à 7, le conduit de dégivrage du pare-brise et des vitres latérales 76 est intégré à l'élément en matériau plastique 12. Toutefois, cette caractéristique n'est pas indispensable et dans une variante de réalisation, les conduits de dégivrage pourraient être réalisés séparément. La structure de planche de bord 60 est recouverte par une coiffe 78 dans sa partie supérieure. La fonction de cette coiffe est purement esthétique. On a représenté sur la figure 6 une vue en coupe d'une structure de cockpit passant par la partie centrale 10b (voir figure 2). Sur cette figure on note la présence du groupe de climatisation 80 qui est raccordé directement à la structure hybride métalloplastique 10, en particulier au conduit de dégivrage 76 et au conduit de ventilation 64. Un volet 82 faisant partie d'un bloc aérateur fixé dans la structure de planche de bord peut être réglé par l'utilisateur au moyen d'une molette 84. Le boîtier 48 de réception de l'auto radio fait également partie de la structure de planche de bord 60. La référence 77 désigne un écran de navigation. On a représenté sur la figure 7 une vue en coupe de la structure de cockpit passant par le centre 10c du siège passager. On note particulièrement sur cette figure la présence du coussin gonflable 88 fixé directement sur la structure métalloplastique, comme décrit précédemment. On note également la présence d'une porte de boîte à gants 90 articulée autour d'une charnière 92 située à sa partie inférieure. La porte de boîte à gants est montée sur la structure de planche de bord 60. Un barreau 94 ayant une fonction esthétique, recouvre la partie inférieure de la structure de planche de bord. On a représenté sur la figure 8 une vue tridimensionnelle de face de la structure de planche de bord 60 destinée à un ensemble de cockpit conforme à l'invention décrit en référence aux figures 1 à 7. Cette structure est réalisée en un matériau plastique moulé et elle est rapportée sur la structure hybride métalloplastique 10. Elle comporte un certain nombre d'ouvertures qui permettent le passage ou l'accès aux éléments fonctionnels de la structure de cockpit. On notera en particulier les conduits latéraux de dégivrage du pare-brise 102, et les conduits latéraux de dégivrage des vitres latérales 104, les conduits latéraux de ventilation 105, un vide poches pour le conducteur 106, un emplacement de réception de l'auto-radio 108, un emplacement de colonne de direction 110 et un emplacement pour l'instrumentation du poste de pilotage 111, un emplacement de tableau de chauffage 112 et une ouverture de boîte à gants 114 sur laquelle est montée la porte de boîte à gants 90 (figure 7). Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 8, la structure de planche de bord 60 constitue une pièce séparée. On a représenté sur la figure 9 une vue schématique en coupe d'une variante de réalisation dans laquelle la structure de planche de bord est intégrée à l'élément en un matériau plastique 14. Ces deux pièces ne forment par conséquent plus qu'une seule et elles sont réalisées par moulage en une seule opération. La structure de l'ensemble est par conséquent simplifiée, ce qui permet un nouveau gain de temps et de compacité. La qualité de cohésion de la structure hybride métal-plastique selon l'invention permet aussi de disposer d'un cockpit efficace pour la sécurité des usagers avant du véhicule. REVENDICATIONS 1. Ensemble de cockpit de véhicule automobile comprenant une structure résistante (10) s'étendant sur la largeur de l'habitacle du véhicule et une structure de planche de bord (60) enveloppant la structure résistante (10), la structure résistante étant constituée par une structure métallique allongée (14) et un élément en matériau plastique (12) lié à la structure métallique (14), caractérisé en ce que la structure métallique et l'élément en un matériau plastique sont assemblés par collage. 2. Ensemble de cockpit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure 15 métallique (14) est une tôle d'acier emboutie. 3. Ensemble de cockpit selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément en un matériau plastique (12) est réalisé en un matériau plastique chargé de fibre de verre. 4. Ensemble de cockpit selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément en un matériau plastique (14) détermine un volume (64) ayant une section ouverte, cette section ouverte étant fermée par une paroi (66) de la structure métallique de manière à définir des conduits de circulation d'air de ventilation de l'habitacle. 5. Ensemble de cockpit selon la revendication 4, caractérisé en ce que les conduits de 2870818 15 circulation d'air assurent la circulation de l'air de désembuage du pare-brise et des vitres latérales du véhicule. 6. Ensemble de cockpit selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les conduits de circulation d'air assurent la circulation d'air de chauffage et de ventilation de l'habitacle du véhicule. 7. Ensemble de cockpit selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la structure métallique (14) intègre un support de colonne de direction. 8. Ensemble de cockpit selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la structure métallique (14) intègre un support (20) de béquille destiné à la fixation d'une béquille (40) reliant la structure métallique au tunnel (42) du véhicule. 9. Ensemble de cockpit selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la structure de planche de bord (60) est intégrée à l'élément en un matériau plastique (12) de la structure résistante (10). 10. Ensemble de cockpit selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément en un matériau plastique (12) sert de support à des éléments fonctionnels de l'ensemble de cockpit. 11. Ensemble de cockpit selon la revendication 10, caractérisé en ce que les éléments fonctionnels auxquels l'élément en un matériau plastique (12) sert de support comprennent la boîte à gants, le tableau de chauffage, le coussin gonflable passager, le groupe de ventilation, le boîtier DIN. 12. Ensemble de cockpit selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la structure métallique (14) et l'élément en un matériau de plastique (12) sont assemblés au moyen d'une colle de type PU (polyuréthane).