Brevet FR2881708A1 — publié le 20060811

Poutre structurelle pour habitacle de véhicule, logeant des organes aérauliques de distribution sélective d'air. Domaine technique de l'invention. L'invention est du domaine des installations de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, pour habitacle de véhicule notamment. Elle a pour objet une poutre de renfort logeant des organes aérauliques de distribution sélective d'air. Etat de la technique. Il a été proposé par l'art antérieur d'exploiter la présence d'une poutre de renfort d'un habitacle de véhicule pour acheminer l'air depuis une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation vers différentes zones à aérer du véhicule. On pourra par exemple se reporter aux documents WO0168391 (MAGNA INT. SYST.), WO0154964 (BEHR Gmbh & Co) , DE4239171 (DAIMLER BENZ AG), FR2789043 (VALEO CLIM.) et FR2799413 (VALEO CLIM.). Pour exploiter au mieux la poutre comme organe aéraulique, il est apparu opportun d'organiser son volume intérieur de manière à optimiser les possibilités de répartition sélective de l'air circulant à son travers. Plus particulièrement, il est apparu opportun de loger à l'intérieur de la poutre divers organes aérauliques de répartition et de guidage de l'air, conduites par exemple. On notera que l'organisation de la poutre et sa conformation globale rectiligne, non seulement rendent délicat l'installation de telles conduites, mais aussi offrent des possibilités restreintes d'installation dans son volume intérieur de divers organes aérauliques. Il en ressort que l'agencement de la poutre doit permettre la mise en place aisée des organes aérauliques, aussi nombreux et divers soient-ils, sans pour autant affecter sa résistance mécanique. Une telle mise en place des organes aérauliques est rendue d'autant plus difficile que la poutre, globalement rectiligne, est néanmoins susceptible de présenter des inflexions ou des rétreints pour le passage et/ou la réception d'organes structurels du véhicule, tels qu'une colonne de direction ou un coussin gonflable, voire aussi un matériel audio et/ou video. De surcroît, l'agencement de la poutre doit prendre en compte les contraintes relatives à l'architecture du véhicule sur lequel elle est destinée à être installée, ce qui tend à accroître la complexité de sa conformation générale. Un problème général posé est de rationaliser la production des poutres, et plus particulièrement de les agencer de manière à permettre leur installation sur un quelconque véhicule, tout au moins sur des véhicules d'une même plateforme d'un constructeur. En outre, la présence d'ouvertures ménagées à travers la paroi de la poutre ne doit pas affecter la résistance mécanique de cette dernière. Ces ouvertures sont notamment destinées à l'admission et à l'évacuation de l'air hors de la poutre vers les zones à aérer. Il est aussi recherché un compromis entre la masse globale de la poutre, souhaitée la plus faible possible, et sa résistance mécanique qui doit répondre à un cahier des charges strict au regard des vibrations et des chocs en cas d'accident. Objet de l'invention. Le but de la présente invention est de proposer une poutre de renfort d'un habitacle de véhicule à fonction d'organe aéraulique de distribution sélective d'air 25 circulant à son travers. II est plus particulièrement proposé une telle poutre, de conformation globalement rectiligne, dont l'organisation permette une installation aisée dans son volume intérieur d'organes aérauliques, tels que cloisons, répartiteurs ou analogues, voire un ou plusieurs modules _associant de tels organes. Il est notamment recherché de permettre une telle installation aisée d'organes aérauliques à l'intérieur de la poutre, nonobstant la présence de zones d'inflexions ou de rétreints ménagés le long de la poutre pour le passage et/ou la réception d'organes structurels du véhicule, tels qu'une colonne de direction ou un coussin gonflable. II est aussi plus particulièrement visé par la présente invention de proposer une telle poutre dont l'organisation générale permette son adaptation aisée sur divers véhicules présentant une architecture globale similaire mais néanmoins différente, tels que des véhicules spécifiques d'une même plateforme d'un constructeur. Il est aussi plus particulièrement visé par la présente invention de proposer une telle poutre dont la masse globale soit la plus faible possible tout en offrant une tenue et une résistance mécanique efficace à l'encontre des vibrations et des chocs en cas d'accident. La poutre de la présente invention est une poutre structurelle d'un habitacle de véhicule. Cette poutre est par exemple une poutre transversale de renfort de l'habitacle. Par ailleurs, cette poutre est agencée pour répondre notamment à une fonction d'organe aéraulique, et loge à cet effet au moins un organe aéraulique. On notera à ce stade de la description que les dispositions de l'invention permettent d'organiser cet organe aéraulique non seulement en conduite, mais aussi en cloison, en répartiteur ou analogue, voire en un module associant plusieurs organes aérauliques. Cet organe aéraulique au moins est destiné à la distribution sélective d'air en provenance d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation vers différentes zones du véhicule à aérer. Cette poutre comporte au moins une zone pour le passage et/ou la réception d'un organe structurel du véhicule, tel qu'une colonne de direction et/ou un coussin gonflable. Pour préciser à titre indicatif un cadre particulier des difficultés que l'invention cherche à surmonter, la poutre est susceptible de présenter une conformation globale sensiblement rectiligne. On comprendra que cette conformation concerne une extension générale de la poutre, qui est susceptible de varier sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ladite zone au moins est par exemple une zone de rupture de l'extension générale de la poutre, telle qu'une inflexion etlou un rétreint. Selon la présente invention, une poutre du genre susvisé est principalement reconnaissable en ce qu'une ouverture est ménagée à travers la paroi de la poutre dans ladite zone. Cette ouverture est obturable par un élément de fermeture équipé de moyens de réception de l'organe structurel du véhicule. II en ressort qu'à partir d'une même disposition consistant à ménager à travers la poutre une ouverture dans sa zone au moins d'inflexion et/ou de rétreint réservée au passage et/ou à la réception d'un organe structurel du véhicule: 1) les organes aérauliques destinés à être logés dans la poutre sont susceptibles 10 d'être introduits à l'intérieur de cette dernière à travers l'ouverture, pour rendre aisé leur montage. 2) la poutre est adaptable à un quelconque véhicule, notamment d'une même plateforme d'un constructeur, à partir seulement d'un agencement de l'organe de fermeture spécifique pour chacun des véhicules de cette plateforme. A titre d'exemple, une même poutre peut être utilisée pour un modèle berline et un modèle monospace d'une même plateforme de véhicule, la modification d'inclinaison de la colonne de direction étant obtenue à partir d'une modification correspondante de l'organe de fermeture seul. 3) II est évité un surcroît pondéral de la poutre, l'organe de fermeture étant susceptible de présenter des caractéristiques de résistance mécanique propres. Plus particulièrement, les zones de la poutre devant être renforcées correspondant à la zone au moins de rupture de sa conformation générale, l'organe de fermeture est exploité pour permettre une variation du matériau constitutif de la poutre entre un matériau léger, tel que l'aluminium, la constituant principalement et un matériau robuste, tel que l'acier, constitutif de l'organe de fermeture. En outre, une surépaisseur de matière est évitée dans la zone au moins de rupture de la conformation générale de la poutre, l'organe de fermeture étant exploité pour constituer en lui-même un élément de paroi de la poutre et pour supporter l'organe. structurel correspondant du véhicule, tel que la colonne de direction ou un coussin gonflable. Selon un premier exemple de réalisation, l'ouverture est ménagée dans la zone d'un rétreint que comporte la poutre pour le passage d'une colonne de direction. L'élément de fermeture est principalement constitué d'une platine dotée de moyens de réception de ladite colonne. Selon un autre exemple de réalisation, l'ouverture est ménagée dans la zone d'un dégagement pour la réception d'un coussin gonflable. L'élément de fermeture est principalement constitué d'une platine dotée de moyens de réception dudit coussin gonflable. La poutre est préférentiellement équipée d'embouts de fermeture de ses extrémités pour sa fixation à la caisse du véhicule. Selon une forme avantageuse de réalisation, ladite platine se prolonge vers l'extrémité correspondante de la poutre pour former en outre l'embout de fermeture de cette extrémité. L'élément de fermeture est par exemple formé d'un ensemble mécano-soudé. Cet ensemble mécano-soudé est notamment composé de la platine sur laquelle sont rapportés les moyens de réception de la colonne de direction ou du coussin gonflable. En outre, l'embout de fermeture des extrémités de la poutre est le cas échéant rapporté sur la platine. Selon une première variante de réalisation, la poutre est principalement formée d'un corps creux monobloc obtenu à partir d'un élément tubulaire mis en forme. II est cependant préféré une autre variante, selon laquelle la poutre est formée à partir de deux coques longitudinales assemblées entre elles. Pour réaliser cet assemblage des coques l'une à l'autre, ces dernières comportent avantageusement en bordure de leur débouché des retours. Une telle disposition permet l'assemblage des coques entre elles par un quelconque moyen de fixation, tel que par collage, par rivetage ou par l'intermédiaire d'organes de fixation tel que des vis. De tels retours sont en outre ménagés dans la zone de jonction entre les coquilles et l'élément de fermeture. Ces dispositions présentent l'avantage d'exploiter ces retours pour renforcer la poutre dans sa zone de jonction avec l'élément de fermeture. II en ressort que ces retours de prise de l'élément de fermeture sur la poutre constituent des organes de renfort de la poutre dans ladite zone de passage et/ou de réception d'un organe structurel du véhicule. La formation de la poutre en deux coques assemblées offre notamment la possibilité de conférer à chacune des coques une résistance mécanique qui leur est propre. Par exemple, les coques sont susceptibles d'être d'une épaisseur et/ou d'un matériau respectifs différents de l'une à l'autre des coques. Plus particulièrement, l'une des demies coques de résistance mécanique moindre est susceptible d'être utilisée pour des véhicules différents, tandis que l'autre demie coque est développée spécifiquement pour un type de véhicules de constructeurs différents ou de véhicules différents d'une même plateforme d'un constructeur. Il en ressort que l'adaptabilité de la poutre à un quelconque véhicule en est favorisée, l'une et seulement l'une des demies coques étant susceptible d'être adaptée, pour conférer à la poutre un caractère modulable non seulement à un quelconque véhicule d'une même plateforme, mais aussi à un quelconque véhicule d'une plateforme différente, voire d'un constructeur différent. En outre, la jonction des coques entre elles par l'intermédiaire des rebords qu'elles comportent permet d'utiliser un même procédé d'assemblage pour des poutres destinées à équiper des véhicules différents. Ces dispositions permettent notamment d'éviter un changement de parcours d'outillage d'assemblage, les modalités de jonction des coques entre elles restant inchangées nonobstant une éventuelle modification de l'agencement de l'une de ces coques d'un véhicule à l'autre. De préférence, le matériau constitutif de la poutre est différent du matériau constitutif de l'élément de fermeture. Plus particulièrement, le matériau constitutif de la poutre est susceptible d'être un matériau léger, tandis que le matériau constitutif de l'élément de fermeture, voire aussi des embouts, est susceptible d'être plus robuste, tel que l'acier. Par exemple, le matériau constitutif de la poutre est l'aluminium ou est un matériau stratifié, comprenant par exemple des couches extérieures en aluminium entre lesquelles est ménagée au moins une couche interne en matériau plastique. Le matériau constitutif de l'élément de fermeture est par exemple l'acier. Il est cependant envisageable de former la poutre et l'élément de fermeture à partir d'un même matériau, tel que l'aluminium, et de conférer des épaisseurs respectives à la poutre et à l'élément de fermeture en fonction des charges qu'ils sont susceptibles de supporter respectivement. Description des figures. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va en être faite de formes préférées de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles: La fig. 1 est une illustration en perspective d'une poutre de renfort de l'invention, destinée à loger des organes aérauliques. La fig.2 est une représentation de face de la poutre illustrée sur la fig. 1. La fig.3 est une représentation en perspective éclatée d'une première variante de réalisation d'une poutre de renfort de l'invention, vue du côté du tablier du véhicule séparant l'habitacle du compartiment moteur. La fig.4 est une représentation en perspective éclatée d'une deuxième variante de réalisation d'une poutre de renfort de l'invention, vue du côté du tablier du véhicule. Sur la fig.1, une poutre de renfort d'un habitacle de véhicule est exploitée pour constituer un organe aéraulique de distribution sélective d'air en provenance d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation vers différentes zones du véhicule à aérer. A cet effet, la poutre est organisée pour recevoir dans son volume intérieur des organes aérauliques, tels que par exemple des cloisons 1,2,3 délimitant des couloirs de circulation d'air à l'intérieur de la poutre, ou des répartiteurs. Sur l'exemple illustré, l'un de ces organes aérauliques est conformé en caisson 4 logeant lui-même un ou plusieurs organes aérauliques, et notamment logeant des cloisons et un ou plusieurs répartiteurs, non représentés sur les figures. La poutre comporte des ouvertures 5,6,7,8,9 de passage de l'air qui sont ménagées à travers sa paroi. Ces ouvertures 5,6,7,8,9 sont destinées à l'admission de l'air à l'intérieur de la poutre, et à l'évacuation de l'air admis vers différentes zones de l'habitacle à aérer, tel que l'aération latérale, le dégivrage du pare-brise ou l'aération centrale, voire aussi l'aération arrière. Les organes aérauliques 1,2,3,4 sont susceptibles d'être introduits à l'intérieur de la poutre par ses extrémités ou en utilisant les ouvertures 5,6,7,8,9 qu'elle comporte pour le passage de l'air à travers sa paroi. En se reportant par ailleurs à la fig.2, la poutre est de conformation générale rectiligne. Une telle conformation rectiligne est susceptible de faciliter la mise en place des organes aérauliques 1,2,3,4 par les extrémités de la poutre. Cependant, la conformation rectiligne de la poutre est une conformation idéale, qui dans la pratique doit être adaptée selon l'architecture du véhicule. Notamment, l'extension générale rectiligne de la poutre est localement rompue par la présence de zones 10, 11 de rétreint ou d'inflexion de la poutre. Ces rétreints 10,11 sont par exemple destinés à permettre le passage et/ou la réception d'organes structurels du véhicule, et plus particulièrement sont réservés au passage d'une colonne de direction et/ou d'un coussin gonflable. II en ressort que le montage des organes aérauliques 1,2,3,4 à l'intérieur de la poutre en est rendu difficile. En outre, ces rétreints 10,11 correspondent à des zones sensibles devant présenter des caractéristiques de résistance mécanique satisfaisantes au regard d'un cahier des charges relatif aux vibrations et à la résistance de la poutre en cas de choc. En se reportant par ailleurs aux fig.3 et fig.4, il est proposé d'éviter de conférer à la globalité de la poutre des caractéristiques de résistance mécanique qui sont seulement nécessaires dans les zones de rétreint 10,11. Il est aussi proposé de faciliter le montage des organes aérauliques 1,2,3,4 dans le volume intérieur de la poutre, nonobstant la présence de ces rétreints 10,11. Il est aussi apparu utile d'organiser la poutre de manière à permettre son installation sur un quelconque véhicule, en limitant les dispositions spécifiques devant être mises en oeuvre pour permettre une telle adaptation. A cet effet, une ouverture 12 est ménagée dans la zone de rétreint 10 de la poutre, tel que sur les exemples de réalisation illustrés dans la zone de passage de la colonne de direction. Cette ouverture 12 est obturée par un élément de fermeture 13,14, qui forme en lui-même un élément de paroi de la poutre. Il en ressort que la poutre est susceptible d'être utilisée pour un quelconque véhicule à partir d'une seule adaptation de l'organisation de l'élément de fermeture 13,14. En outre, l'élément de fermeture 13,14 étant exploité pour former un élément de paroi de la poutre, une surépaisseur dans la zone du rétreint 10 est évitée. Par ailleurs, l'ouverture 12 est susceptible d'être exploitée pour faciliter le montage des organes aérauliques 1,2,3,4 à l'intérieur de la poutre. La poutre est susceptible d'être principalement constituée d'un matériau léger, tel que l'aluminium ou un matériau stratifié aluminium/plastique/aluminium, tandis que l'élément de fermeture 13,14 est en un matériau résistant tel que l'acier. On comprendra cependant que ces dispositions relatives aux matériaux constitutifs de la poutre et de l'élément de fermeture sont données à titre d'exemple, et que diverses combinaisons de matériaux sont susceptibles d'être exploitées pour la poutre et pour l'élément de fermeture sans pour autant déroger aux règles de l'invention. On comprendra qu'il est recherché de renforcer la zone de la poutre réservée au passage et/ou à la réception d'un organe structurel du véhicule, pour que ladite zone offre toutes les garanties recherchées de résistance sans pour autant alourdir la poutre dans son ensemble. A titre d'exemple, la zone de la poutre réservée au passage d'une colonne de direction est susceptible d'être renforcée pour offrir une résistance satisfaisante aux contraintes imposées par l'utilisateur du véhicule, notamment lors de la manoeuvre du volant. Ce renfort de la poutre est conforté par la formation de retours en bordure du débouché de l'ouverture 12 ménagée dans la poutre et fermée par l'élément de fermeture 13,14. Ces retours, outre leur fonction de permettre une fixation aisée de l'élément de fermeture 13,14 sur la poutre, constituent en eux-mêmes des organes de renfort à l'encontre de l'affaiblissement de la poutre susceptible de résulter de la formation d'une ouverture à travers sa paroi. La poutre est principalement composée de deux coques 15,16 assemblées entre elles. Ces coques 15,16 comportent en bordure de leur débouché des retours 17 pour leur assemblage l'une à l'autre. Ces retours 17 sont en outre utilisés pour la fixation de l'élément de fermeture 13, 14 sur la poutre, par rivetage notamment. La formation de la poutre en deux coques 15,16 concoure à la modularité de la poutre. Les coques 15,16 peuvent être d'une épaisseur différente, voire être formées à partir d'un matériau respectif. En outre, une seule des coques 15,16 est susceptible d'être modifiée selon l'architecture générale de la poutre pour un véhicule donné. L'assemblage par rivetage des coques 15,16 entre elles par l'intermédiaire des retours 17 permet d'utiliser une même chaîne de montage pour l'assemblage des coques 15,16, nonobstant une éventuelle variation de leur conformation générale selon l'architecture spécifique du véhicule sur lequel est destinée à être installée la poutre. L'élément de fermeture 13,14 est quant à lui globalement formé d'une platine réalisée par mécano soudage. L'ouverture 12 ménagée dans la paroi de la poutre s'étendant suivant sa face frontale et sa face inférieure, cette platine est globalement conformée en équerre. A la face avant de cette équerre sont rapportés des moyens 18,19 de réception de la colonne de direction, par exemple formés d'éléments de renfort en acier qui sont soudés sur la platine. La poutre est équipée à ses extrémités d'embouts 20,21 ou 22,23 pour sa fixation à la caisse du véhicule. Sur la variante de réalisation représentée sur la fig.3, l'élément de fermeture 13 et les embouts 20,21 sont constitués d'organes distincts. Les embouts 20,21 sont notamment organisés en manchons qui sont enfilés en bout de la poutre. Sur la variante de réalisation représentée sur la fig.4, l'élément de fermeture 14 est latéralement équipé de l'embout 23 de fermeture de l'extrémité correspondante de la poutre. Ces dispositions permettent d'alléger la poutre, en évitant une surépaisseur à ses extrémités, sans pour autant affaiblir sa résistance mécanique dans ses zones d'ancrage à la caisse du véhicule. En outre, la formation en élément unitaire de l'élément de fermeture 14 et de l'embout 23 simplifie les opérations de montage et offre de ce fait un gain de productivité au regard de l'assemblage de la poutre et de son montage sur le véhicule. Revendications 1.- Poutre structurelle d'un habitacle de véhicule, cette poutre logeant au moins un organe aéraulique (1,2,3,4) pour la distribution sélective d'air en provenance d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation vers différentes zones du véhicule à aérer, cette poutre comportant au moins une zone (10,11) pour le passage et/ou la réception d'un organe structurel du véhicule, caractérisée en ce qu'une ouverture (12) est ménagée à travers la paroi de la poutre dans ladite zone (10,11), cette ouverture (12) étant obturée par un élément de fermeture (13,14) équipé de moyens (18,19) de réception de l'organe structurel du véhicule. 2.- Poutre selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture (12) est ménagée dans la zone d'un rétreint (10) que comporte la poutre pour le passage d'une colonne de direction, l'élément de fermeture (13,14) étant principalement constitué d'une platine dotée de moyens de réception de ladite colonne. 3.- Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ouverture (12) est ménagée dans la zone d'un dégagement (11) pour la réception d'un coussin gonflable, l'élément de fermeture (13,14) étant principalement constitué d'une platine dotée de moyens de réception dudit coussin gonflable. 4.- Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'embouts (20,21,22,23) de fermeture de ses extrémités pour sa fixation à la caisse du véhicule. 5.- Poutre selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, et selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite platine forme en outre l'embout (23) de fermeture de l'extrémité correspondante de la poutre. 6.- Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément de fermeture (13,14) est formé d'un ensemble mécano soudé. 7.- Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est principalement formée d'un corps creux monobloc obtenue à partir d'un élément tubulaire mis en forme. 8.- Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est formée à partir de deux coques longitudinales (15,16) assemblées entre elles. 9.- Poutre selon la revendication 8, caractérisée en ce que les coques (15,16) comportent en bordure de leur débouché des retours (17) pour leur assemblage l'une à l'autre. 10.- Poutre selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que les coques (15,16) sont d'une épaisseur respective différente l'une de l'autre. 11.- Poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau constitutif de la poutre est différent du matériau constitutif de l'élément de fermeture. 12.- Poutre selon la revendication 11, caractérisé en ce que le matériau constitutif de la poutre est l'aluminium. 13.- Poutre selon la revendication 11, caractérisé en ce que le matériau constitutif de la poutre est un matériau stratifié. 14.- Poutre selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit matériau stratifié comprend des couches extérieures en aluminium entre lesquelles est ménagée au moins une couche interne en matériau plastique. 15.- Poutre selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que le matériau constitutif de l'élément de fermeture est l'acier. 16.- Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les matériaux constitutifs de la poutre et de l'élément de fermeture sont l'aluminium.