Brevet FR2874889A1 — publié le 20060310

L'invention concerne une face avant technique d'un véhicule automobile, réalisée sous forme hybride en métal et matière plastique. Dans la construction des véhicules automobiles, on réalise de manière courante des sous-ensembles qui peuvent être fabriqués par des équipementiers ou dans des ateliers du constructeur automobile pour être ensuite assemblés sur les lignes de montage des véhicules. On réalise en particulier la fabrication de sous-ensembles avant ou blocs avant qui permettent d'effectuer, en une seule opération, le montage d'éléments et appareils situés à l'avant du véhicule tels que des blocs optiques, pare-chocs, calandres, échangeurs de chaleur, avertisseurs et serrures de capot. De tels blocs avant comportent généralement un élément de support, appelé face avant technique, de forme généralement plane, disposé transversalement par rapport au véhicule et fixé sur la structure du véhicule automobile. Les faces avant de véhicule automobile sont généralement fixées à la partie antérieure de deux longerons du châssis du véhicule par des montants verticaux et reliées aux ailes avant par des parties supérieures s'étendant latéralement. Les faces avant comportent des ouvertures et autres moyens de fixation des éléments et appareils du bloc avant. Selon un mode de construction courant, les faces avant sont réalisées sous forme hybride et comportent un élément de renfort en métal rendu solidaire de la face avant en matière plastique par surmoulage de la matière plastique sur l'élément métallique. L'élément métallique est généralement réalisé sous la forme d'un profilé ayant une section transversale en forme de canal et s'étendant dans la direction transversale de la face avant qui présente une disposition générale verticale et transversale (c'est-à-dire dans un plan YZ du véhicule automobile en désignant par Y la direction transversale et par Z la verticale). La partie profilée métallique est généralement renforcée par des nervures et autres éléments en matière plastique réalisés par surmoulage. La fabrication des faces avant techniques de structure hybride est une opération complexe et coûteuse qui doit être adaptée à chaque forme de face avant qui est propre à chaque type de véhicule automobile. Il est donc difficile de concevoir des lignes de fabrication polyvalentes. En outre, les propriétés de résistance mécanique, en particulier de résistance au choc des faces avant techniques connues sont souvent insuffisantes, du fait que la plus grande partie de la face avant est en matière plastique. Le but de l'invention est donc de proposer une face avant technique d'un véhicule automobile destinée à être fixée sur la structure du véhicule dans une direction transversale, à l'avant du moteur, et à recevoir des éléments de carrosserie et des équipements, réalisée sous forme hybride en métal et matière plastique, qui puisse être fabriquée par des opérations simples et peu coûteuses et qui présente de bonnes propriétés de résistance mécanique. Dans ce but, la face avant technique selon l'invention comporte un noyau métallique sous la forme d'une plaque sensiblement plane et au moins une paroi en matière plastique s'étendant en dehors du plan de la plaque suivant au moins un bord de la plaque dont une partie d'accrochage est noyée dans la matière plastique, le noyau métallique plan s'étendant dans un plan transversal perpendiculaire à la surface de roulement du véhicule, dans la position de montage de la face avant. Selon des modalités plus particulières qui seront prises isolément ou en combinaison, la face avant technique peut comporter : - une partie de direction longitudinale transversale, présentant la forme générale d'une poutre profilée ayant une section dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de la poutre en forme d'l, dont l'âme est constituée par une partie globalement rectangulaire du noyau métallique plan et les ailes par des parois en matière plastique surmoulée suivant les bords longitudinaux de la partie du noyau métallique plan ; - des renforts en matière plastique surmoulés sur les faces de la partie rectangulaire du noyau métallique, entre les ailes de la partie en forme de poutre de la face avant ;- deux montants de direction perpendiculaire à une direction longitudinale de la face avant constitués principalement par des prolongements du noyau métallique plan, pour la fixation de la face avant sur des longerons du châssis du véhicule automobile et deux pattes de fixation sur les ailes avant du véhicule automobile. Selon une autre modalité, dans le cas où la face avant comporte une partie en forme de poutre en l, les parois en matière plastique constituant les ailes de la partie de la face avant en forme de poutre à section en l sont surmoulées sur des languettes du noyau métallique pliées en dehors du plan du noyau métallique. L'invention est également relative à un procédé de fabrication d'une face avant technique d'un véhicule automobile destinée à être fixée sur la structure du véhicule dans une direction transversale, à l'avant du moteur, et réalisée sous forme hybride en métal et matière plastique, caractérisé par le fait: - qu'on découpe, dans une tôle métallique plane, un noyau métallique ayant la forme générale de la face avant technique dans un plan transversal vertical du véhicule automobile, - qu'on place le noyau métallique dans un moule de moulage de matière plastique réservant un espace de moulage de la face avant, - qu'on injecte une matière plastique dans le moule de manière à noyer des moyens d'accrochage du noyau métallique dans la matière plastique, et - qu'on refroidit et qu'on démoule la face avant. De préférence, on réalise par découpage du noyau métallique suivant au moins un bord du noyau, dans une direction sensiblement perpendiculaire au bord, des zones successives du noyau métallique suivant le bord et on plie les zones en dehors du plan du noyau métallique sous la forme de languettes d'accrochage de la matière plastique, avant d'introduire le noyau métallique dans le moule. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple et en se référant aux dessins annexés, une face avant technique d'un véhicule automobile et son procédé de fabrication. La figure 1 est une vue en perspective de la face avant technique. La figure 2 est une vue en plan du noyau métallique de la face avant technique. La figure 3 est une vue en perspective d'une partie d'un bord du noyau métallique avant la réalisation de la face avant technique par surmoulage d'une matière plastique. Sur la figure 1, on a représenté une face avant technique d'un véhicule automobile désignée dans son ensemble par le repère 1. La face avant technique comporte une partie principale 1a ayant globalement une forme rectangulaire plane, deux montants 1 b également plans de direction perpendiculaire à la direction longitudinale de la partie 1a, et deux pattes de fixation latérales 1c reliées à la partie 1a à ses extrémités longitudinales, au niveau de son bord supérieur. La partie 1 a de la face avant technique présente la forme d'une poutre profilée ayant une section transversale (dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de la partie 1a) en forme d'l, l'âme de la partie 1a étant plane et constituée principalement par une partie rectangulaire 2a d'un noyau métallique plan 2 et les ailes 3 débordant de part et d'autre du plan du noyau étant en matière plastique surmoulée sur le noyau ou renfort métallique 2. Le plan du noyau 2 constitue ainsi le plan médian de la partie 1a de la face avant technique. Les deux montants 1 b sont constitués par des prolongements verticaux 2b de la partie 2a du noyau métallique plan 2 suivant le bord desquels sont fixés, par surmoulage, des rebords rectangulaires en matière plastique 4, en saillie par rapport à l'une des faces du renfort métallique 2, c'est-à-dire sur un seul côté des montants (dirigé vers l'avant du véhicule dans la position montée de la face avant technique sur le véhicule automobile). Les pattes de fixation latérales 1 c sont des éléments métalliques rapportés fixés sur la partie 1a de la face avant technique par surmoulage de matière plastique qui recouvre une partie des éléments métalliques et qui constitue des rebords entourant les pattes de fixation. Les montants 1 b sont traversés chacun, dans leur partie métallique, par des ouvertures 5 de fixation de la face avant technique sur l'extrémité d'un longeron 11 de la structure du véhicule automobile. Les pattes de fixation latérales 1 c sont traversées par des ouvertures 6 de fixation sur les ailes avant 12 du véhicule, lors du montage de la face avant technique sur la structure du véhicule. Les montants 1 b et les pattes de fixation 1 a délimitent entre eux des espaces 7 pour le logement de blocs optiques. La partie 1a de la face avant technique 1 comporte également des ouvertures pour le passage ou le montage d'organes ou appareils situés à l'avant du véhicule automobile. Entre les ailes 3 en matière plastique de la partie1 a de la face avant technique sont réalisés par surmoulage des ensembles de renforts 8 sur chacun des côtés du noyau métallique plan 2 dans la partie 1a. Les ensembles de renforts 8 comportent en particulier des nervures obliques suivant la largeur de la partie 1a entre les ailes 3. Les ouvertures telles que 9 de la partie 1a de la face avant technique sont entourées par une paroi en matière plastique réalisée lors du surmoulage et des plots de matière plastique rapportés sur le renfort métallique 2 peuvent également être réalisés pendant le moulage de la face avant technique. Le procédé de fabrication de la face avant technique sera décrit ciaprès. On réalise, dans un premier temps, par découpage d'une tôle plane, un noyau métallique 2 tel que représenté sur la figure 2 présentant une forme adaptée au montage et à l'utilisation de la face avant technique sur le véhicule automobile et des ouvertures ou découpes telles que 9 et 9'. Le découpage du noyau plat 2 en tôle métallique plane peut être réalisé à la presse en une seule opération en utilisant un outil de découpage de forme adaptée. En changeant l'outil de découpage, on peut obtenir toutes formes de noyau propres à la réalisation de faces avant techniques pour des véhicules de types divers. On réalise également par découpage des corps métalliques ou noyaux des pattes de fixation 1 c. On place, à l'intérieur d'un moule 13, par exemple en deux parties (voir figure 3), dans des positions d'assemblage voulues, le noyau métallique 2 et les corps métalliques des pattes de fixation. Des parties de moule de formes voulues et/ou des noyaux de moulage permettent de réserver, dans le moule à l'état fermé, un espace de coulée de matière plastique pour réaliser les ailes 3, les rebords 4 et les éléments de renfort 8. On injecte une matière plastique de composition voulue dans le moule et, après refroidissement, on démoule la face avant technique. Le montage de la face avant technique sur un véhicule automobile est réalisé de manière telle que les parties 1a et 1 b de la face avant technique aient leur plan médian qui est le plan médian du noyau métallique 2 suivant un plan YZ du véhicule automobile perpendiculaire à la surface de roulement, la direction longitudinale horizontale du véhicule (direction de roulement) étant désignée par X, la direction horizontale transversale par Y, et la direction verticale par Z. La face avant technique est assemblée à la partie avant des deux longerons 11 du véhicule automobile suivant les parties 1 b. Les pattes 1 c sont fixées sur les ailes avant 12 de la carrosserie du véhicule automobile. La face avant technique présente une très bonne résistance mécanique (en particulier aux chocs) du fait de la présence du noyau métallique suivant toute sa surface. De plus, une bonne résistance à la flexion suivant l'axe X est obtenue grâce aux renforts 8 en matière plastique. Le fait d'associer un noyau métallique continu à la matière plastique sur toute la surface exposée permet de limiter ou de supprimer la thermodépendance de la face avant technique, c'est-à-dire l'effet de la température sur les fréquences propres et les performances mécaniques de la face avant technique. En effet, les propriétés mécaniques d'un élément de structure sous sollicitations statiques ou vibratoires sont fortement dépendantes du module élastique de l'élément. Le module de Young des matières plastiques dépend fortement de la température. L'utilisation d'un noyau métallique thermiquement stable disposé suivant toute la surface d'une face avant technique permet de réduire la ther- modépendance de la face avant technique qui présente un comportement pratiquement constant à toutes les températures d'usage. Comme il est visible sur la figure 3, pour améliorer l'accrochage de la matière plastique sur le noyau métallique 2, lors du moulage de la face avant technique, on peut réaliser avantageusement un découpage local des bords de la tôle suivant lesquels on effectue le moulage de parois (telles que les ailes 3 et les rebords 4), sur une longueur l1 constante dans une direction perpendiculaire au bord 2a de la tôle 2, avec un espacement l2 également constant (par exemple de 20 mm). On obtient ainsi une succession de zones découpées 10' du bord 2a de la tôle 2 ayant une longueur l2 et une largeur l1. Les zones 10' sont pliées à 90[deg] par rapport au plan de la tôle 2, alternativement d'un côté et de l'autre de la tôle plane, dans le cas où l'on veut surmouler deux ailes ou rebords en matière plastique le long du bord 2a de chaque côté de la tôle. Au moulage, l'ensemble de la zone 14 est rempli de matière plastique qui entoure les languettes 10 obtenus par pliage des zones 10' ; on réalise ainsi un très bon accrochage de la matière plastique et on obtient une paroi perpendiculaire à la tôle 2 suivant son bord 2c. Dans le cas où l'on veut réaliser une paroi sur un seul côté de la tôle, on peut supprimer une zone 10' sur deux par découpage. L'invention ne se limite pas strictement au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi qu'on peut envisager la fabrication de faces avant techniques ayant des formes différentes et des ouvertures ou découpes de forme et en nombre quelconques. L'invention s'applique à de nombreux types de véhicule automobile comportant des équipements variés en nombre quelconque et l'adaptation de la face avant technique suivant l'invention à un type particulier de véhicule automobile est particulièrement aisé et ne requiert que la modification des outils de découpage des noyaux et des moules. REVENDICATIONS 1.- Face avant technique (1) d'un véhicule automobile destinée à être fixée sur la structure (11, 12) du véhicule dans une direction transversale, à l'avant du moteur, et à recevoir des éléments de carrosserie (12) et des équipements, réalisée sous forme hybride en métal et matière plastique, caractérisée en ce qu'elle comporte un noyau métallique (2) sous la forme d'une plaque sensiblement plane et au moins une paroi (3, 4) en matière plastique s'étendant en dehors du plan de la plaque suivant au moins un bord (2c) de la plaque dont une partie d'accrochage est noyée dans la matière plastique, le noyau métallique plan (2) s'étendant dans un plan transversal (Y, Z) perpendiculaire à la surface de roulement du véhicule, dans la position de montage de la face avant (1). 2.- Face avant suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte une partie (1a) de direction longitudinale transversale, présentant la forme générale d'une poutre profilée ayant une section dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de la poutre (1 a) en forme d'l, dont l'âme est constituée par une partie globalement rectangulaire (2a) du noyau métallique plan (2) et les ailes (3) par des parois en matière plastique surmoulée suivant les bords longitudinaux (2c) de la partie (2a) du noyau métallique plan (2). 3.- Face avant suivant la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte de plus des renforts (8) en matière plastique surmoulés sur les faces de la partie rectangulaire (2a) du noyau métallique (2), entre les ailes (3) de la partie (1a) de la face avant. 4.- Face avant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte de plus deux montants (1 b) de direction perpendiculaire à une direction longitudinale de la face avant constitués principalement par des prolongements (2b) du noyau métallique plan (2), pour la fixation de la face avant (1) sur des longerons (11) du châssis du véhicule automobile et deux pattes de fixation (1 c) sur les ailes avant (12) du véhicule automobile. 5.- Face avant suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que les parois en matière plastique constituant les ailes (3) de la partie (1a) de la face avant (1) en forme de poutre à section en l sont surmoulées sur des languettes (10) du noyau métallique pliées en dehors du plan du noyau métallique (2). 6.- Procédé de fabrication d'une face avant technique (1) d'un véhicule automobile destinée à être fixée sur la structure (11, 12) du véhicule dans une direction transversale, à l'avant du moteur, réalisée sous forme hybride en métal et matière plastique, caractérisé par le fait : - qu'on découpe, dans une tôle métallique plane, un noyau métallique (2) ayant la forme générale de la face avant technique (1) dans un plan transversal vertical du véhicule automobile, - qu'on place le noyau métallique (2) dans un moule de moulage (13) de matière plastique réservant un espace de moulage de la face avant (1), - qu'on injecte une matière plastique dans le moule (13) de manière à noyer des moyens d'accrochage (10) du noyau métallique (2) dans la matière plastique, et - qu'on refroidit et qu'on démoule la face avant. 7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé par le fait qu'on réalise par découpage du noyau métallique (2) suivant au moins un bord (2c) du noyau, dans une direction sensiblement perpendiculaire au bord (2c), des zones (10') successives du noyau métallique (2) suivant le bord (2c) et qu'on plie les zones (10') en dehors du plan du noyau métallique sous la forme de languettes (10) d'accrochage de la matière plastique, avant d'introduire le noyau métallique (2) dans le moule.