Brevet FR2876655A1 — publié le 20060421

La présente invention concerne une traverse pour véhicule automobile du type comprenant au moins une poutre réalisée au moins en partie à l'aide d'un matériau stratifié comprenant au moins une première couche métallique et une deuxième couche en matière plastique. s Le document FR-A-2 823 152 décrit un tableau de bord comprenant une traverse réalisée à partir d'une tôle métallique revêtue sur une face d'une couche en mousse de résine permettant de former à l'intérieur de la traverse une gaine étanche de circulation d'air. Dans ce tableau de bord, la couche en mousse de résine n'assume aucun rôle structurel. Seule la tôle forme la structure portante du tableau de bord. Par conséquent, pour être suffisamment résistante, la tôle métallique doit présenter une section suffisante, de sorte que la traverse dans son ensemble présente un poids important. Un but de la présente invention est de fournir une traverse de véhicule automobile qui soit résistante tout en présentant un poids limité. A cet effet, l'invention propose une traverse du type précité, caractérisé en ce que le matériau stratifié comprend en outre une troisième couche métallique, la deuxième couche en matière plastique étant située entre la première couche métallique et la troisième couche métallique. Selon d'autres modes de réalisations, la traverse pour véhicule automobile comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - la poutre est tubulaire et comprend des moyens de renfort disposés à l'intérieur de la poutre et permettant un renfort transversalement à une direction d'extension de la poutre; - les moyens de renfort comprennent au moins une poutrelle intérieure s'étendant suivant la direction d'extension de la poutre et reçue dans la poutre, la poutrelle intérieure étant au moins en partie en contact avec une surface intérieure de la poutre; - la poutrelle intérieure est constituée dudit matériau stratifié ; - la poutrelle intérieure présente en section un profil ouvert qui comprend une ouverture s'étendant suivant la direction d'extension de la poutrelle intérieure, les bords de la poutrelle intérieure délimitant l'ouverture étant fixés sur au moins un autre élément de la poutre pour former un profil fermé ; - la traverse comprend au moins deux poutrelles intérieures à profil ouvert et une pièce de liaison, les bords des poutrelles intérieures délimitant leurs ouvertures étant fixés sur ladite pièce de liaison pour former des contours fermés; - la poutre comprend au moins une première coquille extérieure et une deuxième coquille extérieure s'étendant suivant une direction d'extension de la poutre, les coquilles extérieures présentant chacune en section un profil ouvert et étant fixées l'une sur l'autre par des bords s'étendant suivant la direction d'extension de la poutre pour former un profil fermé ; - au moins une des coquilles extérieures est constituée du matériau stratifié ; - une des coquilles extérieures est massive et constituée de métal, notamment d'acier. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant une traverse du type défini ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et fait en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'une traverse de véhicule automobile conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon II-Il de la traverse de la figure 1; et - la figure 3 est une vue en coupe d'un matériau stratifié utilisé pour réaliser des parties de la traverse de la figure 1. 2876655 3 Dans tout ce qui suit, les orientations utilisées sont des orientations habituelles d'un véhicule automobile. Ainsi, les termes avant , arrière , gauche et droite , s'entendent par rapport au sens de marche du véhicule automobile et à la position d'un conducteur. La figure 1 illustre une traverse 2 de planche de bord d'un véhicule automobile, comprenant principalement une poutre 4, des dispositifs 6 de liaison des extrémités 8 de la poutre 4 à la caisse du véhicule automobile, un élément 10 de fixation de la poutre sur la traverse inférieure de baie du 1 o véhicule (non représentée) et un support 12 de fixation sur la poutre 4 d'une colonne de direction non représentée. La poutre 4 s'étend suivant une direction générale D destinée à être transversale, c'est à dire de direction générale confondue avec l'axe Y du véhicule automobile dans lequel la traverse 2 est montée. Les dispositifs de liaison 6 permettent de relier les extrémités 8 de la poutre 4, et donc de la traverse 2, aux montants A de la caisse du véhicule automobile, c'est-à-dire les montants situés à l'avant de l'habitacle. De tels dispositifs étant classiques, leur structure ne sera pas décrite plus en détail par la suite. Le support 12 de colonne de direction est destiné à supporter un ensemble de colonne de direction (non représenté) comprenant de façon classique un volant et une colonne de direction destinée à être reliée à des roues directrices d'un véhicule automobile. L'élément de fixation 10 est, en général, localisé en regard du support de colonne de direction, et solidaire dudit support. Dans une forme de réalisation de l'invention, illustrée sur la figure 2, la poutre 4 présente en section, dans un plan transversal à la direction D, un profil allongé suivant une direction L transversale à la direction D. La direction L est sensiblement verticale en étant légèrement inclinée de l'avant vers l'arrière et de haut en bas. Plus spécifiquement, la poutre 4 présente en section un profil oblong comprenant deux parois planes parallèles reliées par des parois semicylindriques. La poutre 4 comprend une première coquille extérieure supérieure 22 et une deuxième coquille extérieure inférieure 24. Chaque coquille 22, 24 est allongée et s'étend parallèlement à la direction D. Chaque coquille 22, 24 présente en section un profil ouvert et comprend une ouverture s'étendant suivant la direction D. Les coquilles 22, 24 sont fixées mutuellement et coopèrent pour définir en section un profil fermé. Ce faisant, la poutre 4 est tubulaire. Les coquilles 22, 24 définissent entre elles un espace intérieur 25. La première coquille 22 présente en section transversale un profil en U renversé ouvert vers le bas comprenant un fond 26 en arc de cercle, et une aile avant 28 et une aile arrière 30 s'étendant à l'avant et à l'arrière à partir du fond 26. L'aile avant 28 et l'aile arrière 30 sont parallèles entre elles et à la direction L et forment les parois planes de la poutre 4. Les extrémités libres inférieures des ailes avant 28 et arrière 30 sont recourbées vers l'extérieur et forment des bords 32, 34 de fixation de la première coquille 22 sur la deuxième coquille 24. Les bords 32, 34 s'étendent suivant la direction d'extension D de la poutre 4. La deuxième coquille 24 comprend une portion centrale 36 en arc de cercle présentant des extrémités avant et arrière pliées pour former des bords 38, 40 de fixation de la deuxième coquille 24 sur la première coquille 22. Les bords 38, 40 s'étendent suivant la direction d'extension D de la poutre 4. La première coquille 22 est en contact par ses bords 32 et 34 avec respectivement les bords 38 et 40 de la deuxième coquille 24, et les bords 32, 34, 38, 40 sont fixés les uns aux autres et sont en contact mutuel sur au moins une partie de leurs surfaces en regard. Le fond 26 et la portion centrale 36 forment les parois semi- cylindriques de la poutre 4. 2876655 5 La poutre 4 est renforcée intérieurement à l'aide de poutrelles intérieures 42, ici au nombre de quatre, disposées à l'intérieur de la poutre 4. Les poutrelles intérieures 42 s'étendent suivant la direction D sont disposées côte à côte dans l'espace intérieur 25. Les poutrelles 42 sont en contact les unes avec les autres et avec les surfaces intérieures des coquilles extérieures 22, 24 pour renforcer les coquilles extérieures 22, 24 transversalement à la direction D. Les poutrelles 42 sont analogues. Plus précisément, les poutrelles 42 sont symétriques deux à deux par rapport à un premier plan P1 parallèle à la lo direction D de la poutre 4 et à la direction transversale L, et par rapport à un deuxième plan P2 parallèle à la direction D de la poutre 4 et perpendiculaire à la direction transversale L. Chaque poutrelle 42 présente, en section transversalement à la direction D, un profil ouvert et présente une ouverture 43 s'étendant le long de la poutrelle 42 suivant la direction D. Chaque poutrelle 42 comprend, vue en section, une première branche latérale 44 s'étendant dans le premier plan P1, une portion centrale 46 s'étendant en arc de cercle sur sensiblement un quart de cercle à partir de la première branche latérale 44, et une deuxième branche latérale 38 s'étendant à partir de la portion centrale 46 du côté opposé à la première branche 44 et parallèlement à la première branche 44. Du côté opposé à la portion centrale 46, les extrémités des branches latérales 44 et 48 sont recourbées l'une en direction de l'autre et délimitent l'ouverture 43 de la poutrelle 42. Au niveau de la jonction entre la portion centrale 46 et la deuxième branche latérale 48, chaque poutrelle 42 comprend une zone 52 de rigidification déformée vers l'intérieur pour former une nervure intérieure s'étendant le long de la poutrelle 42 suivant la direction D. Chaque poutrelle 42 est en contact par sa première branche latérale 3o 44 avec la première branche latérale 44 d'une autre poutrelle 42 symétrique de la poutrelle 42 par rapport au premier plan P1, en contact par sa portion centrale 46 avec la portion en arc de cercle 26, 36 de la première coquille 22 ou de la deuxième coquille 24, et en contact par sa deuxième branche latérale 48 avec une aile latérale 28, 30 de la première coquille 22. s Les moyens de renfort intérieur comprennent par ailleurs une plaque de liaison 54 s'étendant suivant la direction D et dans le deuxième plan P2. Chaque poutrelle 42 est fixée sur la plaque de liaison 54 par les extrémités recourbées de ses branches latérales 44, 48. Deux poutrelles 42 sont fixées sur la face supérieure de la plaque de liaison 54, et les deux autres poutrelles 42 sont fixées sur la face inférieure de la plaque 54. La deuxième coquille 24 est par exemple massive et constituée de métal, en particulier d'acier. La première coquille 22, les poutrelles 42 et la plaque de liaison 54 sont réalisées à partir d'un matériau stratifié 56 illustré en coupe sur la figure 3. Le matériau stratifié 56 comprend une première couche métallique 58, une deuxième couche en matière plastique 60, et une troisième couche métallique 62, la deuxième couche 60 étant située entre la première couche 2 0 58 et la troisième couche 62. Etant donné la légèreté du matériau stratifié 56 par rapport à des pièces métalliques non stratifiées ayant les mêmes caractéristiques mécaniques, il est possible de prévoir une poutre comprenant des coquilles extérieures 22, 24 et des poutrelles 42, de sorte que l'on obtient une poutre 4 particulièrement rigide tout en préservant sa légèreté. Le matériau stratifié 56 brut est en général fourni sous forme de plaque plane. Le matériau stratifié 56 peut être formé selon tout procédé connu de formage d'une plaque. Préférentiellement on utilisera des procédés de formage excluant un échauffement de la couche intermédiaire en matière plastique au-delà de la température de fusion de la matière plastique, comme, par exemple, un procédé par pliage de la plaque plane. De fait, les éléments en matériau stratifié de la poutre présentent, en section, des profils ouverts. Afin d'obtenir une structure plus rigide, la plaque de liaison 54 permet de compléter chacune des poutrelles 42 pour former un contour fermé, et la deuxième coquille 24 permet de compléter la première coquille 22 pour former un contour fermé. En outre, les poutrelles 42 sont de préférence fixées entre elles et à la plaque de liaison 54 par des procédés n'induisant pas un échauffement de la couche intermédiaire en matière plastique au-delà de la température de fusion de la matière plastique. La liaison est réalisée par exemple par rivetage, vissage, collage et/ou clinchage. De même, les bords de fixation 32, 34 et 38, 40 de la première coquille 22 et de la deuxième coquille 24 sont fixés les uns sur les autres par collage, vissage, rivetage et/ou clinchage. D'autres procédés de fixation sont envisageables, dans la mesure où ils évitent une élévation de température du matériau stratifié 56 au-delà du point de fusion de la couche intermédiaire 60. Par exemple on peut citer le soudage à froid de type soudo-brasage au laser des couches métalliques. La deuxième coquille extérieure 24 en acier forme une zone permettant la fixation d'autres éléments par soudage. Par exemple, en revenant à la figure 1, l'éléments de liaison 10 et le support 12 de colonne 2 de direction sont avantageusement fixés sous la poutre 4 par soudage sur la deuxième coquille 24. De manière générale, la poutre 4 est réalisée en partie ou complètement à partir d'éléments en matériau stratifié 56. Dans une variante, la deuxième coquille 24 est réalisée en matériau stratifié 56. Dans ce cas, on prévoit des procédés de fixation de l'élément de liaison 10 et du support 12 de colonne de direction n'induisant pas un échauffement de la couche intermédiaire en matière plastique au-delà de la 2876655 8 température de fusion de la matière plastique, par exemple du type collage, vissage, rivetage et/ou clinchage. Dans une deuxième variante, les première et deuxième coquilles extérieures 22 et 24 sont réalisées en acier tandis que les poutrelles 42 sont réalisés en matériau stratifié 56. Ceci permet l'utilisation de coquilles extérieures 22 et 24 d'épaisseur réduite pour alléger la poutre 4 tout en la renforçant à l'aide des poutrelles 42 et en limitant l'accroissement de poids de la poutre 4. Dans une troisième variante, les coquilles extérieures 22 et 24 sont 1 o réalisées en matériau stratifié 56 tandis qu'une ou plusieurs des poutrelles 42 sont réalisées en acier. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3, les moyens de renfort intérieurs comprennent quatre poutrelles 42 analogues. En variante, les poutrelles 42 peuvent être en nombre différents. Par exemple, une seule poutrelle 42 peut être prévue à l'intérieur de la poutre 4. Au cas où les coquilles 22, 24 présentent une rigidité suffisante, la poutre 4 être dépourvue de poutrelles 42. Dans ce cas, une coquille extérieure ou les deux coquilles extérieures 22, 24 sont réalisées en matériau stratifié 56. Par ailleurs, les poutrelles 42 présentent en variante des sections de profils différents. Le matériau stratifié 56 ne comprend pas nécessairement trois couches 58, 60, 62. En variante, le matériau stratifié comprend une alternance de couches métalliques et de couches en matière plastique avec nombre de couches supérieur à trois, de préférence un nombre impair et avec des couches externes métalliques. Le matériau stratifié présente par exemple un nombre de couches différent pour différents éléments. Par ailleurs, il est possible que le matériau stratifié utilisé pour les différents éléments présente une épaisseur différente pour les différents éléments. Le matériau stratifié constituant la première coquille 22 est par exemple plus épais que celui constituant les poutrelles 42. L'invention s'applique aux traverses de véhicules automobiles d'une planche de bord ainsi qu'à toutes autres traverses de véhicule automobile. 2876655 10 REVENDICATIONS 1.- Traverse pour véhicule automobile, du type comprenant au moins une poutre (4) réalisée au moins en partie à l'aide d'un matériau stratifié (56) 5 comprenant au moins une première couche métallique (58) et une deuxième couche en matière plastique (60), caractérisé en ce que le matériau stratifié comprend en outre une troisième couche métallique (62), la deuxième couche en matière plastique (60) étant située entre la première couche métallique (58) et la troisième lo couche métallique (62). 2.- Traverse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre (4) est tubulaire et comprend des moyens de renfort (4) disposés à l'intérieur de la poutre (4) et permettant un renfort transversalement à une direction (D) d'extension de la poutre (4). 3.- Traverse selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de renfort comprennent au moins une poutrelle intérieure (42) s'étendant suivant la direction (D) d'extension de la poutre (4) et reçue dans la poutre (4), la poutrelle intérieure (42) étant au moins en partie en contact avec une surface intérieure de la poutre (4). 4.- Traverse selon la revendication 3, caractérisé en ce que la poutrelle intérieure (42) est constituée dudit matériau stratifié (56). 5.- Traverse selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la poutrelle intérieure (42) présente en section un profil ouvert qui comprend une ouverture s'étendant suivant la direction d'extension (D) de la poutrelle intérieure (42), les bords de la poutrelle intérieure (42) délimitant l'ouverture étant fixés sur au moins un autre élément de la poutre (4) pour former un profil fermé. 6.- Traverse selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'elle comprend au moins deux poutrelles intérieures (42) à profil ouvert et une pièce de liaison (54), les bords des poutrelles intérieures (42) délimitant leurs ouvertures étant fixés sur ladite pièce de liaison (54) pour former des contours fermés. 7.- Traverse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poutre (4) comprend au moins une première coquille extérieure (22) et une deuxième coquille extérieure (24) s'étendant suivant une direction (D) d'extension de la poutre (4), les coquilles extérieures (22, 24) présentant chacune en section un profil ouvert et étant fixées l'une sur l'autre par des bords (32, 34, 38, 40) s'étendant suivant la direction d'extension (D) de la poutre (4) pour former un profil fermé. 8.- Traverse selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins une des coquilles extérieures (22, 24) est constituée du matériau stratifié (56). 9.- Traverse selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'une des coquilles extérieures (22, 24) est massive et constituée de métal, notamment d'acier. 10.- Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une traverse selon l'une quelconque des revendications précédentes.