Brevet FR2934230A1 — publié le 20100129

"Insert de rigidification pour caisse de véhicule automobile". La présente invention est relative aux inserts de rigidification pour caisse de véhicule automobile, destinés à être montés dans une cavité délimitée par au moins deux tôles soudées l'une à l'autre. Afin de respecter les normes en vigueur en matière de déformation de la caisse suite à un choc correspondant par exemple à un accident, la caisse des véhicules automobiles comprend un ou plusieurs inserts de rigidification destinés à réduire ces déformations. Un tel insert est monté à la jonction de deux éléments structuraux de la caisse formés par différentes tôles assemblées par soudage de leurs bords respectifs et délimitant la cavité, notamment au niveau de la jonction en elle-même. Ces éléments structuraux sont par exemple un longeron latéral inférieur et un pied avant de la caisse ou un pied milieu de la caisse. Dans le cas d'un insert renforçant une jonction entre un longeron et un pied avant perpendiculaire à ce longeron, l'inclinaison prise par le pied sous l'effet du choc est diminuée par la présence de l'insert. L'insert de rigidification est par exemple, comme décrit dans le document US5653495, une pièce en tôle ayant une section transversale sensiblement en U dont des retours périphériques sont soudés aux tôles de la caisse. L'agencement d'un tel insert dans la caisse et l'assemblage de l'insert avec les tôles de la caisse sont compliqués. La solution proposée dans le document JP07-089450 présente les mêmes inconvénients. Comme décrit par exemple dans le document EP1759964, il est aussi connu d'utiliser un insert en matière plastique formé d'une ou plusieurs parois sous forme d'une structure de type nid d'abeille. Cette structure définit une forme générale tridimensionnelle complémentaire de la cavité dans laquelle l'insert est monté. Cet insert est rigidement fixé à une ou plusieurs des tôles délimitant la cavité dans laquelle il est monté pour réduire leurs déformations. L'efficacité d'un tel insert est conditionnée par sa fixation aux tôles qui l'entourent. A cet effet, un tel insert est généralement fixé par collage de faces externes de parois externes de l'insert dans la cavité et par soudage entre les tôles de la caisse de pattes métalliques solidaires de la structure en plastique de l'insert. Compte tenu des dispersions géométriques importantes de l'assemblage de tôles soudées, la fixation par collage est assurée par une colle moussante et expansive, c'est à dire capable de combler des interstices qui sont plus ou moins importants et qui peuvent varier de façon significative entre une caisse et une autre d'un même type de véhicule. La colle moussante est expansée par chauffage lors du séchage de la peinture de la caisse ou lors du passage de la caisse dans un bain de cataphorèse. Il peut alors être difficile de gérer les problèmes de température d'expansion de la colle moussante sans risquer de détériorer la structure de l'insert en matière plastique. La matière plastique choisie est un polyamide dont le coût est relativement important et dont le comportement lors d'un choc est relativement difficile à modéliser avec précision, au détriment du temps et du coût de mise au point. La présente invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, selon l'invention, l'insert métallique de rigidification pour caisse de véhicule automobile, destiné à être monté dans une cavité délimitée par au moins deux tôles de la caisse soudées l'une à l'autre, est une coquille constituée de deux demi coquilles assemblées bord à bord.. Dans divers modes de réalisation de l'insert selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes . la coquille a une forme correspondant à celle de la cavité dans laquelle la coquille doit être logé ; les demi coquilles sont en tôle d'acier emboutie ; chaque demi coquille comporte une paroi plane sur le pourtour de laquelle est dressé au moins un rebord périphérique assemblé bord à bord avec le rebord périphérique de l'autre demi coquille ; les rebords périphériques des deux demi coquilles comprennent respectivement des bordures périphériques planes et externes permettant la fixation bord à bord des demi coquilles ; - au moins l'une des demi coquilles comporte des pattes périphériques d'ancrage de l'insert pouvant être soudées aux tôles de la caisse ; au moins l'une des faces externes de la coquille est revêtue d'une couche en matériau thermiquement 20 expansible ; la coquille présente une forme générale en L, avantageusement adaptée au renfort d'un pied avant. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant une caisse ayant de chaque 25 côté du véhicule un longeron raccordé à un pied, notamment un pied avant, chaque longeron et chaque pied étant définis par au moins deux tôles de côté de caisse soudées l'une à l'autre et déterminant au moins une cavité, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un 30 insert conforme à l'invention logé dans la cavité à une partie de raccordement du longeron et d'un tronçon inférieur du pied en étant de forme sensiblement conjuguée à la forme de la partie de raccordement. Dans le véhicule ayant un insert sous forme de 35 coquille dont au moins une face externe est revêtue d'une couche en matériau thermiquement expansible, ledit matériau thermiquement expansible de chaque insert est expansé après passage en étuve de l'ensemble caisse et insert pour compléter la fixation de l'insert préalablement solidarisé par soudage à la partie de raccordement. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints. Sur les dessins : la figure 1 est une vue en perspective d'une partie de caisse de véhicule automobile comportant un insert selon l'invention ; la figure 2 est une vue en perspective de deux 15 demi coquilles démontées de l'insert selon l'invention représenté à la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective de l'insert selon l'invention assemblé. Sur les différentes figures, les mêmes références 20 désignent des éléments identiques ou similaires. A la jonction d'un longeron inférieur s'étendant horizontalement et d'un pied avant s'étendant verticalement, un côté de caisse de véhicule automobile a localement une forme générale de L. La figure 1 est une 25 vue d'une partie de côté de caisse 10 correspondant à une telle jonction. La figure 1 est une vue interne, c'est-à-dire représentant la jonction telle que vue depuis l'intérieur de la caisse. La partie de côté de caisse 10 représentée 30 comporte deux tôles assemblées qui forment l'extérieur du côté de caisse 10, à savoir une tôle externe du longeron 12 et une tôle externe du pied 14. Ces tôles 12, 14 ont une forme concave qui s'étend vers l'arrière du plan de la figure 1. 35 La partie de côté de caisse 10 représentée à la figure 1 est concave en comprenant une bordure inférieure verticale 16 et une bordure verticale supérieure 17 s'étendant chacune à angle droit par rapport à un rebord intermédiaire 18 sensiblement horizontal, lui-même raccordé à une partie centrale verticale 19. Les bordures 16, 17 et les rebords intermédiaires 18 sont courbes à la jonction du longeron et du pied avant. Le longeron et le pied avant comportent également une tôle non représentée appelée doublure interne de côté de caisse, également concave et présentant, comme la partie de côté de caisse 10 ci-dessus et en regard de cette dernière, des bordures verticales, des rebords intermédiaires et une partie centrale verticale. Le longeron et le pied avant constituent ainsi deux poutres creuses s'étendant dans le prolongement l'une de l'autre en étant disposées en L recourbé au raccordement des deux branches du L, et définissant une cavité interne au niveau de leur jonction. La jonction du longeron et du pied avant est rigidifiée par un insert 30 qui est placé dans cette cavité et qui en est prisonnier. L'insert 30 est en forme générale extérieure en L correspondant à la forme de la cavité dans laquelle l'insert doit être logé dans la jonction de pied et de longeron. L'insert 30 est une coquille constituée par deux demi coquilles qui sont chacune formées par une tôle emboutie en acier et qui sont assemblées bord à bord par soudage tel qu'un soudage laser continu. Parmi ces demi coquilles, l'insert 30 comporte une coquille extérieure 32 qui doit correspondre avec la partie de côté de caisse 10 représentée à la figure 1 et une demi coquille intérieure 33 qui doit correspondre avec la doublure. Chaque demi coquille présente une paroi sensiblement plane 34 en L sur le pourtour de laquelle est dressée un rebord périphérique 36 sensiblement perpendiculaire à la paroi plane 34, en étant légèrement évasée du fait de l'emboutissage. Chaque coin des demi coquilles comprend un congé. Chaque demi coquille comporte en outre à l'extrémité libre du rebord périphérique 36 une bordure latérale 37 de fixation parallèle à la paroi plane 34. La demi coquille extérieure 32 comporte trois pattes périphériques d'ancrage 38 s'étendant sensiblement parallèlement au plan de la paroi plane 34 et en saillie à la périphérie de la bordure latérale 37. Deux pattes périphériques 38 sont situées sensiblement aux extrémités de la courbure du grand côté supérieur de la paroi périphérique 36. Une patte périphérique 38 est située en saillie du bord horizontal inférieur de la paroi périphérique 36. A une extrémité de la petite branche du L prévue pour être dans l'axe du longeron, chaque demi coquille est dépourvue de rebord périphérique et est ouverte. A cette extrémité inférieure, la demi coquille intérieure 33 comporte une cage d'extrémité 40 dont des ailes 42 sont en saillie du plan de sa bordure 37. La cage d'extrémité 40 comble partiellement l'ouverture de la demi coquille intérieure 33. L'insert métallique 30 est obtenu en assemblant les demi coquilles par soudage laser continu ou par soudage par points des bordures de fixation 37, lesdites bordures étant en appui plan en définissant un plan de joint. Le soudage bord à bord des bordures 37 fait que la coquille constitue un caisson rigide et fermé hormis à son extrémité prévue pour donner dans l'axe du longeron. En outre, l'insert 30 est obtenu dans un état de livraison en revêtant au moins pour partie les faces externes de l'insert 30 de couches plus ou moins épaisses en matériau thermiquement expansible 50 qui sont symbolisées par des traits mixtes à la figure 1. Les couches de matériau thermiquement expansible 50 revêtent par exemple les faces externes des longs côtés des rebords périphériques 36 et des parois planes 34. L'intégration de l'insert 30 lors de la fabrication d'un véhicule s'effectue tout d'abord par soudage des pattes d'ancrage 38 sur les bordures 16, 17 de la partie de caisse 10, alors que l'insert est en état de livraison. Ensuite, les bordures verticales de la doublure interne du côté de caisse sont assemblées par soudage sur les bordures supérieure 17 et inférieure 16 de la partie de caisse 10 et sur les pattes 38 de l'insert. Ensuite, lors d'autres phases de fabrication du véhicule, la caisse est passée dans un bain chaud de cataphorèse, puis elle est peinte et passée en étuve pour sécher la peinture. C'est pendant l'une de ces phases, en fonction de la température du bain ou de la température de l'étuve que l'insert passe de son état de livraison dans à un état d'usage dans lequel le matériau thermiquement expansible, en étant exposé à une température d'environ 150 à 170 degrés Celsius, se transforme en colle moussante qui comble les interstices entre l'insert et les tôles délimitant la cavité de la caisse. Avantageusement, la colle moussante expansée comble les espaces entre l'insert et les pièces environnantes, participe à la continuité de la transmission d'efforts de la caisse vers l'insert et permet un renforcement de la caisse, par exemple pour limiter les intrusions de la zone basse du tablier dans l'habitacle en bloquant le recul de la roue lors d'un accident. Avantageusement, comme la tôle formant l'insert est un bon conducteur de chaleur et n'isole pas la couche en matériau thermiquement expansible de la chaleur du bain de cataphorèse ou de la chaleur de l'étuve de séchage de peinture, le chauffage du matériau thermiquement expansible revêtant l'insert est efficace par diffusion de la chaleur dans le côté de caisse et l'insert. L'expansion est facile à garantir et nécessite une quantité minimale d'énergie. La solution en deux demi coquilles assemblées bord à bord permet de réaliser de façon simple et avec un minimum de matière un insert de forme complémentaire de celle de la cavité du côté de caisse. L'extrémité supérieure fermée de la coquille bord permet de rigidifier cette dernière et le pied dans la direction du longeron. Les déformations de l'insert en tôles assemblées sont plus faciles à modéliser que celles d'un insert en matière plastique, et l'efficacité de l'insert pour rigidifier la caisse en cas de choc est plus facile à prévoir. L'insert ci-dessus décrit a sa coquille en forme générale en L pour le renfort d'un pied avant, mais en variante non représentée, l'insert a une coquille est en forme générale de T pour le renfort d'un pied milieu de véhicule, chaque demi coquille ayant alors une forme générale en T. REVENDICATIONS1. Insert métallique de rigidification pour caisse de véhicule automobile, destiné à être monté dans une cavité délimitée par au moins deux tôles (12, 14) de la caisse (10) soudées l'une à l'autre, caractérisé en ce que l'insert (30) est une coquille constituée de deux demi coquilles (32, 33) assemblées bord à bord. 2. Insert selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la coquille (30) a une forme correspondant à celle de la cavité dans laquelle la coquille (30) doit être logé. 3. Insert selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les demi coquilles 15 (32, 33) sont en tôle d'acier emboutie. 4. Insert selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque demi coquille (32, 33) comporte une paroi plane (34) sur le pourtour de laquelle est dressé au moins un rebord périphérique (36) assemblé 20 bord à bord avec le rebord périphérique (36) de l'autre demi coquille (32, 33). 5. Insert selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les rebords périphériques (36) des deux demi coquilles (32, 33) comprennent respectivement 25 des bordures périphériques (37) planes et externes permettant la fixation bord à bord des demi coquilles (32, 33). 6. Insert selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une des demi 30 coquilles (32, 33) comporte des pattes périphériques d'ancrage (38) de l'insert pouvant être soudées aux tôles (12, 14) de la caisse (10). 7. Insert selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une des 35 faces externes de la coquille (30) est revêtue d'une couche en matériau thermiquement expansible (50). 8. Insert selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coquille (30) présente une forme générale en L. 9. Véhicule automobile comportant une caisse (10) ayant de chaque côté du véhicule un longeron raccordé à un pied, notamment un pied avant, chaque longeron et chaque pied étant définis par au moins deux tôles (12, 14) de côté de caisse (10) soudées l'une à l'autre et déterminant au moins une cavité, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un insert (30) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes logé dans la cavité à une partie de raccordement du longeron et d'un tronçon inférieur du pied en étant de forme sensiblement conjuguée à la forme de la partie de raccordement. 10. Véhicule selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau thermiquement expansible (50) de chaque insert (30) est expansé après passage en étuve de l'ensemble caisse (10) et insert (30) pour compléter la fixation de l'insert (30) préalablement solidarisé par soudage à la partie de raccordement.