Brevet FR2932146A1 — publié le 20091211

"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 rabats 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, 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, un 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, comporte une demi coquille principale et, fixée à l'intérieur de la demi coquille principale, au moins une demi coquille de renfort rigidifiant la coquille principale. 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 . les demi coquilles sont en tôle d'acier emboutie ; les deux demi coquilles comportent respectivement deux parois planes sensiblement parallèles et deux rebords périphériques, le rebord périphérique de la demi coquille de renfort étant fixé à la face interne de la paroi plane de la demi coquille principale en s'étendant sensiblement parallèlement au rebord périphérique de la demi coquille principale ; la paroi plane de la demi coquille de renfort s'étend sensiblement dans le même plan que le plan passant par le rebord périphérique de la demi coquille principale, à l'extrémité libre dudit rebord ; le rebord périphérique de la demi coquille de renfort comporte une bordure périphérique plane externe fixée en appui sur la face interne de la paroi plane de la demi coquille principale ; le rebord périphérique de la demi coquille de renfort comporte des empreintes de renfort en creux dans la demi coquille de renfort ; - la demi coquille principale comporte des pattes périphériques d'ancrage de l'insert pouvant être soudées aux tôles de la caisse ; au moins l'une des faces externes des demi coquilles est revêtue d'une couche en matériau thermiquement expansible ; la demi coquille principale a une forme correspondant à celle de la cavité dans laquelle l'insert doit être logé ; les demi coquilles présentent une forme générale en L. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant une caisse 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 de côté de caisse soudées l'une à l'autre et déterminant au moins une cavité qui loge au moins un insert conforme à l'invention 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 dont au moins l'une des faces externes des coquilles est revêtue d'une couche en matériau thermiquement expansible, ledit matériau thermiquement expansible de chaque insert, le 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 25 partie de caisse de véhicule automobile comportant un insert selon l'invention ; la figure 2 est une vue en perspective de l'insert selon l'invention représenté à la figure 1 ; la figure 3 est une section selon la ligne III- 30 III de la figure 2. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. A la jonction d'un longeron inférieur s'étendant horizontalement et d'un pied avant s'étendant 35 verticalement, un côté de caisse de véhicule automobile a localement une forme générale de L. La figure 1 est une 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 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. 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 de cuvette en L correspondant à la forme de la cavité dans laquelle l'insert doit être logé. L'insert 30 est constitué d'une pluralité de pièces en tôles métalliques assemblées entre elles par soudage, à savoir deux coquilles qui sont chacune formées par une tôle emboutie en acier et dont l'une est assemblée dans l'autre. Parmi ces coquilles, l'insert 30 comporte une coquille principale 32 qui présente une paroi 34 sensiblement plane en L sur le pourtour de laquelle est dressée un rebord périphérique 36 sensiblement perpendiculaire à la paroi plane 34, en étant légèrement évasé du fait de l'emboutissage. Chaque coin de la coquille principale 32 comprend un congé. La coquille principale 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 coquille principale à partir de la tranche de son rebord périphérique 36. Deux pattes périphériques 38 sont situées sensiblement aux extrémités de la courbure du grand côté supérieur du rebord périphérique 36. Une patte périphérique 38 est située en saillie du bord horizontal inférieur du rebord périphérique 36. La coquille principale 32 comporte plusieurs empreintes de renfort, à savoir une empreinte 42 à l'extrémité de la petite branche du L, une empreinte de renfort 44 au raccordement inférieur des branches du L et une empreinte 46 à l'extrémité supérieure de la grande branche du L. L'insert 30 comporte, outre la coquille principale 32, au moins une coquille de renfort 50 qui comprend une paroi plane 54 ayant une forme générale en L, comme la paroi plane 34 de la coquille principale 32, mais ayant des dimensions inférieures à cette dernière paroi. La coquille de renfort 50 comporte deux rebords périphériques 56 qui sont dressés sur le pourtour de la paroi plane 54 et qui sont sensiblement perpendiculaires à la paroi plane 54, en étant légèrement évasée du fait de l'emboutissage. Les rebords périphériques 56 sont sensiblement en L, sont recourbées au raccordement des deux branches du L et comportent des empreintes de renfort 57 vers l'intérieur de la coquille de renfort 50. Une bordure de fixation 58 sensiblement parallèle à la paroi plane 54 est raccordée à chaque rebord périphérique 56. A ses extrémités, la coquille de renfort 50, comporte deux pattes de fixation 60 raccordées à la paroi plane 54 et comportant un rabat de fixation 62. L'insert métallique 30 est obtenu en assemblant les coquilles par soudage des bordures de fixation 58 et des rabats de fixation 62 de la coquille de renfort 50 sur la face interne de la paroi plane 34 de la coquille principale 32, c'est-à-dire dans le logement formé par la paroi plane 34 et le rebord périphérique 36 de la coquille principale 32. Un caisson fermé de renfort est ainsi déterminé entre la paroi plane 34 et la coquille 50, dans ledit logement. 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 66 qui sont symbolisées par des traits mixtes à la figure 1. Les couches de matériau thermiquement expansible 66 revêtent par exemple l'extérieur des grands côtés du rebord périphérique 56 de la coquille principale 32 et les parois planes 34 et 54 des coquilles. 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. Avantageusement, la coquille de renfort 50 permet une optimisation de la résistance mécanique de l'insert 30 et renforçant la paroi plane 34 de la coquille principale 32. Les diverses empreintes participent aussi au renforcement de l'insert. La solution en deux coquilles assemblées l'une dans l'autre 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. Enfin, 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. Dans une variante de réalisation de l'insert non représentée ce sont les deux parois planes des inserts qui sont assemblées, l'insert de renfort étant toujours dans l'insert principal. REVENDICATIONS1. Insert métallique de rigidification pour caisse (10) 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) comporte une demi coquille principale (32) et, fixée à l'intérieur de la demi coquille principale (32), au moins une demi coquille de renfort (50) rigidifiant la coquille principale (32). 2. Insert selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les demi coquilles (32, 50) sont en tôle d'acier emboutie. 3. Insert selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux demi coquilles (32, 50) comportent respectivement deux parois planes sensiblement parallèles ((34, 54) et deux rebords périphériques (36, 56), le rebord périphérique (56) de la demi coquille de renfort (50) étant fixé à la face interne de la paroi plane (34) de la demi coquille principale (32) en s'étendant sensiblement parallèlement au rebord périphérique (36) de la demi coquille principale (32). 4. Insert selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paroi plane (54) de la demi coquille de renfort (50) s'étend sensiblement dans le même plan que le plan passant par le rebord périphérique (36) de la demi coquille principale (32). 5. Insert selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que le rebord périphérique (56) de la demi coquille de renfort (50) comporte une bordure périphérique plane externe (58) fixée en appui sur la face interne de la paroi plane (34) de la demi coquille principale (32). 6. Insert selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le rebord périphérique (56) de la demi coquille de renfort (50) comporte desempreintes de renfort (57) en creux dans la demi coquille de renfort (50). 7. Insert selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la demi coquille principale (32) comporte des pattes périphériques (38) d'ancrage de l'insert (30) pouvant être soudées aux tôles (12, 14) de la caisse (10). 8. Insert selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une des faces externes des demi coquilles (32, 50) est revêtue d'une couche en matériau thermiquement expansible (66). 9. Insert selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la demi coquille principale a une forme correspondant à celle de la cavité dans laquelle l'insert (30) doit être logé. 10. Insert selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les demi coquilles (32, 50) présentent une forme générale en L. 11. 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. 12. Véhicule selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau thermiquement expansible (66) 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.