Brevet FR2952413A1 — publié le 20110513

L'invention concerne un dispositif pour la fixation d'une pièce rapportée s'appuyant de l'extérieur par rapport à la tôle de carrosserie extérieure d'une carrosserie de véhicule sur une structure de 10 carrosserie s'étendant dans une région située en dessous de la tôle de carrosserie extérieure, avec un pied de maintien relié à la pièce rapportée, qui s'étend à travers une ouverture de la tôle extérieure et est pourvu d'un perçage, et avec un goujon disposé 15 de façon mobile axialement dans le perçage et pouvant être calé par rapport au perçage, dont une extrémité est appuyée contre la structure de carrosserie à partir de l'intérieur du véhicule. 20 Les tôles extérieures de carrosseries de véhicules étant trop minces pour offrir une stabilité suffisante pour la fixation de pièces rapportées, comme par exemple des barres de toit, la fixation de telles pièces rapportées se fait de préférence dans des 25 régions de la carrosserie, dans lesquelles il se trouve en dessous de la tôle extérieure des structures de carrosserie de renforcement comme par exemple le châssis, des brides de toit ou des arceaux. Les pièces rapportées prennent certes appui extérieurement sur la 30 tôle de carrosserie, elles sont cependant ancrées sur la structure de carrosserie rigide sous-jacente. En raison de la technique de production, la distance entre la tôle extérieure et la structure disposée plus loin vers l'intérieur du véhicule peut présenter des 35 fluctuations. On connaît dès lors déjà des dispositifs de fixation, qui peuvent compenser certaines tolérances sur la distance entre la tôle extérieure et la structure 1 disposée plus loin vers l'intérieur du véhicule, par exemple par le document EP 0 950 569 B1 et le document EP 1 705 066 B1. Pour une fixation sûre de la pièce rapportée, celle-ci est munie d'un pied de maintien, qui peut être engagé dans une ouverture de montage de la tôle extérieure et être ensuite fixé, à l'aide de moyens de serrage, contre la structure de la carrosserie à partir de l'intérieur du véhicule. Pour compenser les tolérances dues à la technique de production entre la tôle extérieure et la structure de la carrosserie, il est prévu un goujon pouvant être soumis à la traction au moyen d'un assemblage vissé, et qui peut être calé dans le pied de maintien au moyen d'une douille expansible. Dans le dispositif de fixation selon le document EP 0 950 569 B1, la pièce rapportée s'appuie sur la tôle extérieure de carrosserie sans précontrainte prédéterminée par la construction, dans la mesure où ce n'est pas la pièce rapportée qui est soumise à une force de précontrainte lors du serrage de l'assemblage vissé par le haut, c'est-à-dire manuellement. Ceci complique cependant le processus de montage, parce qu'il faut en même temps exercer une pression de l'extérieur sur la pièce rapportée, pendant qu'il faut serrer l'assemblage vissé par l'intérieur. Dans la pratique, deux personnes doivent dès lors coopérer pour effectuer ce montage. Au contraire, le dispositif de fixation selon le document EP 1 705 066 B1 est conçu de telle manière qu'il puisse être monté par une personne seule et tout en obtenant une précontrainte de la pièce rapportée sur la tôle de carrosserie extérieure. A cet effet, l'extrémité du goujon extérieure à la carrosserie a la forme d'une tête de maintien élargie, qui serre un élément de ressort entre elle-même et le pied de maintien. Lors du serrage du goujon, il se produit une compression de l'élément de ressort, donnant naissance à une force de précontrainte de la pièce rapportée sur la tôle de carrosserie extérieure. La précontrainte est certes avantageuse par elle-même, sa grandeur dépend cependant fortement de la distance soumise aux fluctuations décrites plus haut, entre la tôle de carrosserie extérieure et la structure de la carrosserie disposée en dessous. Plus cette distance est grande, plus grande est également, après le montage, la pression de la pièce rapportée sur la face extérieure de la carrosserie du véhicule. Le but de l'invention est dès lors de permettre, avec un montage simple, une précontrainte de la pièce rapportée sur la face extérieure de la carrosserie du véhicule, qui soit indépendante des tolérances de la carrosserie. Pour atteindre ce but, on propose, dans un dispositif présentant les caractéristiques mentionnées dans l'introduction, qu'il se trouve entre le goujon et le pied de maintien un élément de résistance opérant indépendamment de la course axiale entre le goujon et le pied de maintien. Etant donné que l'élément de résistance opère en direction axiale, à la différence d'un élément de ressort qui se comprime, avec une résistance dont la valeur est indépendante de la course axiale relative entre le goujon et le pied de maintien, il s'établit lors du montage une force de précontrainte de la pièce rapportée sur la tôle de carrosserie extérieure, qui dépend certes du frottement de l'élément de résistance, mais qui est indépendante de la valeur de la distance entre la tôle de carrosserie extérieure et la structure de la carrosserie. Lorsque l'on emploie les mêmes dispositifs de fixation, on peut dès lors atteindre une pression permanente constante de la pièce rapportée sur la mince tôle de carrosserie extérieure, ce qui conduit à une absence quasi totale de dispersion dans la qualité du montage. Selon un premier mode de réalisation du dispositif de fixation, on propose que l'élément de résistance soit disposé sur une partie longitudinale du goujon qui présente une section transversale constante et qu'il prenne appui avec frottement contre la surface latérale de la partie longitudinale. Dans ce mode de réalisation, l'élément de résistance prend appui de préférence contre une face du pied de maintien tournée vers l'extérieur du véhicule. L'élément de résistance peut être une rondelle ou une attache métallique, qui entoure le goujon avec frottement. Selon un autre mode de réalisation, l'élément de résistance est disposé dans une partie longitudinale du perçage qui présente une section transversale constante, et prend appui avec frottement contre la surface latérale de cette partie longitudinale. Dans ce mode de réalisation, l'élément de résistance est de préférence un joint d'étanchéité annulaire calé axialement placé dans une rainure annulaire du goujon. Des exemples de réalisation de dispositifs de fixation pour des pièces rapportées sont décrits ci-dessous en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels La Fig. 1 est une vue en perspective d'un toit de véhicule d'une voiture de tourisme avec deux pièces rapportées fixées sur celui-ci, sous la forme de barres de toit; La Fig. 2a est une vue en coupe à travers la carrosserie du véhicule dans la région de la pièce rapportée, y compris un dispositif pour la fixation de la pièce rapportée, dans laquelle les objets sont représentés après le pré-montage, mais avant la fixation définitive; La Fig. 2b représente la coupe selon la Figure 2a après la fin du montage; La Fig. 3 illustre un deuxième mode de réalisation du dispositif de fixation; et La Fig. 4 illustre un troisième mode de réalisation du dispositif de fixation. La Figure 1 montre le toit de véhicule d'une voiture de tourisme, avec deux profilés s'étendant sur celui-ci dans la direction longitudinale du véhicule, que l'on connaît également sous le nom de "barres de toit". Une barre de toit conventionnelle prend appui en deux ou trois points par l'intermédiaire de pieds d'appui sur la tôle extérieure du toit du véhicule, et s'étend à l'extérieur de ces pieds d'appui à une certaine distance de la tôle extérieure. Dans le mode de réalisation décrit ici, les profilés 2 des barres de toit se trouvent sur toute leur longueur directement sur la tôle de carrosserie extérieure 1, dans tous les cas il peut encore se trouver un joint d'étanchéité entre la face inférieure du profilé 2 et la tôle de carrosserie extérieure 1. Pour fixer aux profilés 2 des éléments fonctionnels tels que des porte-bagages de toit, des porte-skis, des porte-vélos, etc., les profilés peuvent présenter des contre-dépouilles ou des creux, dans lesquels des éléments de maintien du système de support respectif s'engagent par emboîtement ou par frottement. Dans les Figures 2a et 2b, la pièce rapportée 2 servant de barre de toit est représentée en une coupe transversalement à la direction longitudinale du véhicule. En considérant la longueur totale de la barre de toit, il est prévu pour la fixation à la carrosserie de la voiture de tourisme plusieurs des dispositifs de fixation décrits ici, afin de positionner ainsi la barre de toit de façon définie sur toute sa longueur par rapport à la tôle extérieure 1 de la carrosserie du véhicule, et de l'y appuyer. Entre la base 12 de la pièce rapportée 2 et la face extérieure 6 de la tôle de carrosserie extérieure 1 se trouve un joint d'étanchéité plat 11 en un matériau de préférence souple, c'est-à-dire se comprimant sous pression. Pour l'ancrage de la pièce rapportée 2 sur la carrosserie du véhicule, on n'utilise pas seulement la tôle extérieure mince 1, mais on a recours à cet effet à la rigidité accrue d'une structure 3 de la carrosserie, qui se trouve à la distance A en dessous de la tôle extérieure 1. La structure de carrosserie 3 est souvent un profilé soudé présentant une haute résistance correspondante. La distance A entre la tôle extérieure 1 et la structure de carrosserie 3 n'est cependant pas la même d'un véhicule à l'autre, en raison de la technique de production, mais elle présente certaines fluctuations. Il est dès lors nécessaire de compenser une tolérance lors de l'ancrage de la pièce rapportée sur la structure de carrosserie 3. Le dispositif décrit ci-dessous permet d'opérer une telle compensation de tolérances d'une manière simple en termes de montage. Le dispositif de fixation représenté dans la Figure 2a après un positionnement provisoire et dans la Figure 2b après la fin du montage se compose d'un pied de maintien 5, qui est ici un composant monobloc de la pièce rapportée 2, d'un élément de serrage 7 se présentant sous la forme d'une douille expansible, d'un goujon 8 ainsi que d'un écrou 14 à visser sur le goujon 8, le cas échéant avec une rondelle d'appui 14a. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, le pied de maintien 5 fait partie de la pièce rapportée 2. Le pied de maintien 5 peut cependant aussi être un composant séparé, qui est d'abord assemblé de manière appropriée à la pièce rapportée 2, par exemple par un assemblage vissé du pied de maintien 5 avec la pièce rapportée 2 configurée à la manière d'un profilé. De plus, il est prévu sur la pièce rapportée 2, considérée sur toute sa longueur, plusieurs des dispositifs de fixation décrits ici, de préférence de trois à cinq dispositifs de fixation. Le pied de maintien 5 de la pièce rapportée traverse une ouverture 13 pratiquée dans la tôle de carrosserie extérieure 1. Une ouverture 13a coaxiale à cette ouverture 13, c'est-à-dire en alignement avec celle-ci, est pratiquée dans la structure de carrosserie 3. Dans le pied de maintien 5 de préférence cylindrique, il se trouve une cavité 28, qui est formée en partie par un perçage et en partie par un carré intérieur, la cavité 28 tournée vers la structure de carrosserie 3 se présentant sous la forme d'un perçage cylindrique 29. La cavité 28 y compris sa partie carrée intérieure 28a et le perçage 29 sont alignés mutuellement et forment ici ensemble une ouverture traversante, par laquelle le pied de maintien 5 est ainsi globalement réalisé en forme de douille. Le diamètre du perçage cylindrique 29 est plus grand que la dimension transversale dans la région de la partie carrée 28a, de telle manière qu'il en résulte un épaulement 30 à la transition du perçage 29 à la partie carrée 28a. L'élément de serrage 7 en forme de douille expansible est introduit dans le perçage 29. Le goujon allongé 8 traverse l'élément de serrage 7. Ce goujon passe, par son extrémité située à l'opposé de la pièce rapportée 2, à travers l'ouverture 13a dans la structure de carrosserie 3. Sur cette extrémité située à l'intérieur du véhicule, le goujon 8 est doté d'un filet 33 sur lequel un écrou fileté 14 peut être vissé. Après la fin du montage, comme le montre la Figure 2b, l'écrou fileté 14 s'applique contre la structure de carrosserie stable 3 à partir de l'intérieur du véhicule, avec interposition d'une rondelle d'appui 14a. Le goujon 8 servant d'élément de traction est disposé dans le pied de maintien 5 de façon mobile axialement, mais sans pouvoir tourner. A cet effet, le goujon 8 est muni d'un carré correspondant 8a sur sa partie longitudinale pénétrant dans la partie carrée 28a, le goujon 8 étant certes ainsi protégé contre la rotation dans la cavité 28 du pied de maintien 5, mais pouvant se mouvoir dans la direction longitudinale. Au lieu du carré de blocage rotatif représenté, on peut également réaliser des protections contre la rotation conçues différemment, par exemple un triangle ou un hexagone ou un polygone. La douille expansible 7 présente une partie longitudinale en forme de manchon ou en forme de douille ainsi que, déjà à l'extérieur du pied de maintien 5, une bride 35 élargie en direction radiale. Pour l'expansion de la douille expansible 7, celle-ci est constituée de segments expansibles individuels, séparés par des fentes longitudinales. Pour produire l'écartement nécessaire pour l'expansion, la face extérieure du goujon 8 ainsi que la paroi intérieure de la douille expansible 7 présentent respectivement des faces coniques correspondantes. Selon le modèle, il est également possible de prévoir un cône uniquement sur la périphérie du goujon 8 ou uniquement sur la face intérieure de la douille expansible 7. Par suite de la conicité 37 des faces de contact du goujon 8 et de la douille expansible 7, il se produit, lors d'une traction sur le goujon 8 couplée à un mouvement axial relatif entre le goujon 8 et la douille expansible 7, un élargissement radial des segments de la douille expansible 7, pressant ainsi ceux-ci contre le perçage 29. Pour obtenir une compensation suffisamment élevée des tolérances pour des distances A fluctuant à cause de la technique de production, la longueur du perçage 29 est plus grande que la longueur de la partie de contact, sur laquelle l'élément de serrage expansé 7 est appliqué contre la paroi du perçage 29. La Figure 2a montre un stade intermédiaire du montage, dans lequel l'unité de construction composée de la pièce rapportée 2 avec le pied de maintien 5 formé sur celle-ci en forme de tenon, la douille expansible 7 ainsi que le goujon 8, a été introduite à travers l'ouverture 13 de la tôle extérieure 1 à partir de l'extérieur du véhicule, jusqu'à ce que la pièce rapportée 2 prenne appui contre la face extérieure 6 de la tôle de carrosserie extérieure 1 avec interposition du joint d'étanchéité 11. Dans l'état intermédiaire représenté, la douille expansible 7 est encore libre dans le perçage 29. Pour le montage final, l'écrou fileté 14 éventuellement avec la rondelle d'appui 14a est engagé sur le filet 33 du goujon puis serré, comme le montre la Figure 2b. Par ce serrage, le goujon 8 et la douille expansible 7 sont d'abord déplacés ensemble vers l'intérieur du véhicule, jusqu'à ce que l'espace libre subsistant encore jusqu'à ce moment entre la face inférieure de la bride 35 et la face extérieure de la structure de carrosserie 3 soit nul. Alors seulement, le serrage ultérieur de l'écrou fileté 14 conduit à un déplacement axial relatif entre le goujon 8 et la douille expansible 7, cette dernière étant ainsi élargie dans la région du cône 37, et étant pressée avec frottement par l'intérieur contre le perçage 29. La pièce rapportée 2 est ainsi ancrée durablement par rapport à la tôle extérieure 1 et à la structure de carrosserie 3. Une bande adhésive double face 40 peut se trouver entre la face frontale de la partie en forme de tenon du pied de maintien 5 et la face supérieure de la bride 35. Cette bande peut servir de fixation, pour empêcher une chute de l'élément de serrage 7 pendant le pré-montage, c'est-à-dire pendant l'introduction de l'unité de perçage à travers l'ouverture 13 de la tôle extérieure. Lors du serrage du goujon 8 au moyen de l'écrou fileté 14, la bande adhésive 40 se détache, elle n'est d'ailleurs plus nécessaire à ce moment. Extérieurement au véhicule, le goujon 8 présente une partie longitudinale lisse L, avec une section transversale constante en considérant la longueur. La partie longitudinale L est de préférence de forme cylindrique, elle peut cependant aussi présenter une section transversale polygonale, comme le carré voisin 8a. Sur la partie longitudinale L est posé un élément de résistance 50, par exemple en forme de rondelle plate ou d'attache métallique, qui s'appuie contre la surface latérale 51 de la partie longitudinale L sous pression et donc sous l'action d'une force. L'assemblage par force conduit à ce que l'élément de résistance 50 ne puisse être déplacé le long de la partie longitudinale L que par l'application d'une force axiale. Pour que la grandeur de cette force axiale imposée par le frottement soit indépendante de la course, la surface latérale 51 de la partie longitudinale L doit être lisse, et en tout cas ne pas présenter de trop fortes inégalités. La Figure 2b permet de comprendre l'importance de l'élément de résistance 50: le serrage de l'écrou fileté 14 entraîne une traction Z sur le goujon 8. En même temps, l'élément de résistance 50 s'applique par sa face inférieure contre une face 55 tournée vers l'intérieur du véhicule dans la région du pied de maintien 5. Chaque traction additionnelle Z conduit alors à un déplacement axial de l'élément de résistance 50 le long de la partie longitudinale L. Ce déplacement se produit néanmoins contre la nette résistance de frottement entre l'élément de résistance 50 et le goujon 8, par laquelle l'élément de résistance 50 produit une force de précontrainte F sur la pièce rapportée 2, tout en exerçant une pression modérée mais durable de la pièce rapportée 2 sur la tôle extérieure 1. Sous cette pression, le joint d'étanchéité élastique peut se comprimer légèrement. Il est particulièrement important que la pression soit indépendante de la situation de montage individuelle et en particulier indépendante de la distance concrète respective A entre la tôle extérieure 1 et la structure de carrosserie 3. Donc, même lorsque la distance A devient une fois plus petite et une fois plus grande à cause de fluctuations dues à la technique de production, la pression de la pièce rapportée 2 sur la tôle extérieure 1 reste chaque fois constante. Dans le deuxième mode de réalisation selon la Figure 3, on utilise comme élément de résistance 50 un anneau, qui est calé axialement et est placé dans une rainure annulaire du goujon 8. Le partie longitudinale environnante du perçage 29 présente une section transversale constante, de telle manière que chaque mouvement axial relatif entre le goujon 8 et le perçage 29 du pied de maintien 5 soit lié à une résistance de frottement définie, qui est de nouveau indépendante de la course. Il est en plus avantageux que l'élément de résistance annulaire 50 forme en même temps un joint d'étanchéité torique entre le goujon 8 et le perçage 29, et empêche ainsi une pénétration d'humidité et de saletés. Le troisième mode de réalisation selon la Figure 4 représente une combinaison des deux modes de réalisation précédents. L'anneau 50A placé dans une rainure annulaire du goujon 8 sert ici en premier lieu pour l'étanchéité, mais il peut en même temps assurer aussi en partie la fonction de l'élément de résistance de frottement. De plus, un élément de résistance 50B est disposé sur la partie longitudinale extérieure du goujon 8, élément qui prend appui contre la face 55 tournée vers l'intérieur du véhicule et s'applique avec un frottement défini sur la partie longitudinale L du goujon 8. Un autre joint d'étanchéité torique 56 se trouve dans un évidement dans le bas de la douille expansible 7, et assure l'étanchéité entre le goujon 8 et la douille expansible 7. Liste des repères numériques 1 tôle extérieure 2 pièce rapportée, profilé 3 structure de carrosserie 5 pied de maintien 6 face extérieure 7 élément de serrage, douille expansible 8 goujon 8a carré 11 joint d'étanchéité 12 base 13 ouverture 13a ouverture 14 écrou fileté 14a rondelle d'appui 28 cavité 28a partie carrée 29 perçage 30 épaulement 33 filet 35 bride 37 cône 39 face intérieure 40 bande adhésive 50 élément de résistance 50A élément de résistance 50B élément de résistance 51 surface latérale 55 face 56 anneau d'étanchéité A distance F force L partie longitudinale Z traction 5 10 15 20 Revendications1. Dispositif pour la fixation d'une pièce rapportée (2) s'appuyant de l'extérieur par rapport à la tôle de carrosserie extérieure (1) d'une carrosserie de véhicule sur une structure de carrosserie (3) s'étendant dans une région située en dessous de la tôle de carrosserie extérieure (1), avec un pied de maintien (5) relié à la pièce rapportée (2), qui s'étend à travers une ouverture (13) de la tôle extérieure (1) et est pourvu d'un perçage (29), et avec un goujon (8) disposé de façon mobile axialement dans le perçage (29) et pouvant être calé par rapport au perçage (29), dont une extrémité est appuyée contre la structure de carrosserie (3) à partir de l'intérieur du véhicule, caractérisé en ce qu'il se trouve, entre le goujon (8) et le pied de maintien (5), un élément de résistance (50, 50A, 50B) opérant indépendamment de la course axiale entre le goujon (8) et le pied de maintien (5). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en 14 25 30 ce qu'il est prévu, pour douille expansible (7), goujon (8) s'étend, et en pourvu, à son extrémité ouverture (13a) dans la (3), d'un filet (33) fileté (14) appuyé carrosserie (3) à véhicule, la douille caler le goujon (8), une à travers laquelle le ce que le goujon (8) est passant à travers une structure de carrosserie pour le vissage d'un écrou contre la structure de partir de l'intérieur du expansible (7) pouvant être 35 expansée à l'intérieur du perçage (29) par un déplacement axial du goujon (8) résultant d'une action de vissage de l'écrou fileté (14) et être calée radialement contre celui-ci. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le goujon (8) est protégé contre la rotation par rapport au pied de maintien (5). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de résistance (50, 50B) est disposé sur une partie longitudinale (L) du goujon (8) qui présente une section transversale constante et prend appui avec frottement contre la surface latérale (51) de la partie longitudinale (L). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de résistance (50, 50B) prend appui contre une face (55) du pied de maintien (5) tournée vers l'extérieur du véhicule. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'élément de résistance (50, 50A) est une rondelle entourant le goujon (8) ou un clip métallique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de résistance (50, 50A) est disposé dans une partie longitudinale du perçage (29) qui présente une section transversale constante et prend appui avec frottement contre la surface latérale de la partie longitudinale. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de résistance (50, 50A) est un joint d'étanchéité annulaire calé axialement placé dans une rainure annulaire du goujon (8).