Brevet FR2971758A1 — publié le 20120824

ELEMENT DE STRUCTURE POUR SUPPORT DE PLANCHE DE BORD ET DE COLONNE DE DIRECTION L'invention concerne les planches de bord de véhicules, automobiles ou autres, nécessitant le maintien d'une colonne de direction ou d'un volant. L'invention s'adresse également aux éléments de structure formant l'ossature de telles planches de bord. L'invention concerne également les véhicules présentant une telle planche de bord ou un tel élément de structure. L'invention s'adresse également aux procédés de montage de planches de bord et/ou de colonnes de direction. Dans les véhicules auxquels s'adressent l'invention, la colonne de direction est généralement soutenue par une traverse constituant l'ossature de la planche de bord. Cette traverse de planche de bord sert de support également pour d'autres éléments tels que le tableau de bord, des garnitures à fonction esthétique se présentant sous forme de panneaux généralement en matériau plastique, ou des moyens de chauffage et/ou de climatisation. Elle se présente classiquement sous une forme de barre en acier traversant l'habitacle du véhicule de part et d'autre. Elle est montée, par double fixation sur les doublures des ailes avant droite et gauche du véhicule, au niveau des piliers A du véhicule. On rappelle que les piliers A désignent les piliers placés à la limite antérieure d'un véhicule. La traverse est également reliée par une ou deux fixations et par l'intermédiaire d'une barre de liaison au tunnel central. Le tunnel central est, de manière connue, formé par emboutissage à partir de la tôle du plancher et s'étend dans le sens de la longueur du véhicule. Une telle ossature permet de fournir à l'architecture de planche de bord une rigidité suffisante au niveau de la colonne de direction et du volant pour ne pas faire remonter des vibrations gênantes perceptibles par le conducteur. Elle a aussi pour fonction de limiter la remontée et le recul du volant en cas de choc frontal. De nos jours, afin de limiter la consommation de carburant, il est cherché à limiter autant que possible la masse des véhicules. A ce titre l'ossature de la planche de bord, avec ses deux tubes en acier, présente une masse de plusieurs kilogrammes qu'il serait avantageux de supprimer tout en garantissant les mêmes prestations en terme de sécurité et de qualité pour les occupants du véhicule. II est déjà connu de l'art antérieur des planches de bord permettant de se passer d'une barre de traverse. Ainsi, le document US5088571 décrit une planche de bord en matériau composite s'étendant transversalement entre les deux piliers A d'un véhicule. La structure est assez rigide pour remplacer la traverse métallique classique, mais ne présente pas une rigidité suffisante pour se passer d'une fixation de cette dernière directement sur un élément de structure du véhicule au niveau de la traverse de baie. Or une telle fixation est difficile d'accès et rend les opérations de montage difficiles. Par ailleurs, elle ne permet pas de répondre de manière satisfaisante aux contraintes de limitation de remontée du volant en cas de choc frontal puisque la colonne de direction n'est pas reliée au plancher du véhicule. Enfin, des éléments de garniture se fixent sur la surface supérieure de ladite planche pour créer un aspect esthétique et des éléments du tableau de bord tels qu'un autoradio viennent s'insérer dans des évidements prévus à cet effet. Cette solution présente donc également des inconvénients en termes de liberté de design des tableaux de bord ce qui ne la rend pas forcement applicable à tous les modèles de véhicules d'une gamme. De même le document US2006/0097539 décrit une planche de bord composée de deux demi-coques en matériau composite assemblés et dont l'assemblage crée la rigidité nécessaire à la suppression de la traverse métallique classique. A cet effet, les deux demi-coques présentent chacune une arête transversale destinée à être placées côte à côte. Cette solution présente plusieurs inconvénients, d'une part elle revient à remplacer la traverse métallique par une traverse en matériau composite et implique que l'ensemble de la planche de bord soit fabriqué en ce matériau composite. Ceci limite le gain potentiel en termes de masse et de coûts de production. Par ailleurs elle impose également un certain design à la planche de bord et limite donc les libertés de conception de l'aménagement intérieur et l'architecture de la planche de bord. L'invention a pour objectif de remédier aux inconvénients présentés par l'art antérieur en proposant à l'homme du métier un nouvel élément de dont l'utilisation permet un gain massique par rapport aux éléments traditionnels et remplissant les fonctions classiques de support de la planche de bord et de la colonne de direction. Un autre objectif de l'invention est de proposer un nouvel élément de structure dont l'utilisation permet un gain en masse par rapport aux éléments traditionnels et engendrant peu de contraintes concernant l'architecture des planches de bord. A cet effet, l'invention a pour objet un élément de structure destiné à servir de support à la colonne de direction et à la planche de bord d'un véhicule remarquable en ce qu'il se présente sous forme d'un panneau destiné à être disposé et fixé entre une aile du véhicule et le tunnel central. Avantageusement, l'élément de structure est coudé et présente une partie transversale et une jambe de force, de préférence disposées en équerre. De préférence encore, ledit élément de structure ne s'étend pas transversalement au-delà du tunnel central en direction de l'aile opposée à l'aile à laquelle il est destiné à être fixé. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément de structure est constitué d'un matériau plastique ou composite renforcé par l'ajout de fibres de verre ou de fibres de carbone, de préférence le matériau plastique est du polypropylène. De manière optionnelle, il est constitué d'un matériau plastique ou composite présentant une résistance mécanique d'au moins 8000 MPa. Eventuellement, il présente des inserts métalliques afin d'améliorer ses caractéristiques mécaniques de résistance et/ou des nervures de renfort sur sa face arrière. De préférence, il présente des moyens de fixation sur sa partie transversale en vue de sa fixation sur l'aile du véhicule en au moins un point de fixation et des moyens de fixation sur sa jambe de force en vue de sa fixation sur le plancher du véhicule en au moins un point de fixation. Eventuellement, les moyens de fixation permettent une fixation à la caisse du véhicule par vissage ou boulonnage. Avantageusement, sa jambe de force est verticale. Préférentiellement, il présente une platine de fixation sur laquelle est destinée à venir se fixer la colonne de direction. Eventuellement, la platine de fixation est agencée de telle sorte à ce que la colonne de direction puisse y être suspendue, et ledit élément de structure présente un évidement destiné à être traversé par ladite colonne de direction. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, il présente des moyens de fixation en vue de son assemblage avec la planche de bord et/ou avec des moyens de chauffage et/ou de climatisation. Optionnellement, il présente un revêtement à caractère esthétique sur sa face avant. L'invention a également pour objet une planche de bord remarquable en ce qu'elle présente des moyens de fixation à un élément de structure tel que défini plus haut. Enfin l'invention a pour objet un véhicule remarquable en ce qu'il présente un élément de structure selon l'invention ou une planche de bord telle que définie plus avant. Comme on l'aura compris à la lecture de la définition qui vient d'en être donnée l'invention consiste à proposer un élément unique, un panneau, qui tienne à la fois le rôle de panneau de garniture et le rôle d'ossature de support pour la planche de bord et pour les autres éléments qui sont traditionnellement fixés à la barre de traverse. Pour ce faire, l'invention consiste à remplacer à la fois les barres de support métalliques et le panneau formant l'élément de garniture de bas de planche, par un élément de structure unique réalisé en plastique. L'invention propose un élément de structure qui présente une masse inférieure à la masse cumulée des éléments classiques qu'il remplace, à savoir la traverse, la barre de liaison et l'élément de garniture de bas de planche. C'est la présentation sous forme de panneau qui permet à l'élément de structure selon l'invention d'assurer une double fonction : une fonction de support d'une part et une fonction esthétique d'autre part. L'invention consiste à proposer un élément de support de colonne de direction et de planche de bord, en plastique, présentant des caractéristiques mécaniques compatibles avec sa fonction tout en lui conférant un caractère esthétique. En d'autres termes, l'invention consiste à donner à un élément de bas de planche, à savoir à un élément de garniture, une fonction de support et/ou de soutien des organes traditionnellement soutenus et/ou supportés par une ossature métallique comprenant au moins une barre. On notera qu'il est connu du document US4682788 une structure permettant de supporter la colonne de direction d'un véhicule et s'étendant depuis un pilier A jusqu'au tunnel central. La structure présentée comprend deux barres de traverse tubulaires. On comprend sans peine que le remplacement d'une traverse par deux barres de mi-longueur n'offre pas de solution au problème de masse résolu par l'invention. Par ailleurs la structure selon l'art antérieur n'assure aucune fonction esthétique et est vraisemblablement destinée à être masquée par un panneau de garniture. L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple, en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles : - La figure 1 est une vue de l'habitacle d'un véhicule dans lequel est placé un élément de structure selon l'invention ; La figure 2 est une vue arrière d'un exemple de réalisation d'un élément de structure selon l'invention. On se référera en premier lieu à la figure 1 représentant un exemple de mise en oeuvre d'un élément de structure (1) selon l'invention pour l'agencement de la partie antérieure de l'habitacle d'un véhicule automobile. Comme on peut le voir, l'élément de structure (1) selon l'invention se présente sous forme d'un panneau et est placé côté conducteur en dessous de la planche de bord (3) du véhicule. Il est traversé par la colonne de direction et par sa gaine (5), la colonne de direction étant destinée à être reliée au volant (non représenté). L'élément de structure (1) selon l'invention vient en remplacement d'une part de la traverse et de la barre de liaison formant classiquement le support des planches de bord, et d'autre part de l'élément de garniture de bas de planche classiquement disposé à cet endroit. Comme on l'a compris, l'invention est remarquable en ce que l'élément de structure (1) remplace dans leurs fonctions plusieurs éléments différents. II joue en effet à la fois le rôle d'ossature et de garniture et assure donc à la fois une fonction de support et une fonction esthétique. En associant les deux fonctions sur un seul élément, l'invention permet d'économiser en masse par rapport aux structures classiques où les deux fonctions étaient dissociées, en ce sens qu'elles étaient assurées par des éléments distincts. L'élément de structure (1) selon l'invention est coudé et présente une géométrie générale en forme de L inversé. Il est constitué d'une partie transversale (7) destinée à venir se fixer sur la structure latérale du véhicule, par exemple au niveau de son pilier A, et une jambe de force (9) destinée à venir se fixer sur le plancher dudit véhicule par exemple sur ou à proximité du tunnel central. La partie transversale (7) et la jambe de force (9) sont préférentiellement disposées en équerre, mais une structure à angle droit n'est pas obligatoire pour la mise en oeuvre de l'invention. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément de structure (1) est constitué d'une seule pièce moulée. Toutefois, un élément de structure (1) constitué d'un assemblage de plusieurs pièces est aussi envisageable dans le cadre de l'invention. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, l'élément de structure (1) est fait en un matériau plastique, par exemple en polypropylène. Toutefois afin de pouvoir assurer son rôle de support et afin de présenter les caractéristiques mécaniques nécessaires à sa fonction, notamment en cas de collision frontale le matériau utilisé sera avantageusement un composite de plastique renforcé par des fibres de carbone ou par des fibres de verre dont la longueur sera de préférence d'environ 1 cm. Les procédés d'ajout de fibres de verre ou de carbone sont bien connus de l'homme du métier et ne seront donc pas décrits dans le présent mémoire. L'élément de structure (1) ainsi formé présentera une résistance mécanique de préférence supérieure à 8 000 MPa. De préférence, il présentera une résistance mécanique supérieure à 9 000 MPa, de préférence encore supérieure à 10 000 MPa. Cette résistance mécanique est supérieure à celle des éléments de garniture de bas de planche classiques. Par exemple, la résistance de l'élément de structure (1) selon l'invention est supérieure d'au moins 10 fois celle des éléments de garniture classiques qui présentent généralement une résistance de l'ordre de 1 000 MPa. L'augmentation de la résistance par insertion de fibres augmente la masse du matériau plastique. Toutefois, cette augmentation de masse, de l'ordre de 10 % à densité égale, est suffisamment raisonnable pour pouvoir, au besoin, associer à l'élément de structure (1) selon l'invention d'autres moyens de renfort, afin d'assurer les caractéristiques mécaniques dues à sa fonction, tout en conservant un gain de masse. Il a été établi que lors d'une collision frontale, l'élément de structure (1) va devoir offrir une résistance à un effort de plus d'une tonne. C'est pourquoi, lorsque l'ajout de fibres dans le matériau plastique n'est pas suffisant pour atteindre les caractéristiques mécaniques recherchées, l'élément de structure (1) présentera avantageusement des moyens supplémentaires de renfort. Pour ce faire, plusieurs solutions, alternatives ou complémentaires, sont envisageables par l'homme du métier. Par exemple, il est possible de procéder à l'ajout d'inserts métalliques dans l'élément de structure (1) pour améliorer sa résistance mécanique. Les techniques d'insertion d'éléments métalliques sont connues de l'homme du métier et ne seront pas détaillées plus avant. Il est également possible, ainsi qu'illustré à la figure 2, de placer des nervures (11) de renfort sur la face arrière de l'élément de structure (1). Les nervures (11) de renfort ne sont pas visibles par l'utilisateur et ne nuiront donc pas au caractère esthétique de l'élément de structure (1). L'homme du métier effectuera sans peine les calculs permettant de définir le nombre et le positionnement des nervures (11) nécessaires à l'obtention des caractéristiques mécaniques de résistance recherchées. Tout autre moyen de renfort de l'élément de structure (1) selon l'invention peut également être envisagé par l'homme du métier si ce dernier n'augmente pas la masse dudit élément (1) de manière inconsidérée. Les moyens de renforts peuvent être utilisés en complément de l'utilisation d'un matériau composite en plastique renforcé par l'ajout de fibres de verre ou de carbone, ou peuvent être utilisés de manière alternative à l'utilisation d'un tel composite. L'élément de structure (1) est un élément de support. A ce titre, il est directement fixé sur la caisse du véhicule. La fixation de l'élément de structure (1) est une fixation indirecte par exemple par vissage ou boulonnage. Elle peut être permanente ou démontable. De préférehce, une fois fixé, l'élément de structure (1) est indémontable. Par sa partie transversale (7), l'élément de structure (1) est fixé à l'aile du véhicule, par exemple sur sa doublure au niveau du pilier A. Cette fixation se fera en au moins deux points. L'élément de structure (1) présente donc des moyens de fixation (13) disposés à l'extrémité de sa partie transversale et destinés à assurer sa fixation sur l'aile du véhicule. La jambe de force (9) est quant à elle fixée sur le plancher du véhicule sur ou à proximité du tunnel central en au moins deux points. L'élément de structure (1) présente donc des moyens de fixation (15) disposés à l'extrémité de sa jambe de force et destinés à assurer sa fixation sur le plancher du véhicule. On notera par ailleurs que l'élément de structure (1) prend appui sur le plancher du véhicule. De manière optionnelle, l'élément de structure (1) peut également être fixé à la traverse inférieure de baie (TIB) et présentera alors des moyens de liaison TIB (non représentés). On aura compris que ledit élément de structure (1) ne s'étend pas transversalement au-delà du tunnel central en direction de l'aile opposée à l'aile à laquelle il est destiné à être fixé. II s'étend donc transversalement sur une longueur qui est environ la moitié de la longueur présentée par la planche de bord qui s'étend quant à elle entre les deux ailes du véhicule. Selon l'invention et ainsi qu'illustré aux figures 1 et 2, la jambe de force (9) est verticale. Cette orientation est avantageuse pour la gestion des oscillations de la colonne de direction dont le premier mode vibratoire est un mode vertical. Néanmoins cette orientation ne saurait être limitative de l'invention, et l'homme du métier pourra donner une inclinaison à la jambe de force (9) afin d'optimiser la quantité de matière employée pour la gestion des chocs frontaux. Par exemple, la jambe de force (9) de l'élément de structure selon l'invention peut présenter une inclinaison de l'ordre de 20 à 25 degrés dans le sens de la longueur du véhicule. La figure 2 illustre un exemple de moyens de support (19) qu'offre l'élément de structure (1) pour la colonne de direction (17). Dans notre exemple, l'élément de structure (1) présente une platine de fixation (19) permettant la fixation au moyen de quatre vis de la colonne de direction (17). L'ajustement de la profondeur ou de la hauteur du volant (21) se fait de manière connue par des réglages de la colonne de direction (17). Avantageusement, la colonne de direction (17) est suspendue à l'élément de structure (1) par la platine de fixation (19) et traverse ledit élément de structure (1) par un évidement (23) disposé sous la platine de fixation (19). L'homme du métier pourra toutefois envisager d'autres géométries pour le support de la colonne de direction. Ainsi par exemple, il n'est pas obligatoire que la platine de fixation soit disposée au dessus de la colonne et que cette dernière soit suspendue. La platine de fixation (19) peut donc également être disposée sous la colonne (17) de telle sorte à la porter, ou de part et d'autre de ladite colonne (17). L'élément de structure (1) selon l'invention va également servir de support à d'autres organes comme la planche de bord (3), les dispositifs d'airbag et/ou les moyens de chauffage et/ou de climatisation. L'élément de structure (1) présente donc des moyens de fixation (non représentés) à ces différents organes. En particulier, il présente sur son bord supérieur des moyens de liaison avec la planche de bord (3). On notera au passage que l'utilisation d'un élément de structure (1) selon l'invention n'offre que très peu de contraintes concernant l'architecture de la planche de bord, ce qui permet de conserver toute liberté pour son design. L'invention est également remarquable en ce qu'elle permet de proposer à l'homme du métier une planche de bord modulaire, présentant un élément de bas de planche côté conducteur, à savoir l'élément de structure (1) selon l'invention; polyvalent. L'élément de structure présente en effet un caractère polyvalent en ce qu'il peut s'adapter à différents types ou design de planches de bord sans en altérer le côté esthétique puisque étant peu visible par l'utilisateur. Grace à l'utilisation d'un tel élément (1) de structure, le tableau de bord et le vide poche côté passager peuvent varier dans leur design et dans leur conception sans avoir de réelles contraintes dues à cette utilisation. En effet, seule la zone de jonction entre la planche de bord (3) et l'élément de structure (1) doit rester identique ou similaire pour assurer leur assemblage. De plus la suppression de la traverse permet d'offrir une liberté concernant l'agencement d'un vide poche côté passager qui sera par ailleurs supporté par la tôlerie du véhicule. Enfin, afin d'assurer sa fonction esthétique, l'élément de support (1) peut présenter sur sa face avant, visible par l'utilisateur, un revêtement fixé par exemple par collage, tel qu'un revêtement de tissu utilisé classiquement pour les garnitures rigides de l'habitacle. L'invention présente on l'a vu de nombreux avantages, parmi lesquels on notera un gain de masse et un gain de coût de production, de montage et de gestion (puisque plusieurs éléments sont remplacés par un élément unique). L'invention permet également d'offrir un gain de coût sur les développements en proposant à l'homme du métier une planche de bord modulaire dont l'élément de bas de planche, à savoir l'élément de structure (1) selon l'invention peut être utilisé en association avec différents styles de planches de bord. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits dans le présent mémoire et donnés à titre d'exemple, mais englobe toutes les variantes envisageables par l'homme du métier dans le cadre de la définition qui en a été donnée. REVENDICATIONS1- Elément de structure (1) destiné à servir de support à la colonne de direction (17) et à la planche de bord d'un véhicule caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'un panneau destiné à être disposé et fixé entre une aile du véhicule et le tunnel central. 2- Elément de structure (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est coudé et présente une partie transversale (7) et une jambe de force (9), de préférence ledit élément de structure ne s'étend pas transversalement au-delà du tunnel central en direction de l'aile opposée à l'aile à laquelle il est destiné à être fixé. 3- Elément de structure (1) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un matériau plastique ou composite renforcé par l'ajout de fibres de verre ou de fibres de carbone, de préférence le matériau plastique est du polypropylène. 4- Elément de structure (1) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un matériau plastique ou composite présentant une résistance mécanique d'au moins 8000 MPa. 25 5- Elément de structure (1) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il présente des inserts métalliques afin d'améliorer ses caractéristiques mécaniques de résistance. 6- Elément de structure (1) selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce 30 qu'il présente des nervures (11) de renfort sur sa face arrière.20 7- Elément de structure (1) selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce qu'il présente des moyens de fixation (13) sur sa partie transversale en vue de sa fixation sur l'aile du véhicule en au moins un point de fixation et des moyens de fixation (15) sur sa jambe de force (9) en vue de sa fixation sur le plancher du véhicule en au moins un point de fixation. 8- Elément de structure (1) selon la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens de fixation (13, 15) permettent une fixation à la caisse du véhicule par vissage ou boulonnage. 9- Elément de structure (1) selon l'une des revendications 2 à 8 caractérisé en ce que sa jambe de force (9) est verticale. 10-Elément de structure (1) selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce 15 qu'il présente une platine de fixation (19) sur laquelle est destinée à venir se fixer la colonne de direction (17). 11-Elément de structure (1) selon la revendication 10 caractérisé en ce que la platine de fixation (19) est agencée de telle sorte à ce que la colonne de 20 direction (17) puisse y être suspendue, et en ce que ledit élément de structure (1) présente un évidement (23) destiné à être traversé par ladite colonne de direction (17). 12-Elément de structure (1) selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce 25 qu'il présente des moyens de fixation en vue de son assemblage avec la planche de bord (3) et/ou avec des moyens de chauffage et/ou de climatisation. 13-Planche de bord (3) caractérisé en ce qu'elle présente des moyens de fixation à 30 un élément de structure (1) selon l'une des revendications 1 à 12. 14-Véhicule caractérisé en ce qu'il présente un élément de structure (1) selon l'une des revendications 1 à 12 ou une planche de bord selon la revendication 13.10