Brevet FR2976234A1 — publié le 20121214

Carrosserie de véhicule automobile, comprenant un pied milieu et un arceau central encastré dans le pied milieu L'invention a trait aux véhicules automobiles, et plus précisément à la carrosserie des véhicules automobiles particuliers. La carrosserie (ou caisse) d'un véhicule de tourisme ayant deux rangées de sièges comprend généralement, au niveau de l'habitacle, une paire de montants centraux couramment dénommés montants B ou pieds milieux. Les pieds milieux sont reliés par une traverse de pavillon, également dénommée arceau central, qui a pour fonction principale de renforcer la caisse au niveau du toit du véhicule en cas de choc latéral. Afin de maximiser la résistance en flambage de l'arceau, celui-ci peut être nervuré sur toute sa longueur (c'est-à-dire, du point de vue du véhicule, dans la direction transversale), jusqu'à ses extrémités. Il est connu d'effectuer la liaison de l'arceau au pied milieu par l'intermédiaire d'une doublure du montant de baie, à laquelle est fixée le pied milieu d'une part, et l'arceau d'autre part. Une telle liaison est connue du brevet français FR 2 901 229. Si cette liaison présente certainement une bonne rigidité structurelle, son architecture est néanmoins relativement complexe, et son montage assez délicat. En particulier, l'assemblage nécessite un positionnement précis de l'arceau central par rapport au pied milieu. Un objectif est par conséquent de simplifier l'assemblage de la carrosserie tout en maintenant ses performances en cas de choc latéral. A cet effet, il est proposé, selon un premier aspect, une carrosserie de véhicule automobile, comprenant un pied milieu sensiblement vertical et un arceau central transversal sensiblement horizontal relié à une tête du pied milieu d'un côté intérieur de la carrosserie, ledit arceau présentant une section médiane rainurée dans sa longueur jusqu'à une portion d'extrémité de l'arceau, cette section médiane étant bordée de deux ailes, carrosserie dans laquelle : la tête présente une zone d'accueil complémentaire de la portion d'extrémité de l'arceau, cette zone d'accueil comprenant une réserve en creux débouchant du côté intérieur, bordée de sections latérales surélevées ; l'arceau est fixé directement sur la tête, la portion d'extrémité de l'arceau étant encastrée dans la zone d'accueil, avec la section médiane emboîtée dans la réserve en creux et les ailes appliquées contre les sections latérales. Cette structure présente une résistance aux chocs latéraux au moins équivalente à celle des structures connues, tout en étant d'une plus grande simplicité de montage. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : la carrosserie comprend des points de fixation de l'arceau sur la tête, localisés d'une part dans la section médiane au fond d'une rainure, d'autre part sur les ailes ; les points de fixation sont des points de soudure ; la carrosserie comprend en outre une doublure de montant de baie, fixée au pied d'un côté intérieur de la carrosserie ; la doublure de montant de baie comprend une section transversale complémentaire de la réserve en creux emboîtée sur celle-ci par-dessous ; le pied, l'arceau et la doublure de montant de baie sont fixés conjointement, la tête étant pris en sandwich entre l'arceau et la doublure de montant de baie. Il est proposé, selon un deuxième aspect, un procédé de montage d'une telle carrosserie, qui comprend les opérations consistant à : positionner la portion d'extrémité de l'arceau directement sur la tête en emboîtant la section médiane dans la réserve en creux ; fixer directement l'arceau sur la tête. Ce procédé peut également comporter une opération consistant à positionner une doublure de montant de baie sous la tête, et une opération consistant à fixer le montant de baie au pied milieu. Il est de préférence prévu une unique opération de fixation simultanée de l'arceau et de la doublure de montant de baie au pied milieu. La fixation est de préférence réalisée par soudage électrique par points. D'autres objets et avantages apparaîtront à la lumière de la description d'un mode préféré de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective de détail montrant une carrosserie d'un véhicule de loisir, montrant un pied milieu auquel est fixé un arceau central ; la figure 2 est une vue de détail en coupe de la carrosserie selon le plan II-II de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective éclatée montrant différents composants de la carrosserie de la figure 1. Sur la figure 1 est représentée une carrosserie 1 d'un véhicule particulier, tel qu'une berline, comprenant deux rangées de sièges séparées par une structure 2 centrale de renfort. Cette structure 2 comprend un pied milieu 3 reliant un longeron (non représenté) à un brancard latéral intégré (comme cela est désormais courant compte tenu des lignes tendues des habitacles) à un montant de la baie frontale (c'est-à-dire du pare-brise) du véhicule. On définit par rapport à la carrosserie un repère orthogonal comprenant trois axes perpendiculaires deux à deux, à savoir : un axe X, horizontal, confondu avec une direction longitudinale de déplacement du véhicule ; un axe Y, horizontal, définissant une direction transversale selon laquelle peuvent se produire les chocs latéraux ; un axe Z perpendiculaire au plan horizontal XY et définissant une direction verticale. Comme cela est visible sur la figure 1, le pied milieu 3 comprend un corps 4 vertical s'étendant sensiblement suivant l'axe Z tout en étant arqué. Le pied milieu 3 se termine à une extrémité supérieure par une tête 5 élargie, le pied présentant ainsi, vue de côté suivant l'axe Y, une forme générale en T. La tête 5 s'étend par ailleurs en porte-à-faux vers l'intérieur de la carrosserie 1 par rapport au pied 3, de sorte que celui-ci présente, vu longitudinalement (selon X), sensiblement la forme d'un L inversé. Le pied 3 est réalisé dans un matériau métallique. Il s'agit de préférence d'une tôle d'acier biphasé laminé à froid, par exemple dans sa nuance DP600 (HCT600X), qui présente l'avantage d'offrir des caractéristiques de performance mécanique intéressantes, tout en étant relativement disponible sur le marché des métaux. La carrosserie 1 comprend par ailleurs une doublure 6 de montant de baie, fixée à la tête 5 d'un côté intérieur de la carrosserie 1, comme nous le verrons ci-après. La structure 2 comprend également un arceau 7 central, qui s'étend transversalement sensiblement suivant l'axe Y et a pour fonction principale de rigidifier la carrosserie 1 en servant de jambe de force entre les deux côtés du véhicule, cet arceau 7 étant conformé pour résister aux efforts de flexion et de flambage en cas de choc latéral. A cet effet, et comme cela est bien visible sur les figures, l'arceau 7 comprend une section médiane 8 définissant deux rainures 9 parallèles s'étendant dans la longueur de l'arceau 7 jusqu'à des portions 10 d'extrémités opposées de celui-ci. Une seule portion 10 d'extrémité est représentée sur les figures 1 et 3, la carrosserie 1 étant symétrique par rapport à un plan central vertical parallèle au plan XZ. La section médiane 8 de l'arceau 7 comprend une nervure 11 centrale de renfort séparant les deux rainures 9. L'arceau 7 comprend par ailleurs deux ailes 12 bordant la section médiane 8, ces ailes 12 s'étendant également jusqu'aux portions 10 d'extrémités de l'arceau 7. L'arceau 7 est un profilé métallique monobloc, réalisé de préférence dans le même matériau que le pied 3, et également par emboutissage ; il est fixé sur la tête 5. Plus précisément, la tête 5 définit une zone 13 d'accueil complémentaire de la portion 10 d'extrémité de l'arceau 7. Cette zone 13 d'accueil comprend une réserve 14 en creux centrale, formée par emboutissage, qui présente un fond 15 sensiblement plat s'étendant horizontalement dans un plan parallèle au plan XY, bordée par deux faces 16 latérales qui s'étendent transversalement suivant l'axe Y, dans un plan parallèle au plan YZ. La réserve 14 en creux est débouchante du côté intérieur de la carrosserie 1, et éventuellement (pour des raisons de commodité de fabrication) du côté extérieur de celui-ci, comme cela est bien visible sur la figure 2. La tête 5 comprend deux sections 17 latérales surélevées, qui bordent la réserve 14 en creux de part et d'autre de celle-ci. Ces sections 17 latérales sont sensiblement coplanaires et définissent des surfaces planes d'appui, parallèles au plan XY. Le décalage entre les sections 17 latérales et le fond 15 de la réserve en creux, égal à la hauteur des faces 16 latérales, est de l'ordre de quelques millimètres. Ce décalage peut être compris entre 10 mm et 20 mm ; il est par exemple de 15 mm environ. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, la portion 10 d'extrémité de l'arceau 7 est encastrée dans la zone 13 d'accueil, la section médiane 8 étant emboîtée dans la réserve 14 en creux tandis que les ailes 12 sont appliquées contre les sections 17 latérales. La doublure 6 de montant de baie est rapportée par en-dessous. On voit sur la figure 3 qu'elle comprend une section 18 transversale en saillie vers l'intérieur, conformée en creux. Cette section 18 vient s'emboîter sur la réserve 14 en creux par-dessous, de sorte que la tête 5 est, au niveau de sa zone 13 d'accueil, prise en sandwich entre, d'une part et par-dessus, l'arceau 7 (plus précisément sa portion d'extrémité 10), d'autre part et par-dessous, la doublure 6 de montant de baie (plus précisément sa section 18 transversale). La portion d'extrémité 10 de l'arceau 7 est fixée directement à la tête 5. En d'autres termes, aucune pièce d'interface n'est interposée entre l'arceau 7 et la tête 5. La section médiane 8 de l'arceau 7 est en contact direct avec (et en appui contre) le fond 15 et les faces latérales 16 de la réserve 14 en creux ; les ailes 12 de l'arceau 7 sont en contact direct avec (et en appui contre) les sections 17 latérales de la tête 5. Cette fixation est de préférence réalisée par soudage, notamment par soudage électrique par points. La fixation comprend plusieurs points 19A, 19B, en l'espèce des points de soudure électrique (PSE), situés à niveau de la portion d'extrémité de l'arceau, à savoir : au moins une première paire de points 19A localisés dans la section médiane 8 de l'arceau 7, respectivement au fond de chaque rainure 9, au moins une seconde paire de points 19B localisés au niveau des ailes 12. On a représenté sur la figure 2 les axes selon lesquels les points de soudure 19A, 19B sont réalisés. Il est préférable, afin de minimiser le nombre d'opérations, de réaliser conjointement la fixation mutuelle du pied 3, de l'arceau 7 et de la doublure 6 de montant de baie. En pratique, la soudure est réalisée en disposant des électrodes de part et d'autre du sandwich formé des trois pièces superposées, suivant les axes matérialisés sur la figure 3, en comprimant le sandwich entre les électrodes puis en générant un arc électrique entre celles-ci, ce qui provoque la fusion locale de la matière aux interfaces entre le pied 3 et l'arceau 7 d'une part, et entre le pied 3 et la doublure 6 de montant de baie d'autre part. Les points de soudure 19A, 19B présentent in fine une forme sensiblement circulaire, comme illustré sur la figure 1. Ainsi, l'assemblage de l'arceau et du pied se fait en : positionnant la portion 10 d'extrémité de l'arceau 7 directement sur la tête 5 en emboîtant la section 8 médiane dans la réserve 14 en creux ; fixant directement l'arceau 7 au pied 3 par soudage électrique par points. Plus généralement, l'assemblage de la carrosserie 1 au niveau de la structure 2 de renfort se fait en : positionnant la portion 10 d'extrémité de l'arceau 7 directement sur la tête 5 en emboîtant la section 8 médiane dans la réserve 14 en creux ; positionnant la doublure 6 de montant de baie sous la tête 5, la section 18 transversale venant s'emboîter sous la réserve 14 en creux ; fixant simultanément l'arceau 7 et la doublure 6 de montant au pied 3 par soudage électrique par points. La carrosserie qui vient d'être décrite présente les avantages suivants. Premièrement, son assemblage est simple et aisé. La conformation complémentaire de la tête 5 du pied milieu 3 et de l'arceau 7 permet un positionnement précis des deux pièces sans qu'il soit nécessaire de procéder à un indexage externe. Deuxièmement, de la fixation directe de l'arceau 7 au pied 3, sans pièce d'interface entre eux résulte une transmission directe des efforts du pied 3 à l'arceau 7, qui peut ainsi exercer pleinement sa fonction de jambe de force sans qu'une partie des efforts soient dérivés vers une éventuelle pièce d'interface moins résistante. Troisièmement, la continuité des formes entre le pied 3 et l'arceau 7, et notamment le caractère débouchant de la réserve 14 en creux (vers l'intérieur de la carrosserie, c'est-à-dire vers l'arceau 7), ainsi que la présence des faces 16 latérales qui assurent un blocage longitudinal de l'arceau 7 indépendamment de la présence des points de soudure 19A, 19B, permet d'optimiser le transfert et la canalisation des efforts vers la section 8 médiane de l'arceau 7, dimensionnée pour être la plus résistante à la flexion et au flambage, ce qui accroît la résistance globale de la structure 2 de renfort aux chocs latéraux. NOMENCLATURE 1 carrosserie 2 structure de renfort 3 pied milieu 4 corps tête 6 doublure 7 arceau 8 section médiane 9 rainures portion d'extrémité 11 nervure 12 ailes 13 zone d'accueil 14 réserve en creux fond 16 faces latérales 17 section latérale 18 section transversale, doublure 19 points de soudure REVENDICATIONS1. Carrosserie (1) de véhicule automobile, comprenant un pied milieu (3) sensiblement vertical et un arceau (7) central transversal sensiblement horizontal relié à une tête (5) du pied milieu (3) d'un côté intérieur de la carrosserie (1), ledit arceau (7) présentant une section (8) médiane rainurée dans sa longueur jusqu'à une portion (10) d'extrémité de l'arceau (7), cette section (8) médiane étant bordée de deux ailes (12), caractérisé en ce que : la tête (5) présente une zone (13) d'accueil complémentaire de la portion (10) d'extrémité de l'arceau (7), cette zone (13) d'accueil comprenant une réserve (14) en creux débouchant du côté intérieur, bordée de sections (17) latérales surélevées ; l'arceau (7) est fixé directement sur la tête (5), la portion (10) d'extrémité de l'arceau (7) étant encastrée dans la zone (13) d'accueil, avec la section (8) médiane emboîtée dans la réserve (14) en creux et les ailes (12) appliquées contre les sections (17) latérales. 2. Carrosserie (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des points (19A, 19B) de fixation de l'arceau (7) sur le pied milieu (3), localisés d'une part dans la section médiane (8) au fond d'une rainure (9), d'autre part sur les ailes (12). 3. Carrosserie (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les points (19A, 19B) de fixation sont des points de soudure. 4. Carrosserie (1) selon l'une des revendications précédentes, qui comprend en outre une doublure (6) de montant de baie, fixée au pied (3) d'un côté intérieur de la carrosserie (1). 5. Carrosserie (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la doublure (6) de montant de baie comprend une section (18) transversale complémentaire de la réserve (14) en creux emboîtée sur celle-ci par-dessous. 6. Carrosserie (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que le pied milieu (3), l'arceau (7) et la doublure (6) de montant de baie sont fixés conjointement, la tête (5) étant prise en sandwich entre l'arceau (7) et la doublure (6) de montant de baie. 7. Procédé d'assemblage d'une carrosserie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à : positionner la portion (10) d'extrémité de l'arceau (7) directement sur la tête (5) en emboîtant la section (8) médiane dans la réserve (14) en creux ; fixer directement l'arceau (7) sur la tête (5). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à positionner une doublure (6) de montant de baie sous la tête (5) du pied (3), et une opération consistant à fixer la doublure (6) de montant de baie au pied milieu (3). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une unique opération de fixation simultanée de l'arceau (7) et de la doublure (6) de montant de baie au pied (3). 10. Procédé selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que la fixation est réalisée par soudage électrique par points.