Brevet FR3021285A1 — publié le 20151127

Pavillon de toit de véhicule automobile soudo-brasé aux côtés de caisse Domaine technique de l'invention L'invention concerne un agencement pour toit de véhicule automobile, comprenant un pavillon en aluminium ou en alliage d'aluminium ayant ses deux bords longitudinaux fixés à deux côtés de caisse droite et gauche. L'invention a pour objet également un procédé d'assemblage d'un toit de véhicule automobile. État de la technique La tendance actuelle dans le domaine automobile est de réussir à alléger le plus possible le véhicule, notamment pour des raisons économiques et environnementales, tout en répondant au cahier des charges qui concerne la capacité de résistance aux chocs et la sécurité de manière plus générale. Dans cette optique, l'aluminium est de plus en plus utilisé pour la conception de la structure de la caisse du véhicule. Il s'agit en effet d'une matière offrant un allégement important par rapport à l'acier, pour un coût de matière raisonnable. En particulier, cette matière à base d'aluminium ou d'alliage d'aluminium peut être utilisée pour la fabrication du pavillon du toit du véhicule. 302 12 85 2 Mais l'utilisation d'une telle matière implique des problèmes et limitations. Elle impose notamment certaines contraintes techniques au niveau de la conception du pavillon, notamment au sujet de sa forme, du procédé de mise en forme du pavillon et de la technique d'assemblage aux autres 5 éléments de la caisse, en particulier les côtés de caisse gauche et droit qui, quant à eux, sont fréquemment en acier. A titre d'exemple, les documents E P1845013, FR2867740, JP2012214112, US8211251 et US8424961 décrivent l'utilisation d'un 10 pavillon à base d'aluminium assemblé aux côtés de caisse par collage. Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer un agencement pour toit 15 de véhicule automobile qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus. Notamment, un objet de l'invention est de fournir un tel agencement qui permette une liberté de conception du pavillon, une facilité de fabrication du pavillon notamment au sujet de sa mise en forme, une qualité et une 20 précision d'assemblage aux côtés de caisse tout en préservant l'esthétisme de l'agencement après l'assemblage et éventuellement la cataphorèse. Cet objet peut être atteint par l'intermédiaire d'un agencement pour toit 25 de véhicule automobile, comprenant un pavillon en aluminium ou en alliage d'aluminium ayant deux bords longitudinaux chacun soudo-brasé à un côté de caisse correspondant le long d'une zone de raccord orientée longitudinalement et obtenue par soudo-brasage, le pavillon délimitant à proximité de chaque bord longitudinal une nervure longitudinale associée 30 à la zone de raccord correspondante, décalée latéralement par rapport à la zone de raccord associée suivant la largeur du pavillon en direction de l'autre bord longitudinal du pavillon, agencée sur sensiblement toute la longueur du pavillon et conformée de sorte à absorber les effets thermiques générant la déformation du pavillon liées au soudo-brasage de la zone de raccord associée. Selon un mode de réalisation particulier, chaque nervure longitudinale est un embouti formé dans l'épaisseur transversale de la tôle dans laquelle le pavillon est formé. Selon un autre mode de réalisation particulier, chaque nervure longitudinale délimite, à la surface extérieure du pavillon destinée à être orientée transversalement du côté opposé à l'habitacle du véhicule, une rainure orientée longitudinalement. La profondeur transversale de la rainure peut être comprise entre 3,5 mm et 6,5 mm, préférentiellement égale à 5 mm. Il peut être prévu que, pour chaque nervure longitudinale, la distance latérale séparant la zone de raccord associée à cette nervure longitudinale et le bord longitudinal de la rainure délimitée par cette nervure longitudinale le plus proche latéralement de la zone de raccord associée est comprise entre 18 mm et 50 mm. Selon un mode de réalisation particulier, la rainure délimitée par chaque nervure longitudinale présente une section de coupe ayant un profil de forme courbe entre le bord longitudinal de ladite rainure latéralement le plus proche de la zone de raccord associée et le bord longitudinal de ladite rainure latéralement le plus éloigné de la zone de raccord associée. La rainure délimitée par chaque nervure longitudinale peut présenter un fond plat. Un véhicule automobile peut comprendre un tel agencement pour toit. L'objet de l'invention peut aussi être atteint par l'intermédiaire d'un procédé d'assemblage d'un toit de véhicule automobile, comprenant une étape de fourniture d'un pavillon et d'au moins un côté de caisse destinés à être assemblés pour constituer un tel agencement pour toit de véhicule automobile et une étape de liaison d'un bord longitudinal dudit pavillon audit côté de caisse par soudo-brasage, notamment exclusivement par soudo-brasage, le long d'une zone de raccord résultant dudit soudo- brasage orientée longitudinalement, permettant de fournir ledit agencement à l'issue de ladite étape de liaison, la nervure longitudinale associée à la zone de raccord absorbant les effets thermiques générant la déformation du pavillon durant ledit soudo-brasage. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend, durant l'étape de liaison, une étape d'application d'un effort de rapprochement du pavillon et du côté de caisse à proximité de la zone de raccord, ledit effort étant sensiblement transversal au pavillon. L'effort de rapprochement appliqué peut se déplacer le long de la zone de raccord au fur et à mesure de la progression de déplacement du soudo-brasage le long de la zone de raccord. Selon un mode de réalisation particulier, le matériau du fil d'apport utilisé pour l'étape de liaison par soudo-brasage est choisi parmi AlSi3Mn1 et AlSii2. Le faisceau laser utilisé pour l'étape de liaison par soudo-brasage peut présenter une première inclinaison par rapport à la verticale comprise entre 8 et 12 degrés autour de la direction longitudinale d'orientation de la zone de raccord, dans un sens allant vers le côté de caisse, et/ou une deuxième inclinaison par rapport à la verticale comprise entre 0 et 10 degrés autour de la direction latérale perpendiculaire à la direction longitudinale d'orientation de la zone de raccord, dans un sens opposé au sens de déplacement du soudo-brasage le long de la zone de raccord. Selon encore un autre mode de réalisation particulier, le faisceau laser utilisé pour l'étape de liaison par soudo-brasage présente un décalage latéral par rapport au fil d'apport du côté du côté de caisse par rapport à la zone de raccord, suivant la direction latérale perpendiculaire à la direction longitudinale d'orientation de la zone de raccord et dans le sens de la nervure longitudinale par rapport à la zone de raccord. Durant l'étape de liaison par soudo-brasage, la tête d'émission du faisceau laser peut être guidée par le fil d'apport et/ou par un doigt de guidage positionné dans la nervure longitudinale durant le soudobrasage. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une section de coupe longitudinale d'un exemple d'agencement selon l'invention, - les figures 2 et 3 illustrent deux exemples de pavillon, vus localement en coupe longitudinale, - la figure 4 est une vue de dessus d'une caisse de véhicule automobile incluant un agencement, - les figures 5 à 7 sont différentes vues du procédé d'assemblage. Description de modes préférentiels de l'invention La description qui va suivre est faite en référence à un repère orthonormé (X, Y, Z) associé classiquement à un véhicule automobile, dans lequel X est la direction longitudinale horizontale avant-arrière du véhicule, Y est la direction transversale droite-gauche qui est horizontale et perpendiculaire à X, et Z est la direction transversale conjointement perpendiculaire aux directions X et Y. L'invention qui va être décrite en référence aux figures 1 à 7 concerne un agencement pour toit de véhicule automobile, comprenant un pavillon 10 en aluminium ou en alliage d'aluminium. Le pavillon 10 comprend deux bords longitudinaux sensiblement orientés selon X, mais pouvant potentiellement présenter des inflexions (ou courbures) selon Y et/ou selon Z le long de leur longueur. Chaque bord longitudinal est très avantageusement soudo-brasé à un côté de caisse 11 correspondant. Autrement dit, le bord longitudinal du pavillon 10 droit est soudo-brasé au côté de caisse 11 droit et le bord longitudinal gauche du pavillon 10 est soudo-brasé au côté de caisse 11 gauche. Pour chaque bord longitudinal du pavillon 10, la fixation au côté de caisse 11 est réalisée le long d'une zone de raccord 16 orientée longitudinalement selon X et obtenue par soudo-brasage. Selon une caractéristique importante, le pavillon 10 délimite, à proximité de chacun de ses deux bords longitudinaux, une nervure longitudinale 12 associée à la zone de raccord 16 correspondante. Autrement dit, le pavillon 10 délimite deux telles nervures longitudinales 12 : une nervure longitudinale 12 droite agencée à proximité du bord longitudinal droit du pavillon 10 et associée à la zone de raccord 16 au côté de caisse 11 droit et une autre nervure longitudinale 12 gauche agencée à proximité du bord longitudinal gauche du pavillon 10 et associée à la zone de raccord 16 au côté de caisse 11 gauche. Les deux nervures longitudinales 12 sont décalées latéralement, c'est-à-dire selon Y, entre elles selon une distance P (figure 4). Au niveau de chaque bord longitudinal du pavillon 10, la nervure longitudinale 12 est décalée latéralement selon Y par rapport à la zone de raccord qui lui est associée. Ce décalage, noté D1 sur les figures 2 et 3, est présent suivant la largeur du pavillon 10 (notée L1 sur la figure 4) comptée selon Y et est orienté en direction de l'autre bord longitudinal du pavillon 10. La nervure longitudinale 12 est agencée sur sensiblement toute la longueur du pavillon 10 (notée L2 sur la figure 4) comptée selon X. Chaque nervure longitudinale 12 est très avantageusement conformée, par une adaptation de sa forme vue en coupe, par sa profondeur H, par sa largeur notée D2 sur les figures 2 et 3, de sorte à absorber les contraintes mécaniques de déformation du pavillon 10 liées au soudo-brasage de la zone de raccord 16 associée. II convient de préciser que la valeur locale de la longueur L2 du pavillon 10 peut varier en se déplaçant suivant la direction Y. De même, la valeur locale de la largeur L1 du pavillon 10 peut varier en se déplaçant suivant la direction X. Le pavillon 10, en vue de dessus, peut en effet adopter une forme différente d'un rectangle. Il peut également présenter une forme spatiale non globalement plane, mais plutôt globalement galbé spatialement. Cette solution permet, par l'utilisation de la technique de soudo-brasage, d'offrir un assemblage de grande qualité, offrant toute la précision requise et la facilité d'exécution, entre un tel pavillon 10 à base d'aluminium et les côtés de caisse 11 en acier. En outre, elle permet de limiter les coûts financiers liés aux formes de ces éléments et le poids de l'agencement : la réduction de masse est de l'ordre de 45% par rapport à un pavillon identique en acier. Les nervures longitudinales 12 permettent de pallier aux risques de déformations thermiques peu esthétiques qui seraient sinon susceptibles de se produire à la surface du pavillon dans un tel contexte de soudo-brasage, mais également ensuite durant l'étape de cataphorèse de l'agencement. Par « nervure », il est entendu de préférence qu'il s'agit d'une conformation du pavillon 10 présentant une section longitudinale, c'est-à- dire vue dans un plan de coupe (Y, Z) latéral-transversal, en forme de creux, par exemple en forme de U (figure 3), en forme de V, en forme arrondie de manière générale (figure 2). La zone de raccord 16 est notamment de forme linéaire en ce sens qu'elle peut adopter une forme de ligne, globalement orientée longitudinalement selon X dans le même sens que l'orientation du bord longitudinal concerné du pavillon 10, potentiellement incluant un galbe selon autour de Y et/ou autour de Z en se déplaçant le long de X. Dans un mode de réalisation, chaque nervure longitudinale 12 est un embouti formé dans l'épaisseur transversale de la tôle dans laquelle le pavillon 10 est formé. Avantageusement, chaque nervure longitudinale 12 délimite, à la surface extérieure du pavillon 10 destinée à être orientée transversalement selon Z du côté opposé à l'habitacle du véhicule, une rainure orientée longitudinalement. Le terme « rainure » est de préférence interprété comme signifiant un élément creux long, étroit et régulier à la surface extérieure du pavillon 10. 302 12 85 9 Des simulations numériques et des essais ont permis de montrer que la profondeur H transversale de la rainure comprise entre 3,5 mm et 6,5 mm donnait d'excellents résultats, préférentiellement égale à 5 mm. De même, pour chaque nervure longitudinale 12, la distance D1 latérale 5 séparant la zone de raccord 16 associée à cette nervure longitudinale 12 et le bord longitudinal de la rainure délimitée par cette nervure longitudinale 12 le plus proche latéralement de la zone de raccord 16 associée est préférentiellement comprise entre 18 mm et 50 mm maximum. 10 Dans la variante de la figure 2, la rainure délimitée par chaque nervure longitudinale 12 présente une section de coupe ayant un profil de forme courbe selon un rayon noté R1, par exemple compris entre 7 mm et 9 mm et préférentiellement égal à 8 mm, entre le bord longitudinal de cette 15 rainure latéralement le plus proche de la zone de raccord 16 associée et le bord longitudinal de cette rainure latéralement le plus éloigné de la zone de raccord 16 associée. La largeur D2 de la rainure comptée selon Y est quant à elle égale ou supérieure à 23 mm. Chaque bord longitudinal de la rainure peut présenter un congé de raccordement (noté 20 R2) au reste du pavillon ayant une valeur par exemple supérieure ou égale à 4 mm. Dans la variante de la figure 3, la rainure délimitée par chaque nervure longitudinale 12 présente un fond plat ayant une largeur notée L3 25 comptée suivant Y supérieure ou égale à 20 mm. La largeur D2 de la rainure comptée selon Y est quant à elle égale ou supérieure à 31 mm. Chaque bord longitudinal de la rainure peut présenter un congé de raccordement (noté R2) au reste du pavillon ayant une valeur par exemple supérieure ou égale à 4 mm. 30 En référence maintenant aux figures 5 à 7, le procédé d'assemblage d'un toit de véhicule automobile comprendra une étape de fourniture d'un pavillon 10 en aluminium ou en alliage d'aluminium et d'au moins un côté de caisse 11, tous deux destinés à être assemblés pour constituer un tel agencement pour toit de véhicule automobile. Puis une étape de liaison d'un bord longitudinal de ce pavillon 10 au côté de caisse 11 est mise en oeuvre par soudo-brasage, notamment exclusivement par soudo-brasage pour éviter toute nécessité d'une opération de collage. II s'agit d'une combinaison bien connue de l'Homme du Métier, à savoir un assemblage utilisant un faisceau laser émis par la tête 14 et utilisant un fil d'apport 13 de matière. Le soudo-brasage peut aussi nécessiter un apport de gaz 15 (figure 7). Cela permet avantageusement de favoriser et de protéger le bain de fusion pour optimiser la liaison entre le pavillon et le côté de caisse. Le matériau du fil d'apport utilisé pour l'étape de liaison par soudo-brasage pourra notamment être choisi parmi AlSi3Mn1 et AlSi12, ce qui donne d'excellents résultats. De manière générale, toute technique de soudo-brasage connue de l'Homme du Métier, combinant l'utilisation d'un faisceau laser et d'un fil 13 d'apport de matière, pourra être utilisée. L'Homme du Métier saura adapter au cas par cas les paramètres techniques à implémenter, en fonction de la nature des matériaux, de leurs épaisseurs, etc. L'étape de liaison par soudo-brasage est réalisée le long de la zone de raccord 16 résultant de ce soudo-brasage. La zone de raccord 16 est orientée longitudinalement, permettant de fournir l'agencement décrit précédemment, à l'issue de cette étape de liaison. La nervure longitudinale 12 associée à la zone de raccord 16 absorbe les effets thermiques générant la déformation du pavillon 10 durant ce soudo- brasage mais aussi ultérieurement durant l'étape de cataphorèse de l'agencement. La zone de raccord 16 sera avantageusement linéaire suivant la longueur L2 du pavillon 10, de sorte à ne pas être discontinue. L'étape de fourniture du pavillon 10 peut comprendre une étape d'emboutissage d'une tôle d'une manière permettant d'aboutir, après emboutissage, à la forme du pavillon 10. Toutefois, toute autre technique préalable à son assemblage pourra être implémentée pour la fabrication du pavillon 10. Dans un mode de réalisation, chaque nervure longitudinale 12 est également obtenue par un emboutissage formé dans l'épaisseur transversale de la tôle dans laquelle le pavillon 10 est formé, simultanément ou en deux temps. Le procédé d'assemblage peut comprendre, durant l'étape de liaison, une étape d'application d'un effort de rapprochement du pavillon 10 et du côté de caisse 11 entre eux. Cet effort de rapprochement est appliqué à proximité de la zone de raccord 16 et est sensiblement transversal au pavillon 10. Dans un mode d'exécution particulier, l'effort de rapprochement appliqué se déplacera le long de la zone de raccord 16 au fur et à mesure de la progression de déplacement du soudo-brasage le long de la zone de raccord 16. A titre d'exemple, les enseignements du document EP2134503A1 pourront être reproduits. Le faisceau laser utilisé pour l'étape de liaison par soudo-brasage, émis par la tête 14, présente : - une première inclinaison a (figure 6) par rapport à la verticale, comprise entre 8 et 12 degrés autour de la direction longitudinale d'orientation de la zone de raccord 16, dans un sens allant vers le côté de caisse 11, - et/ou une deuxième inclinaison 13 (figure 7) par rapport à la verticale, comprise entre 0 et 10 degrés autour de la direction latérale perpendiculaire à la direction longitudinale d'orientation de la zone de raccord 16, dans le sens de déplacement du soudobrasage le long de la zone de raccord 16. En référence à la figure 5, le faisceau laser utilisé pour l'étape de liaison par soudo-brasage peut aussi présenter un décalage latéral E par rapport au fil d'apport 13 par rapport à la zone de raccord 16, suivant la direction latérale perpendiculaire à la direction longitudinale d'orientation de la zone de raccord 16. En fonction de la nature du fil d'apport, le décalage E peut être implémenté soit du côté du côté de caisse 11 et dans un sens opposé à la nervure longitudinale 12 par rapport à la zone de raccord 16, soit du côté du pavillon. Un avantage du décalage latéral E est de permettre un très bon chauffage de l'acier ; le brasage se pratique sur le côté de caisse en acier et le soudage sur le pavillon en aluminium. Dans un mode d'exécution particulier, durant l'étape de liaison par soudo-brasage, la tête 14 d'émission du faisceau laser est guidée par le fil d'apport 13 et/ou par un doigt de guidage (non représenté) positionné dans la nervure longitudinale 12 durant le soudo-brasage. L'invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un tel agencement pour toit. Les avantages de la solution précédemment décrite sont de permettre une liberté de conception du pavillon 10, une facilité de fabrication du pavillon 10 notamment au sujet de sa mise en forme, une qualité et une précision d'assemblage aux côtés de caisse 11 tout en préservant l'esthétisme de l'agencement après l'assemblage et après l'opération de cataphorèse. REVENDICATIONS1.Agencement pour toit de véhicule automobile, comprenant un pavillon (10) en aluminium ou en alliage d'aluminium ayant deux bords longitudinaux chacun soudo-brasé à un côté de caisse (11) correspondant le long d'une zone de raccord (16) orientée longitudinalement et obtenue par soudo-brasage, le pavillon (10) délimitant à proximité de chaque bord longitudinal une nervure 10 longitudinale (12) associée à la zone de raccord (16) correspondante, décalée (D1) latéralement par rapport à la zone de raccord (16) associée suivant la largeur (L1) du pavillon (10) en direction de l'autre bord longitudinal du pavillon (10), agencée sur sensiblement toute la longueur (L2) du pavillon (10) et conformée de sorte à absorber les effets 15 thermiques générant la déformation du pavillon (10) liées au soudo- brasage de la zone de raccord (16) associée. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque nervure longitudinale (12) est un embouti formé dans l'épaisseur transversale de la tôle dans laquelle le pavillon (10) est formé. 20 3. Agencement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque nervure longitudinale (12) délimite, à la surface extérieure du pavillon (10) destinée à être orientée transversalement du côté opposé à l'habitacle du véhicule, une rainure orientée longitudinalement. 4. Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la 25 profondeur (H) transversale de la rainure est comprise entre 3,5 mm et 6,5 mm, préférentiellement égale à 5 mm. 5. Agencement selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que, pour chaque nervure longitudinale (12), la distance (D1) latérale séparant la zone de raccord (16) associée à cette nervure longitudinale (12) et le bord longitudinal de la rainure délimitée par cette nervure longitudinale (12) le plus proche latéralement de la zone de raccord (16) associée est comprise entre 18 mm et 50 mm. 6. Agencement selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la rainure délimitée par chaque nervure longitudinale (12) présente une section de coupe ayant un profil de forme courbe (R1) entre le bord longitudinal de ladite rainure latéralement le plus proche de la zone de raccord (16) associée et le bord longitudinal de ladite rainure latéralement le plus éloigné de la zone de raccord (16) associée. 7. Agencement selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la rainure délimitée par chaque nervure longitudinale (12) présente un fond plat. 8. Véhicule automobile comprenant un agencement pour toit selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Procédé d'assemblage d'un toit de véhicule automobile, comprenant une étape de fourniture d'un pavillon (10) et d'au moins un côté de caisse (11) destinés à être assemblés pour constituer un agencement pour toit de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et une étape de liaison d'un bord longitudinal dudit pavillon (10) audit côté de caisse (11) par soudo-brasage, notamment exclusivement par soudo-brasage, le long d'une zone de raccord (16) résultant dudit soudo-brasage orientée longitudinalement, permettant de fournir ledit agencement à l'issue de ladite étape de liaison, la nervurelongitudinale (12) associée à la zone de raccord (16) absorbant les effets thermiques générant la déformation du pavillon (10) durant ledit soudobrasage. 10. Procédé d'assemblage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend, durant l'étape de liaison, une étape d'application d'un effort de rapprochement du pavillon (10) et du côté de caisse (11) à proximité de la zone de raccord (16), ledit effort étant sensiblement transversal au pavillon (10). 11. Procédé d'assemblage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'effort de rapprochement appliqué se déplace le long de la zone de raccord (16) au fur et à mesure de la progression de déplacement du soudo-brasage le long de la zone de raccord (16). 12. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le matériau du fil d'apport (13) utilisé pour l'étape de liaison par soudo-brasage est choisi parmi AlSi3Mn1 et AlSi12. 13. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le faisceau laser utilisé pour l'étape de liaison par soudo-brasage présente une première inclinaison (a) par rapport à la verticale comprise entre 8 et 12 degrés autour de la direction longitudinale (X) d'orientation de la zone de raccord (16), dans un sens allant vers le côté de caisse (11), et/ou une deuxième inclinaison (13) par rapport à la verticale comprise entre 0 et 10 degrés autour de la direction latérale (Y) perpendiculaire à la direction longitudinale (X) d'orientation de la zone de raccord (16), dans un sens opposé au sens de déplacement du soudo-brasage le long de la zone de raccord (16). 14. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le faisceau laser utilisé pour l'étape de liaison par soudo-brasage présente un décalage latéral (E) par rapport au fil d'apport (13) du côté du côté de caisse (11) par rapport à la zone de raccord (16), suivant la direction latérale (Y) perpendiculaire à la direction longitudinale (X) d'orientation de la zone de raccord (16) et dans le sens de la nervure longitudinale (12) par rapport à la zone de raccord (16). 15. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que durant l'étape de liaison par soudo-brasage, la tête (14) d'émission du faisceau laser est guidée par le fil d'apport (13) et/ou par un doigt de guidage positionné dans la nervure longitudinale (12) durant le soudo-brasage.