Brevet FR3011521A1 — publié le 20150410

Procédé de fabrication d'un absorbeur de chocs pour véhicule automobile La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un absorbeur de chocs pour véhicule automobile comportant au moins un pare-chocs et au moins un longeron entre lesquels l'absorbeur de chocs est destiné à se situer. L'invention concerne aussi un absorbeur de chocs pour véhicule automobile, l'absorbeur de chocs pouvant être obtenu par le procédé de l'invention. L'invention concerne également un ensemble d'un pare-chocs et d'un tel absorbeur de chocs, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'au moins un tel absorbeur de chocs. Les véhicules automobiles modernes sont conçus pour répondre de façon convenable à différents types de chocs frontaux possibles, tel que les chocs à petite vitesse ou « chocs parking », pour une vitesse comprise entre 2,5 et 4 km/h (ECE42), les chocs à moyenne vitesse ou « chocs réparabilité », pour une vitesse d'environ 16 km/h (Danner) et les chocs à grandes vitesse, pour une vitesse comprise entre 56 et 65 km/h. De telles propriétés du véhicule automobile sont obtenues grâce à la présence d'au moins un absorbeur de chocs, c'est à dire un élément suffisamment résistant pour les chocs à petite vitesse et suffisamment deformable pour éviter la plastification du longeron aux chocs à moyenne vitesse. Un tel l'absorbeur de chocs comprend en général un tube en matériau composite à matrice thermodurcissable, par exemple une résine époxyde. Le tube est en général réalisé par pultrusion. Si le tube ainsi obtenu donne satisfaction du point de vue de ses propriétés mécaniques, il présente en revanche le désavantage de ne pas être recyclable, en ce sens que le matériau composite dont il est constitué ne peut pas être récupéré pour une autre utilisation en tant que matériau, ou en tous cas ne peut pas l'être d'une manière économiquement viable. En général, le tube en question est tout simplement brûlé en fin de vie ou broyé afin d'être utilisé en tant que charge. Un but de l'invention est donc de proposer un procédé de fabrication d'un absorbeur de chocs pour véhicule automobile du type décrit ci-dessus, possédant les propriétés de raideur requises, mais qui soit en outre facilement recyclable en tant que matériau, tout en restant d'un coût compétitif. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un absorbeur de chocs pour véhicule automobile comportant au moins un pare-chocs et au moins un longeron entre lesquels l'absorbeur de chocs est destiné à se situer, le procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - obtention d'une bande à partir d'un système distributeur, la bande étant en matériau composite comprenant des fibres continues et une matrice thermoplastique enrobant les fibres, - chauffage de la bande pour obtenir une bande ramollie, - enroulement de la bande ramollie autour d'un support de forme générale allongée selon une direction axiale pour obtenir une bande enroulée sur le support autour de la direction axiale, la bande enroulée comportant des spires successives décalées axialement, deux spires successives étant en contact l'une avec l'autre, - soudage de chaque spire de la bande enroulée à au moins une spire adjacente axialement pour obtenir une bande enroulée soudée, et - retrait de la bande enroulée soudée du support. Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le matériau composite est à fibres unidirectionnelles, - le matériau composite comprend un tissu de fibres bidirectionnelles, les fibres s'alignant de préférence sensiblement selon deux directions perpendiculaires l'une à l'autre lorsque la bande est à plat, - le support présente une forme générale cylindrique à base polygonale régulière ou à base circulaire, - pendant l'enroulement de la bande ramollie autour du support, le support est animé d'un mouvement de rotation autour de la direction axiale par rapport au système distributeur et de translation par rapport au système distributeur, le système distributeur étant de préférence fixe par rapport à un repère local lié à la terre, - l'enroulement de la bande ramollie autour du support est réalisé en hélice, la bande enroulée formant dans le sens de sa longueur un angle constant avec la direction axiale, - pendant l'enroulement de la bande ramollie autour du support, l'angle formé par la bande enroulée avec la direction axiale est adapté pour que deux spires successives sont en contact bord à bord, - le procédé comprend en outre une étape d'enroulement d'une bande additionnelle autour du support sur la bande enroulée, la bande additionnelle étant en matériau composite comprenant des fibres continues et une matrice thermoplastique enrobant les fibres, - l'enroulement de la bande additionnelle est effectué autour de la direction axiale angulairement en sens contraire de celui de la bande enroulée. L'invention concerne également un absorbeur de chocs pour véhicule automobile comportant au moins un pare-chocs et au moins un longeron entre lesquels l'absorbeur de chocs est destiné à se situer, l'absorbeur de chocs comprenant une bande enroulée en matériau composite comportant des fibres continues et une matrice thermoplastique enrobant les fibres, la bande enroulée étant enroulée sur elle-même autour d'une direction axiale et comportant des spires successives décalées axialement, deux spires successives étant en contact l'une avec l'autre, chaque spire de la bande enroulée étant soudée à au moins une spire adjacente axialement. L'invention concerne aussi un ensemble pour véhicule automobile, l'ensemble comprenant au moins un pare-chocs, et au moins un absorbeur de chocs tel que décrit ci- dessus ou obtenu par un procédé tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne enfin un véhicule automobile comprenant un ensemble tel que décrit ci-dessus, l'absorbeur étant situé entre le pare-chocs et le longeron. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un ensemble pour véhicule automobile selon l'invention, la figure 2 est une vue schématique de la bande enroulée représentée sur la figure 1, la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre un procédé de fabrication selon l'invention, la figure 4 est une coupe du support représenté sur la figure 3, la figure 5 est une coupe transversale d'un support constituant une variante de celui représenté sur les figures 3 et 4, la figure 6 est une coupe transversale d'un support constituant une variante de ceux représentés sur les figures 3 à 5, la figure 7 est une vue schématique illustrant une première variante du procédé selon l'invention, et la figure 8 est une vue schématique illustrant une deuxième variante du procédé selon l'invention. Comme représenté très schématiquement sur la figure 1, un véhicule automobile 1 selon l'invention comprend un longeron 3 s'étendant par exemple selon une direction longitudinale X du véhicule automobile, un pare-chocs 5 situé par exemple à l'avant du véhicule automobile, et un absorbeur de chocs 7 situé longitudinalement entre le pare- chocs et le longeron. Le longeron 3 est par exemple un longeron latéral du véhicule automobile 1, le véhicule automobile comportant alors un autre longeron (non représenté) analogue au longeron 3 et sensiblement parallèle au longeron 3, et un autre absorbeur de chocs (non représenté) analogue à l'absorbeur de chocs 7. Le pare-chocs 5 est par exemple formé d'une traverse d'étendant transversalement d'un longeron à l'autre. Comme visible sur la figure 1, l'absorbeur de chocs 7 présente une forme allongée selon une direction axiale D par exemple sensiblement parallèle à la direction longitudinale X lorsque que l'absorbeur de chocs 7 est en place dans le véhicule automobile 1 (figure 1). L'absorbeur de chocs 7 comprend une poutre 8, par exemple de section carrée, et un tube 9 reçu à l'intérieur de la poutre 8. Selon une variante non représentée, l'absorbeur de chocs 7 s'étend transversalement dans le véhicule automobile 1, la poutre 8 étant située longitudinalement entre le longeron 3 et une peau du pare-chocs 5. Le tube 9 s'étend axialement sur une longueur L (figure 2) avantageusement comprise entre 50 et 200 mm. L'absorbeur de chocs 7 présente avantageusement un diamètre Dl compris entre 80 et 120 mm . Comme visible sur la figure 2, le tube 9 présente par exemple une forme générale cylindrique selon la direction axiale D et à base circulaire. Le tube 9 comprend une bande enroulée 10 en matériau composite. Dans l'exemple représenté, le tube 9 est en fait constitué par la bande enroulée 10. La bande enroulée 10 est enroulée sur elle-même autour de la direction axiale D, par exemple en hélice, de manière à former des spires 11 successives décalées axialement. La bande 10 comporte des fibres 13 continues et une matrice 14 thermoplastique enrobant les fibres. La bande enroulée 10 forme dans le sens de sa longueur un angle a avec la direction axiale D. Par « spires », on entend une portion de la bande enroulée 10 s'étendant sur sensiblement 360° autour de la direction axiale D,c'est à dire faisant un tour complet. La bande enroulée 10 présente une largeur qui est fonction du diamètre et de l'angle a. Avantageusement, l'angle a est constant sur toute la longueur de la bande enroulée 10. Selon un mode particulier de réalisation (non représenté), les fibres 13 sont unidirectionnelles, par exemple sensiblement orientées selon le sens de la longueur de la bande enroulée 10. Selon un autre mode particulier de réalisation (figure 2), les fibres 13 sont bidirectionnelles. Par exemple un sous-ensemble des fibres 13 est sensiblement orienté selon le sens de la longueur de la bande enroulée 10 et un autre sous-ensemble des fibres 13 est sensiblement orienté dans le sens de la largeur de la bande enroulée 10. La matrice 14 est par exemple en polypropylène ou en polyamide. Deux spires 11 successives quelconques sont en contact l'une avec l'autre, par exemple bord à bord. Chaque spire 11 est soudée à au moins une spire 11 adjacente axialement. Les spires 11 en position extrémale selon la direction axiale D, c'est-à-dire les spires 11 formant les extrémités du tube 9, sont soudées à la spire 11 qui leur est adjacente. Les spires 11 en position médiane selon la direction axiale D, c'est-à-dire les spires 11 s'étendant entre deux autres spires 11, sont soudées à chacune des deux spires 11 qui leur sont adjacentes. Avantageusement, la soudure est continue en suivant l'enroulement. Une première portion 15 de chaque spire 11 est soudée à une deuxième portion 17 d'une spire 11 adjacente. La première portion 15 et la deuxième portion 17 sont par exemple en contact bord à bord l'une avec l'autre. Dit autrement, il s'agit d'une soudure bord à bord. Lors d'un éventuel choc se produisant sur le pare-chocs 5, l'absorbeur de chocs 7 est déformé entre le pare-chocs 5 et le longeron 3. Le tube 9, grâce à sa raideur, absorbe une partie de l'énergie du choc. La propriété de raideur est fonction de l'effort de tarage du longeron, c'est à dire l'effort de compression longitudinale à partir duquel le longeron se déforme plastiquement. L'effort de tarage est par exemple compris entre 80 et 150 kN. Ainsi, le tube 9 est adapté pour se déformer plastiquement lorsqu'il subit un effort de compression, par exemple selon l'axe D, supérieur à l'effort de tarage du longeron 3. On va maintenant décrire un procédé selon l'invention en référence aux figures 3 et 4. Le procédé permet d'obtenir le tube 9 décrit ci-dessus. Une bande 19 de composition identique à la bande enroulée 10 décrite ci-dessus est obtenue à partir d'un système distributeur 21. La bande 19 est chauffée pour obtenir une bande ramollie 23. Puis la bande ramollie 23 est enroulée en hélice sur un support 25 pour obtenir la bande enroulée 10 telle que décrite ci-dessus. Pendant ou après l'enroulement de la bande ramollie 23, les spires 11 de la bande enroulée 10 sont soudées les unes aux autres à l'aide d'un système de chauffage 27. Puis la bande 23 est par exemple coupée. La bande enroulée 10 est alors dégagée du support 25, par exemple en la translatant selon la direction axiale D. La bande enroulée 10 est ensuite coupée à la longueur L pour obtenir le tube 9. Enfin, le tube 9 est placé dans la poutre 8 pour obtenir l'absorbeur de chocs 7. Le support 25 est par exemple un cylindre s'étendant selon la direction axiale D et possède une base circulaire 29 représentée sur la figure 4. En variante, le support 25 a une base polygonale régulière, par exemple une base 31 hexagonale (figure 5). Selon une autre variante, le support 25 possède une base 33 carrée (figure 6). Selon un mode de réalisation particulier, les sommets 35 de la base sont arrondis (figure 6) afin d'éviter la présence d'arêtes s'étendant axialement sur le support 25. Pendant l'enroulement, le support 25 est animé d'un mouvement de rotation autour de la direction axiale D par rapport à un repère local X, Y, Z lié à la terre. Le mouvement de rotation du support 25 se fait par exemple à une vitesse angulaire w constante. Le support 25 est animé d'un mouvement de translation selon la direction axiale D, par exemple à une vitesse constante V. Le système distributeur 21 est avantageusement fixe dans le repère local X, Y, Z. Pendant l'enroulement, la bande ramollie 23 forme dans le sens de sa longueur l'angle a avec la direction axiale D. L'angle a est avantageusement constant dans le temps. L'angle a, la vitesse V et la vitesse angulaire w sont choisis dans l'exemple pour que les spires 11 soient en contact continu, bord à bord, successivement les unes avec les autres. Selon une variante non représentée, le support 25 est seulement rotatif et c'est le système distributeur 21 qui se translate par rapport au repère local X, Y, Z. Selon une autre variante, pouvant se combiner avec la précédente, le support 25 est fixe par rapport au repère local X, Y, Z et le système distributeur 21 est animé d'un mouvement de rotation par rapport au support 25 autour de la direction axiale D. Selon un mode de réalisation particulier illustré sur la figure 7, l'angle a, la vitesse V et la vitesse angulaire w sont adaptés pour que les spires 11 se recouvrent partiellement. Les spires 11 définissent alors une zone de recouvrement 37 correspondant à la superposition de deux spires 11 successives axialement. Le système distributeur 21 comporte avantageusement un ensemble 39 adapté pour dévider la bande 19 et régler la tension mécanique de la bande ramollie 23. Le système distributeur 21 comprend un capot et un organe 41 adapté pour chauffer la bande 19. La bande ramollie 23 est à une température choisie en fonction de son épaisseur, de la température de fusion de la matrice et du diamètre du tube. Le système de chauffage 27 comprend avantageusement un élément de chauffage ponctuel, par exemple une source infrarouge, et un moyen mécanique pour appliquer une pression. Selon une variante (non représentée), le système de chauffage 27 comprend une molette chaude qui appuie sur la bande enroulée 10 au niveau de la jonction entre les spires 11. Selon une autre variante (non représenté), le soudage se fait avec un apport de matière, par exemple un apport en un matériau proche de, avantageusement analogue à, la matrice 14. Le soudage est avantageusement réalisé pendant l'enroulement. Selon un mode de réalisation particulier, le soudage est réalisé après l'enroulement. Après le soudage de la bande enroulée 10 et son dégagement du support 25, la bande enroulée 10 est par exemple découpée suivant deux plans Pi, P2 sensiblement perpendiculaires à la direction axiale D. Selon un mode de réalisation particulier, une couche intermédiaire (non représentée), par exemple constituée de papier, est placée autour du support 25 de manière à s'intercaler entre le support 25 et la bande enroulée 10. Ceci facilite le dégagement de la bande enroulée 10 du support 25. Selon un autre mode particulier de réalisation, illustré sur la figure 8, une bande analogue à la bande 23 est enroulée sur le support 25, au moins en partie sur la bande enroulée 10, pour obtenir une bande enroulée additionnelle 10A. Les bandes enroulées 10 et 10A sont enroulées angulairement en sens contraire l'une de l'autre autour de la direction axiale D. Selon une variante non représentée, les bandes enroulées 10 et 10A sont enroulées angulairement dans le même sens autour de la direction axiale D. Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, le procédé de fabrication fournit un absorbeur de chocs 7 pour le véhicule automobile 1 possédant les propriétés de raideur requises. Les matières premières et le procédé étant peu coûteux, l'absorbeur de chocs 7 est lui-même d'un coût compétitif. En outre, il est possible de séparer le tube 9 de la poutre 8 et de chauffer le tube 9 en vue de récupérer les constituants du matériau composite de la bande enroulée 10, avantageusement sous forme de granulés utilisables en tant que matériau de base. L'absorbeur de chocs 7 est donc facilement recyclable. Plusieurs variantes du procédé de fabrication et de l'absorbeur de chocs 7 ont été décrites. L'homme du métier comprendra que ces variantes sont en général techniquement combinables. La forme de la section de l'absorbeur de chocs 7 produit est facilement modifiée simplement en changeant la forme du support 25, au lieu d'avoir à modifier une sortie d'extrudeuse selon le procédé classique. REVENDICATIONS1.- Procédé de fabrication d'un absorbeur de chocs (7) pour véhicule automobile (1) comportant au moins un pare-chocs (5) et au moins un longeron (3) entre lesquels l'absorbeur de chocs (7) est destiné à se situer, le procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - obtention d'une bande (19) à partir d'un système distributeur (21), la bande (19) étant en matériau composite comprenant des fibres (13) continues et une matrice (14) thermoplastique enrobant les fibres (13), - chauffage de la bande (19) pour obtenir une bande ramollie (23), - enroulement de la bande ramollie (23) autour d'un support (25) de forme générale allongée selon une direction axiale (D) pour obtenir une bande enroulée (10) enroulée sur le support autour de la direction axiale (D), la bande enroulée (10) comportant des spires (11) successives décalées axialement, deux spires (11) successives étant en contact l'une avec l'autre, - soudage de chaque spire (11) de la bande enroulée (10) à au moins une spire (11) adjacente axialement pour obtenir une bande enroulée (10) soudée, et - retrait de la bande enroulée (10) soudée du support (25). 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau composite est à fibres (13) unidirectionnelles. 3.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau composite comprend un tissu de fibres (13) bidirectionnelles, les fibres (13) s'alignant de préférence sensiblement selon deux directions perpendiculaires l'une à l'autre lorsque la bande (19) est à plat. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le support (25) présente une forme générale cylindrique à base polygonale régulière (31 ; 33) ou à base circulaire (29). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, pendant l'enroulement de la bande ramollie (23) autour du support (25), le support (25) est animé d'un mouvement de rotation autour de la direction axiale (D) par rapport au système distributeur (21) et de translation par rapport au système distributeur (21), le système distributeur (21) étant de préférence fixe par rapport à un repère local (X, Y, Z) lié à la terre. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'enroulement de la bande ramollie (23) autour du support (25) est réalisé en hélice, labande enroulée (10) formant dans le sens de sa longueur un angle (a) constant avec la direction axiale (D). 7.- Procédé selon la revendication 6, dans lequel, pendant l'enroulement de la bande ramollie (23) autour du support (25), l'angle (a) formé par la bande enroulée (10) avec la direction axiale (D) est adapté pour que deux spires (11) successives sont en contact bord à bord. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre une étape d'enroulement d'une bande additionnelle (10A) autour du support (25) sur la bande enroulée (10), la bande additionnelle (10A) étant en matériau composite comprenant des fibres (13) continues et une matrice (14) thermoplastique enrobant les fibres (13). 9.- Procédé selon la revendications 8, dans lequel l'enroulement de la bande additionnelle (10A) est effectué autour de la direction axiale (D) angulairement en sens contraire de celui de la bande enroulée (10). 10. Absorbeur de chocs (7) pour véhicule automobile (1) comportant au moins un pare-chocs (5) et au moins un longeron (3) entre lesquels l'absorbeur de chocs (7) est destiné à se situer, l'absorbeur de chocs (7) comprenant une bande enroulée (10) en matériau composite comportant des fibres (13) continues et une matrice (14) thermoplastique enrobant les fibres (13), la bande enroulée (10) étant enroulée sur elle- même autour d'une direction axiale (D) et comportant des spires (11) successives décalées axialement, deux spires (11) successives étant en contact l'une avec l'autre, chaque spire (11) de la bande enroulée (10) étant soudée à au moins une spire (11) adjacente axialement.25