Brevet FR3044999A1 — publié le 20170616

PANNEAU COMPOSITE A EPARGNE NON CONDUCTRICE L'invention concerne un panneau en matériau composite optimisé pour la réception des ondes électromagnétiques par une antenne situé contre ou dans le panneau. Les véhicules actuels, en particulier les véhicules automobiles, ont des panneaux de carrosserie généralement réalisé en tôle métallique, comme par exemple en acier ou en aluminium. Outre le coût, ces matériaux métalliques ont l'avantage d'être conducteur d'électricité, et donc de faciliter la création d'une masse électrique et de permettre d'obtenir une cage de faraday. De plus, un panneau métallique permet d'utiliser une antenne qui fait participer ledit panneau pour recevoir ou émettre les ondes électromagnétiques, comme par exemple dans le cas d'un pavillon de véhicule, le panneau formant alors un plan de masse pour l'antenne. Afin d'alléger les véhicules, il est connu d'utiliser des matériaux composites, comme par exemple des matériaux composites à fibres de carbone. Le brevet EP1288109 décrit par exemple un panneau de toit réalisé en fibres de carbone. Les panneaux en matériau composite comportant des fibres de carbone ont l'avantage d'être particulièrement légers et résistants. De plus, les fibres de carbones sont conductrices d'électricité. L'inconvénient d'un tel panneau en fibres de carbone est que, les fibres de carbones étant conductrices d'électricité, la réception des ondes électromagnétiques par certains types d'antennes fixées sur ledit panneau ou placées à l'intérieur d'un tel panneau, est dégradée. Cet inconvénient est plus particulièrement présent lorsque l'antenne est une antenne qui ne fait pas participer le panneau sur lequel elle est fixée pour créer un plan de masse afin de recevoir et/ou émettre des ondes électromagnétiques, comme par exemple une antenne de type dipôle. La présente invention a pour but de résoudre ces inconvénients. En particulier, l'objectif de l'invention est de proposer un panneau en matériau composite comportant des fibres conductrices d'électricité, sur lequel une antenne qui n'utilise pas ledit panneau comme composant pour recevoir ou émettre les ondes électromagnétiques, puisse recevoir et/ou émettre correctement, sans que les ondes électromagnétiques ne soient perturbées par les fibres conductrices. 3044999 2 Ce but est atteint selon l'invention grâce à un panneau comportant une partie principale en matériau composite comportant des fibres conductrices, ledit panneau étant destiné à recevoir une antenne radioélectrique, caractérisé en ce que ledit panneau comporte une zone libre de fibres conductrices dans toute l'épaisseur dudit panneau, que l'on nomme 5 zone d'épargne, le périmètre de ladite zone d'épargne étant agencée de manière à ce que l'antenne puisse être placée à l'intérieur de la surface définie par ledit périmètre de la zone d'épargne. Ainsi avantageusement, en plaçant l'antenne dans la zone d'épargne, contre la surface du panneau ou dans l'épaisseur du panneau, les perturbations de la partie principale et de ses 10 fibres conductrices sur les ondes électromagnétiques émises ou reçues par l'antenne sont fortement diminuées dans ladite zone d'épargne, permettant à l'antenne de recevoir ou d'émettre de manière efficace des ondes électromagnétiques. En effet, l'absence de fibres conductrices dans la zone d'épargne permet aux ondes électromagnétiques d'atteindre une antenne située dans cette zone d'épargne, à l'intérieur du panneau ou contre la 15 surface du panneau, en étant très peu perturbées par lesdites fibres conductrices de la partie principale. De même, les ondes électromagnétiques émises par ladite antenne sont peu perturbées. L'antenne est une antenne qui n'utilise pas le panneau sur lequel elle est fixée comme plan de masse pour fonctionner, comme par exemple une antenne de type dipôle. 20 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les fibres conductrices sont des fibres de carbone. Ainsi avantageusement, le panneau peut être particulièrement rigide et léger. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le panneau comporte au moins une antenne positionnée dans la zone d'épargne située dans l'épaisseur du panneau. Ainsi avantageusement, aucune opération de fixation de l'antenne n'est nécessaire car 25 l'antenne est déjà dans l'épaisseur du panneau, tout en assurant une réception et/ou une émission des ondes électromagnétiques par l'antenne particulièrement efficace. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le panneau comporte au moins une antenne positionnée dans la zone d'épargne et située contre la surface du panneau. 3044999 3 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, un conducteur électrique est agencé dans le panneau de manière à relier l'antenne principale située dans la zone d'épargne à un appareil de communication situé en dehors du panneau. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la zone d'épargne est réalisée dans un 5 matériau composite comportant des fibres non conductrices. Ainsi avantageusement, la zone d'épargne a une résistante mécanique élevée. De plus, les fibres non conductrices ne perturbent pas le passage la réception et l'émission des ondes électromagnétiques. Les fibres non conductrices peuvent être par exemple des fibres de verre. 10 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les fibres non conductrices de la zone d'épargne s'étendent au-delà de ladite zone d'épargne, dans la partie principale, dans une zone de recouvrement à la périphérie de la zone d'épargne Ainsi avantageusement, la jonction entre la zone d'épargne et la partie principale du panneau n'est pas fragile. En effet, les fibres non conductrices s'étendant au-delà de la 15 zone d'épargne, elles forment un lien mécanique continu entre la partie principale et la zone d'épargne, et évitent les concentrations de contraintes trop élevées entre la zone d'épargne et la partie principale. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les fibres non conductrices et les fibres conductrices sont sous forme de nappes de fibres disposées en couche dans le panneau, 20 les nappes de fibres conductrices étant disposées en alternance avec des nappes de fibres non conductrices dans la zone de recouvrement. L'alternance de nappes peut être réalisée par une succession régulière ou irrégulière de nappes de fibres conductrices et de nappes de fibres non conductrices Dans un autre mode de réalisation les fibres non conductrices et les fibres conductrices 25 sont disposées sous forme de nappes de fibres, toutes les nappes de fibres conductrices étant superposées sur les nappes de fibres non conductrices dans la zone de recouvrement, c'est-à-dire que toutes les nappes de l'un des types de fibres sont disposées au-dessus de toutes les autres nappes de l'autre type de fibres. Les nappes sont formées classiquement par un ensemble de fibres tissées ou non-tissés. 3044999 4 Dans un autre mode de réalisation, les fibres conductrices et les fibres non conductrices sont entremêlées entre elles dans la zone de recouvrement. Ainsi, avantageusement, ces configurations permettent d'améliorer les liens mécaniques entre les fibres conductrices et non conductrices. 5 L'invention porte aussi sur un véhicule automobile comportant un panneau tel que décrit précédemment. 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 fig. 1 est une vue de dessus d'un véhicule comportant un panneau de 10 carrosserie suivant l'invention sur le pavillon - La fig. 2 est une vue du panneau suivant un mode de réalisation. - Les fig. 3 et 4 sont des vues en coupe du panneau, selon un plan de coupe perpendiculaire à la surface du panneau, au niveau de la zone d'épargne. Les dessins sont des représentations schématiques pour faciliter la compréhension de 15 l'invention. Les composants ne sont pas forcément représentés à l'échelle. Les mêmes références correspondent aux mêmes composants d'une figure à l'autre. La fig. 1 montre un pavillon de carrosserie d'un véhicule réalisé à l'aide d'un panneau 1 suivant l'invention. Le panneau 1 comporte une partie principale 10 qui entoure une zone d'épargne 11. La partie principale 10 est réalisée par un matériau composite, c'est à dire 20 un matériau comportant un renfort formé de fibres 100 (illustrées en fig. 3 et 4) et d'une matrice en résine polymère maintenant les fibres, dont les fibres 100 sont des fibres conductrices 100 d'électricité. Les fibres conductrices 100 peuvent être par exemple des fibres de carbone qui sont conductrices d'électricité. Les composites à fibres de carbone ont l'avantage d'être à la fois très rigides et légers. D'autres fibres conductrices 100 25 peuvent être utilisées, comme par exemple des fibres métalliques. La zone d'épargne 11 est une zone libre de fibres conductrices 100. Par exemple, la zone d'épargne 11 peut ne comporter aucune fibre, ou être en matériau composite renforcé par des fibres non conductrices d'électricité 110 (illustrées en fig. 3 et 4). Par exemple, les fibres non conductrices 110 formant le renfort de la zone d'épargne 11 peuvent être des fibres de 30 verre. Les fibres conductrices et non conductrices peuvent être des fibres longues, tissées ou non tissées, ou des fibres courtes non tissées. Elles sont de préférences sous forme de 3044999 5 nappes. Dans la zone d'épargne 11 est positionnée une antenne 2 permettant l'émission et/ou la réception de signaux électromagnétiques. La zone d'épargne 11 est dimensionnée de manière à ce que l'antenne 2 rentre entièrement à l'intérieur du périmètre défini par ladite zone d'épargne 11. L'antenne 2 est placée dans la zone d'épargne 11 du panneau 1, 5 c'est-à-dire prise dans le matériau formant la zone d'épargne 11. L'antenne 2 est une antenne qui n'utilise pas le panneau 1 comme plan de masse pour fonctionner, comme par exemple une antenne de type dipôle. De préférence, la zone d'épargne 11 forme une surface supérieure à celle de l'antenne 2. En variante, l'antenne 2 peut être placée sur la surface de la zone d'épargne 11. Dans une autre variante non représentée, le panneau 1 10 comporte un moyen de fixation permettant de fixer un équipement électronique comportant une antenne 2 de communication contre le panneau 1, l'équipement électronique étant fixé de manière à ce que l'antenne 2 soit contre le panneau 1, dans l'épargne 11. Ainsi, les signaux électromagnétiques atteignant l'antenne 2 ou émises par l'antenne 2 15 sont très peu perturbés par les fibres conductrices 100 de la partie principale 10. En choisissant une forme de la zone d'épargne 11 de surface plus grande que la surface de l'antenne 2, les perturbations provoquées par la partie principale 10 sur les ondes électromagnétiques atteignant ladite antenne 2 peuvent être diminuées encore d'avantage, voire être presque annulées. L'homme du métier choisira la taille de la zone 20 d'épargne de manière adéquate par rapport aux performances de réception et/ou d'émission souhaitées. L'antenne 2 est reliée à un système électronique dans le véhicule par un fil conducteur 3, comme par exemple une radio. Le fil conducteur 3 est fixé contre la surface du panneau 1 ou situé à l'intérieur du panneau 1, pris dans la matière formant ledit panneau 1. 25 L'antenne principale 2 est par exemple une antenne de type antenne radio, une antenne GSM permettant une communication avec le réseau GSM (Groupe Special Mobile), une antenne permettant des communications par le protocole Bluetooth, qui est un standard de communication permettant l'échange bidirectionnel de données à très courte distance et utilisant des ondes radio UHF (Ultra haute fréquence), ou utilisant la technologie de 30 transmission sans fil basée sur la norme de réseau radioélectrique IEEE 802.11 et ses évolutions communément regroupées sous l'appellation WiFi (pour " Wireless Fidelity "). 3044999 6 Dans une première variante, la zone d'épargne 11 est réalisée par la matière formant la matrice de la partie principale 10, sans aucune fibre de renfort. Lors de la réalisation du panneau 1, les fibres conductrices 100 sont disposées de manière à laisser une zone large sans fibre, puis la matière formant la matrice est ajoutée, comme par exemple par injection. 5 Dans une autre variante, la zone d'épargne 11 est en matériau composite dont les fibres de renfort sont des fibres non conductrices 110 et la matière de la matrice est la même que celle de la zone principale 10. Pour réaliser le panneau 1, les fibres conductrices 100 sont disposées de manière à laisser une zone sans fibres conductrices, qui correspond à la zone d'épargne 11, et dans cette zone sont placées des fibres non conductrices 110. Puis 10 la matière formant la matrice est ajoutée à la fois dans la zone avec les fibres conductrices 100, formant ainsi la partie principal 10, et dans la zone sans fibre conductrices 110 pour former la zone d'épargne 11. Avantageusement, ces modes de réalisation permettent d'avoir une continuité de la matière de la matrice entre la partie principale 10 et la zone d'épargne 11. 15 Le panneau 1 peut comporter plusieurs zones d'épargne 11, chaque zone d'épargne pouvant comporter une ou plusieurs antennes 2. La fig. 2 montre une variante du mode de réalisation dans laquelle la zone d'épargne 11 comporte des fibres non conductrices 110. Les fibres non conductrices 110 de la zone d'épargne 11 s'étendent dans la partie principale 10, au-delà de ladite zone d'épargne 11. 20 La zone de la partie principale 10 dans laquelle les fibres non conductrices 110 de la zone d'épargne 11 s'étendent forme une zone de recouvrement 12. Cette zone de recouvrement 12 comporte des fibres non conductrices 110 provenant de la zone d'épargne 11 et des fibres conductrices 100 de la partie principale 10. Cette zone de recouvrement 12 entoure la zone d'épargne 11. 25 Les figures 3 et 4 montrent différents modes de positionnement des fibres entre-elles dans la zone de recouvrement 12. Les fibres conductrices 100 et non conductrices 110 sont sous formes de nappes tissées ou non tissées. Dans la fig. 3, qui est une vue en coupe du panneau 1 perpendiculairement à la surface dudit panneau 1 au niveau de la zone d'épargne 11, les nappes de fibres conductrices 100 de la partie principale sont intercalées 30 avec des nappes de fibres non conductrices 110 issues de la zone d'épargne 11, dans la zone de recouvrement 12, dans le sens de l'épaisseur du panneau 1. C'est-à-dire que les nappes de fibres conductrices 100 et les nappes de fibres non conductrices 110 sont 3044999 7 disposées en alternances dans l'épaisseur du panneau 1 dans la zone de recouvrement 12. Dans la fig. 3, les nappes de fibres conductrices 100 et non conductrices 110 alternent l'une et l'autre dans une succession régulière, c'est-à-dire qu'un nombre identique de nappes de fibres conductrices 100 et de fibres non conductrices 110 se succèdent en 5 couche. En variante non représentée, les différents types de nappes de fibres conductrices 100 et non conductrices 110 peuvent alternées de manière irrégulière, c'est-à-dire que les couches de fibres non conductrices 110 et de fibres conductrices 100 qui se succèdent ont chacune un nombre de nappes différentes. La fig. 4 montre une variante de réalisation dans laquelle toutes les nappes de fibres 10 conductrices 100 sont disposées au-dessus des nappes de fibres non conductrices 110, dans la zone d'épargne 12, en prenant comme référence l'axe Z perpendiculaire à la surface du panneau 1. En variante, la partie principale 10 peut comporter une seule nappe de fibres conductrices 100 et/ou la zone d'épargne 11 qu'une seule nappe de fibres non conductrices 110. 15 Afin d'éviter une épaisseur trop importante de fibres dans la zone de recouvrement 12 par superposition nappes des fibres conductrices 100 et nappes des fibres non conductrices 110, la quantité de fibres conductrices 100 et/ou et de fibres non conductrices 110 formant les nappes et situées dans la zone d'épargne 12 peut être diminuée. Cette réduction du nombre de chaque type de fibres conductrices 100 et non 20 conductrices 110 permet d'éviter une surépaisseur trop importante, voire de supprimer la surépaisseur, lors de la superposition des nappes de fibres conductrices 100 et de nappes de fibres non conductrices 110 dans la zone de recouvrement 12. D'autres positionnements des fibres 100 et 110 entre-elles dans la zone de recouvrement 12 sont possibles. Par exemple, les fibres des nappes de fibre conductrices 25 100 et non conductrices 110 peuvent être entrelacées, c'est-à-dire entremêlées, dans la zone de recouvrement, par exemple de manière à être tissées ensemble. Cette variante a l'avantage de permettre un meilleur transfert des efforts entre les fibres 100 et 110, et une meilleure liaison mécanique entre les fibres 100 et 110. En variante non représentée, la zone d'épargne 12 peut être positionnée en bordure du 30 panneau 1. Dans cette configuration, la zone d'épargne n'est entourée que sur une partie de sa périphérie par la partie principale 10 du panneau 1. 3044999 8 De telles panneaux peuvent être appliqués dans d'autres domaines que l'automobile, tels que l'aéronautique, le naval, le spatial, ou encore pour des équipements domestiques. REVENDICATIONS1/ Panneau (1) comportant une partie principale en matériau composite comportant des fibres conductrices (100), ledit panneau (1) étant destiné à recevoir une antenne (2) radioélectrique, caractérisé en ce que ledit panneau (1) comporte une zone libre de fibres conductrices (100) dans toute l'épaisseur dudit panneau (1), que l'on nomme zone d'épargne (11), le périmètre de ladite zone d'épargne (11) étant agencée de manière à ce que l'antenne (2) puisse être placée à l'intérieur de la surface définie par ledit périmètre de ladite zone d'épargne (11). 2/ Panneau (1) suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les fibres conductrices (100) sont des fibres de carbone. 3/ Panneau (1) suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte au moins une antenne (2) positionnée dans la zone d'épargne (11) et située dans l'épaisseur du panneau (1). 4/ Panneau (1) suivant l'une des revendications de 1 à 2 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une antenne (2) positionnée dans la zone d'épargne (11) et placée contre la surface dudit panneau (1). 5/ Panneau (1) suivant l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce qu'un conducteur électrique (3) est agencé dans le panneau (1) de manière à relier l'antenne (2) à un appareil de communication situé en dehors du panneau (1). 3044999 10 6/ Panneau (1) suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la zone d'épargne (11) est réalisée dans un matériau composite comportant des fibres non conductrices (110). 5 7/ Panneau (1) suivant la revendication 6 caractérisé en ce que les fibres non conductrices (110) de la zone d'épargne (11) s'étendent au-delà de ladite zone d'épargne (11), dans la partie principale (10), dans une zone de recouvrement (12) située à la périphérie de la zone d'épargne (11). 10 8/ Panneau (1) suivant la revendication 7 caractérisé en ce que les fibres non conductrices (110) et les fibres conductrices (100) sont sous forme de nappes de fibres disposées en couche dans le panneau (2), les nappes de fibres conductrices (100) étant disposées en alternance avec des nappes de fibres non conductrices (110) dans la zone de recouvrement (12). 15 9/ Panneau (1) suivant la revendication 7 caractérisé en ce que les fibres non conductrices (110) et les fibres conductrices (100) sont sous forme de nappes de fibres, toutes les nappes de fibres conductrices (100) étant superposées sur les nappes de fibres non conductrices (110) dans la zone de recouvrement (12). 20 10/ Véhicule automobile comportant un panneau (1) suivant l'une des revendications précédentes.