Brevet FR3061476A1 — publié le 20180706

[0001] La présente invention concerne le domaine technique des pièces de structure de véhicules automobiles, et notamment le domaine des pièces de structure servant à constituer l'arrière de la structure d'un véhicule. [0002] Dans l'état de la technique, on sait que les pièces de structure formant le 5 squelette du véhicule, désigné parfois caisse ou châssis, sont formées par assemblage de tôles d'acier, soudées les unes aux autres par des points de soudure rapprochés mais discontinus. [0003] Un inconvénient de l'état de la technique est que la raideur d'un corps formé de plusieurs pièces soudées entre elles dépend de la qualité et surtout du nombre de 10 points de soudure. C'est pour cette raison que les points de soudure d'un squelette de véhicule sont soudés par des points de soudure assez rapprochés. Cependant, aussi rapprochés soient-ils, les points de soudure laissent entre eux des parties de tôle non solidaires, ce qui fragilise l'ensemble et peut occasionner des concentrations de contraintes. Un autre inconvénient est que le nombre de tôles formant une pièce de 15 structure peut être très élevé, ce qui complexifie la chaine d'assemblage. Un autre inconvénient est qu'à la fois la densité du métal utilisé et le nombre de tôles entraine un poids total élevé, ce qui va à l'encontre des objectifs poursuivis par les constructeurs, qui recherchent systématiquement des solutions d'allègement. [0004] Un objet de l'invention est une pièce de structure arrière d'un véhicule 20 automobile, formée d'une multiplicité de constituants assemblés les uns aux autres, caractérisée en ce que les constituants sont majoritairement réalisés en matière plastique et en ce qu'elle comporte un tronçon résultant de la superposition de trois constituants délimitant deux corps creux ayant une paroi mitoyenne formée par l'un des trois constituants. 25 [0005] Un avantage du tronçon est qu'en tant que véritable double corps creux, il accroit la raideur de la pièce de structure. [0006] Dans la présente description, on entend par matière plastique, une matière constituée par une matrice en résine et éventuellement des additifs, des fibres et des charges. La matière plastique est ici une matière moulée ou surmoulée, en général par 30 injection. [0007] On entend par "majoritairement réalisée en matière plastique" une pièce qui contient au moins 50% en poids de matière plastique. Ainsi, une pièce en tôle métallique qui serait localement surmoulée de matière plastique représentant moins de ce pourcentage du poids total de la pièce ne serait pas considérée, au sens de 35 l'invention, comme réalisée en matière plastique. [0008] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, la matière plastique est un polymère, auquel sont mélangées des fibres coupées. 3061476 -2- [0009] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, le polymère est choisi parmi la liste constituée de : époxy ; polyester insaturé ; vinylester ; polyamide ; polybutylène téréphtalate. [0010] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, la matière 5 plastique est renforcée de fibres de renfort, de préférence des fibres de verre ou des fibres de carbone, présentes dans une proportion comprise entre 30% et 60% en poids du total de la matière. [0011] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, les fibres de renfort sont des fibres coupées noyées dans la matière plastique d'un au moins des 10 constituants. [0012] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, les fibres de renfort d'un constituant sont complétées par des fibres continues unidirectionnelles ou sous forme de tissus, présentes dans des morceaux de renforts constitués de ces fibres noyées dans une matière plastique qui peut être la même que celle du 15 constituant ou une autre matière plastique chimiquement compatible avec celle du constituant. [0013] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, les constituants sont solidarisés les uns aux autres le long de segments de solidarisation continus. 20 [0014] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, les segments de solidarisation continus présentent chacun une longueur minimale de 10 cm et laissent entre eux des discontinuités d'au maximum 10 mm. [0015] La valeur de 10 cm est une limite inférieure qui permet, dans un mode de réalisation préféré, de caractériser le caractère continu des segments de solidarisation 25 selon l'invention. [0016] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, les segments de solidarisation continus sont des cordons de colle. [0017] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, les cordons de colle présentent une largeur comprise entre 8 mm et 25 mm, de préférence entre 10 30 et 20 mm. [0018] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, les segments de solidarisation continus sont des lignes de soudure thermoplastique. [0019] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, l'un des trois constituants est solidarisé à un panneau de carrosserie le long de segments de 35 solidarisation continus. [0020] Un avantage de la solidarisation avec un panneau de carrosserie est que la pièce de structure a une raideur encore plus grande à l'emplacement du panneau de 3061476 -3- carrosserie, car ce panneau de carrosserie ajoute sa propre inertie à l'ensemble déjà constitué par les trois constituants assemblés par les segments de solidarisation continus. [0021] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, l'un des 5 constituants est une transverse supérieure. [0022] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, une fois tous les constituants assemblés, ils forment un anneau arrière apte à recevoir un hayon arrière. [0023] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, l'anneau 10 arrière porte un siège de joint d'étanchéité pour un joint de hayon et ce siège est formé par un seul constituant s'étendant sur toute la hauteur de l'anneau. [0024] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, au moins deux constituants appartiennent à un pilier latéral arrière. [0025] Selon l'invention, le pilier latéral arrière est celui qui est souvent désigné 15 "pilier C" par l'homme du métier. [0026] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, le pilier latéral arrière est relié à un plancher. [0027] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, le pilier latéral arrière comporte un tronçon formant un corps creux, résultant de la solidarisation 20 par des segments de solidarisation continus d'au moins deux constituants entre eux. [0028] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, dans toutes les paires de surfaces en vis-à-vis appartenant aux constituants, les deux surfaces d'une même paire sont solidarisées entre elles par des segments de solidarisation continus. 25 [0029] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, toutes les paires de surfaces en vis-à-vis appartenant aux constituants qui sont non solidarisées entre elles sont distantes, deux à deux dans une paire, d'au moins 7 mm. [0030] Selon un mode de réalisation particulier de la pièce de structure, l'un au moins des constituants comprend un insert métallique. 30 [0031] L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles : - la figure 1 est un croquis général d'une structure arrière de véhicule automobile comprenant notamment un pilier latéral arrière, - la figure 2 est une section selon le plan horizontal II-Il de la figure 1, du pilier latéral 35 arrière portant une aile, - la figure 3 est une vue éclatée de la structure arrière de la figure 1, avant assemblage des pièces dont elle est constituée, 3061476 -4- - la figure 4 est une vue tridimensionnelle et en coupe selon II-II montrant l'aile solidarisée à la pièce de structure, - la figure 5 est une vue tridimensionnelle d'un coin supérieur du pilier latéral arrière des figures 2 et 3, - la figure 6 est une section selon le plan vertical VI-VI de la figure 5. [0032] Sur la figure 1, on a représenté très schématiquement l'arrière d'une structure 1 de véhicule automobile. Cette structure 1 comprend un côté gauche 3 et un côté droit 5, respectivement formés par un pilier gauche 7 et un pilier droit 9. Les deux piliers 7, 9 sont reliés par une, voire plus d'une, traverse supérieure 11 qui ferme l'arrière du toit 13, également désigné pavillon (non représenté entièrement). Un plancher (non représenté) relie le bas des deux piliers 7, 9. [0033] Le côté droit 5 et le côté gauche 3 comportent chacun un passage de roue 15 pour une roue arrière (non représentée), ainsi qu'une ouverture pour une vitre de custode 17. D'autres ouvertures peuvent être prévues dans la pièce de structure 1, pour l'alléger ou pour remplir des fonctions spécifiques au véhicule considéré. Ces détails géométriques ne sont pas davantage décrits car ils ne sont pas pertinents pour décrire la présente invention. [0034] La structure 1 délimite, vers l'arrière du véhicule, un anneau arrière, qui est la zone sur laquelle un hayon 55 (figure 6) monté mobile sur la structure 1 arrière vient 20 prendre appui en position fermée. [0035] Chaque pilier 7, 9 est formé de plusieurs constituants majoritairement réalisés en matière plastique, superposés les uns sur les autres et fixés entre eux par au moins un segment de solidarisation continu. Dans l'exemple, les constituants sont au nombre de deux : un constituant interne 19 et un constituant externe 21, que l'on 25 distingue nettement sur la section de la figure 2 et sur l'éclaté de la figure 3. [0036] Le constituant interne 19 s'étend vers l'avant du véhicule en délimitant les contours de la custode 17 ainsi que le passage de roue 15. Il comporte des rebords plats 23 tournés vers l'extérieur continus en différents endroits et notamment le long de son arête intérieure 25 bordant le pilier 7, 9, ainsi que le long de son arête extérieure 27 30 bordant le même pilier 7, 9. [0037] Le constituant externe 21 s'étend tout le long du pilier 7, 9 et recouvre le constituant interne 19. Le constituant externe 21 comporte des rebords plats 29 tournés vers l'intérieur, continus en différents endroits et notamment sur ses arêtes longitudinales 31. 35 [0038] Les rebords plats 23 tournés vers l'extérieur du constituant interne 19 et les rebords plats 29 tournés vers l'intérieur du constituant externe 21 sont superposables, c'est-à-dire que leurs formes coïncident et qu'ils peuvent s'appliquer continûment l'un 3061476 -5- contre l'autre, de manière à pouvoir être collés ou soudés l'un à l'autre de façon continue. Dans ce mode de réalisation, on entend par s'appliquer continument le fait que deux rebords en vis-à-vis sont distants l'un de l'autre d'une distance inférieure à l'épaisseur d'une couche de colle. La distance n'est donc pas nécessairement nulle 5 entre les deux rebords. En fonction de la colle, cette épaisseur varier entre 0,8 mm et 1,5 mm. Dans le cas d'une fixation par soudure, cette distance serait nulle. Dans le présent mode de réalisation où la fixation est un collage, dans le pilier 7, 9, il n'existe pas deux paires de surfaces des constituants 19, 21 qui soient en vis-à-vis l'une de l'autre et distantes l'une de l'autre de moins de 7 millimètres sans être collées l'une à 10 l'autre. Autrement dit, dans toutes les paires de surfaces en vis-à-vis appartenant aux constituants, les deux surfaces d'une même paire sont solidarisées entre elles par des segments de solidarisation continus. [0039] La solidarisation entre les constituants 19, 21 est assurée par des segments de solidarisation continus, c'est-à-dire que le constituant interne 19 et le constituant 15 externe 21 sont solidarisés l'un à l'autre le long de segments ne présentant pas de discontinuité intrinsèque, c'est-à-dire que chaque segment est continu d'une de ses extrémités à l'autre et que plusieurs segments peuvent aussi être mis bout à bout pour assurer la solidarisation du constituant interne 19 et du constituant externe 21. Ici, les segments de solidarisation continus sont des segments de collage. [0040] L'absence de discontinuité réduit les risques de concentration de contraintes en un point quelconque du pilier 7, 9 et garantit une meilleure solidité d'ensemble de ce pilier 7, 9. [0041] Grâce à la solidarisation des constituants 19, 21 et à leurs formes, les deux constituants 19, 21, assemblés du fait de leur solidarisation par les segments de 25 solidarisation continus, forment un corps creux 33, lequel confère au pilier 7, 9 une grande rigidité. [0042] Chacun des constituants 19, 21 est réalisé en SMC (pour "sheet molding compound") fait de polyester insaturé, auquel sont mélangées des fibres de verre coupées ou des fibres de carbone coupées, ainsi qu'éventuellement, par endroits, des 30 morceaux (ou "lés") de renforts à fibres continues unidirectionnelles ou sous forme de tissus, noyées dans le même polymère thermodurcissable. Chaque constituant a été obtenu par dépose, dans un moule de compression, de flans de matière mélangeant une matrice de résine thermodurcissable comme du polyester et des fibres coupées et de morceaux de renfort local, faits de fibres continues unidirectionnelles ou sous forme 35 de tissus, mélangées à une autre résine thermodurcissable estérique compatible. [0043] Dans une variante, un des constituants 19, 21 est en thermoplastique et issu de moulage par injection d'un thermoplastique mélangé à des fibres coupées, 3061476 -6- comprenant un lé de renfort local fait de fibres continues unidirectionnelles ou sous forme de tissus, mélangées à une matière plastique chimiquement compatible avec le thermoplastique intégré au constituant. Cette intégration peut résulter d'un apport du lé après moulage, par une technique de fixation telle que la soudure thermoplastique, bien 5 connue de l'homme du métier et qui ne sera pas détaillée ici. [0044] Sur la figure 4, on a représenté une aile 35 qui recouvre le passage de roue 15 et tout le montant arrière du véhicule. Cette aile 35 est collée aux constituants 19, 21. Plus précisément, comme on le voit sur la figure 2, l'aile 35 est collée, vers l'avant dans le sens de roulement du véhicule, au constituant interne 19 par des rebords avant 10 37 de collage de peau de ce dernier et, vers l'arrière, au constituant externe 21 par des rebords arrière 39 de collage de peau de ce dernier. L'aile 35 contribue à compléter le corps creux 33 et donc à augmenter la rigidité de l'ensemble de constituants 19, 21, mais elle n'est pas indispensable au respect du cahier des charges de rigidité de la structure 1 du véhicule, du fait que l'invention permet déjà de refermer la section formée 15 par le constituant interne 19 et le constituant externe 21 pour former le corps creux 33. [0045] On voit sur la figure 1 que la pièce de structure 1 forme un anneau arrière apte à recevoir un hayon 55 (figure 6). Cet anneau arrière porte un siège de joint d'étanchéité pour un joint de hayon 55 et ce siège est formé par le constituant externe 21 s'étendant sur toute la hauteur de l'anneau. 20 [0046] Sur la figure 5 et sa section VI-VI représentée en figure 6, on voit la partie supérieure du pilier droit 9. Le constituant interne 19 est recouvert par le constituant externe 21 sur toute la hauteur du pilier 7, 9, y compris l'angle supérieur de l'anneau 41, où l'on constate que le constituant externe 21 est courbe pour se raccorder avec la traverse supérieure 11. Une portion terminale 47 de la traverse supérieure 11 recouvre le constituant externe 21 ainsi que le constituant interne 19. La traverse supérieure 11 constitue un troisième constituant qui se superpose aux deux autres constituants 19, 21, de sorte que ces trois constituants 11, 19, 21 forment entre eux deux corps creux 49, qui ont une paroi mitoyenne en commun formée par le constituant externe 21. Les trois constituants que sont le constituant interne 19, le constituant externe 21 et la traverse supérieure 11, sont reliés continument par des segments de solidarisation continus. La paroi externe des deux corps creux 49 est faite de la superposition du constituant externe 21 et de la portion terminale 47 de la traverse supérieure 11. Comme on le voit sur la section de la figure 6, cette superposition est localement directe - c'est-à-dire que la distance est nulle entre la traverse supérieure 11 et le constituant externe 21 - en un emplacement sensiblement horizontal de l'anneau qui reçoit une platine 51 renforçant la fixation d'une charnière 53 du hayon 55, dont des vis 57 prennent en sandwich la traverse supérieure 11 et le constituant externe 21. 3061476 -7- [0047] Sur la figure 6, on a aussi représenté la peau 59 du hayon et la peau 61 du toit du véhicule, qui viennent à affleurement dans la position fermée du hayon 55, qui est celle de la figure 5. [0048] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits. 5 Références utilisées dans les dessins Référence Objet désigné 1 Structure 3 Côté gauche 5 Côté droit 7 Pilier gauche 9 Pilier droit 11 Traverse supérieure 13 L'arrière du toit 15 Passage de roue 17 Custode 19 Constituant interne 21 Constituant externe 23 Rebords plats tournés vers l'extérieur 25 Arête intérieure 27 Arête extérieure 29 Rebords plats tournés vers l'intérieur 31 Arêtes longitudinales 33 Corps creux 35 Aile 37 Rebords avant de collage de peau 39 Rebords arrière de collage de peau 41 Angle supérieur de l'anneau 47 Portion terminale de la traverse supérieure 49 Deux corps creux 51 Platine 53 Charnière 55 Hayon 57 Vis 59 Peau du hayon 61 Peau du toit REVENDICATIONS1. Pièce de structure (1) arrière d'un véhicule automobile, formée d'une multiplicité de constituants (11, 19, 21) assemblés les uns aux autres, caractérisée en ce que les constituants (11, 19, 21) sont majoritairement réalisés en matière plastique et en ce qu'elle comporte un tronçon résultant de la superposition de trois constituants (11, 19, 21) délimitant deux corps creux (49) ayant une paroi mitoyenne formée par l'un (11, 21) des trois constituants (11, 19, 21). 2. Pièce de structure (1) selon la revendication 1, dans laquelle les constituants (11, 10 19, 21) sont solidarisés les uns aux autres le long de segments de solidarisation continus. 3. Pièce de structure (1) selon la revendication 2, dans laquelle les segments de solidarisation continus présentent chacun une longueur minimale de 10 cm et laissent entre eux des discontinuités d'au maximum 10 mm. 15 4. Pièce de structure (1) selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans laquelle les segments de solidarisation continus sont des cordons de colle. 5. Pièce de structure (1) selon la revendication 4, dans laquelle les cordons de colle présentent une largeur comprise entre 8 mm et 25 mm, de préférence entre 10 et 20 mm. 20 6. Pièce de structure (1) selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans laquelle les segments de solidarisation continus sont des lignes de soudure thermoplastique. 7. Pièce de structure (1) selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, dans laquelle l'un des constituants (11, 19, 21) est une transverse supérieure (11). 25 8. Pièce de structure (1) selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, dans laquelle une fois tous les constituants (11, 19, 21) assemblés, ils forment un anneau arrière apte à recevoir un hayon (55) arrière. 9. Pièce de structure (1) selon la revendication 8, dans laquelle l'anneau arrière porte un siège de joint d'étanchéité pour un joint de hayon et ce siège est formé par un 30 seul constituant (21) s'étendant sur toute la hauteur de l'anneau. 10. Pièce de structure (1) selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9, dans laquelle l'un au moins des constituants (19), 21 comprend un insert métallique.