Brevet FR3052425A1 — publié le 20171215

L'invention se rapporte à un module de toit pour un véhicule automobile et à un procédé pour la fabrication d'un module de toit pour un véhicule automobile. De nombreux modules de toit réalisés sous forme de pièces composites en matière plastique sont déjà connus de l'état de la technique. En raison de leur faible poids, de la simple conformation et de la meilleure possibilité d'ajustage des propriétés de la matière, ces pièces composites remplacent souvent les modules de toit de véhicule classiques ou les revêtements extérieurs des carrosseries de véhicule qui sont fabriqués en verre ou en tôle métallique. Les modules de toit de ce type sont particulièrement avantageux lorsqu'ils sont fournis sous forme d'ensemble pré-monté lequel est alors relié au reste de la carrosserie brute (donc en particulier aux entretoises longitudinales et transversales qui s'étendent habituellement entre les deux colonnes A, les deux colonnes B et les deux colonnes C). L'objectif de l'invention consiste à prévoir un module de toit qui se caractérise par des propriétés améliorées, donc en particulier par une résistance plus élevée, un faible poids et/ou une surface de qualité plus élevée. Pour atteindre ce but, il est prévu selon l'invention un module de toit pour un véhicule automobile, comportant un cadre RTM et une couche de recouvrement de classe A qui recouvre le cadre au moins par tronçons et qui est en polyuréthane. Pour atteindre ce but, il est en outre prévu un procédé de fabrication d'un module de toit au moyen des étapes suivantes : Un mat de fibres est tout d'abord placé dans un premier moule. Un système de résine réactif est alors introduit dans le moule fermé, et la résine durcit de manière à former une ébauche. L'ébauche est placée dans un deuxième moule dans lequel du polyuréthane est alors introduit à l'état ouvert. Le polyuréthane se détend formant au moins par tronçons une surface de classe A. L'invention est basée sur la conclusion qu'il est possible d'obtenir d'excellentes propriétés grâce à la combinaison d'un cadre RTM et d'un enrobage par moussage en polyuréthane. Le cadre se distingue d'une part par une rigidité élevée. Avec des dépenses comparativement faibles, il est d'autre part possible d'obtenir dans les zones qui sont visibles depuis l'extérieur lorsque 3052425 - 2 - le module de toit est monté une surface de classe A sans pour cela devoir monter des pièces rapportées séparées sur le cadre, comme cela est souvent le cas dans l'état de la technique. Ceci mène à des avantages concernant le poids. La surface de classe A en polyuréthane est en outre de très haute qualité étant 5 donné qu'il est possible de la réaliser avec une surface autogénératrice. Si cela est désiré, la surface de classe A peut également être polie. On entend ici par cadre RTM un cadre qui est fabriqué selon un procédé dit RTM. RTM signifie "Resin Transfer Moulding" et est également connu sous le terme "procédé d'injection de résine". Dans ce procédé, un mat de fibres non- 10 imbibé est placé dans un moule, et après la fermeture du moule, un système de résine réactif est introduit dans la cavité de moule du moule. Le système de résine imbibe entièrement le mat de fibres et durcit. Une ébauche peut ensuite être retirée du moule. Différents systèmes de résine réactifs sont envisageables pour le procédé 15 RTM. Le polyuréthane est cependant particulièrement préféré étant donné qu'il produit de très bons résultats en ce qui concerne ses propriétés. Le cadre RTM contient de préférence un mat de fibres pouvant en particulier comprendre des fibres de verre. Il en résulte une solidité très élevée du composant. 20 La teneur en fibres du cadre est comprise entre 40 % et 60 %. Une teneur en fibres de verre de 45 % est particulièrement préférée. Le mat de fibres est de préférence en plusieurs couches. Ceci permet d'orienter les fibres dans les couches individuelles selon les sollicitations du composant, grâce à quoi la rigidité du cadre est optimisée. 25 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le mat de fibres est sans joints au moins dans la zone de la couche de recouvrement de classe A. De tels joints sont généralement avantageux pour draper les différentes couches du mat de fibres de manière appropriée. Il s'est cependant avéré que la qualité de la surface de la couche de recouvrement de classe A est meilleure lorsque le mat 30 de fibres est entièrement exempt de joints à cet endroit. 3052425 - 3 - Selon une configuration de l'invention, il est prévu qu'une feuille soit agencée entre le cadre RTM et la couche de recouvrement. La feuille qui est en particulier en matière thermoplastique agit en tant qu'isolation thermique et en tant qu'agent adhésif entre le cadre RTM et la couche de recouvrement, grâce à quoi d'une 5 part les qualités de surface de la couche de recouvrement de classe A sont augmentées et d'autre part une meilleure liaison entre la couche de recouvrement et le cadre est obtenue. Pour adapter la couche de recouvrement aux demandes respectives des clients, il est possible de teindre le polyuréthane introduit dans le deuxième 10 moule. Il n'est alors plus nécessaire de laquer le module de toit fini. Selon une configuration de l'invention, il est prévu que le mat de fibres soit pré-estampé avant d'être placé dans le premier composant. Il est ainsi également possible de réaliser des géométries plus complexes du cadre sans qu'il en résulte des difficultés lors de l'exécution du procédé RTM. 15 L'invention est décrite ci-dessous à l'aide de différents modes de réalisation qui sont représentés dans les dessins annexes. Ceux-ci montrent : - la figure 1 un module de toit selon l'invention dans une vue en perspective ; - les figures 2a à 2c différentes étapes du procédé lors de la fabrication 20 d'une ébauche ; - la figure 3 schématiquement une coupe à travers un mat de fibres pouvant être utilisé lors de la fabrication d'une ébauche ; - les figures 4a à 4c différentes étapes lors de la fabrication de la couche de recouvrement de classe A ; 25 - les figures 5a à 5c un module de toit selon un deuxième mode de réalisation de l'invention dans différentes vues. La figure 1 montre de manière schématique un module de toit 10 selon un premier mode de réalisation. Il est ici composé d'un cadre RTM 12 qui est pourvu par tronçons d'une couche de recouvrement 14 de classe A. 3052425 - 4 - Le module de toit 10 est prévu pour le montage sur un véhicule automobile. Il est en particulier relié à la carrosserie brute. Selon la configuration du module de toit, il peut faire partie de la surface de toit de la carrosserie ou former l'entière surface de toit. Le module de toit peut par exemple être agencé dans la zone 5 entre les deux colonnes A et les deux colonnes B. Le cadre 12 présente une entretoise avant 16 et une entretoise arrière 18. Celles-ci sont reliées l'une à l'autre par deux entretoises latérales 20. Toutes les entretoises sont réalisées d'une seule pièce les unes avec les autres. Les entretoises 16, 18, 20 sont profilées de manière appropriée de sorte qu'il 10 est possible de monter un couvercle (non représenté ici) sur celles-ci. Le couvercle peut en particulier être transparent. Selon le mode de réalisation, le couvercle peut être relié de manière solidaire, en particulier être collé au cadre 12. Dans ce cas, les entretoises du cadre 12 sont profilées de manière à générer les surfaces de raccordement souhaitées 15 pour le couvercle. Le toit transparent peut aussi être un couvercle ajustable d'un système de toit ouvrant. Les entretoises 16, 18, 20 sont dans ce cas profilées de manière à obtenir les points de fixation souhaités pour la mécanique du toit ouvrant, le moyen d'ombrage, des supports pour des caniveaux de câbles, des rigoles à eau 20 et/ou d'autres formations de montage. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, la couche de recouvrement 14 de classe A est réalisée à la manière d'un panneau qui s'étend ici sur l'entière largeur de l'entretoise avant 16. À l'état monté du module de toit 10, la couche de recouvrement 14 de classe A se raccorde ainsi au bord 25 supérieur du pare-brise du véhicule. La couche de recouvrement 14 de classe A n'est pas une pièce séparée mais est directement moussée sur le cadre 12. Sa surface présente une texture qui ressemble à celle d'une surface de tôle laquée de sorte qu'elle peut en principe faire partie d'une surface extérieure d'une carrosserie de véhicule sans réusinage 30 additionnel. 3052425 - 5 - La fabrication du cadre 12 est expliquée ci-dessous à l'aide des figures 2a à 2c. Pour la fabrication du cadre 12, on utilise un moule 30 qui présente deux parties de moule 32, 34. Un mat de fibres 36 est placé entre les deux parties de 5 moule 32, 34. Il est réalisé en plusieurs couches (voir la figure 3), le sens des fibres des couches individuelles étant orienté en fonction des contraintes ultérieures sur le composant. Il s'agit ici en particulier d'un mat de fibres de verre à plusieurs couches. Le mat de fibres (également connu sous le nom "préforme" ou "paraison") 10 présente déjà la géométrie fondamentale du cadre 12. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, le mat de fibres 36 a donc une forme rectangulaire à la manière d'un cadre avec un grand évidement central. Lorsque le mat de fibres 36 est placé dans le premier moule 30, il est habituellement pré-estampé de sorte que son profilage ressemble déjà au 15 profilage du cadre 12 fini. Le mat de fibres peut en outre être pourvu de plusieurs joints 38 esquissés à la figure 3, lesquels assistent au drapage des couches de fibres individuelles. Le mat de fibres 36 pré-estampé est placé entre les deux parties 32, 34 du moule sans être imbibé de résine, et le moule est fermé (voir la figure 2a). 20 Un système de résine réactif est ensuite introduit dans le premier moule 30 (voir la figure 2b). Le système de résine réactif est de préférence un polyisocyanate. Le système de résine imprègne dans le moule 30 le mat de fibres (symbolisé à la figure 2b par un culot médian à partir de duquel le système de résine se 25 répand dans la cavité de moule du moule et imbibe ainsi le mat de fibres) et durcit. Il est ensuite possible d'ouvrir le moule 30 (voir la figure 2c), et une ébauche du cadre peut être retirée. La couche de recouvrement 14 de classe A est appliquée sur l'ébauche dans 30 un deuxième moule 40 (voir les figures 4a à 4c). 3052425 - 6 - Le deuxième moule 40 est également composé de deux parties 42, 44. Contrairement au premier moule 30, le deuxième moule 40 ne présente pas de zone de coulée. Dans une première étape, l'ébauche 12' est placée dans le deuxième moule 5 40 qui est ouvert. Un système de résine réactif est ensuite appliqué sur la zone de l'ébauche 12' qui est destinée à être pourvue de la couche de recouvrement 14. Ceci est symbolisé par une tête de pulvérisation 46 esquissée schématiquement. Le deuxième moule est alors fermé (voir la figure 4b), et le système de résine réactif durcit. Il s'agit ici d'un procédé de moussage assurant 10 le modelage d'une surface de moule du deuxième moule qui est présente dans la zone de la couche de recouvrement 14 à fabriquer et qui est lisse en tant que surface de classe A. Selon une variante de réalisation non représentée, il peut être prévu de placer une feuille dans le deuxième moule, laquelle sert d'isolation thermique et d'agent 15 adhésif entre l'ébauche 12' et la couche de recouvrement 14 moussée dessus. La feuille peut en particulier être en matière thermoplastique. Les figures 5a à 5c montrent un deuxième mode de réalisation 10. Il est visible que le cadre 12 est réalisé beaucoup plus long que dans le premier mode de réalisation. Il s'étend ici le long de longerons longitudinaux 50 de la 20 carrosserie brute à partir des colonnes A 52, donc en se joignant au pare-brise, via les colonnes B 54 jusque dans la zone entre les colonnes C 56. En plus de l'entretoise avant 16 et de l'entretoise arrière 18, le cadre 12 est également pourvu d'une entretoise médiane 19. Un couvercle avant 21 et un couvercle arrière 22 sont montés sur le cadre 12. 25 Dans l'exemple de réalisation représenté, le couvercle avant 21 est ajustable dans le sens longitudinal du véhicule, tandis que le couvercle arrière 22 est monté de manière solidaire au cadre 12 et donc au module de toit 10. Le couvercle arrière peut en principe également être monté de manière ajustable. 30 Devant le couvercle avant 21, le cadre 12 est pourvu d'une couche de recouvrement 14 de classe A. Une surface de toit 58 de la carrosserie de véhicule se raccorde derrière l'entretoise arrière 18 du cadre. 3052425 - 7 - Bien que dans le deuxième mode de réalisation, la couche de recouvrement 14 soit représentée seulement sur le bord avant, une autre couche de recouvrement peut bien sûr également être présente entre le couvercle arrière et la surface de toit de la carrosserie de véhicule. Il est aussi possible d'utiliser une 5 couche de recouvrement uniquement sur le bord arrière du module de toit. REVENDICATIONS1. Module de toit (10) pour véhicule automobile, comportant un cadre RTM (12) et une couche de recouvrement (14) de classe A qui recouvre le cadre (12) au moins par tronçons et qui est en polyuréthane. 2. Module de toit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cadre RTM (12) est un composant en polyuréthane. 3. Module de toit selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le cadre RTM (12) contient un mat de fibres (36). 4. Module de toit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mat de fibres (36) contient des fibres de verre. 5. Module de toit selon la revendication 4, caractérisé en ce que la teneur en fibres de verre du cadre (12) est comprise entre 40 % et 60 %. 6. Module de toit selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le mat de fibres (36) est en plusieurs couches. 7. Module de toit selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le mat de fibres (36) est sans joints (38) au moins dans la zone de la couche de recouvrement de classe A. 8. Module de toit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une feuille est agencée entre le cadre RTM (12) et la couche de recouvrement (14). 9. Module de toit selon la revendication 8, caractérisé en ce que la feuille est en matière thermoplastique. 10. Procédé de fabrication d'un module de toit, les étapes suivantes étant prévues : - un mat de fibres (36) est placé dans un premier moule (30), - un système de résine réactif est introduit dans le premier moule, - la résine durcit de manière à former une ébauche (12'), - l'ébauche (12') est placée dans un deuxième moule (40), 3052425 - 9 - - du polyuréthane est introduit dans le deuxième moule (40), - le polyuréthane se détend formant au moins par tronçons une surface de classe A. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le polyuréthane 5 introduit dans le deuxième moule (40) est teint. 12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le mat de fibres (36) est pré-estampé avant d'être placé dans le premier moule (30).