Brevet FR3072139A1 — publié le 20190412

PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE PIECES EN TOLE TELLES QUE DES PIECES DE CARROSSERIE POUR VEHICULE. pool] La présente invention concerne un procédé d'assemblage de pièces en tôle telles que des pièces de carrosserie pour véhicule. [0002] Il est courant dans l'industrie automobile de réaliser des assemblages de pièces ou éléments en tôle par soudage et/ou par collage. De telles pièces en tôle quand elles servent de pièces de carrosserie doivent en outre répondre à des exigences de tenue mécanique et de rigidité. [0003] Une structure de caisse de véhicule automobile est en effet formée d'assemblages d'emboutis qui comprennent des bords superposés formant des feuillures de jonction des emboutis. La rigidité d'une structure de caisse dépend en partie de la rigidité des emboutis utilisés, elle dépend également en partie de la rigidité des feuillures de jonction. Un manque de rigidité des feuillures de jonction peut en réduisant la rigidité de la caisse par exemple impacter le confort de roulage ou la qualité de tenue de route. [0004] Aussi, afin de gagner en rigidité, on a développé l'utilisation du collage dit structural à l'aide d'adhésifs de type colle époxy ou polyuréthane élastomère dans l'industrie automobile. [0005] En général, l'encollage des pièces et leur assemblage ne devient définitif que lors de la polymérisation (durcissement) de la colle. Dans le cadre de l'industrie automobile, cet encollage et cet assemblage interviennent lors des étapes de ferrage pendant lesquelles on assemble la caisse dite ferrée. La polymérisation de la colle intervient le plus souvent au moment de l'étape de cataphorèse au niveau de l'atelier de peinture, mais certains types de colle peuvent polymériser à température ambiante. II est donc nécessaire de pouvoir maintenir les pièces encollées immobiles l'une par rapport à l'autre tant que la polymérisation de la colle n'est pas intervenue. [0006] Ce maintien des pièces encollées immobiles les unes par rapport aux autres peut donc intervenir sur un temps assez long et notamment pendant tout le processus de fabrication de la caisse ferrée. Il est donc nécessaire de pouvoir garantir ce maintien et on doit alors utiliser un autre procédé d'assemblage pour fixer les pièces l'une par rapport à l'autre tant que le durcissement de la colle n'est pas intervenu. 2 [0007] Dans FR 3 025 847, on a ainsi proposé un procédé d'assemblage qui comprend la dépose d'un cordon de colle sur un premier élément, puis l'assemblage du deuxième élément en tôle métallique sur le premier et la fixation par réalisation de points de soudure pour maintenir immobiles les deux éléments en tôle métallique avant 5 de procéder au durcissement de la colle, le cordon de colle est déposé de manière discontinue sous forme de tirets selon une ligne d'encollage sur le premier élément en tôle métallique, puis une fois le second élément en tôle métallique appliqué contre le premier, les deux éléments sont maintenus fixes l'un par rapport à l'autre par réalisation de points de soudure au niveau de tronçons dépourvus de colle de la ligne d'encollage 10 discontinue. Un tel procédé d'assemblage est particulièrement bien adapté à la réalisation de caisses ferrées en acier. [mos] Cependant, dans le cadre des politiques d'allègement des véhicules, on intègre de plus en plus d'éléments en aluminium qui doivent être assemblés sur d'autres éléments qui, eux, sont en acier. Il s'avère alors que le soudage n'est plus adapté pour 15 assembler de tels éléments entre eux et donc à la fabrication de caisses en blanc les intégrant. [0009] En effet pour assembler des éléments en aluminium et en acier, il est communément utilisé des assemblages mécaniques de type clinchage, rivetage ou vissage car le soudage n'est pas réalisable. Ces assemblages peuvent être joints à de 20 la colle, et sont dans ce cas, généralement utilisés au travers de la colle. [0olo] Toutefois, des essais ont pu montrer que, dans ces cas d'utilisation, des interactions néfastes peuvent avoir lieu entre la colle et la technologie d'assemblage mécanique. [0011] Ainsi dans le cas du clinchage ou du rivetage, la colle est chassée du fait des 25 efforts importants nécessaires, ce qui génère des dégradations de la qualité d'assemblage liées aux débordements de colle pouvant également polluer l'environnement proche. [0012] De plus, dans le cas du vissage (typiquement vissage fluo taraudeur), la colle peut même modifier les coefficients de frottement entre les éléments, ce qui peut 30 perturber le vissage et en dégrader la qualité. 3 [0013] Le vissage peut en outre s'accompagner d'un fluage de la colle pouvant engendrer des débordements nuisibles et un dégagement d'éléments toxiques, le vissage fluo taraudeur provoquant une élévation de température de la matière proche de 900°C. 5 [0014] Afin de pallier ces inconvénients, la présente invention concerne un procédé d'assemblage d'éléments en tôle métallique, comprenant la dépose d'un cordon de colle sur un premier élément, le cordon de colle étant déposé de manière discontinue selon une ligne d'encollage sur ledit premier élément en tôle métallique, l'assemblage d'un deuxième élément en tôle métallique sur le premier, caractérisé en ce que, pour 10 maintenir immobiles les éléments en tôle métallique avant de procéder au durcissement de la colle, on fixe mécaniquement les éléments en tôle métallique entre les tronçons de cordons de colle de la ligne d'encollage discontinue. [0015] Ainsi, les deux éléments en tôle métallique sont maintenus fixes l'un par rapport à l'autre par réalisation de points de fixation mécaniques au niveau de tronçons 15 dépourvus de colle de la ligne d'encollage discontinue, déposée par une buse d'encollage automatisée, et ce, sans que la qualité de ces fixations mécaniques puissent être perturbées par la présence de la colle. [0016] La fixation mécanique peut être réalisée par clinchage, par rivetage ou par vissage dans lesquels on évite l'interférence par la réalisation non pas d'un cordon 20 continu de colle mais de tirets de colle de dimensions et positions maitrisées de tel sorte à ce qu'ils s'intercalent entre les points d'assemblage mécanique. [0017] Ainsi de manière avantageuse, les points de fixation mécanique sont réalisés selon la ligne d'encollage mais en-dehors de la colle déposée ce qui permet d'éviter toutes les perturbations de la fixation liés à la colle. 25 [0018] En outre la colle étant emprisonnée entre les deux éléments de tôle assemblés, l'assemblage ainsi réalisé peut subir les étapes du processus de cataphorèse ultérieur sans risque que la colle ne soit chassée lors d'étapes de lavage. [0019] L'invention permet donc d'obtenir un cordon de colle structurale avec fixation mécanique ne présentant aucun des inconvénients précités mais qui, en outre, permet 30 de fixer la géométrie de l'assemblage d'éléments en tôle de nature différente (par exemple acier/aluminium) tant que la colle n'est pas polymérisée. 4 [0020] On conserve en outre l'ensemble des qualités de rigidité demandées en mettant en oeuvre un collage structural entre des éléments de tôle de nature différente (acier/alu) en associant des points de fixation mécanique avec un cordon de colle structurale discontinu à l'interface entre les pièces ou éléments assemblés. 5 [0021] Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, on doit déposer un cordon de colle de manière à obtenir un jeu entre les deux éléments de tôle compris entre 0,1 et 2 mm, de préférence compris entre 0,2 et 0,3 mm. La valeur de jeu optimale est valable par rapport à la performance de tenue mécanique de la liaison. Lorsque l'épaisseur de colle croît, la performance de tenue à la rupture diminue, notamment 10 pour les sollicitations de type cisaillement. Il est donc nécessaire de maîtriser les jeux et épaisseurs de ces liaisons afin de conserver un bon niveau de prestation. [0022] La colle est donc déposée par une buse d'encollage automatisée, de manière à former une ligne d'encollage discontinue formée de « tirets » de colle déposés, entre lesquels les fixations mécaniques sont réalisées. Ces tirets de colle peuvent être 15 rectilignes ou courbes, pouvant notamment suivre la forme du bord d'assemblage. Au moins un point de fixation mécanique peut être réalisé dans chaque tronçon de la ligne d'encollage exempt de colle, entre deux tirets de colle, ou bien selon une fréquence différente, telle qu'un point de fixation mécanique dans un tronçon tous les deux tirets de colle, etc. On peut également envisager de réaliser plus d'un point de fixation 20 mécanique dans un tronçon sans colle entre deux tirets de colle. [0023] Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux dans le cadre de l'assemblage d'éléments de structure en tôle de nature différente tel qu'en acier et aluminium, destinés à constituer une caisse de véhicule automobile. Elle s'applique tout aussi bien à des éléments en tôle de même nature. 25 [0024] L'invention concerne également un assemblage de deux éléments en tôle métallique comprenant, chacun, un bord, lesdits bords étant superposés pour former une feuillure de jonction desdits éléments, caractérisé en ce que lesdits bords sont assemblés par une ligne de colle discontinue et des points de fixation mécanique ménagés entre les tronçons de colle de la ligne de colle discontinue. De préférence, 30 l'assemblage réalisé présente un jeu entre les deux éléments de tôle compris entre 0,1 et 2 mm, de préférence compris entre 0,2 et 0,3 mm. 5 [0025] L'invention a pour objet également une caisse de véhicule automobile constituée au moins en partie d'éléments assemblés selon le procédé de l'invention ainsi qu'un véhicule automobile constitué au moins en partie d'éléments en tôle métalliques de nature identique ou différente (acier/aluminium par exemple) (éléments 5 de structure, élément de carrosserie) assemblés selon le procédé de l'invention, en particulier un véhicule automobile pourvu d'une telle caisse. [0026] En effet, la fixation mécanique par point permet de maintenir les pièces encollées immobiles les unes par rapport aux autres lors de la phase d'assemblage des éléments constituant la caisse dans l'atelier de ferrage et de fixer ainsi la géométrie 10 de l'assemblage avant que la colle ne soit durcie par polymérisation dans l'atelier de peinture au moment du procédé dit de cataphorèse. Certaines colles utilisées peuvent polymériser à température ambiante. [0027] Le procédé selon l'invention permet de garantir la maîtrise des propriétés mécaniques du joint de colle (celui-ci n'étant plus dégradé comme cela pouvait être le 15 cas auparavant), l'absence d'aléas lors de la réalisation des points de fixation mécanique comme cela était le cas pour ceux réalisés dans le joint de colle et on évite en outre le rejet de produits toxiques dans l'atmosphère qui était lié au brûlage lors de fluotaraudage garantissant ainsi la sécurité des opérateurs à proximité. [0028] On décrira maintenant l'invention plus en détail en référence au dessin dans 20 lequel la figure unique représente une vue en plan du bord d'un assemblage réalisé selon l'invention. [0029] Dans le processus de la fabrication d'un véhicule automobile, l'assemblage des éléments en tôle dont l'un est en acier et l'autre en aluminium, par exemple, pour former la caisse ferrée est effectué par collage dit structural permettant d'accroitre la rigidité 25 des éléments de carrosserie ainsi formés. De manière à maintenir les éléments encollés immobiles les uns par rapport aux autres et fixer ainsi la géométrie des éléments de carrosserie jusqu'au moment du durcissement de la colle lors du processus de cataphorèse, on réalise un rivetage de ces éléments. [0030] A cet effet, on dépose un cordon de colle de manière discontinue sur le bord 30 d'un élément en tôle 1, par exemple en acier, on assemble dessus, par exemple bord à bord en formant une feuilllure, un second élément en tôle 1' , par exemple en aluminium, et on réalise une fixation mécanique par rivetage des deux éléments en tôle 6 1, 1' dans les espaces ou tronçons 2' exempts de colle du cordon ou joint de colle discontinu. Cette fixation mécanique est dans l'exemple choisi un rivetage, mais on peut également utiliser la technique du clinchage ou du vissage. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure unique la ligne d'assemblage entre les deux éléments en tôle 1, 1' 5 est constituée de tronçons ou tirets de colle 2 entre lesquels se situent des points rivetage 3, tel que par exemple un tiret de colle, un rivet, un tiret de colle, un rivet, etc. [0031] Les tronçons 2 de cordon de colle déposés sont calibrés en fonction du type de colle (époxy, polyuréthane) pour que, lors de l'assemblage, le cordon de colle 2 forme un film entre les deux éléments 1, 1' dont l'épaisseur se situe entre de préférence 10 0,2 et 0,3 mm, ce qui correspond à un jeu entre les éléments en tôle 1, 1' compris entre 0,2 et 0,3 mm. De préférence, le diamètre du cordon de colle déposé correspond au jeu après assemblage entre les éléments auquel on ajoute 2 mm. [0032] Ce jeu entre les éléments à assembler s'il est trop important (supérieur à 1 mm), provoque une perte de rigidité du collage ainsi réalisé. En outre, si ce jeu dépasse 15 les 2 mm, il existe des risques de lavage de la colle (colle chassée) lors de l'étape de lavage du processus de cataphorèse. [0033] De même le pas de dépose des tronçons 2 de cordon de colle est choisi de sorte que la dispersion de la colle lors de l'assemblage et donc de l'étalement de la colle entre les deux éléments laisse un espace 2' exempt de colle pour mettre en place 20 un rivet 3. Ainsi, on synchronise la position des tronçons de cordon de colle 2 avec la position des rivets 3, le long des bords des deux éléments à assembler. On garantit ainsi que les rivets 3 ne seront pas réalisés sur le cordon de colle. [0034] Ainsi, à titre d'exemple, on pourra déposer des tronçons de cordon de colle 2 d'une longueur de 120 mm et ménager des tronçons 2' exempts de colle d'une longueur 25 de 15 à 20 mm. [0035] De préférence, on réalise des tirets de colle présentant une longueur comprise entre 20 et 200 mm et les tronçons exempts de colle d'une longueur comprise entre 15 et 50 mm. On peut ainsi également envisager de réaliser de réaliser le point de rivetage à une distance de 15 à 25 mm d'un tiret de colle, soit un tronçon sans colle de 30 à 50 30 mm entre deux tirets de colle qui se suivent. 7 [0036] Le cordon de colle une fois écrasé par assemblage entre les deux éléments présente de préférence une largeur d'au moins 10 mm. [0037] Le procédé d'assemblage de l'invention permet donc de réaliser lors de l'étape de ferrage une caisse ferrée qui conserve toute sa géométrie. La caisse ferrée est 5 ensuite amenée à l'étape de cataphorèse où la colle sera polymérisée, fixant l'assemblage REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage d'éléments en tôle métallique (1, 1'), comprenant la dépose d'un cordon de colle (2) sur un premier élément (1), le cordon de colle (2) étant déposé de manière discontinue selon une ligne d'encollage sur le premier élément en tôle métallique (1), l'assemblage d'un deuxième élément en tôle métallique (1') sur le premier, caractérisé en ce que, pour maintenir immobiles les deux éléments en tôle métallique (1, 1') avant de procéder au durcissement de la colle, on fixe mécaniquement les deux éléments en tôle métallique (1, 1') entre les tronçons de cordons de colle de la ligne d'encollage discontinue. 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation mécanique (3) est un rivetage. 3. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation mécanique (3) est un clinchage. 4. d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation mécanique (3) est un vissage. 5. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux éléments de tôle (1, 1') assemblés par la colle présente un jeu compris entre 0,1 et 2 mm. 6. Procédé d'assemblage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le jeu est compris entre 0,2 et 0,3 mm. 7. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la colle est du type époxy, polyuréthane. 8. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les tirets de colle présentent une longueur comprise entre 20 et 200 mm et les tronçons exempts de colle une longueur comprise entre 15 et 50 mm. 9. Assemblage de deux éléments en tôle métallique (1, 1') comprenant, chacun, un bord, lesdits bords étant superposés pour former une feuillure de jonction desdits éléments (1, 1'), caractérisé en ce que lesdits bords sont assemblés par une ligne de 9 colle discontinue et des points de fixation mécanique (3) ménagés entre les tronçons de colle (2) de la ligne de colle discontinue. 10. Caisse de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'elle est constituée au moins en partie d'éléments en tôle métalliques assemblés selon le procédé d'assemblage 5 selon l'une des revendications 1 à 8.