Brevet FR3087172A1 — publié le 20200417

Panneau de carrosserie comportant des éléments de rigidification rapportés [001] L'invention concerne le domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement les panneaux formant les éléments de carrosserie. [002] De manière plus spécifique, les ouvrants du véhicule sont constitués d'une doublure, formant la partie structurelle, recouverte d'une peau, formant la paroi visible depuis l'extérieur du véhicule. [3] La doublure comporte un ensemble de raidisseurs, reliés entre eux pour conférer à la doublure et donc plus globalement à l'ouvrant, la rigidité et la résistance aux sollicitations mécaniques attendues. [4] L'invention s'applique aux panneaux de carrosserie formés d'une doublure recouverte d'une peau, réalisés par moulage d'un matériau plastique ou thermoplastique ou encore d'un matériau composite, comme par exemple un hayon arrière ou une porte latérale de véhicule. Plus généralement, la peau extérieure peut être produite séparément de la doublure et assemblée ultérieurement par collage ou encore, dans les cas plus simples, être moulée d'un seul tenant avec les raidisseurs formant la doublure. [5] La mise au point de ces panneaux particuliers se fait pendant la phase de conception d'un modèle de véhicule selon un cahier des charges précis fourni par le concepteur du véhicule. Ce cahier des charges renseigne le concepteur du panneau de carrosserie ou de l'ouvrant sur la forme générale du véhicule, sur les points de liaison du panneau ou de l'ouvrant avec le reste du véhicule, sur le niveau de résistance mécanique à respecter, ainsi que sur une multitude d'autres critères comme la masse, les types de motorisation du véhicule, les niveaux d'équipements pouvant être logés, selon les options, dans le panneau de carrosserie ainsi que les fréquences d'excitation susceptibles de solliciter un mode vibratoire propre du panneau. [6] Cette phase de conception s'achève par la réalisation et la mise au point d'un moule prévu pour produire les doublures destinées à équiper toutes les versions du modèle de véhicule. [7] On observe toutefois, pendant les phases d'essai sur véhicule des premières pièces prototypes et en particulier pendant les essais au cours desquels on combine les différentes options proposées, que des vibrations inattendues et particulièrement gênantes du panneau surviennent à certaines fréquences d'excitation et pour l'installation de combinaisons d'équipements spécifiques, en particuliers pour les doublures réalisées par moulage d'un matériau thermoplastique, plastique ou composite. Ainsi, à titre d'exemple, pour un ouvrant de type hayon, pour telle version d'un modèle équipé d'une option 2 spécifique, tel qu'un système d'ouverture à vérins motorisés plus lourd, le hayon entre en vibration lorsque le véhicule roule sur un revêtement routier particulier ou lorsque le moteur tourne à un régime donné. Ces événements imprévus peuvent également survenir au cours de la vie du véhicule lorsque des options d'équipement non prévues à l'origine sont 5 proposées pour relancer l'attractivité du véhicule. [008] La mise en évidence de ces situations intervient à un moment tardif de la mise au point de la doublure structurelle ou de l'ouvrant, et bien souvent à un stade où il n'est pas possible industriellement ou économiquement de concevoir une nouvelle doublure ainsi qu'un nouveau moule spécifique pour cette version particulière du modèle de véhicule. 10 [009] L'invention a pour objet de proposer une solution économique et pratique à mettre en oeuvre pour résoudre ce problème. [0010] Le panneau de carrosserie de véhicule selon l'invention est composé d'une paroi extérieure supportée par une doublure structurelle, réalisée par moulage d'un matériau plastique ou composite, comprenant des raidisseurs agencés pour conférer audit 15 panneau de carrosserie une résistance mécanique donnée. [0011] Ce panneau se caractérise en ce qu'un ou plusieurs éléments de liaison rapportés, relient par chacune de leurs extrémités des points d'attache distincts disposés sur la doublure. [0012] Un élément de liaison a pour objet de relier des points d'attache judicieusement 20 choisis, en formant des ponts entre ces points, de manière à créer des moyens de rigidification supplémentaires et optionnels qu'il est possible de rapporter et d'insérer à la demande sur les modèles d'une même gamme de véhicule présentant les anomalies vibratoires évoquées ci-dessus. [0013] La doublure prévoit donc dès sa conception des logements spécifiques formant 25 des points d'attache destinés à recevoir en cas de besoin un ou plusieurs éléments de liaison adaptés. [0014] Le panneau de carrosserie selon l'invention peut comprendre isolément, ou en combinaison, les caractéristiques suivantes : 30 - Au moins un élément de liaison relie au moins deux raidisseurs distincts de la doublure. - Au moins un élément de liaison est relié par une de ses extrémités à un point d'attache disposé sur un équipement fixé sur la doublure. - Les extrémités des éléments de liaison définissent avec lesdits points d'attache 3 des liaisons par encastrement. Les éléments de liaison ont une forme générale linéaire. Les points d'attache se présentent sous la forme de logements adaptés pour recevoir les extrémités des éléments de liaison. 5 Les extrémités des éléments de liaison et les logements comprennent des moyens de détrompage, associés deux à deux, pour interdire les erreurs d'insertion. Les raidisseurs sont formés d'une semelle et d'au moins un voile latéral. Les logements sont disposés sur les semelles des raidisseurs ou sur les flancs des voiles latéraux. 10 Au moins un élément de liaison est disposé sur la partie de la doublure située du côté intérieur du véhicule. Au moins un élément de liaison est disposé sur la partie de la doublure située du côté extérieur du véhicule. Les parois latérales de l'extrémité de l'élément de liaison forment un étranglement 15 destiné à collaborer avec des excroissances disposées dans le logement, et agencées de manière à interdire la sortie du logement de l'élément de liaison selon une direction longitudinale de l'élément de liaison. La doublure est réalisée par moulage d'un matériau composite ou thermoplastique. L'élément de liaison est réalisé par moulage d'un matériau thermoplastique. 20 L'élément de liaison comprend une partie métallique insérée dans une matrice composite ou thermoplastique. Le panneau de carrosserie forme un ouvrant de véhicule. Le panneau de carrosserie est un hayon arrière ou une porte latérale. 25 Brève description des figures [0015] 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 : 30 - La figure 1 est une vue d'un hayon vu de l'intérieur du véhicule comportant des éléments de liaison selon l'invention. - La figure 2 est une vue en perspective de la doublure comportant des points d'attache formant des logements destinés à recevoir des éléments de liaison. - La figure 3 est une vue en perspective de la doublure dans laquelle des éléments 35 de liaison sont insérés dans les logements. - La figure 4 représente une vue d'un hayon comportant des éléments de liaison 4 formés de plusieurs branches. - La figure 5 représente une vue d'un hayon dans lequel les éléments de liaison sont attachés à un équipement monté sur la doublure. - La figure 6 représente des vues selon trois faces distinctes d'un élément de liaison 5 particulier. - La figure 7 est une vue détaillée en perspective d'une extrémité d'élément de liaison. - La figure 8 est une vue en perspective illustrant un montage particulier d'un élément de liaison entre deux raidisseurs de la doublure. 10 Les figures 9 à 13 illustrent des variantes de fixation d'un élément de liaison dans un logement. Description détaillée 15 [0016] La figure 1 représente une doublure structurelle 2 d'un hayon arrière 1 de véhicule comprenant des raidisseurs 20, dont la rigidité d'ensemble confère au hayon la résistance mécanique requise par le cahier des charges de conception du véhicule. Ces raidisseurs 20 suivent par exemple les bords du hayon et forment alors un cadre structurel du bord externe du hayon supportant la peau 5 visible depuis l'extérieur du véhicule, ou 20 constituent un cadre structurel entourant l'ouverture de la lunette. [0017] Des raidisseurs 22 forment les montants latéraux du hayon sur lesquels, ou à l'intérieur desquels, sont disposés les vérins d'ouverture, les bords latéraux de la vitre arrière, des câbles électriques ou encore des dispositifs lumineux ou électroniques constituant une partie des équipements annexes du hayon.. 25 [0018] La doublure et notamment les raidisseurs situés sur le bord extérieur servent de support de fixation des charnières ou de la serrure. [0019] Préférentiellement, la doublure du hayon, et plus généralement la doublure du panneau de carrosserie, est formée par moulage d'un matériau thermoplastique tel que, à titre d'exemple, du polypropylène chargé de talc. 30 [0020] Des éléments de liaison 3 relient par leurs deux extrémités 31 deux raidisseurs distincts de la doublure structurelle 2. [0021] De préférence, les éléments de liaison 3 définissent avec les points d'attache disposés sur la doublure des liaisons de type encastrement, sans degrés de liberté en translation ou en rotation, de manière à apporter la rigidité supplémentaire requise pour 5 supprimer une réponse modale vibratoire des raidisseurs à une fréquence propre d'excitation. Les éléments de liaison permettent ainsi de bloquer le déplacement relatif de deux raidisseurs. [0022] La figure 2 illustre le hayon tel qu'il se présente à l'issue de l'opération de l'étape 5 de moulage, en l'absence d'éléments de liaison 3. [0023] Des logements 21, faisant office de point d'attache, sont pratiqués à titre prévisionnel en divers points prédéterminés des raidisseurs 20. Ces logements 21 ont une forme adaptée pour recevoir les extrémités 31 des éléments de liaison 3 comme cela est illustré à la figure 3. 10 [0024] On observera ici que les éléments de liaison représentés sur la figure 1 ne comportent que deux extrémités. Toutefois, l'invention n'exclut pas le cas dans lequel l'élément de liaison 3a comporte plusieurs branches et donc plus de deux extrémités, comme cela est illustré à la figure 4. [0025] En variante de réalisation de l'invention, il est également possible de fixer une 15 des extrémités d'un élément de liaison sur un équipement lui-même monté sur la peau de la pièce de carrosserie ou, préférentiellement, sur un équipement monté solidement sur la doublure tel que, à titre d'exemple le moteur d'essuie-glace, ou la serrure 6 d'un ouvrant comme cela est illustré à la figure 5. Dans ce cas, il convient alors de prévoir des points d'attache 31a adaptés sur les équipements en question. 20 [0026] La figure 6 illustre un élément de liaison 3 vu depuis sa face avant, sa face latérale et sa face arrière. [0027] L'élément de liaison 3 présente une forme générale allongée. On entend ici par forme générale allongée un élément de liaison dont la racine carrée de la surface d'une section droite 315 quelconque est très inférieure à la longueur de la fibre neutre représentée 25 ici par la ligne en pointillée LL'. La forme de l'élément de liaison 3, et de la ligne LL' (en pointillés sur la figure 6), est conçue pour relier entre eux deux raidisseurs, tout en préservant l'espace nécessaire au logement des équipements annexes évoqués ci-dessus. [0028] L'élément de liaison 3 illustré aux figures 6 et 7 et servant de support à la présente description se présente sous la forme d'une poutre comprenant une semelle 313 30 bordée de deux parois latérales 312. L'élément de liaison 3 comprend deux extrémités 31, dont la forme est adaptée pour être insérée par encastrement dans un logement 21 disposé sur un raidisseur 20. La rigidité de l'élément de liaison est adaptée en fonction du résultat recherché. [0029] Pour se prémunir des erreurs d'insertion, les extrémités 31 de l'élément de 35 liaison peuvent avoir une forme particulière adaptée à la forme du logement dans lequel 6 elle est destinée à être insérée, à la manière de deux pièces de puzzle, ou encore comporter des détrompeurs 310, 311 disposés judicieusement pour venir se placer dans une découpe spécifique pratiquée dans le logement 21. [0030] Les parois latérales 312 d'une extrémité 31 forment également un étranglement 5 314 destiné à collaborer avec des excroissances 210 (voir figure 8) disposées dans le logement 21, et agencées de manière à interdire la sortie du logement de l'élément de liaison 3 selon la direction longitudinale LL' de l'élément de liaison. [0031] La figure 8 permet de détailler, à titre d'exemple, le montage de l'élément de liaison entre deux raidisseurs 20a et 20c. Chacun des raidisseurs comporte une semelle, 10 respectivement 200a et 200c, reliée par ses deux lisières latérales à des parois, respectivement 201a, 201b et 201c, 201d, faisant office de voile latéral. La partie concave des raidisseurs 20a et 20c est orientée ici du côté extérieur du véhicule. Ce mode réalisation particulier des raidisseurs n'exclut pas le cas, plus simple, dans lequel les raidisseurs ne comportent qu'un seul voile. 15 [0032] Les éléments de liaison 3 relient les semelles des deux raidisseurs 20a et 20c. [0033] On observera que les cloisons 201b et 201c sont elles mêmes reliées entre elles par une semelle 200b et forment ensemble un raidisseur 20b dont la concavité est orientée côté intérieur véhicule. Le raidisseur 20b peut également comporter un ou plusieurs logements pour être relié, si nécessaire, par un ou plusieurs éléments de liaison 20 avec un raidisseur adjacent (non représenté). [0034] De manière alternative, les logements peuvent également être disposés sur les flancs des voiles latéraux. [0035] Il résulte de ces observations que les éléments de liaison peuvent tout aussi bien être disposés, selon les besoins, côté intérieur véhicule ou côté extérieur véhicule. 25 [0036] L'élément de liaison 3 est réalisé préférentiellement par moulage d'un matériau thermoplastique, ou en toute autre matière susceptible de lui conférer la résistance et la rigidité requise pour réduire les vibrations de la doublure. A cet effet, et lorsque cela parait nécessaire, il est également possible de réaliser un élément de liaison hybride comprenant une partie métallique insérée dans une matrice thermoplastique. 30 [0037] Les figures 9 à 13 illustrent les modes préférentiels de fixation par encastrement d'une extrémité 31 dans un logement 21. Il importe en effet que l'élément de liaison 3, une fois inséré par ses deux extrémités dans les logements aménagés dans deux raidisseurs distincts ne se désolidarise pas de manière inopportune. [0038] Aussi, on s'arrangera pour que, au niveau des extrémités 31, les formes des 7 parois latérales 312 de l'élément de liaison 3 soient en contact permanent avec les parois latérales 212 du logement 21. [0039] La figure 9 illustre le cas dans lequel l'extrémité 31 est fixée dans un logement 21 par un film de colle 40. Pour s'assurer d'une épaisseur de colle constante il est 5 avantageux de pratiquer des exutoires 400 dans la semelle 313 de l'élément de liaison 3. [0040] La figure 10 illustre le cas dans lequel l'extrémité 31 est fixée dans le logement 21 par une vis 41 venant s'insérer dans un renflement 410 disposé sur le fond du logement 21. On pourra utilement employer une vis en plastique auto-taraudeuse. [0041] Le mode de fixation par rivet 42 est représenté à la figure 11. 10 [0042] La figure 12 illustre le cas dans lequel l'extrémité 31 est rendue solidaire du logement par une soudure 43, de préférence par ultrason. [0043] Enfin, la figure 13 illustre le cas dans lequel l'extrémité 31 est emboîtée en force 44 dans le logement 21. A cet effet, les parois latérales 312 présentent une inclinaison al légèrement supérieure à l'inclinaison az des parois latérales 212 du logement 21. On pourra 15 utilement améliorer la résistance de ce type d'emboîtement en pratiquant de légères aspérités sur les parois latérale 312 de l'extrémité 31 et sur les parois latérales 212 du logement 31. [0044] D'autres modes de fixation, tels qu'une fixation par agrafage ou par clipsage peuvent également être envisagée. 20 [0045] Tous ces modes de fixation, qui peuvent éventuellement être combinés deux à deux, permettent d'introduire, et si nécessaire d'extraire, à la demande, les éléments de liaison 3 pour ajuster la réponse modale en vibration de la doublure. [0046] Bien évidemment, toutes les dispositions évoquées dans la description ci- dessus s'appliquent mutatis mutandis à une porte latérale. 25 8 NOMENCLATURE 1 Panneau de carrosserie/hayon. 5 2 Doublure structurelle. 20, 20a, 20b, 20c Raidisseurs. 22 Montant. 200, 200a, 200b, 200c Semelle. 201, 201a, 201b, 201c, 201d Voile latéral. 10 21 Point d'attache, Logement. 210 Excroissance. 212 Parois latérales du logement. 3 Elément de liaison. 3a Elément de liaison. 15 31 Extrémité d'un élément de liaison. 310, 311 Détrompeurs. 312 Parois latérales de l'élément de liaison. 313 Semelle de l'élément REVENDICATIONS1. Panneau de carrosserie (1) de véhicule, composé d'une paroi extérieure (5) supportée par une doublure (2) structurelle, réalisée par moulage d'un matériau plastique ou composite, comprenant des raidisseurs (20, 20a, 20b, 20c) agencés pour conférer audit panneau de carrosserie une résistance mécanique donnée, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs éléments de liaison (3) rapportés relient par chacune de leurs extrémités (31) des points d'attache (21) distincts disposés sur la doublure. 2. Panneau de carrosserie selon la revendication 1, dans lequel au moins un élément de 10 liaison relie au moins deux raidisseurs distincts de la doublure (2). 3. Panneau de carrosserie selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel au moins un élément de liaison est relié par une de ses extrémités à un point d'attache disposé sur un équipement (6) fixé sur la doublure (2). 4. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, dans lequel 15 les extrémités (31) des éléments de liaison (3) définissent avec lesdits points d'attache (21) des liaisons par encastrement. 5. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de liaison (3) ont une forme générale linéaire. 6. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 dans lequel les points d'attache (21) se présentent sous la forme de logements adaptés pour recevoir les extrémités (31) des éléments de liaison (3). 7. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel les extrémités (31) des éléments de liaison (3) et les logements (21) comprennent des moyens de détrompage (310, 311), associés deux à deux, pour interdire les erreurs d'insertion. 25 8. Panneau de carrosserie (1) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les raidisseurs (20, 20a, 20b, 20c) sont formés d'une semelle (200, 200a, 200b, 200c) et d'au moins un voile latéral (201, 201a, 201b, 201c, 201d). 9. Panneau de carrosserie (1) selon la revendication 8, dans lequel les logements (21) sont disposés sur les semelles (200, 200a, 200b, 200c) des raidisseurs (20, 20a, 20b, 20c) ou sur 30 les flancs des voiles latéraux (201, 201a, 201b, 201c, 201d). 10. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel au moins un élément de liaison (3) est disposé sur la partie de la doublure (2) située du côté intérieur du véhicule. 11. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel au moins un élément de liaison (3) est disposé sur la partie de la doublure située du côté extérieur du véhicule. 12. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les parois latérales (312) de l'extrémité (31) de l'élément de liaison (3) forment un 5 étranglement (314) destiné à collaborer avec des excroissances (210) disposées dans le logement (21), et agencées de manière à interdire la sortie du logement (21) de l'élément de liaison (3) selon une direction longitudinale (LL') de l'élément de liaison (3). 13. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 , dans lequel l'élément de liaison (3) est réalisé par moulage d'un matériau composite ou 10 thermoplastique. 14. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel l'élément de liaison (3) comprend une partie métallique insérée dans une matrice thermoplastique. 15. Panneau de carrosserie (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes 15 formant un ouvrant de véhicule. 16. Panneau de carrosserie (1) selon la revendication 15, formant un hayon arrière ou une porte latérale.