Brevet FR3098750A1 — publié le 20210122

Description Titre de l'invention : Insert de renfort muni d'orifices traversants [0001] L'invention concerne le domaine de l'industrie automobile, et en particulier le domaine des pièces de carrosserie en matière plastique localement renforcées par des inserts surmoulés. [0002] En particulier l'invention concerne un élément de renforcement de type insert, apte à être surmoulé localement dans une pièce de carrosserie afin de la renforcer mécaniquement. L'insert peut être en métal, en particulier en acier, ou en matière plastique composite. La pièce de carrosserie peut être un hayon ou une porte latérale. [0003] On connaît, clans l'état de la technique, un ouvrant arrière, de type hayon notamment, réalisé en matière plastique, comprenant une peau extérieure d'aspect, et une doublure intérieure de structure réalisée en matière thermoplastique chargée. La matière thermoplastique constituant la doublure est par exemple chargée de fibres de verre ou de talc pour accroître ses propriétés de résistance mécanique. [0004] La doublure de hayon subit de nombreuses contraintes mécaniques lors de sa fa- brication, principalement des déformations géométriques inhérentes au procédé de moulage, et des sollicitations mécaniques lors de son utilisation une fois assemblée sur le véhicule. [0005] Afin de mieux supporter les efforts mécaniques de fonctionnement sur véhicule, la doublure intérieure est généralement renforcée par des éléments de renfort. Le document EP1927453 du déposant montre que les éléments de renfort peuvent être surmoulés clans la matière thermoplastique de la doublure au niveau des zones charnières, rotules ou serrure, afin de pallier les différents efforts produits par les équipements (vérins, butées ou joint d'étanchéité) et qui génèrent des déformations. [0006] L'efficacité en renforcement de l'insert surmoulé dépend de la qualité et de la ro- bustesse du couplage mécanique entre la pièce de carrosserie et l'insert de renfort. [0007] 11 est connu d'effectuer un blocage mécanique de l'insert de renfort dans la pièce, en encapsulant au moins partiellement l'insert surmoulé dans la matière plastique. L'encapsulage consiste à surmouler l'insert en recouvrant au moins partiellement deux de ses faces opposées, ou de façon plus générale, qu'en un point donné de l'insert, il est surmoulé de part et d'autre de ce point. [0008] Cet encapsulage peut se situer en périphérie de l'insert surmoulé, la matière surmoulée passant d'une face à l'autre de la pièce en contournant et recouvrant le bord pièce. Ce surmoulage périphérique du bord permet de compenser les dispersions géométriques liées aux dimensions de l'insert et éviter toute interférence de positionnement avec la matrice du moule. [0009] Il est également connu d'effectuer un blocage mécanique de l'insert de renfort dans 2 la pièce, en munissant l'insert surmoulé d'orifices, dits « orifices d'ancrage », traversant l'épaisseur de l'insert, et au travers desquels passe la matière plastique pour assurer ainsi un maintien mécanique des deux éléments (insert et pièce). [0010] Cependant la pièce de carrosserie et l'insert présentent des différences de dilatation sous l'effet de la température, ducs au fait que la pièce et l'insert sont dans des matériaux ayant un CLTE (expression anglaise pour « Coefficient of Linear Thermal Expansion », ou coefficient de dilatation thermique linéaire) différent. Ceci génère des contraintes qui peuvent créer une fragilité sur la matière plastique. Lorsque le plastique se rétracte ou se dilate sur l'insert, il est sollicité au niveau des différentes zones de surmoulage : orifices traversants et surmoulage périphérique. Les efforts mécaniques et les variations de température répétées génèrent des contraintes locales qui peuvent induire des fissures au niveau des zones de surmoulage périphérique du bord. [0011] Il aurait pu être envisagé de résoudre ce problème en augmentant l'épaisseur du surmoulage du bord, ou en utilisant un plastique plus résistant, solutions qui génèrent une augmentation de la masse de l'ensemble de la pièce et de l'insert. [0012] L'invention a notamment pour but de résoudre le problème en fournissant un insert de renfort dont la structure permet de relaxer les contraintes entre l'insert et la pièce de carrosserie, et d'augmenter localement la longueur d'interface « au bord » entre l'insert et le surmoulage réalisé par la pièce plastique, et ainsi favoriser le couplage dans cette zone. [0013] A cet effet l'invention a pour objet un élément de renforcement pour pièce de car- rosserie en matière plastique, formant un insert apte à être au moins partiellement surmoulé dans la pièce de carrosserie, l'élément de renforcement comprenant une paroi délimitée par un contour, la paroi comprenant un orifice qui traverse totalement l'épaisseur de la paroi de l'élément de renforcement, lequel orifice est : [0014] - une encoche débouchant au niveau du contour, ou [0015] - un orifice non débouchant au niveau du contour situé, au moins en partie, dans une zone du contour qui s'étend sur 40 mm de largeur de la paroi. [0016] La présence de l'orifice traversant surmoulé dans l'insert donne localement à l'insert une faculté de déformation supplémentaire, en cas de dilatation thermique, ou d'effort mécanique. [0017] On entend par « zone du contour » une zone dont une des limites est formée par le contour de la paroi de l'élément de renforcement. [0018] On entend ici par « longueur de la paroi de l'élément de renforcement» sa dimension dans le sens de sa plus grande étendue. On entend par « largeur de la paroi de l'élément de renforcement» sa dimension dans le sens perpendiculaire à la longueur. Enfin, on entend par « épaisseur de la paroi de l'élément de renforcement» sa troisième dimension, autre que la longueur et la largeur, qui est la plus petite des dimensions de 3 la paroi de l'élément de renforcement. [0019] L'orifice qui traverse totalement l'épaisseur de la paroi de l'élément de renforcement, ou orifice traversant, et qui est non débouchant au niveau du contour, est différent des orifices d'ancrage fournis pour assurer un blocage mécanique de l'insert de renfort. En effet selon l'invention, cet orifice non débouchant n'est pas nécessairement destiné à être localisé sous une nervure de surmoulage issue de la pièce de carrosserie. Par ailleurs, il est situé dans une zone proche du bord de l'insert, c'est-à-dire une zone du contour qui s'étend sur environ 40 mm de largeur de la paroi. [0020] Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de l'élément de renforcement, prises seules ou en combinaison : [0021] - L'orifice traversant, non débouchant au niveau du contour, est entièrement situé dans la zone du contour qui s'étend sur 40 mm de largeur. [0022] - L'élément de renforcement est fabriqué en métal, de préférence en acier. [0023] - L'orifice traversant est destiné à être localisé partiellement ou en totalité sous une nervure de surmoulage issue de la pièce de carrosserie. Ceci contribue de plus au fait que le plastique passe d'une face à l'autre de l'insert, lors du surmoulage, et contribue donc à la bonne cohésion du plastique. [0024] - L'orifice traversant n'est pas destiné à être localisé sous une nervure de surmoulage issue de la pièce de carrosserie. [0025] - L'orifice traversant est une encoche débouchant au niveau du contour, située sous le pied d'une nervure de surmoulage issue de la pièce de carrosserie. [0026] - L'élément de renforcement comprend plusieurs orifices traversant similaires en forme, distribués régulièrement sur au moins une partie du contour. [0027] - L'élément de renforcement comprend plusieurs orifices traversant similaires en forme, distribués de façon non régulière sur au moins une partie du contour. [0028] L'invention a également pour objet une pièce de carrosserie de véhicule automobile réalisée en matière plastique. Elle comporte un élément de renforcement tel que décrit ci-avant. [0029] Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de de la pièce de carrosserie de véhicule automobile, prises seules ou en combinaison : [0030] - La matière plastique comble l'orifice traversant. [0031] - L'orifice traversant n'est pas rempli de matière plastique. Pour ce faire, des contre- formes sont présentes dans le moule pour épargner ces orifices de la propagation de matière pendant l'injection. [0032] L'invention a également pour objet une pièce de carrosserie de véhicule automobile réalisée en matière plastique, qui comporte un élément de renforcement formant un insert apte à être au moins partiellement surmoulé dans la pièce de carrosserie. L'élément de renforcement comprend une paroi délimitée par un contour. La paroi comprend un orifice qui traverse totalement. l'épaisseur de la paroi de l'élément de renforcement, lequel orifice n'est pas destiné à être localisé sous une nervure de surmoulage issue de la pièce de carrosserie. [0033] Les pièces de carrosserie objets de l'invention peuvent constituer des doublures de hayon. Brève description des figures [0034] 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 dans lesquels : [0035] 1-fie.11 la figure 1 est une vue en perspective d'une doublure de hayon comportant un élément de renforcement selon un mode de réalisation de l'invention, surmoulé au niveau d'une zone d'effort de la doublure. [0036] [fig.2] la figure 2 est un détail de la figure 1, permettant d'illustrer des orifices présents dans l'élément de renforcement. [0037] [fig.3] la figure 3 est une vue en coupe selon A - A de la doublure de hayon de la figure 1, au niveau d'une zone ne comportant pas d'orifice traversant. [0038] [fig.4] la figure 4 est une vue en coupe selon B - B de la doublure de hayon de la figure 1, au niveau d'un orifice traversant. [0039] [fig.5] la figure 5 est une vue en coupe selon C - C de la doublure de hayon de la figure 1, au niveau d'un autre orifice traversant. Description détaillée 100401 On a représenté sur les figures 1 à 5 une pièce de carrosserie en matière plastique 50 selon un mode de réalisation de l'invention, désigné par la référence générale 100. Selon cet exemple, il s'agit d'une doublure 100 de hayon, comportant un insert de renfort surmoulé, formant un élément de renforcement 200 au niveau de zones d'effort de la doublure 100, à savoir la zone supérieure 300 de fixation de charnières (non représentées) et la zone latérale 400 de reprise d'efforts de vérins (non représentés). L'élément de renforcement pourrait être situé dans d'autres zones d'effort, telles que la zone 700L latérale inférieure de la lunette et la zone serrure 700S. 100411 L'élément de renforcement 200 forme un insert apte à être au moins partiellement surmoulé dans la pièce de carrosserie 100. Il comprend une paroi 500 délimitée par un contour 550, également appelé « fin de pièce ». La paroi comprend des orifices 600 qui traversent totalement l'épaisseur de la paroi 500 de l'élément de renforcement 200. Les orifices 600 sont situés dans une zone du contour 550 de 40 mm de largeur. Dans ce mode de réalisation, les orifices traversant 600 sont de deux types. Il s'agit d'encoches débouchant au niveau du contour 550 délimitant la paroi 500 de l'élément de renforcement 200, comme l'orifice au niveau duquel passe le plan de coupe B - B. 11 s'agit également d'orifices non débouchant au niveau du contour, comme l'orifice au niveau duquel passe le plan de coupe C - C. [0042] On entend ici par « encoche » un évidement de forme allongée, débouchant au niveau du contour 550 par une ouverture de faible largeur. [0043] Les orifices traversant 600 sont avantageusement destinés à être localisés en regard des zones en matière plastique de la pièce de carrosserie 100 susceptibles de présenter une fragilité créée par les contraintes ducs à la différence de CLTE entre la matière plastique 50 constituant la pièce de carrosserie 100 et le matériau constituant l'insert 200. Dans ce mode de réalisation, l'élément de renforcement 200 est fabriqué de préférence en métal, plus particulièrement en acier. Il est aussi possible que l'insert soit réalisé en matériau composite, comme du SMC (« Shect Molding Compound »). Ces zones de fragilité de la matière plastique sont des zones de concentration de contraintes qui peuvent être pré-identifiées par calcul ou grâce à l'expérience de l'homme du métier. Elles peuvent aussi être identifiées à la suite d'essais de validation du cahier des charges. [0044] Les figures illustrent le fait que dans ce mode de réalisation, l'élément de ren- forcement 200 présente une section en forme de U. L'élément de renforcement pourrait tout aussi bien présenter une autre forme, par exemple dans la zone serrure 700S, ou une forme plate pour un renfort de porte latérale. Sur le hayon monté sur le véhicule, la face « interne » 220 de l'élément de renforcement 200 est dirigée vers l'intérieur du véhicule et constitue, dans cet exemple, le creux de la forme en U, et sa face « externe» 240 est orientée vers l'extérieur du véhicule. [0045] La figure 3 est une vue en coupe selon A - A de la doublure 100 de hayon. La coupe est effectuée en dehors des orifices traversants 600. L'élément de renforcement 200 est surmoulé par la matière plastique 50 formant la doublure intérieure 100 de hayon au moins sur sa face interne 220. S'agissant d'un hayon, la face interne de l'élément de renforcement pourrait être visible si elle n'était pas surmoulée. Le surmoulage permet ici de cacher l'élément de renforcement. Cependant si l'élément 200 renforçait une pièce technique 100 non visible, le surmoulage pourrait être partiel. Même dans le cas d'une pièce 100 visible, le surmoulage pourrait être partiel. Les zones visibles non surmoulées pourraient être cachées par une garniture d'habillage. [0046] Sur sa face en creux 240, l'élément de renforcement 200 présente une nervure 55 obtenue par surmoulage avec la même matière plastique 50. Par souci de clarté, les nervures 55 de surmoulage ne sont pas représentées sur la figure 1, et une seule de celles-ci est représentée sur la figure 2 de détail. Les nervures des figures 3 à 5 n'y sont pas non plus représentées. Sur la face en creux 240, la matière plastique 50 constituant la nervure 55 est sunnoulée de sorte que les bords 260 de la paroi 500 de l'insert 200 soient recouverts au niveau du contour 550 de matière plastique 50. [0047] La figure 4 est une vue en coupe selon B - B de la doublure 100 de hayon. La coupe 6 est effectuée au niveau d'un orifice traversant 600, représenté par le trait en pointillés, qui est ici une encoche. Du fait de l'orifice traversant 600, le bord 261 constituant le fond de l'encoche est décalé par rapport au bord 260 dans la zone sans orifice traversant illustrée sur la figure 3. Comme illustré sur la figure 4, l'orifice traversant 600 est destiné à être localisé partiellement ou en totalité sous une nervure de surmoulage 55 issue de la pièce de carrosserie 100. Dans ce mode de réalisation, l'encoche 600 est située sous le pied 58 de la nervure de surmoulage 55. Dans la pièce de carrosserie 100, la matière plastique 50 comble l'orifice traversant 600. [0048] La figure 5 est une vue en coupe selon C - C de la doublure 100 de hayon. La coupe est effectuée au niveau d'un orifice traversant 600, représenté par le trait en pointillés, non débouchant au niveau du contour 550. Comme illustré sur la figure 5, l'orifice traversant 600 est destiné à être localisé partiellement ou en totalité sous une nervure de surmoulage 55 issue de la pièce de carrosserie 100. Dans la pièce de carrosserie 100, la matière plastique 50 comble l'orifice traversant 600 non débouchant au niveau du contour 550. [0049] Sur les figures 1 à 5, les orifices 600 selon l'invention sont entièrement situés dans une zone du contour 550 qui s'étend sur 40 mm de largeur de la paroi 500. [0050] Les encoches 600 groupées, situées à l'extrémité de la zone de montant latéral 400 sont des orifices traversant qui peuvent être similaires en forme, et/ou peuvent être distribués régulièrement sur une partie du contour 550, c'est à dire avec un espacement identique entre eux. En revanche, l'encoche 600 située vers le milieu de la zone de montant latéral 400 ne forme pas avec les autres encoches un ensemble d'orifices traversant distribués régulièrement sur une partie du contour 550 car l'espacement entre cette encoche et l'encoche précédente est supérieur à l'espacement entre les trois encoches situées à l'extrémité de la zone latérale 400. Deux encoches 600 successives définissent entre elles un relief 610 ayant, en projection dans le plan local de la paroi 500, une forme complémentaire de celle de ses deux encoches adjacentes. Ainsi, la partie du contour 550 de la paroi 500 comporte une succession d'encoches 600 et de reliefs 610, définissant une forme typique dite « en créneaux ». [0051] Dans le mode de réalisation de la figure 1, les encoches ont, dans le plan local de la paroi 500 de l'élément de renforcement, une forme rectangulaire. Cependant elles pourraient également comporter un resserrement, ou bien être évasées en partant du bord du contour, ayant ainsi, par exemple une forme de type «pièce de puzzle », ou une forme en queue d'aronde, en trapèze. [0052] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible que la pièce de carrosserie soit par exemple une porte latérale. L'insert de renfort surmoulé pourrait être présent au niveau d'une autre zone d'effort, par exemple une zone latérale 7 inférieure de la lunette 700L ou en zone serrure 700S. L'orifice traversant pourrait ne pas être localisé sous une nervure de surmoulage. L'orifice traversant pourrait ne pas être situé entièrement dans la zone du contour qui s'étend sur 40 mm de largeur. Liste de références 100531 50 : matière plastique composite [0054] 55 : nervure de surmoulage [0055] 58 : pied de la nervure de surmoulage 55 [0056] 100 : pièce de carrosserie en matière plastique composite [0057] 200 : élément de renforcement pour la pièce de carrosserie 100 en matière plastique composite [0058] 220 : face « interne » de l'élément de renforcement 200 [0059] 240 : face « externe » de l'élément de renforcement 200 [0060] 260 : bord de l'élément de renforcement 200 [0061] 261 : fond de l'encoche [0062] 300 : zone supérieure de fixation de charnières [0063] 400: zone latérale de reprise d'efforts dc vérins [0064] 500 : paroi de l'élément de renforcement 200 [0065] 550 : contour délimitant la paroi 500 de l'élément de renforcement 200 [0066] 600 : orifice qui traverse complètement l'épaisseur de l'élément dc renforcement 200 [0067] 610: relief entre deux encoches 600 [0068] 700L : zone latérale inférieure de la lunette [0069] 700S : zone serrure 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Elément de renforcement (200) pour pièce de carrosserie (100) en matière plastique (50), formant un insert apte à être au moins partiellement surmoulé dans la pièce de carrosserie, l'élément de renforcement (200) comprenant une paroi (500) délimitée par un contour (550), la paroi (500) comprenant un orifice (600) qui traverse totalement l'épaisseur de la paroi (500) de l'élément de renforcement, lequel orifice (600) est : - une encoche débouchant au niveau du contour (550), ou - un orifice non débouchant au niveau du contour (550), situé, au moins en partie, dans une zone du contour (550) qui s'étend sur 40 rmn de largeur de la paroi (500). [Revendication 2] Elément de renforcement (200) selon la revendication 1, fabriqué en métal, de préférence en acier. [Revendication 3] Elément de renforcement (200) selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, l'orifice traversant (600) étant destiné à être localisé partiellement ou en totalité sous une nervure de surmoulage (55) issue de la pièce de carrosserie (100). [Revendication 4] Elément de renforcement (200) selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, dans lequel l'orifice traversant est une encoche (600) destinée à être située sous le pied (58) d'une nervure de surmoulage (55) issue de la pièce de carrosserie (100). [Revendication 5] Elément de renforcement (200) selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, comprenant plusieurs orifices traversant (600) similaires en forme distribués régulièrement sur au moins une partie du contour (550). [Revendication 6] Pièce de carrosserie (100) de véhicule automobile, réalisée en matière plastique, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément de renforcement (200) selon l'une quelconque des revendications précédentes. [Revendication 7] Pièce de carrosserie (100) de véhicule automobile selon la revendication précédente, dans laquelle la matière plastique (50) comble l'orifice traversant (600). [Revendication 8] Pièce de carrosserie (100) de véhicule automobile réalisée en matière plastique, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément de renforcement (200) formant un insert apte à être au moins partiellement surmoulé dans la pièce de carrosserie, l'élément de renforcement (200) comprenant une paroi (500) délimitée par un contour (550), la paroi 9 [Revendication 9] (500) comprenant un orifice (600) qui traverse totalement l'épaisseur de la paroi (500) de l'élément de renforcement, lequel orifice (600) n'est pas destiné à être localisé sous une nervure de surmoulage issue de la pièce de carrosserie. Pièce de carrosserie (100) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, constituant une doublure de hayon.