Brevet FR3123300A1 — publié le 20221202

L’invention concerne un dispositif (1) de conformage d’un élément de carrosserie (2) conçu pour conformer et positionner l’élément de carrosserie (2) sur un châssis (3), le dispositif (1) comportant une structure rigide (7) sur laquelle est fixée au moins une membrane (12) souple délimitant au moins en partie un volume hermétique (14), la structure rigide (5) et chaque membrane (12) délimitant une surface d’appui (15) destinée à être en contact avec l’élément de carrosserie (2), le volume hermétique (14) contenant un fluide et un matériau granulaire, ce dernier étant capable de subir une transition de phase entre une phase coulante et une phase statique sous l’effet d’un changement de pression du fluide, des moyens permettant de modifier la pression du fluide dans le volume hermétique (14), de sorte à modifier la phase du matériau granulaire pour modifier la forme de la surface d’appui (15). (Figure 2) Dispositif adaptable de conformage d’un élément de carrosserie. Le domaine technique concerne les dispositifs adaptables de conformage d’un élément de carrosserie, les ensembles comprenant un gabarit avec un tel dispositif et enfin les méthodes de conformage d’un élément de carrosserie. Il est de plus en plus fréquent qu’un véhicule automobile soit proposé aux clients dans plusieurs versions différentes, notamment avec diverses silhouettes de carrosserie. Chaque silhouette présente généralement des particularités propres qui impliquent des différences structurelles entre chaque silhouette, notamment sur les éléments de carrosserie rapportés sur le châssis. Certaines pièces de carrosserie, notamment les pièces formées d’une tôle sont mises en forme sur le châssis en assurant localement les ajustements des pièces à l’aide d’outils spécifiques avant leur fixation. Ces outils spécifiques sont de plusieurs types qui présentent tous des défauts, notamment en causant des déformations locales des pièces de carrosserie ainsi que des inhomogénéités au niveau des jeux d’ajustements entre le châssis et les pièces de carrosserie. Par ailleurs, un outil spécifique est généralement requis pour chaque silhouette de véhicule. Ces différents outils sont généralement stockés à proximité des chaines de montage afin de permettre l’adaptation rapide des robots d’assemblage en fonction des silhouettes produites. Or les zones situées à proximité des chaines de montage sont particulièrement encombrées. Parmi les pièces de carrosserie qui présentent une forme propre à chaque silhouette, il y a les pavillons de toit qui doivent être positionnés et conformés au châssis. Les outils spécifiques pour ces conformages sont particulièrement encombrant et occupent une place importante dans les zones situées à proximité des chaines de montage. La diversité des silhouettes induit nécessairement un accroissement des coûts de développement et de production, notamment à cause de la diversité des outils spécifiques, ainsi qu’une complexification de la gestion des chaines de montage et de l’assemblage des différentes versions du véhicule. Ainsi, il existe un besoin de réduire la diversité des outils permettant la mise en forme de pièces de carrosserie. La présente invention a pour objet de pallier les problèmes exposés précédemment. Dans ce contexte technique, un but de la présente invention est de fournir un dispositif de conformage d’un élément de carrosserie adaptable qui permette de réduire la diversité des dispositifs nécessaires et qui facilite l’assemblage des différentes silhouettes d’une famille de véhicules. A cet effet, la présente invention se rapporte à un dispositif de conformage d’un élément de carrosserie conçu pour conformer et positionner l’élément de carrosserie sur un châssis de véhicule automobile en vue de sa fixation sur ce dernier, le dispositif comportant une structure rigide sur laquelle est fixée une membrane souple délimitant au moins en partie un volume hermétique, la structure rigide et la membrane délimitant une surface d’appui destinée à être en contact avec l’élément de carrosserie et conçue pour exercer une pression sur ce dernier, le volume hermétique contenant un fluide et un matériau granulaire, le matériau granulaire étant capable de subir une transition de phase entre une phase coulante et une phase statique sous l’effet d’un changement de pression du fluide contenu dans le volume hermétique, le dispositif comportant des moyens pour modifier la pression du fluide dans le volume hermétique, de sorte à modifier la phase du matériau granulaire, le matériau granulaire contenu dans le volume hermétique permettant de modifier la forme de la surface d’appui. L’invention concerne également un ensemble de conformage comprenant, d’une part, un dispositif selon l’invention et, d’autre part, un gabarit présentant une surface de référence permettant de répartir le matériau granulaire en phase coulante dans le volume hermétique de sorte à former, après une transition de phase du matériau vers une phase statique, une surface d’appui présentant une forme complémentaire à la surface de référence. Enfin l’invention concerne une méthode de conformage et de positionnement d’un élément de carrosserie utilisant un ensemble selon l’invention consistant à former la surface d’appui à l’aide du gabarit puis à disposer et conformer un élément de carrosserie sur un châssis de véhicule à l’aide de la surface d’appui du dispositif. Ainsi, le dispositif selon l’invention permet le conformage d’un élément de carrosserie : le dispositif permet de donner à l’élément de carrosserie une forme, une courbure et/ou un galbe afin de faciliter une opération ultérieure d’assemblage, par exemple par soudage, sur le châssis grâce à la surface d’appui. La surface d’appui délimitée par le cadre et la membrane souple est placée en contact avec l’élément de carrosserie et une pression sur le cadre rigide permet de transmettre l’effort sur l’élément de carrosserie pour le conformer. Le matériau granulaire contenu dans la membrane souple, mélangé au fluide peut changer de phase et transiter d’une phase coulante, dans laquelle il a un comportement semblable à un fluide, vers une phase statique, dans laquelle il a un comportement semblable à un solide, et inversement. Ce changement de phase permet de répartir le matériau granulaire dans la membrane souple afin de modifier la surface d’appui. Grâce aux moyens pour modifier la pression du fluide dans la membrane, le matériau granulaire peut être alors figé dans la phase statique afin de conférer à la surface d’appui une rigidité permettant de transmettre un effort d’appui exercé sur le cadre à l’élément de carrosserie. Le dispositif est ainsi adaptable à volonté puisqu’il suffit de modifier la surface d’appui en changeant la pression du fluide contenu dans la membrane. Afin de répartir convenablement le matériau granulaire, un gabarit de l’ensemble peut être utilisé : grâce à sa surface de référence, le matériau granulaire peut être réparti dans la membrane, en phase coulante, afin d’épouser la surface de référence. Le matériau granulaire est ensuite figé en phase statique pour former au moins une partie de la surface d’appui complémentaire à la surface de référence. Ainsi, avec le dispositif selon l’invention il n’est plus nécessaire de disposer d’une pluralité d’outils correspondant chacun à une silhouette particulière. Un dispositif selon l’invention peut s’adapter à chacune des silhouettes. Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque membrane est une membrane élastique. Selon une possibilité, le fluide est un gaz, la transition de phase de la phase coulante vers la phase statique étant obtenue par une diminution de la pression du gaz dans le volume hermétique. Inversement, une augmentation de la pression du gaz permet une transition de phase de la phase statique vers la phase coulante. Selon un mode de réalisation, le matériau granulaire contenu dans le volume hermétique permet de faire varier l’épaisseur du dispositif. Selon une possibilité, la structure rigide forme un cadre. Selon une possibilité, la méthode comporte en outre une étape consistant à souder l’élément de carrosserie conformé et positionné sur le châssis. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : la , représente une vue en perspective d’un dispositif selon l’invention et d’un véhicule sur lequel un élément de carrosserie doit être positionné et conformé ; la , représente une vue de détails du dispositif de la montrant la membrane. Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. Un dispositif 1 de conformage selon l’invention est illustré sur les figures 1 et 2. Le dispositif 1 permet de conformer et positionner un élément de carrosserie 2, illustré sur la , sur un châssis 3 de véhicule 4 automobile, visible sur les figures, en vue de la fixation de l’élément de carrosserie 2 sur le châssis 3. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le dispositif 1 est destiné à conformer un pavillon de toit 5 sur le châssis 3. Le pavillon de toit 5 est constitué d’une tôle 6 prédécoupée en métal, par exemple en aluminium. Le véhicule 4 présente plusieurs silhouettes de carrosserie disponibles, dont une est illustrée sur la . Le pavillon de toit 5 est adapté à la silhouette représentée sur la , les autres silhouettes présentant par exemple un galbe ou une longueur différente. Le dispositif 1 comporte une structure rigide 7 formant un cadre 8. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le cadre 8 présente deux barres longitudinales 9 constituées chacune de trois tronçons 10 rectilignes assemblés bout à bout et inclinés les uns par rapport aux autres. Les deux barres longitudinales 9 sont reliées entre elles par au moins deux barres transversales 11 dont les longueurs respectives sont avantageusement réglables. Les liaisons entre les barres transversales 11 et les barres longitudinales 9 sont également avantageusement articulées. Le dispositif 1 selon l’invention comporte également, fixée sur la structure rigide 7, au moins une, en l’occurrence deux membranes 12 souples, s’étendant chacune entre une face intérieure et une face extérieure 13, qui délimitent au moins en partie un volume hermétique 14. Dans un premier mode de réalisation, le volume hermétique 14 est délimité par le cadre 8 et la face intérieure de chaque membrane 12. Alternativement, les membranes 12 délimitent intégralement le volume hermétique 14. La structure rigide 7 et les membranes 12 délimitent une surface d’appui 15. Avantageusement chaque membrane 12 est réalisée en matériau élastique tel qu’un caoutchouc. La surface d’appui 15 est destinée à être en contact avec l’élément de carrosserie 2 et est conçue pour exercer une pression sur ce dernier. Chaque membrane 12 est avantageusement imperméable au gaz, tel que l’air, de manière à ce qu’il soit possible de maintenir une pression différentielle entre la face intérieure de la membrane 12 et la face extérieure de la membrane 12 en contact avec l’air extérieur à pression atmosphérique, par exemple. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, chaque membrane 12 forme un boudin 16 cylindrique s’étendant chacun le long d’au moins une partie d’une barre longitudinale 9. La surface d’appui 15 est formée par une partie des faces extérieures 13 de chaque membrane 12. Dans cette configuration, le volume hermétique 14 est scindé en deux parties, chacune correspondant au volume intérieur d’un des boudins 16. Le volume hermétique 14 contient un fluide et un matériau granulaire, non illustrés sur les figures. Le fluide est par exemple un gaz tel que de l’air. Quant au matériau granulaire, il est choisi de sorte qu’il soit capable de subir une transition de phase entre une phase coulante et une phase statique sous l’effet d’un changement de pression du fluide contenu dans le volume hermétique 14. En phase coulante le matériau présente un comportement comparable à un liquide et peut en particulier s’écouler. En phase statique, le matériau présente un comportement comparable à un solide et est capable de conserver une forme particulière. Lors d’une transition de phase entre les deux phases précitées, un tel matériau granulaire présente un module d’élasticité qui varie d’un facteur 10 au moins. A titre d’exemples non limitatifs, le matériau granulaire peut inclure de petits granules ou grains solides individuels fabriqués à partir de tout type de solide métallique, isolant ou semi-conducteur, y compris un ou toute combinaison d'un ou plusieurs des éléments suivants : particules de plastique ou de polymère, marc de café, amidon de maïs, verre broyé, sable, riz, sciure de bois, coquilles de noix écrasées, avoine, farine de maïs, particules métalliques, enveloppe de maïs séchée et broyée, sel, graines, caoutchouc broyé, roches et autres éléments connus dans l'art. Le dispositif 1 comporte en outre des moyens pour modifier la pression du fluide dans le volume hermétique 14, de sorte à modifier la phase du matériau granulaire. De tels moyens peuvent, par exemple, comprendre une valve, non représentée sur les figures, disposée sur chaque membrane 12, conçue pour modifier la quantité de fluide contenue dans le volume hermétique 14. Les moyens comportent avantageusement un compresseur de gaz couplé à chaque valve. Enfin, le matériau granulaire contenu dans le volume hermétique 14 permet de modifier la forme de la surface d’appui 15. A cet effet, il est présent en quantité suffisante et occupe une proportion suffisante du volume hermétique 14. La répartition du matériau granulaire dans le volume hermétique 14 s’effectue lorsque le matériau granulaire est en phase coulante. Une fois la répartition souhaitée obtenue, la pression du gaz contenu dans le volume hermétique 14 est modifiée, en l’occurrence abaissée pour créer une différence de pression entre la face intérieure et la face extérieure 13 de la membrane 12 de sorte à obtenir une transition de phase du matériau granulaire pour le figer en phase statique. Une différence de pression typique requise pour obtenir une telle transition de phase est de l’ordre de 30 KPa ou plus. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, la répartition du matériau granulaire permet de faire varier l’épaisseur de chaque boudin 16 le long chaque barre transversale 9 afin de modifier l’épaisseur du dispositif 1 suivant un axe longitudinal parallèle à chaque barre transversale 9. Il est à noter qu’il n’est pas nécessaire que la répartition du matériau granulaire dans chaque boudins 16 soit symétrique. Un ensemble selon l’invention est formé d’un dispositif 1 selon l’invention et d’un gabarit, non représenté. Afin de répartir correctement le matériau granulaire dans le volume hermétique 14, le gabarit est avantageusement utilisé. Le gabarit présente à cet effet une surface de référence permettant de répartir le matériau granulaire dans le volume hermétique 14 afin que chaque membrane 12 épouse la forme complémentaire à la surface de référence. Ainsi, l’ensemble selon l’invention permet de mettre en œuvre une méthode selon l’invention de conformage et de positionnement de l’élément de carrosserie 2. La méthode consiste à former la surface d’appui 15 à l’aide du gabarit puis à disposer et conformer l’élément de carrosserie 2 sur le châssis 3 de véhicule 4 à l’aide de la surface d’appui 15 du dispositif 1. Avantageusement, la méthode comporte en outre une étape consistant à souder l’élément de carrosserie 2 conformé et positionné sur le châssis. Ainsi, le dispositif 1 selon l’invention permet de conformer plusieurs éléments de carrosserie 2 d’une famille de véhicule en s’adaptant à chaque silhouette grâce à une répartition adaptée du matériau granulaire. Le dispositif 1 permet donc de réduire la diversité des outils nécessaires pour l’assemblage de véhicules présentant des silhouettes différentes. L’invention ne se limite pas au mode de réalisation du dispositif ou de l’ensemble décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais d’autres modes de réalisation peuvent être conçus par l’homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. Dispositif (1) de conformage d’un élément de carrosserie (2) conçu pour conformer et positionner l’élément de carrosserie (2) sur un châssis (3) de véhicule (4) automobile en vue de sa fixation sur ce dernier, le dispositif (1) comportant une structure rigide (7) sur laquelle est fixée au moins une membrane (12) souple délimitant au moins en partie un volume hermétique (14), la structure rigide (7) et chaque membrane (12) délimitant une surface d’appui (15) destinée à être en contact avec l’élément de carrosserie (2) et conçue pour exercer une pression sur ce dernier, le volume hermétique (14) contenant un fluide et un matériau granulaire, le matériau granulaire étant capable de subir une transition de phase entre une phase coulante et une phase statique sous l’effet d’un changement de pression du fluide contenu dans le volume hermétique (14), le dispositif (1) comportant des moyens pour modifier la pression du fluide dans le volume hermétique (14), de sorte à modifier la phase du matériau granulaire, le matériau granulaire contenu dans le volume hermétique (14) permettant de modifier la forme de la surface d’appui (15). Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque membrane (12) est une membrane (12) élastique. Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fluide est un gaz, la transition de phase de la phase coulante vers la phase statique étant obtenue par une diminution de la pression du gaz dans le volume hermétique (14). Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau granulaire contenu dans le volume hermétique (14) permet de faire varier l’épaisseur du dispositif (1). Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la structure rigide (7) forme un cadre (8). Ensemble de conformage comprenant, d’une part, un dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 5 et, d’autre part, un gabarit présentant une surface de référence permettant de répartir le matériau granulaire en phase coulante dans le volume hermétique (14) de sorte à former, après une transition de phase du matériau vers une phase statique, une surface d’appui (15) présentant une forme complémentaire à la surface de référence. Méthode de conformage et de positionnement d’un élément de carrosserie (2) utilisant un ensemble selon la revendication 6, la méthode consistant à former la surface d’appui (15) à l’aide du gabarit puis à disposer et conformer un élément de carrosserie (2) sur un châssis (3) de véhicule (4) à l’aide de la surface d’appui (15) du dispositif (1). Méthode selon la revendication 7, caractérisée en ce qu’elle comporte en outre une étape consistant à souder l’élément de carrosserie (2) conformé et positionné sur le châssis (3).