FR2752769A1 - Panneau composite renforce notamment pour l'ancrage d'une piece, vehicule automobile equipe de ce panneau et son procede de fabrication - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un panneau composite renforcé. Le panneau de l'invention comprend un noyau rigide (1) enfermé entre deux peaux dites interne (2) et externe (3) en fibres de verre imprégnées de résine, le noyau comportant un logement ouvert localisé dont la forme est fonction de celle de la pièce à ancrer (7) et dans lequel logement est formé un plot de renfort de forme complémentaire en résine (8) venu directement de moulage avec une peau. L'invention s'applique notamment à l'industrie automobile.

Description

La présente invention concerne un panneau composite à structure sandwich renforcé notamment pour l'ancrage d'une pièce, un véhicule automobile équipé de ce panneau et son procédé de fabrication.
De tels panneaux composites sont déjà utilisés dans l'industrie automobile.
Comme visible sur les figures 1 à 3, un tel panneau P est généralement constitué d'un noyau léger en mousse rigide ou nid d'abeilles 1 et de deux peaux dites interne 2 et externe 3 en fibres de verre ou analogue imprégnées de résine entre lesquelles est enfermé le noyau précité.
Ce type de panneau composite pose toutefois de nombreux problèmes lorsqu'on veut y ancrer des pièces pour la fixation d'éléments externes, surtout lorsque ces éléments subissent des contraintes importantes, variables ou répétées. On pourra trouver à titre d'exemple une description détaillée de ces éléments dans la demande de brevet français NO 96 00874 du 25 janvier 1996 au nom de la demanderesse.
On connaît déjà plusieurs méthodes pour poser un élément sur ce type de panneau sandwich, qui consistent généralement à ancrer une pièce de fixation sur le panneau, ledit élément étant à son tour fixé sur la partie de la pièce qui fait saillie à l'extérieur du panneau.
Une première méthode illustrée sur la figure 1 consiste à insérer une plaque de renfort 4 dans le panneau P avant moulage du noyau 1, la plaque 4 étant plaquée contre la face interne d'une peau 2 et destinée à être traversée par une vis de fixation 5.
La mise en place de l'insert 4 dans le panneau P complique son processus de fabrication et augmente la masse finale de l'ensemble. En outre, la mousse 1 n'est pas étanche vis-à-vis de l'extérieur et peut se dégrader au cours du temps de ce fait.
Une autre méthode illustrée sur la figure 2 consiste à localement former un creux 2a et 3a dans les peaux 2 et 3 du panneau P de façon qu'elles soient en contact l'une contre l'autre et à fixer un boulon constitué d'une vis 5 et d'un écrou 6 à travers la zone à double peau ainsi formée.
Bien que cette méthode offre une meilleure résistance car l'ancrage se fait à travers les deux peaux du panneau, elle ne peut pas être mise en oeuvre lorsque le sens de démoulage du panneau composite n'est pas dans l'axe de la fixation.
Encore une autre méthode illustrée sur la figure 3 consiste à fixer un rivet 7 à travers une peau 2 du panneau
P.
Toutefois, comme dans la première méthode, cette fixation ne fait travailler qu'une seule peau et la mousse 1 n'est pas étanche vis-à-vis de l'extérieur. En outre, lorsque des efforts sont appliqués sur le rivet 7, ils sont transmis à la mousse 1 dans la zone entourant son bourrelet de rivetage 7a qui a été formé lors de la mise en place du rivet, ce qui peut provoquer la dégradation de la mousse qui est bien moins rigide que les peaux.
Par ailleurs, les panneaux composites de ce type ne sont pas toujours suffisamment rigides et doivent être renforcés.
La présente invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients précités et de proposer un nouveau panneau composite renforcé qui assure une meilleure répartition des efforts transmis sur le panneau et dont la fabrication industrielle soit simple.
A cet effet, l'invention a pour objet un panneau composite à structure sandwich renforcé du type comprenant un noyau en mousse rigide ou analogue enfermé entre deux peaux dites interne et externe en fibres de verre ou analogue imprégnées de résine, caractérisé en ce que le noyau comporte au moins un logement ouvert et dans lequel logement est formé un plot de renfort de forme complémentaire, à rigidité élevée et en résine, venu directement de moulage avec au moins une peau.
Selon un premier aspect de l'invention, le panneau composite est renforcé pour l'ancrage d'une pièce et le logement précité est un logement localisé dont la forme est fonction de celle de la pièce à ancrer.
Dans un premier mode de réalisation, le logement précité traverse de part en part le noyau dans le sens de son épaisseur et le plot de renfort en résine définit une colonnette reliant d'un seul tenant les deux peaux interne et externe.
On évite ainsi l'utilisation d'un insert à l'intérieur du panneau, ce qui réduit la masse de l'ensemble. La rigidité du panneau est également améliorée du fait que les deux peaux travaillent ensemble au niveau de la pièce d'ancrage.
En outre, le panneau composite peut avoir ici un sens de démoulage quelconque.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la portion de plus faible diamètre du plot en résine a un diamètre supérieur au plus grand diamètre de la pièce d'ancrage de façon que cette dernière soit ancrée dans le plot sans contact avec la mousse.
On obtient ainsi une étanchéité parfaite de la fixation, ce qui évite toute altération de la mousse.
La pièce d'ancrage peut être un boulon ou une vis autotaraudeuse par exemple.
Dans un autre mode de réalisation, le logement précité a une forme annulaire et le plot de renfort en résine définit une collerette reliée d'un seul tenant à la peau adjacente au logement.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le diamètre intérieur de la collerette est supérieur au plus grand diamètre de la pièce à ancrer de façon que la collerette entoure exactement la base de ladite pièce.
On obtient ainsi une bien meilleure diffusion des efforts dans la mousse, car l'entrée des efforts se fait à travers la surface de la collerette.
Dans une variante de réalisation, le panneau est un longeron formé du noyau précité entre les deux peaux interne et externe précitées et défini par une protubérance en forme de poutre sur l'une des deux peaux interne ou externe, le noyau comportant deux logements linéaires transversaux parallèles s'étendant sur toute la largeur de la poutre et chaque plot de renfort définissant ainsi une nervure reliée d'un seul tenant aux parois latérales et à la paroi de fond de la peau définissant la poutre.
On obtient ainsi également une meilleure diffusion des efforts dans les peaux et dans la mousse et une plus grande rigidité du panneau étant donné que les deux parois latérales de la peau travaillent également.
La pièce d'ancrage peut être ici un rivet borgne, un rivet à rondelle d'appui ou un rivet à picots.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la profondeur du logement est supérieure ou égale à la zone de déformation du rivet lors de sa mise en place.
Selon un autre aspect de l'invention, le logement précité a une forme linéaire et le plot de renfort définit au moins une nervure interne reliée d'un seul tenant à la peau adjacente au logement.
L'invention vise également un véhicule automobile dont la caisse comporte au moins un panneau composite tel que décrit plus haut.
Selon une autre caractéristique, la caisse peut comporter un brancard dont au moins un longeron est constitué d'un panneau composite conforme à l'invention.
La présente invention a encore pour objet un procédé de fabrication du panneau composite renforcé décrit précédemment, consistant à :
- former un noyau en mousse rigide ou analogue avec au moins un logement ouvert localisé dont la forme est fonction de celle de la pièce à ancrer,
- enfermer dans un moule le noyau entre deux peaux dites interne et externe en fibres de verre ou analogue,
- injecter dans le moule une résine qui vient imprégner les fibres des deux peaux et combler le logement du noyau pour y former un plot de renfort d'un seul tenant avec au moins une peau.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre de plusieurs modes de réalisation particuliers actuellement préférés de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels
- les figures 1 à 3 sont des vues partielles et en coupe d'un panneau composite muni d'une pièce d'ancrage suivant trois différentes méthodes connues
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 1, mais représentant un panneau renforcé suivant un premier mode de réalisation de l'invention
- la figure 5 est une vue en perspective et partiellement arrachée du panneau renforcé de la figure 4
- la figure 6 est une vue en perspective et partiellement arrachée d'un panneau en forme de longeron de brancard suivant une variante de l'invention
- la figure 6A est une vue en perspective partielle du brancard de la figure 6
- la figure 7 est une vue partielle et en coupe d'un panneau composite renforcé selon un autre mode de réalisation de l'invention
- les figures 8 et 9 sont des vues analogues à la figure 7, mais représentant le panneau muni respectivement d'un boulon d'ancrage et d'une vis autotaraudeuse ; et
- la figure 10 est une vue en perspective et partiellement arrachée d'un panneau composite renforcé par des nervures internes selon l'invention.
Suivant l'exemple de réalisation représenté sur les figures 4 et 5, le panneau composite P de l'invention comporte sur la face intérieure de la peau 2 un plot de renfort en résine 8 définissant une collerette annulaire reliée d'un seul tenant avec ladite peau.
Cette collerette 8 vient combler un logement de forme complémentaire prédéfini dans la mousse rigide 1.
Comme cela est clairement visible sur la figure 4, le diamètre intérieur de la collerette 8 correspond sensiblement exactement au bourrelet de base 7a du rivet 7, de façon que les efforts indiqués par les petites flèches sur la figure 4 soient transmis à la mousse 1 par une surface bien plus grande correspondant au contour externe de la collerette 8.
La hauteur de la collerette 8 correspond sensiblement à celle du bourrelet 7a de façon à constituer un plot de rigidité élevée dans la zone de déformation du rivet 7, ce qui évite tout délaminage de la mousse autour du rivet lors de sa mise en travail.
On voit ainsi que la hauteur de la collerette 8 est nettement inférieure à l'épaisseur de la mousse 1.
L'utilisation d'un rivet borgne en combinaison avec la collerette 8 permet d'améliorer la protection de la mousse.
La peau 2 est perçée au centre de la collerette 8 pour le passage du rivet 7.
Les figures 6 et 6A montrent une variante de réalisation du panneau de 1 invention, constitué d'un longeron de brancard B.
Ce longeron B est défini par une protubérance en forme de poutre sur la peau 2.
Au lieu de la collerette 8 précitée, le brancard B comporte ici deux nervures ou mini-poutres 10 qui s'étendent linéairement et parallèlement le long de la direction transversale du brancard sur toute sa largeur.
Les nervures 10 relient ainsi en un seul tenant les deux parois latérales 9 et la paroi de fond de la peau interne 2.
La distance séparant les deux nervures 10 est supérieure au diamètre externe du bourrelet 7a, de façon que celui-ci soit logé exactement entre les deux nervures.
On obtient ainsi une meilleure diffusion des efforts dans les peaux et le noyau.
On va maintenant décrire un autre mode de réalisation du panneau de l'invention en référence aux figures 7 à 9.
Le panneau P comporte ici un plot de renfort 11 qui traverse l'épaisseur du noyau 1 et relie d'un seul tenant les deux peaux interne 2 et externe 3.
On voit sur la figure 7 que le plot de renfort 11 a avantageusement une forme en diabolo.
On peut fixer à travers le plot 11 un boulon constitué d'une vis 5 et d'un écrou 6, comme représenté sur la figure 8.
Dans ce cas, la fixation traverse de part en part le panneau P, mais n'entre pas en contact avec le noyau 1, le plot en résine 11 constituant ainsi une barrière étanche visà-vis de l'extérieur.
On peut également en variante, comme illustré sur la figure 9, fixer une vis autotaraudeuse 12 dans le plot 11, de façon que cette vis 12 ne débouche pas sur l'autre côté du panneau.
Dans encore un autre mode de réalisation représenté sur la figure 10, le noyau 1 du panneau P comporte un logement destiné à recevoir un plot en résine définissant un réseau de nervures internes entrecroisées 13 qui sont reliées d'un seul tenant avec la peau 2 pour renforcer le panneau.
On voit également que les nervures peuvent être reliées à un plot de renfort 11 en forme de diabolo qui est percé en ila pour recevoir par exemple un boulon.
Bien entendu, la résine constitutive des plots 8, 10, 11 et 13 est la même que celle qui vient imprégner les fibres des peaux 2 et 3.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y ait nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims (14)

REVENDICATIONS
1. Panneau composite à structure sandwich (P, B) renforcé du type comprenant un noyau en mousse rigide ou analogue (1) enfermé entre deux peaux dites interne (2) et externe (3) en fibres de verre ou analogue imprégnées de résine, caractérisé en ce que le noyau comporte au moins un logement ouvert et dans lequel logement est formé un plot de renfort de forme complémentaire en résine (8, 10, 11, 13) venu directement de moulage avec au moins une peau.
2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est renforcé pour l'ancrage d'une pièce et le logement précité est un logement localisé dont la forme est fonction de celle de la pièce à ancrer (7, 5, 12).
3. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le logement précité traverse de part en part le noyau (1) dans le sens de son épaisseur et le plot de renfort en résine définit une colonnette (11) reliant d'un seul tenant les deux peaux interne (2) et externe (3).
4. Panneau selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion de plus faible diamètre du plot en résine (11) a un diamètre supérieur au plus grand diamètre de la pièce d'ancrage (5, 12) de façon que cette dernière soit ancrée dans le plot sans contact avec la mousse (1).
5. Panneau selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce d'ancrage est un boulon (5, 6) ou une vis autotaraudeuse (12).
6. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le logement précité a une forme annulaire et le plot de renfort en résine définit une collerette (8) reliée d'un seul tenant à la peau (2) adjacente au logement.
7. Panneau selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la collerette (8) est supérieur au plus grand diamètre de la pièce à ancrer (7) de façon que la collerette entoure exactement la base (7a) de ladite pièce.
8. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est formé d'un longeron (B) comportant le noyau précité (1) entre les deux peaux interne (2) et externe (3) précitées et défini par une protubérance en forme de poutre sur l'une des deux peaux interne ou externe, le noyau (1) comportant deux logements linéaires transversaux parallèles s'étendant sur toute la largeur de la poutre et chaque plot de renfort définissant ainsi une nervure (10) reliée d'un seul tenant aux parois latérales et à la paroi de fond de la peau définissant la poutre.
9. Panneau selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la pièce d'ancrage est un rivet borgne (7), un rivet à rondelle d'appui ou un rivet à picots.
10. Panneau selon la revendication 9, caractérisé en ce que la profondeur du logement est supérieure ou égale à la zone de déformation (7a) du rivet (7) lors de sa mise en place.
11. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le logement précité a une forme telle que le plot de renfort définit au moins une nervure interne (13) reliée d'un seul tenant à la peau (2) adjacente au logement.
12. Véhicule automobile caractérisé en ce que sa caisse comporte au moins un panneau composite selon l'une des revendications précédentes.
13. Véhicule automobile caractérisé en ce que sa caisse comporte un brancard dont au moins un longeron (B) est constitué du panneau composite selon la revendication 8.
14. Procédé de fabrication du panneau composite renforcé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à
- former un noyau en mousse rigide ou analogue (1) avec au moins un logement ouvert,
- enfermer dans un moule le noyau entre deux peaux dites interne (2) et externe (3) en fibres de verre ou analogue,
- injecter dans le moule une résine qui vient imprégner les fibres des deux peaux et combler le logement du noyau pour y former un plot de renfort (8, 10, 11, 13) d'un seul tenant avec au moins une peau.
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