"Insert de rigidification pour caisse de véhicule automobile". "Rigidizing insert for a motor vehicle body".
La présente invention est relative aux inserts de rigidification pour caisse de véhicule automobile, destinés à être montés dans une cavité délimitée par au moins deux tôles soudées l'une à l'autre. Afin de respecter les normes en vigueur en matière de déformation de la caisse suite à un choc correspondant par exemple à un accident, la caisse des véhicules automobiles comprend un ou plusieurs inserts de rigidification destinés à réduire ces déformations. Un tel insert est monté à la jonction de deux éléments structuraux de la caisse formés par différentes tôles assemblées par soudage de leurs bords respectifs et délimitant la cavité, notamment au niveau de la jonction en elle-même. Ces éléments structuraux sont par exemple un longeron latéral inférieur et un pied avant de la caisse ou un pied milieu de la caisse. Dans le cas d'un insert renforçant une jonction entre un longeron et un pied avant perpendiculaire à ce longeron, l'inclinaison prise par le pied sous l'effet du choc est diminuée par la présence de l'insert. L'insert de rigidification est par exemple, comme décrit dans le document US5653495, une pièce en tôle ayant une section transversale sensiblement en U dont des retours périphériques sont soudés aux tôles de la caisse. L'agencement d'un tel insert dans la caisse et l'assemblage de l'insert avec les tôles de la caisse sont compliqués. La solution proposée dans le document JP07-089450 présente les mêmes inconvénients. Comme décrit par exemple dans le document EP1759964, il est aussi connu d'utiliser un insert en matière plastique formé d'une ou plusieurs parois sous forme d'une structure de type nid d'abeille. Cette structure définit une forme générale tridimensionnelle complémentaire de la cavité dans laquelle l'insert est monté. Cet insert est rigidement fixé à une ou plusieurs des tôles délimitant la cavité dans laquelle il est monté pour réduire leurs déformations. L'efficacité d'un tel insert est conditionnée par sa fixation aux tôles qui l'entourent. A cet effet, un tel insert est généralement fixé par collage de faces externes de parois externes de l'insert dans la cavité et par soudage entre les tôles de la caisse de pattes métalliques solidaires de la structure en plastique de l'insert. Compte tenu des dispersions géométriques importantes de l'assemblage de tôles soudées, la fixation par collage est assurée par une colle moussante et expansive, c'est à dire capable de combler des interstices qui sont plus ou moins importants et qui peuvent varier de façon significative entre une caisse et une autre d'un même type de véhicule. La colle moussante est expansée par chauffage lors du séchage de la peinture de la caisse ou lors du passage de la caisse dans un bain de cataphorèse. Il peut alors être difficile de gérer les problèmes de température d'expansion de la colle moussante sans risquer de détériorer la structure de l'insert en matière plastique. La matière plastique choisie est un polyamide dont le coût est relativement important et dont le comportement lors d'un choc est relativement difficile à modéliser avec précision, au détriment du temps et du coût de mise au point. La présente invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. The present invention relates to stiffening inserts for a motor vehicle body, intended to be mounted in a cavity delimited by at least two sheets welded to each other. In order to comply with the standards in force for the deformation of the body following a shock corresponding for example to an accident, the fund of motor vehicles includes one or more stiffening inserts intended to reduce these deformations. Such an insert is mounted at the junction of two structural elements of the box formed by different sheets joined by welding their respective edges and defining the cavity, particularly at the junction itself. These structural elements are for example a lower side spar and a front foot of the body or a center foot of the body. In the case of an insert reinforcing a junction between a spar and a front foot perpendicular to this spar, the inclination taken by the foot under the effect of the shock is reduced by the presence of the insert. The stiffening insert is for example, as described in US5653495, a sheet metal part having a substantially U-shaped cross section whose peripheral returns are welded to the body plates. The arrangement of such an insert in the box and the assembly of the insert with the plates of the box are complicated. The solution proposed in JP07-089450 has the same disadvantages. As described for example in EP1759964, it is also known to use a plastic insert formed of one or more walls in the form of a honeycomb structure. This structure defines a general three-dimensional shape complementary to the cavity in which the insert is mounted. This insert is rigidly attached to one or more of the plates delimiting the cavity in which it is mounted to reduce their deformations. The effectiveness of such an insert is conditioned by its attachment to the sheets that surround it. For this purpose, such an insert is generally fixed by bonding external faces of the outer walls of the insert into the cavity and by welding between the sheets of the body of metal legs integral with the plastic structure of the insert. Given the significant geometrical dispersions of the welded sheet assembly, the adhesive bonding is ensured by a foaming and expansive adhesive, that is to say capable of filling gaps that are more or less important and that can vary significantly. between a body and another of the same type of vehicle. The foaming glue is expanded by heating during the drying of the paint of the body or during the passage of the body in a cataphoresis bath. It can then be difficult to manage the expansion temperature problems of the foaming glue without the risk of damaging the structure of the plastic insert. The plastic chosen is a polyamide whose cost is relatively high and whose behavior during an impact is relatively difficult to model accurately, at the expense of time and cost of development. The present invention is intended to overcome the disadvantages of the prior art.
A cet effet, selon l'invention, l'insert métallique de rigidification pour caisse de véhicule automobile, destiné à être monté dans une cavité délimitée par au moins deux tôles de la caisse soudées l'une à l'autre, est une coquille constituée de deux demi coquilles assemblées bord à bord.. Dans divers modes de réalisation de l'insert selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes . la coquille a une forme correspondant à celle de la cavité dans laquelle la coquille doit être logé ; les demi coquilles sont en tôle d'acier emboutie ; chaque demi coquille comporte une paroi plane sur le pourtour de laquelle est dressé au moins un rebord périphérique assemblé bord à bord avec le rebord périphérique de l'autre demi coquille ; les rebords périphériques des deux demi coquilles comprennent respectivement des bordures périphériques planes et externes permettant la fixation bord à bord des demi coquilles ; - au moins l'une des demi coquilles comporte des pattes périphériques d'ancrage de l'insert pouvant être soudées aux tôles de la caisse ; au moins l'une des faces externes de la coquille est revêtue d'une couche en matériau thermiquement 20 expansible ; la coquille présente une forme générale en L, avantageusement adaptée au renfort d'un pied avant. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant une caisse ayant de chaque 25 côté du véhicule un longeron raccordé à un pied, notamment un pied avant, chaque longeron et chaque pied étant définis par au moins deux tôles de côté de caisse soudées l'une à l'autre et déterminant au moins une cavité, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un 30 insert conforme à l'invention logé dans la cavité à une partie de raccordement du longeron et d'un tronçon inférieur du pied en étant de forme sensiblement conjuguée à la forme de la partie de raccordement. Dans le véhicule ayant un insert sous forme de 35 coquille dont au moins une face externe est revêtue d'une couche en matériau thermiquement expansible, ledit matériau thermiquement expansible de chaque insert est expansé après passage en étuve de l'ensemble caisse et insert pour compléter la fixation de l'insert préalablement solidarisé par soudage à la partie de raccordement. For this purpose, according to the invention, the metal stiffening insert for a motor vehicle body, intended to be mounted in a cavity delimited by at least two sheets of the body welded to one another, is a shell formed of two half-shells assembled edge to edge. In various embodiments of the insert according to the invention, one may optionally resort to one and / or the other of the following provisions. the shell has a shape corresponding to that of the cavity in which the shell must be housed; the half shells are made of pressed sheet steel; each half shell comprises a flat wall on the periphery of which is erected at least one peripheral rim assembled edge to edge with the peripheral rim of the other half shell; the peripheral rims of the two half-shells respectively comprise peripheral peripheral planar and external edges for fixing edge-to-edge half-shells; at least one of the half-shells has peripheral lugs for anchoring the insert that can be welded to the plates of the box; at least one of the external faces of the shell is coated with a layer of thermally expandable material; the shell has a general L shape, advantageously adapted to the reinforcement of a front foot. Moreover, the invention also relates to a motor vehicle comprising a body having on each side of the vehicle a spar connected to a foot, in particular a front foot, each spar and each foot being defined by at least two metal side plates. box welded to each other and determining at least one cavity, characterized in that it comprises at least one insert according to the invention housed in the cavity at a connecting portion of the spar and a lower section the foot being substantially shaped form conjugate to the shape of the connecting portion. In the vehicle having a shell-shaped insert of which at least one outer surface is coated with a layer of thermally expandable material, said thermally expandable material of each insert is expanded after passing through the body and insert assembly to complete the attachment of the insert previously secured by welding to the connecting portion.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints. Other objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of several embodiments, given by way of non-limiting examples, with reference to the accompanying drawings.
Sur les dessins : la figure 1 est une vue en perspective d'une partie de caisse de véhicule automobile comportant un insert selon l'invention ; la figure 2 est une vue en perspective de deux 15 demi coquilles démontées de l'insert selon l'invention représenté à la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective de l'insert selon l'invention assemblé. Sur les différentes figures, les mêmes références 20 désignent des éléments identiques ou similaires. A la jonction d'un longeron inférieur s'étendant horizontalement et d'un pied avant s'étendant verticalement, un côté de caisse de véhicule automobile a localement une forme générale de L. La figure 1 est une 25 vue d'une partie de côté de caisse 10 correspondant à une telle jonction. La figure 1 est une vue interne, c'est-à-dire représentant la jonction telle que vue depuis l'intérieur de la caisse. La partie de côté de caisse 10 représentée 30 comporte deux tôles assemblées qui forment l'extérieur du côté de caisse 10, à savoir une tôle externe du longeron 12 et une tôle externe du pied 14. Ces tôles 12, 14 ont une forme concave qui s'étend vers l'arrière du plan de la figure 1. 35 La partie de côté de caisse 10 représentée à la figure 1 est concave en comprenant une bordure inférieure verticale 16 et une bordure verticale supérieure 17 s'étendant chacune à angle droit par rapport à un rebord intermédiaire 18 sensiblement horizontal, lui-même raccordé à une partie centrale verticale 19. Les bordures 16, 17 et les rebords intermédiaires 18 sont courbes à la jonction du longeron et du pied avant. Le longeron et le pied avant comportent également une tôle non représentée appelée doublure interne de côté de caisse, également concave et présentant, comme la partie de côté de caisse 10 ci-dessus et en regard de cette dernière, des bordures verticales, des rebords intermédiaires et une partie centrale verticale. Le longeron et le pied avant constituent ainsi deux poutres creuses s'étendant dans le prolongement l'une de l'autre en étant disposées en L recourbé au raccordement des deux branches du L, et définissant une cavité interne au niveau de leur jonction. La jonction du longeron et du pied avant est rigidifiée par un insert 30 qui est placé dans cette cavité et qui en est prisonnier. In the drawings: FIG. 1 is a perspective view of a motor vehicle body part comprising an insert according to the invention; Figure 2 is a perspective view of two disassembled half-shells of the insert according to the invention shown in Figure 1; Figure 3 is a perspective view of the insert according to the invention assembled. In the different figures, the same references denote identical or similar elements. At the junction of a horizontally extending lower spar and a vertically extending front foot, a motor vehicle body side has a generally L-shaped shape. FIG. 1 is a view of a portion of body side 10 corresponding to such a junction. Figure 1 is an internal view, that is to say, representing the junction as seen from inside the box. The body side portion 10 shown 30 comprises two assembled sheets which form the outside of the body side 10, namely an outer sheet of the spar 12 and an outer sheet of the foot 14. These sheets 12, 14 have a concave shape which extends towards the rear of the plane of FIG. 1. The body side portion 10 shown in FIG. 1 is concave comprising a vertical lower edge 16 and an upper vertical edge 17 each extending at right angles to relative to a substantially horizontal intermediate rim 18, itself connected to a vertical central portion 19. The borders 16, 17 and the intermediate flanges 18 are curved at the junction of the spar and the front foot. The spar and the front foot also comprise an unrepresented metal sheet called inner side body liner, also concave and having, like the body side portion 10 above and facing the latter, vertical edges, intermediate flanges and a vertical central portion. The spar and the front foot thus constitute two hollow beams extending in the extension of one another by being arranged in L curved at the connection of the two branches of the L, and defining an internal cavity at their junction. The junction of the spar and the front foot is stiffened by an insert 30 which is placed in this cavity and which is a prisoner.
L'insert 30 est en forme générale extérieure en L correspondant à la forme de la cavité dans laquelle l'insert doit être logé dans la jonction de pied et de longeron. L'insert 30 est une coquille constituée par deux demi coquilles qui sont chacune formées par une tôle emboutie en acier et qui sont assemblées bord à bord par soudage tel qu'un soudage laser continu. Parmi ces demi coquilles, l'insert 30 comporte une coquille extérieure 32 qui doit correspondre avec la partie de côté de caisse 10 représentée à la figure 1 et une demi coquille intérieure 33 qui doit correspondre avec la doublure. Chaque demi coquille présente une paroi sensiblement plane 34 en L sur le pourtour de laquelle est dressée un rebord périphérique 36 sensiblement perpendiculaire à la paroi plane 34, en étant légèrement évasée du fait de l'emboutissage. Chaque coin des demi coquilles comprend un congé. The insert 30 is generally L-shaped outer shape corresponding to the shape of the cavity in which the insert must be housed in the junction of foot and spar. The insert 30 is a shell consisting of two half-shells which are each formed by a stamped steel sheet and which are joined edge to edge by welding such as continuous laser welding. Among these half shells, the insert 30 has an outer shell 32 which must correspond with the body side portion 10 shown in Figure 1 and an inner half shell 33 which must correspond with the liner. Each half-shell has a substantially flat wall 34 L-shaped around which is erected a peripheral flange 36 substantially perpendicular to the flat wall 34, being slightly flared due to stamping. Each corner of the half shells includes a leave.
Chaque demi coquille comporte en outre à l'extrémité libre du rebord périphérique 36 une bordure latérale 37 de fixation parallèle à la paroi plane 34. La demi coquille extérieure 32 comporte trois pattes périphériques d'ancrage 38 s'étendant sensiblement parallèlement au plan de la paroi plane 34 et en saillie à la périphérie de la bordure latérale 37. Deux pattes périphériques 38 sont situées sensiblement aux extrémités de la courbure du grand côté supérieur de la paroi périphérique 36. Une patte périphérique 38 est située en saillie du bord horizontal inférieur de la paroi périphérique 36. A une extrémité de la petite branche du L prévue pour être dans l'axe du longeron, chaque demi coquille est dépourvue de rebord périphérique et est ouverte. A cette extrémité inférieure, la demi coquille intérieure 33 comporte une cage d'extrémité 40 dont des ailes 42 sont en saillie du plan de sa bordure 37. La cage d'extrémité 40 comble partiellement l'ouverture de la demi coquille intérieure 33. L'insert métallique 30 est obtenu en assemblant les demi coquilles par soudage laser continu ou par soudage par points des bordures de fixation 37, lesdites bordures étant en appui plan en définissant un plan de joint. Le soudage bord à bord des bordures 37 fait que la coquille constitue un caisson rigide et fermé hormis à son extrémité prévue pour donner dans l'axe du longeron. En outre, l'insert 30 est obtenu dans un état de livraison en revêtant au moins pour partie les faces externes de l'insert 30 de couches plus ou moins épaisses en matériau thermiquement expansible 50 qui sont symbolisées par des traits mixtes à la figure 1. Les couches de matériau thermiquement expansible 50 revêtent par exemple les faces externes des longs côtés des rebords périphériques 36 et des parois planes 34. L'intégration de l'insert 30 lors de la fabrication d'un véhicule s'effectue tout d'abord par soudage des pattes d'ancrage 38 sur les bordures 16, 17 de la partie de caisse 10, alors que l'insert est en état de livraison. Ensuite, les bordures verticales de la doublure interne du côté de caisse sont assemblées par soudage sur les bordures supérieure 17 et inférieure 16 de la partie de caisse 10 et sur les pattes 38 de l'insert. Ensuite, lors d'autres phases de fabrication du véhicule, la caisse est passée dans un bain chaud de cataphorèse, puis elle est peinte et passée en étuve pour sécher la peinture. C'est pendant l'une de ces phases, en fonction de la température du bain ou de la température de l'étuve que l'insert passe de son état de livraison dans à un état d'usage dans lequel le matériau thermiquement expansible, en étant exposé à une température d'environ 150 à 170 degrés Celsius, se transforme en colle moussante qui comble les interstices entre l'insert et les tôles délimitant la cavité de la caisse. Avantageusement, la colle moussante expansée comble les espaces entre l'insert et les pièces environnantes, participe à la continuité de la transmission d'efforts de la caisse vers l'insert et permet un renforcement de la caisse, par exemple pour limiter les intrusions de la zone basse du tablier dans l'habitacle en bloquant le recul de la roue lors d'un accident. Avantageusement, comme la tôle formant l'insert est un bon conducteur de chaleur et n'isole pas la couche en matériau thermiquement expansible de la chaleur du bain de cataphorèse ou de la chaleur de l'étuve de séchage de peinture, le chauffage du matériau thermiquement expansible revêtant l'insert est efficace par diffusion de la chaleur dans le côté de caisse et l'insert. L'expansion est facile à garantir et nécessite une quantité minimale d'énergie. Each half-shell further comprises at the free end of the peripheral flange 36 a side edge 37 for attachment parallel to the flat wall 34. The outer half-shell 32 has three peripheral anchoring tabs 38 extending substantially parallel to the plane of the flat wall 34 and protruding at the periphery of the side edge 37. Two peripheral tabs 38 are located substantially at the ends of the curvature of the large upper side of the peripheral wall 36. A peripheral tab 38 is located projecting from the lower horizontal edge of the peripheral wall 36. At one end of the small branch of the L designed to be in the axis of the spar, each half-shell is devoid of peripheral rim and is open. At this lower end, the inner half-shell 33 has an end cage 40 whose wings 42 project from the plane of its edge 37. The end cage 40 partially fills the opening of the inner half-shell 33. L metal insert 30 is obtained by assembling the half shells by continuous laser welding or by spot welding of the attachment edges 37, said edges being in plane support by defining a joint plane. The edge-to-edge welding of the edges 37 causes the shell to constitute a rigid and closed box except at its end, which is intended to give in the axis of the spar. In addition, the insert 30 is obtained in a delivery state by coating at least part of the outer faces of the insert 30 with more or less thick layers of thermally expandable material 50 which are symbolized by broken lines in FIG. The layers of thermally expandable material 50, for example, cover the outer faces of the long sides of the peripheral flanges 36 and flat walls 34. The integration of the insert 30 during the manufacture of a vehicle is first effected. by welding the anchoring tabs 38 on the borders 16, 17 of the body portion 10, while the insert is in delivery condition. Then, the vertical edges of the inner lining of the body side are welded together on the top 17 and lower borders 16 of the body portion 10 and on the lugs 38 of the insert. Then, during other phases of manufacture of the vehicle, the body is passed through a hot bath of cataphoresis, then it is painted and put in an oven to dry the paint. It is during one of these phases, depending on the temperature of the bath or the temperature of the oven that the insert passes from its delivery state into a state of use in which the thermally expandable material, exposed to a temperature of about 150 to 170 degrees Celsius, becomes a foaming glue that fills the gaps between the insert and the plates defining the cavity of the body. Advantageously, the expanded foaming glue fills the spaces between the insert and the surrounding parts, contributes to the continuity of the transmission of forces from the body to the insert and allows a strengthening of the body, for example to limit the intrusions of the lower apron area in the passenger compartment by blocking the recoil of the wheel during an accident. Advantageously, since the sheet forming the insert is a good conductor of heat and does not isolate the layer of heat-expandable material from the heat of the cataphoresis bath or from the heat of the paint drying oven, the heating of the material thermally expansible coating of the insert is effective by diffusion of heat into the body side and the insert. Expansion is easy to guarantee and requires a minimal amount of energy.
La solution en deux demi coquilles assemblées bord à bord permet de réaliser de façon simple et avec un minimum de matière un insert de forme complémentaire de celle de la cavité du côté de caisse. L'extrémité supérieure fermée de la coquille bord permet de rigidifier cette dernière et le pied dans la direction du longeron. The solution in two half-shells assembled edge to edge allows to achieve in a simple manner and with a minimum of material an insert of complementary shape to that of the cavity of the body side. The closed upper end of the shell edge stiffens the latter and the foot in the direction of the spar.
Les déformations de l'insert en tôles assemblées sont plus faciles à modéliser que celles d'un insert en matière plastique, et l'efficacité de l'insert pour rigidifier la caisse en cas de choc est plus facile à prévoir. The deformations of the assembled sheet metal insert are easier to model than those of a plastic insert, and the effectiveness of the insert to stiffen the body in case of impact is easier to predict.
L'insert ci-dessus décrit a sa coquille en forme générale en L pour le renfort d'un pied avant, mais en variante non représentée, l'insert a une coquille est en forme générale de T pour le renfort d'un pied milieu de véhicule, chaque demi coquille ayant alors une forme générale en T. The insert described above has its shell L-shaped general for the reinforcement of a front foot, but in a variant not shown, the insert has a shell is generally T-shaped for the reinforcement of a foot of vehicle, each half shell then having a general shape T.