Pièces de carrosserie et autres pièces analogues en matières fibreuses et liants.
La présente invention se rapporte à des éléments de construction de véhicules de tous genres et, en particulier,
à des pièces de carrosserie d'automobiles produites, à partir
de matières fibreuses, de bandes de matières fibreuses ou de
pièces moulées eh matières fibreuses, à l'aide de liants.
On a déjà proposé de produire des éléments de construction de véhicules en résines synthétiques renfermant des matièresde charge, par le pressage de ces produits dansées moules ou par enveloppement ou placage, par des matières à base de résines synthétiques sous une forme plane, par exemple sous la forme de bandes de tissu laqué au moyen de résines artificielles. Toutes les pièces de carrosserie et éléments de construction fabriqués de ces façons déjà connues présentent la caractéristique commune d'une répartition uniforme de la matière de remplissage et de la résine synthétique sur toute la section et de la teneur élevée en résines, qui confère aux masses, contenant pour la plupart des matières fibreuses de nature et de forme les plus diverses, la dureté ou le pouvoir portant nécessaires dans les pièces finies.
La proportion élevée, nécessaire jusqu'ici, de résine synthétique fragile et sa présence dans toutes les zones entrainait d'autre part un inconvénient qui, jusqu'à, présent, a rendu pratiquement impossible l'emploi des matières à base de résine synthétique dans le domaine précité, à savoir une friabilité et une fragilité extraordinaires qui se manifestent et sont inévitables lors d'applications de grandes forces, par exemple, en cas d'accident et
de collision conduisant à une destruction complète, très dangereuse pour les occupants du véhicule, destruction complète
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métal ou en tôle. Les propriétés avantageuses que présentent d'autre part, au regard des métaux, les matières à base de résine synthétique, ne pouvaient, de ce fait, pas encore être utilisées pratiquement dans ce domaine, ce qui est très fâcheux, ne fût-ce que du point de vue économique, si l'on tient compte de la facilité relative pour certains pays de se procurer les matières premières des résines synthétiques.
On a constaté maintenant que, dans la fabrication d'éléments de carrosserie et de construction de véhicules de toutes sortes, on peut réaliser également, avec des matières à base de résine synthétique, des produits d'excellente qualité et d'une grande économie, en exécutant la section des pièces d'une façon toute particulière et en empruntant, pour la fabrication, des moyens nouveaux qui n'avaient pas encore été essayés jusqu'à présent dans le travail des matières synthétiques et dont la possibilité ni l'économie n'étaient pas encore connues.
Le problème que résoud l'invention consiste donc à constituer des pièces moulées en matières fibreuses et en liants de telle façon ou à répartir le liant à l'intérieur de l'objet en matières fibreuses de telle manière et en quantités telles qu'on obtienne des zones de plus grande ténacité et plus grande résistance à la rupture à côté des zones présentant la plus grande dureté et le plus grand pouvoir portant, afin de réaliser une forme particulièrement avantageuse, du point de vue statique, pour chaque cas d'application de forces envisagé.
Suivant l'invention, on résoud ce problème essentiellement en munissant les pièces moulées en matières fibreuses des organes de renforcement de la rigidité correspondant, suivant les règles de la statique, aux forces appliquées, ces renfor.cements étant constitués par des éléments enrobés et/ou par des éléments appliqués sur ces pièces moulées, ces éléments étant plus ou moins riches en liant. Ces organes de renforcement de la rigidité, qui s'étendent sur toute la pièce moulée, constituent en quelque sorte les poinçons et les croisillons d'une construction analogue, du point de vue statique, à une poutre de pont en treillis, les matières fibreuses qui remplissent les intervalles soutenant d'une manière appréciable, grâce à leur ténacité, le treillis constitué par le liant.
Suivant un autre mode d'exécution, les surfaces extérieures, constituées de préférence par des matières résistantes, dures et compactes, sont rendues plus résistantes, à c ertains intervalles, par des organes transversaux de renforcement de la rigidité et l'espace creux délimité par eux est rempli de matières d'une rigidité moindre, mais d'une grande ténacité. Dans ce mode d'exécution des pièces moulées, les deux surfaces extérieures sont donc dures et par conséquent également relati-
<EMI ID=2.1> pression et à la flexion plutôt qu'à la traction.
Pour autant que les pièces moulées ne doivent résister que dans une seule direction à l'effort principal, on exécute donc, conformément à l'invention, une des faces extérieures sous la forme d'une plaque résistant à la compression et à la flexion, cette plaque ayant une teneur relativement élevée en liant, tandis que l'autre face extérieure est exécutée sous la forme d'une plaque molle, tenace, mais élastique, renfermant une quantité proportionnellement moindre de liant.Dans
ce cas, la plaque tenace résiste aux efforts de traction et la plaque dure, par contre, aux forces de compression lorsque l'effort est appliqué sur cette dernière plaque.
On peut réaliser encore, conformément à l'invention, un nouveau renforcement de la résistance de la pièce moulée, exécutée suivant les règles de la statique, en remplissant les intervalles, entre les organes de renforcement de la rigidité ou entre les pièces latérales, de matières fibreuses feutrées, ces matières fibreuses pouvant, pour augmenter la cohésion, être faiblement collées à la façon usuelle dans l'industrie du papier, ou le liant pouvant aussi passer en quantités graduellement décroissantes à partir des zones dures, riches en liant dans le remplissage en fibres.
Les organes de renforcement de la rigidité peuvent dans ce cas être obtenus de deux façons différentes: on peut appliquer, soit en des endroits, à section circulaire, d'étendue limitée, soit sous forme de bandes longitudinales, la résine synthétique en quantité telle qu'elle traverse toute la section de manière qu'il se forme, dans le premier cas, des endroits plus riches, en forme de tiges, c'est à dire des entretoises, et, dans le deuxième cas, des arêtes ou nervures
en résine artificielle qui unissent fermement l'une à l'autre les surfaces extérieures. Par l'augmentation, par endroits,
de la teneur en résine artificielle, on est à même de disposer des organes de renforcement de la rigidité, de forme désirée
et en nombre voulu quelconque, dans la section.
Conformément à un autre mode d'exécution avantageux de l*invention, les arêtes en résine synthétiques peuvent s'étendre, par paires, en diagonale ou en forme de courbes, par e xemple suivant des trajets orthogonaux, à travers l'objet moulé, cette disposition réalisant une rigidité et une résistance à la compression particulièrement élevées. Il est évident que tou-
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tre appliquées simultanément - les arêtes en résine synthétique (qui peuvent être comparées à une poutrelle en tôle dans la charpente en fer) ainsi que les entretoises en résine synthétique réparties entre ces arêtes - les deux types d'organes d'appui étant soudés avec la face extérieure ou les faces extérieures de l'objet moulé.
Dans de nombreux cas, il est nécessaire en outre de prévoir sur l'objet moulé des endroits, particulièrement résistants à la compression pour assujettir des organes de fixation ou de liaison, endroits qui, conformément à l'invention, peuvent être réalisés en augmentant par endroits d'étendue limitée la teneur en résine synthétique, cette dernière traversant toute la section.
Ces endroits à teneur plus élevée en résine peuvent, suivant un autre développement de l'invention, être utilisés avec avantage pour relier l'une à ltautre, par exemple au moyen de boulons et d'éclisses, des pièces moulées voisines ou différentes.
Dans de nombreuses applications, une face extérieure de la pièce moulée peut avec avantage être supprimée, de façon que celle-ci ne soit constituée que par une seule face extérieure de support en un mélange dur et compact de ma_tières fibreuses et de résine synthétique, face sur laquelle on forme des rivets, des nervures ou des lattes par une application convenable de résine synthétique dans la masse de matière fibreuse disposée sur la surface extérieure. Lorsqu'ensuite, on applique encore sur l'autre face, non recouverte d'une telle pièce moulée, une couche ou une plaque d'une matière très élastique, de praféren-ce en matière synthétique, on obtient un supplément de résistance pour les cas d'applications de forces où cette couche très élastique est sollicitée à la traction.
Comme matière très élastique, on emploie de préférence des matières synthétiques thermoplastiques telles, par exemple,que des produits de polymérisation et des produits de polymérisation conjuguée de combi-
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butylène, le chlorure de vinyle, l'alcool vinylique, avec des esters de l'acide acrylique, ainsi que les dérivés et les homologues de ces combinaisons et, en outre, les produits dérivés du caoutchouc naturel et du caoutchouc synthétique.
Lorsqu'il s'agit d'appliquer, après qu'elle est produite, des faces extérieures ou des faces de recouvrement quelconques sur une pièce moulée, en matières fibreuses, pourvue de renforcement transversaux, on procède, conformément à l'invention, de manière à produire directement les entretoises ou les nervures dans cette pièce moulée en matières fibreuses, en la munissant par endroits de matières synthétiques. La liaison rendue statiquement plus rigide ne se produit alors qu'après l'application des faces extérieures en question en une matière désirée quelconque, possédant des propriétés voulues quelconques et après leur union ferme ou leur soudure avec les rivets ou les nervures en résine synthétique.
Lorsqu'on emploie des couches de revêtement en matières synthétiques ou autres très élastiques, l'application de pièces supplémentaires renforçant la rigidité longitudinale, qui peuvent aussi être constituées en augmentant par endroits la teneur en résine artificielle à l'intérieur de la section de
la pièce moulée et par lesquelles les pièces de renforcement
de la rigidité transversale sont reliées à la façon d'un treillis les unes aux autres ou enjambées, présente un avantage particulier, car les couches de revêtement élastiques ne sont,
par elles-mêmes, pas suffisamment dures pour résister seules aux efforts mécaniques. On obtient ainsi un treillis rigide,en forme de grille, constitué par des augmentations, par endroits, de la teneur en résine artificielle à l'intérieur de la section comportant des couches de revêtement élastiques.
Les entretoises ou les nervures peuvent être pleines ou elles peuvent, en vue de la diminution du poids et l'augmentation du moment résistant pour le même poids, être exécutées sous la forme de pièces creuses, par exemple de tubes, de piè-
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mément à l'invention, être disposées à l'intérieur de la pièce moulée de façon qu'elles constituent une poutre en treillis. 'Toutes ces mesures servent à augmenter la rigidité de la pièce-moulée sans qu'il en résulte une diminution de l'élasticité et de la ténacité.
On obtient des effets particuliers en ce qui concerne la résistance à la compression et l'élasticité en modifiant, les dimensions des sections, en les augmentant ou en les diminuant dans le sens de l'axe longitudinal, de façon par exemple qu'à proximité- des parois extérieures le rivet ou la nervure soient plus-gros qu'au milieu de' l'objet moulé ou vice versa. Lorsque le rivet est plus gros vers l'extérieur, le débordement des parties voisines, plus riches en résine, se produit de manière que, dans le cas-limite, les têtes des rivets se soudent les unes aux autres pour former une couche de revêtement dure ou se fusionnent sur une large surface dans les couches de revêtement et réalisent ainsi une liaison'très intime avec elles.
Conformément à l'invention, les pièces de la carrosserie peuvent aussi être exécutées de manière que dans une direction voulue quelconque, la teneur en résine des couches de revêtement dures, des rivets et des nervures décroisse par degfés ou graduellement à une valeur aussi faible qu'on le désire ou même à zéro, et que d'autre part une quantité limitée de résine pénètre également en partie dans les couches voisines tenaces et élastiques, ce qui assure une bonne fixation du treillis de support, contenant le liant, dans la masse cohérante de l'ensemble des fibres.
Par cette mesure, on assure en outre un passage graduel de zones très dures à des zones très tenaces, grâce à quoi, en particulier, non seulement on diminue fortement l'action d'entailles et la formation de fissures, mais on les limite surtout très étroitement en ce qui concerne leur étendue. Aussi des efforts atteignant la limite de rupture n'agissent que dans le voisinage immédiat de l'endroit d'application de la charge
de rupture.
Ces propriétés favorables peuvent être accentuées encore dans de nombreux cas du fait que les rivets ou les nervures en résine ne pénètrent que partiellement dans l'objet moulé,ces éléments de renforcement de la rigidité étant en outre de préférence décalés les uns par rapport aux autres. Ces mesures sont particulièrement indiquées, lorsque l'objet moulé est constitué, conformément à l'invention, par plusieurs couches pourvues de rivets ou de nervures, les différentes couches étant alors de préférence décalées les unes par rapport aux autres et cela de façon qu'il se produise des rivets ou des nervures dirigés obliquement par rapport à la surface, car par
le décalage des couches, on réalise facilement aussi le décalage des rivets.
Dans un autre développement de l'invention, des zones relativement étendues de l'objet moulé, par exemple le cadre, les bordures, etc. ainsi que des emplacements particuliers pour des taraudages et pour des dispositifs de fixation sont formées, dures de part en part, par l'emploi d'une quantité suffisante de résine de sorte que seules les zones adjacentes ou encadrées, qui sont rendues rigides statiquement, conservent leur caractère rigide et tenace.
Plusieurs pièces moulées, pourvues ainsi de rivets et
de nervures, éventuellement aussi construites par couches superposées, peuvent être soudées, avec avantage, par utilisation des parties voisines plus riches en résine, pour format une pièce moulée de forme et de grandeur quelconque désirées.
Pour augmenter la solidité des liaisons, on peut unir avantageusement les entretoises ou les nervures les unes aux autres au moyen d'éléments incorporés, en matières étrangères d'une grande résistance, telles que des métaux, et dès éléments d'assemblage appropriés.
Conformément à l'invention, on munit les pièces moulées, en vue de les rendre encore plus rigides ou pour créer des possibilités d'assemblage de pièces de construction de toute forme et matière désirées, par exemple de pièces de bois, d.e métal, de matières fibreuses d'une autre nature et de matières synthétiques, en outre de cordes, de tresses ou de tissus de mati'ères fibreuses ou de métal et enfin de feuilles très minces, de tuyaux ou de pièces profilées en bois, en métal, en fibre "Vulcan" ou en matières synthétiques qui, en certains endroits, ou même de part en part, sont réunis à ces pièces moulées lors de leur fabrication.
On peut encore, conformément à l'invention, employer additionnellement, pour la fabrication des pièces moulées, des matières d'une autre nature qui influencent, en divers sens désirés, le produit fini, par exemple des matières de charge
de toute espèce, des matières colorantes, des agents émollients, des agents de gonflement, des solvants, des agents de mouillage, des matières lubrifiantes, des matières d'imprégnation ou des produits chimiques qui repoussent l'eau ou servent à l'ignifugation.
De même que les parties plus riches en résine qui affectent la forme d'entretoises permettent la soudure par points,on on peut naturellement réaliser aussi, pour les parties qui affectent la forme de nervures, une liaison avec des pièces voisines, par soudure linéaire, en appliquant le procédé connu pour les matières synthétiques susceptibles de se durcir.
L'invention décrite plus haut montre pour la première fois une possibilité pour la produc-tion d'objets moulés comportant, au lieu d'espaces creux, des matières tenaces qui sont encastrées etqui possèdent les mêmes propriétés que les pièces construites suivant la statique avec des espaces creux. La formation de ces espaces creux, dans des objets moulés par le procédé à la presse, ne peut pas être exécutée en une seule opération. Aussi, il est particulièrement avantageux que l'on soit parvenu, conformément et l'invention, à produire les mêmes effets d'une façon qui se laisse exécuter pratiquement, par le procédé normale à la presse. C'est pourquoi il suffit, dans ces objets moulés rendus statiquement plus rigides, d'épaisseurs de paroi très faibles, d'où ilrésulte que les pièces sont légères.
En outre, par suite du manque d'homogénéité, la formation d'éclats est empêchée efficacement, parce que les espaces creux remplis de matières fibreuses peuvent résister, lors.; d'une charge de rupture, à un travail considérable de déformation en raison du fait que leur élasticité n'est pas réduite. Il en résulte que les points dé rupture restent limités localement, contrairement à ce qui se produit dans les pièces moulées pressées en résine synthétique.
Les dessins annexés représentent des exemples d'exécution de la présente invention. Sur ces dessins: <EMI ID=6.1> te d'automobile rendue plus rigide par des rivets en résine ar tificielle; La figure 2, montre la même porte rendue plus rigide par des nervures en résine synthétique; La figure 3 illustre une porte d'automobile pourvue de nervures et d'entretoises en résine artificielle , ainsi que d'organes de liaison qui y sont introduits par-pression; La figure 4 représente une porte d'automobile avec des organes de renforcement de la rigidité disposés en treillis; La figure 5 est une coupe suivant la ligne A-B de la fig. 4; <EMI ID=7.1> grande. <EMI ID=8.1> toises. tubulaires et présentant des endroits plus riches en résine synthétique;
La figure S représente une porte d'automobile dont la section des entretoises a une teneur croissante et décroissante en résine; La figure 9 illustre une porte d'automobile dont la partie supérieure est constituée par deux pièces moulées, disposées en couches superposées et rendues plus rigides par des entretoises; La figure 10 montre, en arrachement partiel, une pièce moulée, présentant des nervures en résine synthétique, disposées obliquement par rapport à la surface; La figure II, est une coupe à travers une pièce moulée présentant des entretoises décalées les unes par rapport aux autres et à teneur décroissante en résine;
Lafigure 12 est une coupe par une pièce moulée dont l'une des faces extérieures est constituée par une plaque dure et l'autre par une plaque élastique; La figure 13 est une coupe par une pièce moulée dont les deux faces sont constituées par des plaques dures et dont la section des rivets qui les réunissent croît vers le milieu et ''La figure 14 est une pièce moulée dans laquelle les entretoises sont élargies, à une des faces extérieures, de façon qu'elles forment une couche dure continue.
La pièce moulée 1 (voir figure 1) est constituée par les deux couches de recouvrement 2 et 3 dures, à teneur élevée en résine, qui sont soudées l'une à l'autre par des entretoises 4 en résine synthétique réparties sur la surface de leur section. Ces entretoises sont formées en augmentant fortement, par endroits, la teneur en résine des masses de matières fibreuses tenaces disposées entre les surfaces extérieures. Le rebord supérieur 6 de la pièce moulée, qui représente la porte d'une
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synthétiques et est par conséquent très dur et rigide. A cette partie dure sont reliées fermement les autres parties 2,3,4 et
5 de la paroi de la porte.
Dans la pièce moulée représentée par la figure 2, on a disposé, au lieu de rivets, des nervures 8 en résine synthétique pour relier les faces extérieures 2 et 3, ces nervures étant également produites en introduisant avec une grande épaisseur
et suivant des bandes, de la résine synthétique dans la masse
de matière fibreuse tenace 5. Dans ce cas aussi, le rebord supéneur dur 7, constituant le cadre, se caractérise par une teneur élevée en résine.
La figure 3 montre la disposition simultanée dtentretoises 10 et de nervures II à l'intérieur de la couche de matière fibreuse 12 qui extérieurement contient une quantité telle de résine synthétique qu'il se forme des faces extérieures dures
13 et 14. On prévoit en outre dans la pièce.moulée, des endroits supplémentaires 15, plus riches en résine artificielle, qui servent, dans le cas présent, à appliquer la serrure de la porte et, éventuellement également, des vis filetées, des boulons et d'autres pièces de liaison analogues.
Dans le mode d'exécution représenté par la figure 4, les baguettes 16 règnent sous forme de treillis sur toute la pièce moulée, mais ne sont soudées que d'un côté sur la plaque de revêtement dure 17.
Dans ces baguettes ou nervures, la teneur en résine synthétique décroît en outre continuellement vers le côté opposé à la plaque de revêtement, comme le montrent les hachures sur les coupes desfigures 5 et 6, de sorte que cette partie de la pièce moulée se caractérise par sa grande élasticité. Les entretoises
18 peuvent aussi, comme le représente la figure 7, être de forme tubulaire, de façon que leur moment résistant soit d'autant plus grand à poids égal. Dans cette porte de voiture automobile également, on a indiqué la possibilité d'augmenter de part en
<EMI ID=10.1> mettre, par exemple, la fixation d'une charnière.
Les entretoises en résine artificielle peuvent aussi être exécutées avec des sections'variables; c'est ainsi que par exemple, les entretoises 20 représentées sur la figure 8 sont sensiblement moins grosses à leur section médiane qu'à leurs surfaces extérieures. Elles se raccordent là à la surface à large section formée par une couche dure de revêtement 21, tandis qu'à la surface opposée, limitée par la matière fibreuse tenace 5, elles affectent la forme de têtes de rivets 9.
Le rebord renforcé supérieur 22 de la porte d'automobile
(voir figure 9), rebord servant à augmenter la rigidité, est obtenu en disposant entre les entretoises 23, un élément supplémentaire de renforcement de la rigidité transversale 34,dans la section épaisse.
Par les nervures 25 disposées obliquement par rapport à la
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lis des éléments de renforcement de la rigidité de l'objet moulé, en matière fibreuse, délimité par les plaques 26 et 27, de sorte que la résistance statique de la pièce moulée est augmentée aussi dans une mesure considérable au regard des forces agissant dans le plan de la plaque. Mais on peut aussi, avec autant d'avantages, disposer seules ou en même temps que les nervures, des entretoises (non représentées) dirigées obliquement par rapport à lé surface et formées en augmentant dans une mesure convenable la quantité de résine supplémentaire qui traverse de-part en part la matière fibreuse.
Dans la pièce moulée représentée par la figure II, en renonçant à des faces extérieures particulières dures ou élastiques, on introduit dans la couche de matière fibreuse 28,des entretoises 29, décalées les unes par rapport aux autres et renfermant de moins en moins de résine à mesure qu'elles s'avancent vers l'intérieur. Cette disposition est particulièrement appropriée pour appliquer après coup, des revêtements rigides
ou durs.