FR2995582A1 - Structure de renfort allegee a bandes composites pour traverse de planche de bord de vehicule - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un élément de structure (1) pour pièce d'habitacle de véhicule comprenant une traverse (2) qui relie entre elles au moins une première bride de fixation (3) et une seconde bride de fixation (4) conçues pour permettre la fixation de ladite traverse à la caisse du véhicule, ledit élément de structure étant caractérisé en ce que la traverse (2) comprend une âme (10) rigide, qui s'étend de la première bride de fixation (3) à la seconde bride de fixation (4) en formant une première couche (11) d'infrastructure de ladite traverse, ainsi qu'une ou plusieurs bandes de renfort (B1, B2,... B10) qui épousent ladite âme dans le sens de leur épaisseur en formant, dans leur ensemble, une seconde couche de renfort (12) ajourée, qui se superpose à la première couche (11) en recouvrant seulement partiellement cette dernière, selon un tracé de renfort (13) prédéterminé.

Description

STRUCTURE DE RENFORT ALLÉGÉE A BANDES COMPOSITES POUR TRAVERSE DE PLANCHE DE BORD DE VÉHICULE pool La présente invention se rapporte au domaine général des traverses destinées à équiper des véhicules, notamment des véhicules automobiles, et plus particulièrement à venir se fixer sur la caisse du véhicule, transversalement au sens de la marche, pour permettre la fixation de la planche de bord dudit véhicule ainsi que de divers accessoires tels que ventilation, colonne de direction, boîte à fusibles, boîte à gants, etc. [0002] De manière connue, de telles traverses comprennent généralement une barre transversale formée d'une tubulure, par exemple en acier, qui s'étend entre deux brides de fixation permettant d'arrimer ladite barre à la caisse du véhicule, et qui est en outre usuellement soutenue par une jambe de force centrale portant sur le plancher du véhicule. [0003] Bien que les traverses connues donnent généralement satisfaction, notamment du fait qu'elles offrent un socle pratique et robuste, indispensable à la fixation de nombreux accessoires, elles peuvent toutefois souffrir de certains inconvénients. [0004] En particulier, leur fabrication peut nécessiter un outillage particulièrement lourd, encombrant et coûteux, adapté à la préparation, à la mise en forme, au transport et à l'assemblage de pièces métalliques qui peuvent être de dimensions relativement importantes. [0005] En outre, les traverses connues présentent souvent un poids relativement élevé qui non seulement complique leur manipulation lors de l'assemblage, mais surtout contribue à alourdir le véhicule qui les accueille, au détriment des performances et de la consommation de carburant dudit véhicule. [0006] Enfin, il est parfois difficile d'optimiser la cadence de production de certaines traverses connues, en raison de la complexité de certaines opérations de mise en forme ou d'assemblage dont elles doivent faire l'objet. [0007] Les objets assignés à l'invention visent par conséquent à remédier aux 5 inconvénients susmentionnés et à proposer une nouvelle traverse pour planche de bord de véhicule qui présente une structure optimisée, facile et rapide à fabriquer, qui soit à la fois légère et mécaniquement très résistante. mos] Un autre objet assigné à l'invention vise à proposer un nouveau procédé de fabrication reproductible, simple, rapide, et peu onéreux à mettre en oeuvre, 10 permettant d'obtenir des pièces, notamment des traverses pour planche de bord, à la fois légères et solides. [0009] Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'une traverse de planche de bord pour véhicule comprenant une barre transversale qui relie entre elles au moins une première bride de fixation et une seconde bride de 15 fixation conçues pour permettre la fixation de ladite traverse à la caisse du véhicule, ladite traverse étant caractérisée en ce que la barre transversale comprend une âme rigide, qui s'étend de la première bride de fixation à la seconde bride de fixation en formant une première couche d'infrastructure de ladite barre transversale, ainsi qu'une ou plusieurs bandes de renfort qui 20 épousent ladite âme dans le sens de leur épaisseur en formant, dans leur ensemble, une seconde couche de renfort ajourée, qui se superpose à la première couche en recouvrant seulement partiellement cette dernière, selon un tracé de renfort prédéterminé. polo] Les objets assignés à l'invention sont également atteints à l'aide d'un 25 procédé de fabrication d'une pièce rigide d'infrastructure et/ou d'habillage d'un habitacle de véhicule, telle qu'une barre transversale pour traverse de planche de bord, au cours duquel on réalise une âme formant une première couche d'infrastructure, de préférence à l'aide d'une première nappe en matériau polymère ou en matériau composite fibré, puis l'on superpose à ladite âme une 30 seconde couche ajourée formée d'une ou plusieurs bandes de renfort, de préférence en matériau composite fibré, que l'on applique contre ladite âme, dans le sens de l'épaisseur desdites bandes, de sorte à couvrir partiellement la surface de l'âme selon un tracé de renfort prédéterminé. [0011] Avantageusement, le choix judicieux du tracé de renfort permet de renforcer sélectivement ladite barre transversale, en appliquant sur l'âme des bandes de renfort spécifiquement voire exclusivement au niveau des portions les plus sollicitées, plutôt que de recouvrir uniformément l'ensemble de ladite âme par un renfort plein et/ou particulièrement épais. [0012] A ce titre, les lignes dudit tracé peuvent de préférence correspondre sensiblement à des lignes de force prédéfinies selon certaines conditions prévisibles de sollicitation mécanique de la barre transversale, lesdites lignes pouvant par exemple passer successivement par plusieurs points d'ancrage de ladite barre transversale situés au niveau des différentes brides de fixation. [0013] En outre, l'utilisation de bandes de renfort peu épaisses, plaquées 15 contre la surface, interne ou de préférence externe, de l'âme dont lesdites bandes épousent les contours, permet avantageusement de mettre en place facilement une structure de renfort peu saillante, et donc peu encombrante. [0014] De surcroît, la légèreté intrinsèque des bandes d'une part, qui peut résulter tant de leur finesse que du choix de leur matériau constitutif, ainsi que 20 le caractère ajouré de la seconde couche de renfort conforme à l'invention d'autre part, qui permet de ménager, dans ladite seconde couche, des zones vides de matière dans les portions de ladite couche qui sont situées en-dehors du tracé de renfort, et plus particulièrement qui sont comprises entre les bandes de renfort voisines qui délimitent lesdites zones, permettent d'alléger 25 significativement la couche de renfort, et donc plus globalement la barre transversale ainsi constituée, tout en conservant d'excellentes propriétés mécaniques, notamment de résistance à la contrainte ou de comportement vibratoire. [0015] Avantageusement, la mise en oeuvre d'une seconde couche de renfort 30 ajourée conforme à l'invention permet également d'alléger sans risque la structure d'autres pièces de la traverse, et plus particulièrement de l'âme de la barre transversale elle-même, et notamment d'amincir la paroi pleine et continue de celle-ci, dès lors que l'une au moins de ses faces, de préférence externe bombée, est renforcée par une ou plusieurs bandes de renfort appropriées venant en surépaisseur de ladite paroi. [0016] Ainsi, l'invention permet d'obtenir une pièce, et plus particulièrement une barre transversale, alliant légèreté et robustesse, au moyen d'une structure de renfort particulièrement facile et rapide à mettre en place, sur une face très accessible de l'âme. [0017] En outre, l'invention permet de n'utiliser qu'un minimum de matière première, avec peu voire pas de perte, les bandes de renfort présentant de préférence une faible épaisseur, peu ou pas de chevauchement entre elles, et pouvant par exemple être coupées à longueur, sans chutes, à partir de rouleaux présentant une largeur qui correspond directement à la largeur utile desdites bandes. [0018] Du reste, outre sa simplicité de mise en oeuvre, le procédé conforme à l'invention peut se montrer économe en outillage et en énergie, notamment lorsque l'âme et/ou les bandes de renfort sont réalisées à partir de matériaux composites. [0019] Ledit procédé présente enfin une grande polyvalence, dans la mesure où il est applicable à de nombreuses formes et dimensions de pièces et permet en particulier de réaliser, le cas échéant, des pièces renforcées de nouvelle génération qui restent dimensionnellement et techniquement compatibles et interchangeables avec les pièces d'ancienne génération. [0020] D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide des dessins annexés, fournis à titre purement illustratif et non limitatif, parmi lesquels : [0021] La figure 1 illustre, selon une vue d'ensemble en perspective, un exemple de traverse de planche de bord conforme à l'invention. [0022] La figure 2 illustre, selon une vue de détail en perspective, un principe de tracé de renfort conforme à l'invention, selon une ligne géodésique. [0023] La figure 3 illustre, selon une vue de détail en perspective de dessus, la portion renforcée de la barre transversale de la traverse de la figure 1. [0024] La figure 4 illustre, selon une vue de détail en perspective, selon un autre angle de vue, de dessous, la suite du renforcement de la portion de barre transversale de la figure 3. [0025] La présente invention concerne une traverse 1 de planche de bord pour véhicule comprenant une barre transversale 2 qui relie entre elles au moins une première bride de fixation 3 et une seconde bride de fixation 4 conçues pour permettre la fixation de ladite traverse à la caisse du véhicule, de préférence respectivement sur une portion gauche et une portion droite de ladite caisse. [0026] Tel que cela est illustré sur la figure 1, la traverse 1 comprendra de préférence également une jambe de force 5 destinée à venir en appui sur le plancher du véhicule afin de soutenir la barre transversale 2, ladite jambe de force se situant dans une position intermédiaire à distance des deux brides latérales de fixation 3, 4, de préférence sensiblement au niveau de la console centrale de la planche de bord. [0027] Par ailleurs, la traverse 1 comprendra préférentiellement, une fourche de fixation 6, de préférence déformable en cas de choc, et par exemple réalisée en acier, qui retient la traverse 1, et plus particulièrement la barre transversale 2 à une portion avant de la carrosserie du véhicule, et plus particulièrement à la caisse, et notamment au tablier qui sépare le compartiment moteur de l'habitacle, ladite fourche 6 venant de préférence en prise sur la barre transversale 2 sensiblement en vis-à-vis d'organes de réception 7 destinés à porter la colonne de direction. [0028] De préférence, la traverse 1, et plus particulièrement la barre transversale 2, s'étendra, une fois montée au sein du véhicule, 30 transversalement à la direction de marche dudit véhicule, et préférentiellement sensiblement sur toute la largeur de ce dernier, selon une direction longitudinale (ligne génératrice) que l'on notera (Y1Y'1). [0029] Ladite ligne génératrice (Y1Y'1) pourra être majoritairement voire exclusivement rectiligne, et sensiblement parallèle à la direction latérale transverse Y du véhicule. Ladite génératrice pourra également présenter localement, notamment à l'approche des brides de fixation 3, 4, des décrochements 8, marqués par des coudes curvilignes ou bien encore par une succession de segments sécants formant ligne brisée. [0030] Par convention, et par commodité de description, on désignera par « X » la direction correspondant à la direction horizontale de marche avant-arrière du véhicule, par « Y » la direction latérale transverse (gauche-droite) dudit véhicule, qui correspond globalement à la direction d'extension longitudinale de la traverse 1 et plus particulièrement de la barre transversale 2, et par « Z » la direction, ici verticale, qui forme avec les précédentes un trièdre direct. [0031] Selon l'invention, la barre transversale 2 comprend une âme 10 rigide, qui s'étend de la première bride de fixation 3 à la seconde bride de fixation 4 en formant une première couche 11 d'infrastructure de ladite barre transversale. [0032] De préférence, ladite âme 10 sera formée par une structure creuse, du genre tube ou coque, dont la base pourra suivre un contour, ouvert ou fermé, qui pourra être par exemple sensiblement circulaire, polygonal, hémicylindrique, ou encore en U, tel que cela est notamment visible sur la figure 2. [0033] L'âme 10, de préférence bombée en direction de l'habitacle, pourra être réalisée par exemple dans un matériau métallique, tel que l'acier, ou bien encore dans un matériau composite, par exemple de type à matrice polymère renforcé de fibres de verre, de carbone ou d'aramide, et éventuellement revêtu, par exemple par surmoulage, d'une coque polymère. [0034] La paroi de l'âme sera de préférence pleine et continue, sur toute la longueur de la barre 2. Elle présentera de préférence une épaisseur 30 sensiblement constante, préférentiellement assez fine, et par exemple comprise entre 0,5 mm et 3 mm, et plus particulièrement voisine de 1 mm, 1,5 mm voire 2 mm. [0035] Le creux de l'âme 10, ici orienté vers le tablier sur les figures, pourra éventuellement être rempli de mousse polymère, notamment pour améliorer 5 son comportement vis-à-vis des vibrations. [0036] Tel que cela est illustré sur la figure 1, les brides latérales de liaison 3, 4 pourront être disposées longitudinalement de part et d'autre de la barre transversale 2, sensiblement aux extrémités de cette dernière. [0037] Selon l'invention, la barre transversale 2 comprend également une ou 10 plusieurs bandes de renfort B1, B2, ... B10 qui épousent l'âme 10, et plus particulièrement sa surface externe bombée, dans le sens de leur épaisseur en formant, dans leur ensemble, une seconde couche de renfort 12 ajourée, qui se superpose à la première couche 11 en recouvrant seulement partiellement cette dernière, selon un tracé de renfort 13 prédéterminé, représenté en 15 pointillés forts sur les figures 3 et 4. [0038] Par « bande », on désigne une pièce de matériau allongée et mince, plus étroite que le périmètre qu'occupe l'âme 10 autour de sa ligne génératrice (Y1Y'1), et qui est destinée à s'étendre en longueur (sa plus grande dimension) selon l'une des lignes du tracé de renfort 13, la ligne moyenne de ladite bande 20 étant alors sensiblement parallèle à la ligne correspondante dudit tracé, et en largeur transversalement à ladite ligne du tracé. [0039] De préférence, l'épaisseur hors-tout de la bande de renfort, ici considérée sensiblement normalement à la surface apparente renforcée de l'âme 10, est strictement inférieure à la largeur de ladite bande, et a fortiori à sa 25 longueur, ladite épaisseur pouvant par exemple être au moins 5 fois, 10 fois, 20 fois, ou 30 fois plus petite que ladite largeur, voire davantage. [0040] La géométrie de la bande de renfort, et notamment sa section transverse (normale à la ligne moyenne qui définit sa longueur), pourra bien entendu faire l'objet de variantes. [0041] Ainsi, il est envisageable de conférer à la bande une section à relief, par exemple sensiblement en T, dont le sommet repose à plat contre l'âme et le pied pointe radialement vers l'extérieur de ladite âme 10, afin d'améliorer la rigidité de ladite bande à la flexion. [0042] Toutefois, l'une au moins des bandes de renfort, et de préférence l'ensemble desdites bandes de renfort B1, B2, ... B10 posséderont de préférence une épaisseur constante et uniforme, selon leur longueur comme selon leur largeur, et pourront par exemple présenter une section transverse sensiblement rectangulaire, ce qui simplifie leur fabrication et leur mise en forme. [0043] De préférence, la largeur W1, ... W10 de la ou des bande(s) de renfort B1, B2, ... B10 pourra être sensiblement comprise, à titre indicatif, entre 5 mm et 50 mm, et de préférence entre 10 mm et 20 mm, et/ou l'épaisseur de la ou des bande(s) de renfort, qui est par ailleurs de préférence sensiblement constante, pourra être sensiblement comprise entre 0,5 mm et 3 mm, et de préférence entre 1 mm et 2 mm. [0044] Avantageusement, les bandes de renfort B1, B2,... B10 seront disposées et adossées "à plat" contre la surface de l'âme 10, leur épaisseur se superposant, le cas échéant, à l'épaisseur de la paroi de ladite âme 10, et s'ajoutant à cette dernière afin d'assurer une sorte de cerclage de renforcement et notamment de contention, de préférence sur la surface externe apparente, côté bombé, de ladite âme 10. [0045] De préférence, chaque bande de renfort adhère à ladite âme 10 sur la majorité voire la totalité de sa longueur, la seconde couche 12 étant ainsi 25 directement et intimement solidarisée à la première couche 11. [0046] De préférence, le tronçon de la barre 2 ainsi renforcé correspond à celui qui doit se situer en vis-à-vis de la place du conducteur du véhicule, et plus particulièrement qui s'étend depuis la première bride de liaison 3 latérale (ici gauche) jusqu'à la jambe de force 5. Ainsi, on privilégie le renforcement et la 30 rigidification du tronçon porteur de la structure tripode de stabilisation de la traverse, qui prend appui sur la caisse du véhicule en trois zones distinctes, à savoir sur un côté, par la bride de liaison 3, sur le tablier, par la fourche 6, et sur le plancher, par la jambe de force 5. [0047] Avantageusement, la superficie cumulée des bandes de renfort étant 5 strictement inférieure à la superficie correspondante de l'âme contre laquelle elles s'appliquent, l'enveloppe de renfort formée par la seconde couche 12 conserve, en dehors des bandes de renfort, et notamment entre lesdites bandes de renfort B1, B2,... B10, des fenêtres 14 vides de matière, de préférence très étendues, qui confèrent à ladite seconde couche une grande 10 légèreté. [0048] A ce titre, le taux de recouvrement surfacique de l'âme 10 formant la première couche 11 par l'ensemble de la ou des bande(s) de renfort formant la seconde couche 12 sera de préférence inférieur ou égal à 50 %, à 30 %, voire à 20 %, et de préférence supérieur ou égal à 5 %, voire à 10 %, et pourra 15 notamment être compris dans tout intervalle délimité par l'une ou l'autre de ces bornes. [0049] Cette occupation minoritaire de la surface renforcée de l'âme par les bandes de renfort B1, B2,... B10 permet avantageusement de minimiser l'encombrement et le poids de la barre 2, en évitant d'avoir à doubler l'âme sur 20 toute sa superficie. [0050] De préférence, selon une caractéristique qui peut constituer une invention à part entière, quelle que soit la structure de la couche de renfort envisagée, le tracé de renfort 13 correspond à au moins une, et de préférence plusieurs, lignes de force L1, L2, ... L10 passant chacune par au moins deux 25 points de passage choisis P1, P2, ... P9, de préférence échelonnés à des abscisses distinctes selon la direction d'extension longitudinale (Y1111 ) de la barre transversale 2, tel que cela est illustré sur les figures 2 à 4. [0051] Lesdites lignes de force correspondent avantageusement aux lignes le long desquelles sont susceptibles de s'exercer localement les contraintes les 30 plus élevées, par exemple en traction, sous au moins un état de sollicitation mécanique prédéterminé, lorsque ledit état de sollicitation mécanique est appliqué à la barre transversale. [0052] L'état de sollicitation peut notamment refléter un modèle de contraintes, simples ou composées, ponctuelles ou réparties, correspondant à des 5 conditions d'utilisation prévisibles de la barre transversale 2, les lignes de forces pouvant alors être déduites par exemple par simulation numérique. [0053] De préférence, chaque bande de renfort peut suivre une ligne de force joignant deux points de passage, et le cas échéant être limitée au seul segment compris entre lesdits deux points, qui se retrouvent alors situés aux 10 extrémités longitudinales de ladite bande. [0054] De préférence, la ligne moyenne d'au moins une bande de renfort, considérée selon la longueur de ladite bande, et qui suit de préférence sensiblement parallèlement le tracé de la ligne de force correspondante L1, L2, ... L10, présente au moins une composante d'extension dans la direction 15 d'extension longitudinale de la barre transversale, c'est-à-dire selon la ligne génératrice (Y1Y'1) de cette dernière, ainsi que, de préférence, une composante d'enroulement autour de ladite ligne génératrice, la bande pouvant former par exemple une portion d'enveloppe sensiblement hélicoïdale, plutôt qu'un simple cerclage annulaire. 20 [0055] Selon une caractéristique préférentielle qui peut constituer une invention à part entière, et/ou un cas particulier d'alignement des bandes de renfort sur des lignes de force, le tracé d'au moins une bande de renfort B1, B2,... B10 suit sensiblement une ligne géodésique L1, L2, ... L10 de la surface de l'âme 10, et plus globalement de la barre transversale 2, ligne géodésique qui relie 25 entre eux au moins deux points de passage P1, P2, ... P9 étagés le long de ladite barre transversale 2, et correspondant à des zones de rattachement à ladite barre 2 de brides de fixation, et notamment de brides successives, qu'il s'agisse notamment de l'une ou l'autre bride latérale de fixation 3, 4, de la jambe de force 5, de la fourche 6, voire des organes de réception 7 de la 30 colonne de direction. [0056] On rappellera ici qu'une ligne géodésique correspond au plus court chemin que l'on doit parcourir sur une surface pour relier deux points de ladite surface. [0057] Avantageusement, un tel agencement permet notamment de faire courir 5 la ou les bandes de renfort selon des lignes de forces qui relient deux à deux, sur la surface renforcée, des points de passage qui correspondent aux zones d'attache de la traverse 1, et notamment à ses ancrages à la caisse et/ou à la colonne de direction, c'est-à-dire aux principaux points d'application d'efforts, au niveau desquels ladite traverse est sollicitée mécaniquement par les 10 différents éléments de son environnement. [0058] En d'autres termes, le tracé de renfort prédéterminé 13 correspondra de préférence à une ou plusieurs lignes de force géodésiques reliant chacune (au moins) deux à deux des points d'ancrage P1, P2, ... P9 de la traverse 1. [0059] A titre d'exemple, tel que cela est illustré sur les figures 3 et 4, une 15 première bande B1 pourra joindre un point P2 correspondant à l'attache inférieure de la bride de fixation latérale gauche 3 à un point P3 correspondant au point d'attache supérieur de la barre 2 avec un premier hauban 15 de la fourche 6, une seconde bande B2 pourra joindre un point P1 correspondant à l'attache supérieure de ladite bride latérale gauche 3 à un point P4, d'altitude 20 intermédiaire, correspondant à une première attache d'un pontet de suspension 7 de la colonne de direction. [0060] Une troisième bande B3 pourra joindre, sensiblement horizontalement, P3 au point P6 correspondant au point d'attache supérieur d'un second hauban 16 de la fourche 6, tandis qu'une quatrième bande, sensiblement verticale, 25 pourra joindre P3 au point intermédiaire P4, et se prolonger par une cinquième bande joignant P4 à un point P5 correspondant à un point d'attache inférieur de la barre 2 avec le premier hauban de la fourche 6. [0061] Une sixième bande B6 pourra joindre, sensiblement horizontalement, les points d'attache inférieurs respectifs P5, P8 de la barre 2 avec le premier et le 30 second hauban 15, 16. [0062] Une septième et une neuvième bande B7, B9 pourront joindre respectivement P6 et P8 à un second point intermédiaire P7 destiné à la fixation d'un second pontet de suspension de la colonne de direction, en passant par la face avant de l'âme 10. [0063] Les huitième et dixième bandes B8, B10 pourront avantageusement converger respectivement depuis les points d'attache supérieur P6 et inférieur P8 de la barre 2 au second hauban 16 jusqu'au point P9 de fixation de la barre 2 à la jambe de force 5. [0064] Les différentes bandes pourront présenter des longueurs distinctes, B1 10 et B2 étant, dans l'exemple susmentionné, plus longues que B4, B5, B7 et B9. [0065] Bien entendu, tout autre maillage de l'âme par la seconde couche de renfort 2, et plus particulièrement par les bandes de renfort, est envisageable, en choisissant librement le nombre et la position des noeuds (points de passage) du réseau de bandes, ainsi que le nombre, la taille et la répartition 15 des bandes, notamment en fonction de la configuration d'implantation de la traverse, qui pourra notamment reproduire celle des traverses existantes, et/ou encore en fonction des états de contraintes envisagés. [0066] De préférence, les bandes de renfort seront agencées de sorte à pouvoir travailler, et notamment s'opposer aux déformations et/ou aux vibrations de la 20 barre transversale, principalement à la manière de tirants, en traction selon leur longueur, c'est-à-dire en suivant les lignes de force. [0067] De préférence, au moins une bande de renfort, voire chaque bande de renfort B1, B2,... B10, est réalisée dans un matériau composite fibré comprenant des fibres, par exemple de verre, de carbone ou d'aramide, 25 disposées dans une matrice, par exemple en polymère, éventuellement thermoplastique par exemple en polyamide (PA), ou encore en thermodurcissable par exemple en époxy. [0068] De façon particulièrement préférentielle, ladite bande de renfort comporte un réseau de fibres continues qui s'étendent sans interruption sur toute la longueur de ladite bande, sensiblement parallèlement à sa ligne moyenne. [0069] Bien entendu, on pourrait envisager l'emploi d'autres matériaux pour former la ou les bandes, et notamment des alliages métalliques tels que l'acier. [0070] Toutefois, les composites seront privilégiés, en raison de leur légèreté et de leur facilité de mise en forme. [0071] Au demeurant, les différentes bandes de renfort pourront être réalisées toutes dans un même matériau, ou au contraire dans des matériaux distincts, qui pourront notamment varier par la densité, l'orientation ou la taille de leurs fibres, et qui pourront être sélectionnés et dimensionnés par exemple en fonction des contraintes que chaque bande aura à supporter. [0072] Le cas échéant, on pourra utiliser des nappes de type textile, comprenant des fibres de trame et des fibres de chaîne, et/ou des fibres obliques, dans des proportions prédéfinies (par exemple 90 % de fibres 15 continues longitudinales, et 10 % de fibres transverses). [0073] Les bandes de renfort pourront également toutes présenter des épaisseurs et/ou des formes de section transverses identiques, ce qui présente l'avantage de pouvoir tailler toute les bandes nécessaires par simple découpe à longueur d'un même rouleau de ruban ou de profilé adéquat. 20 [0074] A contrario, formes, sections et dimensions pourront varier d'une bande à l'autre. [0075] Selon une variante de réalisation préférentielle, et en particulier dans le cas où l'âme et les bandes sont réalisées dans des matériaux composites fibrés, au moins une bande de renfort B1, B2,... B10, et de préférence chaque 25 bande de renfort, pourra présenter un module d'Young supérieur à celui de l'âme 10 qu'elle contribue à renforcer. [0076] Ainsi, les bandes pourront présenter, notamment en traction longitudinale, un module d'élasticité plus important que l'âme elle-même. [0077] A titre d'exemple, on pourra utiliser pour réaliser les bandes de renfort un matériau composite à base de fibres de carbone à haut module, présentant un module d'Young de l'ordre de 100 000 MPa à 190 000 MPa, tandis que l'âme pourra être réalisée par exemple dans un composite à base de fibres de verre, dont le module d'Young est de l'ordre de 30 000 MPa à 40 000 Mpa. [0078] Selon un agencement préférentiel, la seconde couche 12 renforçant la barre transversale 2 est formée par un réseau de plusieurs bandes de renfort (B1, B2,... B10) sécantes, de préférence croisées, tel que cela est notamment le cas des première et seconde bandes B1, B2 sur les figures 3 et 4, chacune desdites bandes de renfort restant majoritairement distante des bandes de renfort voisines en dehors de ses éventuels points d'intersection avec ces dernières. [0079] Le croisement de deux bandes pourra être éventuellement réalisé par simple superposition directe. [0oso] De préférence, afin d'éviter un froncement local indésirable de l'une ou l'autre bande de renfort sous l'effet d'un changement discontinu d'orientation azimutale à la surface de l'âme, on pourra privilégier une interruption des bandes successives au franchissement des noeuds (points de passage) ou des bifurcations (ici P4 et P7 par exemple), chaque bande individuelle couvrant ainsi linéairement un seul segment géodésique. [0081] Avantageusement, le caractère disjoint et distant de bandes en-dehors de leurs jonctions ou intersections leur permet de se répartir amplement sur la surface de l'âme tout en préservant les fenêtres de dégagement 14 déjà mentionnées plus haut. [0082] Bien entendu, l'invention concerne également en tant que tel un véhicule, et notamment un véhicule automobile, de préférence terrestre et notamment à roues, destiné par exemple au transport individuel ou collectif de personnes ou de marchandises, qui est équipé d'une traverse de planche de bord conforme à l'invention. [0083] L'invention concerne enfin également un procédé de fabrication d'une pièce rigide d'infrastructure et/ou d'habillage d'un habitacle de véhicule, telle qu'une barre transversale pour traverse de planche de bord, au cours duquel on réalise une âme 10 formant une première couche d'infrastructure 11, puis l'on superpose à ladite âme une seconde couche 12 ajourée formée d'une ou plusieurs bandes de renfort B1, B2,... B10, de préférence en matériau composite fibré, que l'on applique contre ladite âme, dans le sens de l'épaisseur desdites bandes, de sorte à couvrir partiellement la surface de l'âme selon un tracé de renfort 13 prédéterminé. [0084] De préférence, l'âme 10, et plus particulièrement la première couche 11 dans son ensemble est réalisée, de préférence d'un seul tenant, par une première nappe en matériau polymère ou en matériau composite fibré formant une peau, que l'on vient de préférence plier, incurver voire emboutir pour lui conférer une forme bombée convexe. [0085] Chaque bande de renfort sera de préférence réalisée de manière homogène, d'un seul tenant, par exemple en découpant à longueur un ruban initialement flexible, de préférence offrant un réseau de fibres pour composite, voire un réseau de fibres déjà noyées dans une matrice, ledit ruban étant de largeur constante correspondante, et pouvant par exemple être obtenu par pultrusion et/ou conditionné sous la forme d'un rouleau. [0086] Les bandes de renfort peuvent ainsi avantageusement être obtenues sans chute et sans gaspillage de matière première, et se présenter de préférence sous une forme plane et régulière, aux contours lisses et réguliers, de préférence initialement droits, et par exemple rectangulaires. [0087] La ou les bandes formant la seconde couche de renfort, de préférence initialement souples, peuvent être rapportées individuellement ou collectivement et appliquées à plat contre la première nappe, elle-même disposée éventuellement à plat ou au contraire déjà préformée, dans un état rigide ou au contraire encore flexible, et ce afin d'envelopper et d'habiller l'âme 10, avant que l'ensemble formé par la réunion de la première et de la seconde couche ne soit mis en forme et/ou assemblé par pressage entre un poinçon et une matrice, de préférence à chaud, et préférentiellement selon un agencement bombé, par exemple en U. [0088] Les bandes peuvent être ainsi mises en forme et/ou fixées sur l'âme 10 5 par thermo-compression. [0089] Bien entendu, tout autre procédé approprié peut être envisagé, la fixation pouvant notamment être réalisée par collage, thermocollage, soudage, notamment aux ultrasons, couture, etc. [0090] Avantageusement, la légèreté des matériaux employés, leur facilité de 10 découpe et de mise en forme, ainsi que la simplicité du procédé, qui peut être aisément automatisé, contribuent avantageusement à réduire le temps de cycle de fabrication de la traverse 1 conforme à l'invention. [0091] Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à une variante de réalisation particulière, l'homme du métier étant notamment susceptible d'isoler 15 ou de combiner librement entre elles tout ou partie des caractéristiques décrites plus haut, et notamment d'appliquer le procédé de renfort à tout type de pièces, notamment de pièces composites, quelles que soient leurs dimensions, et leur destination, par exemple dans le domaine de l'automobile, de l'aéronautique, du matériel médical, etc. 20

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Elément de structure (1) pour pièce d'habitacle de véhicule comprenant une traverse (2) qui relie entre elles au moins une première bride de fixation (3) et une seconde bride de fixation (4) conçues pour permettre la fixation de ladite traverse à la caisse du véhicule, ledit élément de structure étant caractérisé en ce que la traverse (2) comprend une âme (10) rigide, qui s'étend de la première bride de fixation (3) à la seconde bride de fixation (4) en formant une première couche (11) d'infrastructure de ladite traverse, ainsi qu'une ou plusieurs bandes de renfort (B1, B2,... B10) qui épousent ladite âme dans le sens de leur épaisseur en formant, dans leur ensemble, une seconde couche de renfort (12) ajourée, qui se superpose à la première couche (11) en recouvrant seulement partiellement cette dernière, selon un tracé de renfort (13) prédéterminé.
2. 2. Elément de structure (1) selon la revendication 1 caractérisée en ce que le tracé de renfort (13) correspond à au moins une, et de préférence plusieurs, lignes de force (L1, L2, ... L10) passant chacune par au moins deux points de passage (P1, P2, ... P9) choisis, de préférence échelonnés à des abscisses distinctes selon la direction d'extension longitudinale (Y1Y'1) de la traverse (2), lignes de force le long desquelles sont susceptibles de s'exercer localement les contraintes les plus élevées, par exemple en traction, sous au moins un état de sollicitation mécanique prédéterminé, lorsque ledit état de sollicitation mécanique est appliqué à la traverse.
3. 3. Elément de structure (1) selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le tracé d'au moins une bande de renfort (B1, B2,... B10) suit sensiblement une ligne géodésique (L1, L2, ... L10) de la surface de l'âme (10), ligne géodésique qui relie entre eux au moins deux points de passage (P1, P2, ... P9) étagés le long de ladite traverse (2) et correspondant à des zones de rattachement à ladite traverse de brides de fixation (3, 4, 5, 6, 7).
4. 4. Elément de structure (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la largeur (W1, ... W10) de la ou des bande(s) derenfort (B1, B2,... B10) est sensiblement comprise entre 5 mm et 50 mm, et de préférence entre 10 mm et 20 mm, et/ou en ce que l'épaisseur de la ou des bande(s) de renfort, de préférence sensiblement constante, est sensiblement comprise entre 0,5 mm et 3 mm, et de préférence entre 1 mm et 2 mm.
5. 5. Elément de structure (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'au moins une bande de renfort (B1, B2,... B10) est réalisée dans un matériau composite fibré comprenant des fibres, par exemple de verre, de carbone ou d'aramide, disposées dans une matrice, par exemple en époxy, ladite bande de renfort comportant de préférence un réseau de fibres continues qui s'étendent sans interruption sur toute la longueur de ladite bande, sensiblement parallèlement à sa ligne moyenne.
6. 6. Elément de structure (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le taux de recouvrement surfacique de l'âme (10) formant la première couche (11) par l'ensemble de la ou des bande(s) de renfort formant la seconde couche (12) est inférieur ou égal à 50 %, à 30 %, voire à 20 %, et de préférence supérieur ou égal à 5 %, voire à 10 %.
7. 7. Elément de structure (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'au moins une bande de renfort (B1, B2,... B10), et de préférence chaque bande de renfort, présente un module d'Young supérieur à 20 celui de l'âme (10) qu'elle contribue à renforcer.
8. 8. Elément de structure (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la seconde couche renforçant la barre transversale est formée par un réseau de plusieurs bandes de renfort (B1, B2,... B10) sécantes, de préférence croisées, chacune desdites bandes de renfort restant 25 majoritairement distante des bandes de renfort voisines en dehors de ses éventuels points d'intersection avec ces dernières.
9. 9. Véhicule équipé d'un élément de structure selon l'une des revendications 1 à 8.
10. 10. Procédé de fabrication d'une pièce rigide d'infrastructure et/ou 30 d'habillage d'un habitacle de véhicule, telle qu'une traverse de planche debord, au cours duquel on réalise une âme (10) formant une première couche (11) d'infrastructure, de préférence à l'aide d'une première nappe en matériau polymère ou en matériau composite fibré, puis l'on superpose à ladite âme une seconde couche (12) ajourée formée d'une ou plusieurs bandes de renfort (B1, B2,... B10), de préférence en matériau composite fibré, que l'on applique contre ladite âme, dans le sens de l'épaisseur desdites bandes, de sorte à couvrir partiellement la surface de l'âme selon un tracé de renfort (13) prédéterminé.10