FR3052397A1 - COMPOSITE COMPOSITE SIDE SHOCK REINFORCEMENT FOR A MOTOR VEHICLE DOOR - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un renfort de choc latéral pour porte latérale de véhicule automobile, les deux extrémités opposées (10a, 10b) de ce renfort étant destinées à être fixées respectivement près du bord arrière et du bord avant de la doublure de la porte, ce renfort (10) étant en matière composite constituée de polymère et de fibres, caractérisé en ce que ledit renfort (10) présente des zones (11a, 12a) dont l'épaisseur (E) est supérieure à l'épaisseur (e) du reste du renfort (10).The invention relates to a lateral impact reinforcement for a motor vehicle side door, the two opposite ends (10a, 10b) of this reinforcement being intended to be fixed respectively near the rear edge and the front edge of the door lining, reinforcement (10) being made of composite material consisting of polymer and fibers, characterized in that said reinforcement (10) has areas (11a, 12a) whose thickness (E) is greater than the thickness (e) of the rest reinforcement (10).
Description
RENFORT DE CHOC EN MATIÈRE COMPOSITE POUR PORTE LATERALE DE VÉHICULE AUTOMOBILECOMPOSITE SHOCK REINFORCEMENT FOR SIDE DOOR OF MOTOR VEHICLE
La présente invention concerne un renfort de choc pour porte latérale de véhicule automobile, les deux extrémités opposées de ce renfort étant destinées à être fixées respectivement près du bord arrière et du bord avant de la doublure de la porte. L’invention concerne également un véhicule automobile dont les portes latérales sont équipées chacune d’un renfort de choc latéral selon l’invention positionné entre la doublure et le panneau extérieur de la porte.The present invention relates to a shock absorber for a motor vehicle side door, the two opposite ends of this reinforcement being intended to be fixed respectively near the rear edge and the front edge of the lining of the door. The invention also relates to a motor vehicle whose side doors are each equipped with a side impact reinforcement according to the invention positioned between the liner and the outer panel of the door.
La figure 1 montre la doublure 1 d’une porte latérale d’un véhicule automobile équipée d’un renfort de choc latéral 2. L’une des deux extrémités du renfort 2 est fixée près du bord avant 1 b de la doublure 1. L’autre extrémité du renfort 2 est fixée près du bord arrière 1a de la doublure 1.FIG. 1 shows the lining 1 of a side door of a motor vehicle equipped with a side impact reinforcement 2. One of the two ends of the reinforcement 2 is fixed near the front edge 1b of the liner 1. other end of the reinforcement 2 is fixed near the rear edge 1a of the lining 1.
La figure 2 montre la peau extérieure 3 qui recouvre la doublure 1.Figure 2 shows the outer skin 3 which covers the lining 1.
Le renfort de choc latéral 2 a pour fonction de protéger les occupants du véhicule en cas de choc latéral.The lateral impact reinforcement 2 serves to protect the occupants of the vehicle in the event of a side impact.
Les renforts connus de ce type sont habituellement en tôle d’acier ou d’aluminium mais présentent donc l’inconvénient d’augmenter la masse des véhicules et par conséquent leur consommation en carburant.Known reinforcements of this type are usually made of sheet steel or aluminum but have the disadvantage of increasing the mass of vehicles and therefore their fuel consumption.
De plus, ces renforts dégradent la qualité du bruit engendré lors de la fermeture des portes.In addition, these reinforcements degrade the quality of the noise generated when closing the doors.
En effet, ce bruit est perçu comme étant trop métallique et pas assez « sourd >>.Indeed, this noise is perceived as being too metallic and not enough "deaf".
La demanderesse a développé un renfort de porte latérale, en matière composite, c’est-à-dire constituée de fibres enrobées de polymère. Plus précisément, ce renfort est fabriqué par estampage de fibres enrobées de matière plastique sous forme de tissé (tissu) ou de bandes de fibres unidirectionnelles superposées et croisées. Lors de cet estampage, le tissé, par exemple, est déformé, semblable à l’emboutissage d’une tôle. Les extrémités opposées du renfort obtenu sont aplaties pour faciliter leur fixation sur la doublure de la porte.The Applicant has developed a side door reinforcement, composite material, that is to say made of polymer coated fibers. More specifically, this reinforcement is manufactured by stamping fibers coated with plastic material in the form of a woven (fabric) or superimposed and crossed unidirectional fiber strips. During this stamping, the woven, for example, is deformed, similar to the stamping of a sheet. The opposite ends of the reinforcement obtained are flattened to facilitate their attachment to the lining of the door.
Un tel renfort est notamment décrit dans FR 3 023 237 qui propose un renfort de choc latéral pour porte latérale de véhicule automobile dont les deux extrémités opposées de ce renfort étant destinées à être fixées respectivement près du bord arrière et du bord avant de la doublure de la porte. Ce renfort est en matière composite constituée de polymère et de fibres, et présente une section transversale qui varie et dont la longueur développée est sensiblement constante suivant la longueur du renfort entre ses deux extrémités opposées.Such a reinforcement is described in particular in FR 3,023,237, which proposes a lateral impact reinforcement for a motor vehicle side door, the two opposite ends of which are designed to be fastened respectively near the rear edge and the front edge of the liner. the door. This reinforcement is made of composite material consisting of polymer and fibers, and has a cross section that varies and whose developed length is substantially constant along the length of the reinforcement between its two opposite ends.
Un tel renfort présente de nombreux avantages car il peut être obtenu par estampage d’un tissu de fibres enrobées de polymère qui présente avant estampage une forme rectangulaire ou la forme développée du renfort et les fibres sont alignées dans le sens de la longueur et de la largeur du renfort ou des efforts principaux.Such a reinforcement has many advantages because it can be obtained by stamping a polymer-coated fiber fabric which has before stamping a rectangular shape or the developed form of the reinforcement and the fibers are aligned in the direction of the length and the width of the reinforcement or main efforts.
Ainsi, ledit tissu subit peu de découpes après l’estampage, susceptibles de former des chutes importantes et les fibres sont continues d’un bout à l’autre du renfort.Thus, said fabric undergoes few cuts after stamping, capable of forming significant drops and the fibers are continuous from one end to the other of the reinforcement.
De ce fait, les propriétés mécaniques du renfort sont très satisfaisantes.As a result, the mechanical properties of the reinforcement are very satisfactory.
Toutefois, lors d’un choc latéral, on sait qu’un renfort subit une flexion, c’est-à-dire qu’une partie de la section du renfort est sollicitée en traction tandis que l’autre partie est sollicitée en compression.However, during a side impact, it is known that a reinforcement is flexed, that is to say that a portion of the reinforcement section is biased in tension while the other part is stressed in compression.
Dans le cas d’un renfort métallique la tenue en compression est équivalente voire même supérieure à la tenue en traction. Dans le cas d’un renfort en composite à fibres continues, la tenue à la rupture en compression est plus faible que la tenue à la traction, de l’ordre de 50 à 70%.In the case of a metallic reinforcement, the compressive strength is equivalent to or even greater than the tensile strength. In the case of a continuous fiber composite reinforcement, the breaking strength in compression is lower than the tensile strength, of the order of 50 to 70%.
La présente invention a donc pour but de proposer un renfort latéral en matière composite dont la tenue en compression est améliorée. A cet effet l’invention a pour objet un renfort de choc latéral pour porte latérale de véhicule automobile, les deux extrémités opposées de ce renfort étant destinées à être fixées respectivement près du bord arrière et du bord avant de la doublure de la porte, ce renfort étant en matière composite constituée de polymère et de fibres, caractérisé en ce que ledit renfort présente des zones dont l’épaisseur est supérieure à l’épaisseur du reste du renfort.The present invention therefore aims to provide a lateral reinforcement composite material whose compressive strength is improved. To this end, the subject of the invention is a side impact reinforcement for a motor vehicle side door, the two opposite ends of this reinforcement being intended to be fixed respectively near the rear edge and the front edge of the door lining, reinforcement being a composite material consisting of polymer and fibers, characterized in that said reinforcement has areas whose thickness is greater than the thickness of the remainder of the reinforcement.
De manière avantageuse, ces zones du renfort dont l’épaisseur est augmentée par rapport à l’épaisseur du reste du renfort permettent de renforcer la tenue en compression de ce renfort au niveau desdites zones.Advantageously, these zones of the reinforcement whose thickness is increased relative to the thickness of the remainder of the reinforcement make it possible to reinforce the compressive strength of this reinforcement at said zones.
Selon un mode de réalisation préféré, la section transversale du renfort présente sur l’une de ses faces au moins un creux et sur sa face opposée une saillie, l’épaisseur du renfort au niveau du sommet de la saillie ou au fond du creux étant supérieure à l’épaisseur du reste du renfort.According to a preferred embodiment, the cross section of the reinforcement has on one of its faces at least one hollow and on its opposite side a projection, the thickness of the reinforcement at the top of the projection or the bottom of the hollow being greater than the thickness of the rest of the reinforcement.
Ainsi, le sommet de la saillie qui, une fois le renfort monté sur une porte de véhicule, se trouve côté extérieur du véhicule, travaille surtout en compression tandis que le reste du renfort travaille en traction. La surépaisseur du sommet de la saillie permet donc d’augmenter la tenue en compression de ladite zone.Thus, the top of the projection which, once the reinforcement mounted on a vehicle door, is on the outside of the vehicle, works mainly in compression while the rest of the reinforcement works in tension. The extra thickness of the top of the projection therefore increases the compressive strength of said zone.
De préférence, la section transversale du renfort selon l’invention peut présenter au moins une forme de U, de V ou d’oméga, ouverte ou fermée.Preferably, the cross section of the reinforcement according to the invention may have at least one form of U, V or omega, open or closed.
Selon un mode de réalisation préféré, la section transversale du renfort présente une forme de double oméga ouverte, formant ainsi sur l’une des faces du renfort deux saillies ou bosses destinées à être positionnées côté extérieur du véhicule, le renfort présentant au niveau des sommets une épaisseur plus grande que celle du reste du renfort. De préférence, cette surépaisseur des sommets des bosses est constante sur la quasi-totalité du renfort en longueur.According to a preferred embodiment, the cross section of the reinforcement has a form of double omega open, thus forming on one of the faces of the reinforcement two projections or bumps intended to be positioned on the outside of the vehicle, the reinforcement having at the vertices a thickness greater than that of the rest of the reinforcement. Preferably, this extra thickness of the peaks of the bumps is constant over almost all the reinforcement in length.
Au moins l’extrémité destinée à être positionnée du côté avant de la doublure est aplatie car il n’y a pas de place du fait de l’encombrement lié aux charnières de la porte. L’extrémité opposée du renfort peut être moins aplatie. De préférence, les deux extrémités opposées du renfort peuvent être aplaties.At least the end intended to be positioned on the front side of the liner is flattened because there is no room because of the congestion related to the hinges of the door. The opposite end of the reinforcement may be less flattened. Preferably, the two opposite ends of the reinforcement can be flattened.
Ces deux extrémités aplaties facilitent la fixation du renfort sur la doublure d’une porte de véhicule.These two flattened ends facilitate fixing the reinforcement on the lining of a vehicle door.
De préférence également, les fibres sont agencées de manière à être continues, y compris dans les zones de surépaisseur et dans les deux extrémités opposées du renfort.Also preferably, the fibers are arranged to be continuous, including in the areas of extra thickness and in the two opposite ends of the reinforcement.
Selon une variante de réalisation, on peut également prévoir que les fibres du renfort sont par exemple constituées de fibres s’étendant perpendiculairement les unes aux autres soit sous forme d’un tissé soit sous forme de nappes de fibres unidirectionnelles (UD) positionnées selon des directions 0°/90°. Par contre au niveau des surépaisseurs des bosses, on préfère des fibres simples unidirectionnelles à 0° dans le sens de l’axe longtudinal du renfort. Il est possible également d’envisager une couche de fibres à 90° siperposant les couches des unidirectionnelles à 0° sur une large partie de lasection, afin d’assurer une bonne estampabilité (pas de désalignement/glissement des fibres UD lors de la mise en forme).According to an alternative embodiment, it is also possible for the fibers of the reinforcement to consist, for example, of fibers extending perpendicularly to one another either in the form of a woven fabric or in the form of unidirectional fiber sheets (UD) positioned according to 0 ° / 90 ° directions. On the other hand, at the level of the extra thicknesses of the bumps, unidirectional single fibers are preferred at 0 ° in the direction of the longitudinal axis of the reinforcement. It is also possible to consider a layer of fibers at 90 ° siperposant the unidirectional layers at 0 ° over a large part of the section, to ensure good stamping (no misalignment / sliding of the UD fibers during the implementation form).
De préférence, la section transversale du renfort varie et la longueur développée de cette section est sensiblement constante suivant la longueur du renfort entre ses deux extrémités opposées.Preferably, the cross section of the reinforcement varies and the developed length of this section is substantially constant along the length of the reinforcement between its two opposite ends.
Selon un autre aspect, l’invention concerne également un véhicule automobile dont les portes latérales sont équipées chacune d’un renfort de choc latéral selon l’invention. D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront encore tout au long de la description ci-après.According to another aspect, the invention also relates to a motor vehicle whose side doors are each equipped with a lateral impact reinforcement according to the invention. Other features and advantages of the invention will become apparent throughout the description below.
Aux dessins annexés, donnés à titre d’exemples, non limitatifs : - la figure 1 est une vue en perspective d’une doublure de porte latérale de véhicule comportant un renfort de choc latéral ; - la figure 2 est une vue en perspective du panneau extérieur de la porte latérale ; - la figure 3 est une vue en plan d’un renfort de choc latéral selon l’invention, - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne AA d’un renfort de choc latéral selon la figure 3, - la figure 5 est une vue en plan d’un tissu de fibres utilisé pour fabriquer le renfort représenté sur la figure 4.In the accompanying drawings, given by way of non-limiting example: FIG. 1 is a perspective view of a vehicle side door liner comprising a lateral impact reinforcement; - Figure 2 is a perspective view of the outer panel of the side door; FIG. 3 is a plan view of a lateral impact reinforcement according to the invention; FIG. 4 is a sectional view along line AA of a lateral impact reinforcement according to FIG. 3; FIG. is a plan view of a fiber fabric used to manufacture the reinforcement shown in FIG.
Les deux extrémités opposées 10a, 10b du renfort 10 selon l’invention sont destinées à être fixées respectivement près du bord arrière la et du bord avant 1b de la doublure 1 de la porte, montrée sur la figure 1.The two opposite ends 10a, 10b of the reinforcement 10 according to the invention are intended to be fixed respectively near the rear edge 1a and the front edge 1b of the lining 1 of the door, shown in FIG.
Le renfort 10 est en matière composite constituée de polymère et de fibres. A titre d’exemple, le polymère peut être choisi parmi le polypropylène, un polyamide PA, PA6, PA66 notamment pour des questions de résistance à la température, et les fibres peuvent être des fibres de verre.The reinforcement 10 is made of composite material consisting of polymer and fibers. By way of example, the polymer may be chosen from polypropylene, a polyamide PA, PA6, PA66, in particular for temperature resistance, and the fibers may be glass fibers.
Selon un mode de réalisation préféré, la section transversale du renfort 10 varie et la longueur développée de cette section est sensiblement constante suivant la longueur du renfort 10 entre ses deux extrémités opposées 10a, 10b.According to a preferred embodiment, the cross section of the reinforcement 10 varies and the developed length of this section is substantially constant along the length of the reinforcement 10 between its two opposite ends 10a, 10b.
Le renfort de choc latéral 10 selon l’invention est obtenu par estampage d’un tissu de fibres enrobées de polymère.The lateral impact reinforcement 10 according to the invention is obtained by stamping a fabric of polymer-coated fibers.
Dans l’exemple représenté sur les figures 3 et 4, le renfort 10 présente deux nervures 11,12 s’étendant d’un bout à l’autre du renfort 10 selon l’axe longitudinal et dont la section est en forme de double oméga. Ces nervures 11, 12 forment deux bosses ou saillies sur la face opposée du renfort 10 qui constituent des zones de compression du renfort 10.In the example shown in Figures 3 and 4, the reinforcement 10 has two ribs 11,12 extending from one end to the other of the reinforcement 10 along the longitudinal axis and whose section is in the form of double omega . These ribs 11, 12 form two bumps or protrusions on the opposite face of the reinforcement 10 which constitute zones of compression of the reinforcement 10.
Le tissu T présente, avant estampage, une forme rectangulaire ou la forme développée 10’ (mise à plat) du renfort 10 et les fibres sont alignées dans le sens de la longueur et de la largeur du renfort 10 ou des efforts principaux (cf. figure 5).The fabric T has, before stamping, a rectangular shape or the developed form 10 '(flattened) of the reinforcement 10 and the fibers are aligned in the direction of the length and the width of the reinforcement 10 or main efforts (cf. Figure 5).
En outre, le tissu T subit peu de découpe après l’estampage susceptible de former des chutes importantes.In addition, the fabric T undergoes little cutting after stamping may form significant falls.
Ainsi, les fibres restent continues d’un bout à l’autre du renfort 10.Thus, the fibers remain continuous from one end to the other of the reinforcement 10.
Avant l’estampage, on dépose donc des bandes de fibres BF sur la forme développée à plat 10’ (cf. figure 5) sur les zones du tissu T qui correspondent, après estampage, au sommet de la ou des bosses (ou fond des nervures 11, 12) du renfort 10. Ces bandes de fibres BF permettent d'augmenter localement l’épaisseur du tissu T et les zones où se trouvent ces bandes de fibres BF après mise en forme vont constituer les sommets lia, 12a des saillies et vont alors avoir une épaisseur E supérieure à celle e du reste du renfort 10.Before stamping, therefore, strips of BF fibers are deposited on the flattened form 10 '(see FIG. 5) on the areas of the fabric T which correspond, after embossing, to the top of the bump (s) (or bottom of the ribs 11, 12) of the reinforcement 10. These strips of BF fibers make it possible to locally increase the thickness of the fabric T and the areas where these bands of BF fibers are located after shaping will constitute the vertices 11a, 12a of the projections and will then have a thickness E greater than that e of the remainder of the reinforcement 10.
Comme on peut le voir sur la figure 4 qui représente une coupe en section transversale du renfort, on obtient bien ainsi une variation de l’épaisseur dudit renfort 10 entre les sommets des saillies lia, 12a d’épaisseur E supérieure à l’épaisseur e du reste du renfort 10.As can be seen in FIG. 4, which represents a section in cross section of the reinforcement, a variation of the thickness of said reinforcement 10 between the peaks of the projections 11a, 12a of thickness E greater than the thickness e is thus obtained. from the rest of the reinforcement 10.
On voit en outre que les deux extrémités opposées 10a, 10b du renfort 10 sont aplaties, ce qui facilite leur fixation sur des parties planes de la doublure d’une porte.It is further seen that the two opposite ends 10a, 10b of the reinforcement 10 are flattened, which facilitates their attachment to flat portions of the lining of a door.
Les fibres contenues dans le renfort 10 sont continues, y compris dans les deux extrémités opposées 10a, 10b.The fibers contained in the reinforcement 10 are continuous, including in the two opposite ends 10a, 10b.
Les extrémités aplaties 10a, 10b du renfort augmentent la largeur du renfort, mais la longueur développée de la section transversale reste la même que dans la zone centrale du renfort.The flattened ends 10a, 10b of the reinforcement increase the width of the reinforcement, but the developed length of the cross section remains the same as in the central zone of the reinforcement.
La mise en oeuvre d’un renfort selon l’invention peut être réalisée à l’aide d’un procédé d’estampage classique qui utilise en général des produits plat à épaisseur constante, la surépaisseur peut alors être mise en oeuvre à l’aide de patchs déposés au niveau de zones adéquates.The implementation of a reinforcement according to the invention can be carried out using a conventional stamping process which generally uses flat products with a constant thickness, the excess thickness can then be implemented using patches deposited at appropriate areas.
On peut également réaliser un renfort selon l’invention par un drapage manuel ou automatique par robot, consistant à déposer/positionner des bandes des fibres (enroulées initialement sur des rouleaux) : - directement sur moule représentant la forme finale de la pièce ou - sur un produit plat pour être ensuite mis en forme (essentiellement pour les composites thermoplastiques).A reinforcement according to the invention can also be made by manual or automatic lay-up by robot, consisting of depositing / positioning strips of the fibers (initially wound on rollers): directly on a mold representing the final shape of the piece or on a flat product to be subsequently shaped (essentially for thermoplastic composites).
Ce dernier procédé est particulièrement avantageux pour les pièces à géométrie complexe avec de faibles rayons telles que les pièces automobiles, un robot n’ayant pas accès à la dépose dans le fond du double oméga par exemple.The latter method is particularly advantageous for parts with complex geometry with small radii such as automotive parts, a robot that does not have access to the deposit in the bottom of the double omega, for example.
Ce procédé est le plus intéressant d’un point de vue économique car on pose la matière où on souhaite et on évite les chutes de matière.This process is the most interesting from an economic point of view because we put the material where we want and we avoid material falls.
On utilise de préférence, des bandes de fibres unidirectionnelles, mais d’un point de vue fonctionnel, il est aussi intéressant de pouvoir disposer de tissés car ils sont meilleurs en termes de tenue à la rupture, répartition des contraintes, % d’allongement.Unidirectional fiber webs are preferably used, but from a functional point of view, it is also advantageous to have woven fabrics because they are better in terms of breaking strength, stress distribution, and elongation.
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