FR3083833A1 - Assemblage d'un element en materiau polymere expanse et d'une piece d'un vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un assemblage d'un élément (10) en matériau polymère expansé, notamment en polypropylène expansé, et d'une pièce (20) d'un véhicule automobile, dans lequel au moins un élément de fixation (30) assure la fixation de la pièce (20) à l'élément en polypropylène expansé (10), la pièce (20) présentant un orifice (22) pour le passage de chaque élément de fixation, caractérisé en ce que ledit élément de fixation (30) présente une tige de longueur prédéterminée portant un filetage formant un taraud ou des ailettes, la tige étant vissée ou introduite en force sur toute sa longueur à l'intérieur d'une partie pleine (12) de l'élément en polypropylène expansé (10).

Description

ASSEMBLAGE D’UN ELEMENT EN MATERIAU POLYMERE EXPANSE ET D’UNE PIECE D’UN VEHICULE AUTOMOBILE
L'invention concerne un assemblage d’un élément en matériau polymère expansé, notamment en polypropylène expansé, et d’une pièce d’un véhicule automobile. En particulier, l’invention concerne l’assemblage d’un guide d’air en polypropylène expansé et d’une pièce telle qu’une grille.
Le respect des normes d’émissions de CO2 de plus en plus sévères conduit les constructeurs automobiles à une recherche de l’allègement des véhicules d’autant plus intensive que le nombre d’équipements d’aide à la conduite embarqués sur les véhicules tend à augmenter (capteurs de proximité, caméra, radar actif de freinage, détection d’angle mort).
Cet allègement des véhicules peut être obtenu par le remplacement de matériaux tels que le métal par un matériau polymère. L’utilisation de matériau polymère peut toutefois nécessiter un nombre important de pièces pour assurer la fixation du matériau polymère à d’autres éléments du véhicule. Ainsi, lorsque le matériau polymère est du polypropylène expansé (de sigle EPP en anglais), la fixation d’éléments annexes nécessite le surmoulage d’inserts dans la pièce en EPP. A cet effet, ΙΈΡΡ est chauffé localement par friction jusqu’à la fusion permettant ensuite le surmoulage d’un insert en un autre matériau polymère, par exemple le polypropylène. Cet insert comporte généralement un filetage interne pour la fixation d’une vis. Ce surmoulage rend plus complexe la fabrication de la pièce et augmente son coût de fabrication.
L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un assemblage d’un élément en matériau polymère expansé, notamment en polypropylène expansé, et d’une autre pièce qui soit simple, efficace et qui nécessite un faible nombre de pièces.
A cet effet, l'objet de l'invention concerne un assemblage d’un élément en matériau polymère expansé et d’une pièce d’un véhicule automobile, dans lequel au moins un élément de fixation assure la fixation de la pièce à l’élément en matériau polymère expansé, la pièce présentant un orifice pour le passage de chaque élément de fixation, caractérisé en ce que ledit élément de fixation présente une tige de longueur prédéterminée portant un filetage formant un taraud ou des ailettes, la tige étant vissée ou introduite en force sur toute sa longueur à l’intérieur d’une partie pleine de l’élément en matériau polymère expansé.
Cette introduction/vissage en force peut être obtenue pour tout type de matériau polymère expansé en appliquant un couple/une force appropriée.
Le matériau polymère de l’élément de l’assemblage selon l’invention est choisi parmi les matériaux polymères expansés, par exemple du polypropylène expansé ou du polystyrène expansé, de préférence du polypropylène expansé. De tels matériaux expansés présentent l’avantage d’être légers, ce qui permet de réaliser des éléments de faible poids. Par « matériau polymère expansé >>, on entend un matériau alvéolaire formé d'une phase polymère solide et d’une phase gazeuse dispersée. Ce type de matériau alvéolaire est aussi parfois appelé « mousse >> (« foam >> en anglais). Il s’agit notamment de matériaux rigides, à savoir qui ne se déforment pas sous l’effet de leur propre poids.
Avantageusement, on peut utiliser un polypropylène expansé de masse volumique de 30 à 90 g/L, de préférence de 30 à 45 g/L.
Ainsi, il n’est pas nécessaire de prévoir un insert spécifique pour la fixation, celle-ci résulte du vissage ou de l’introduction de la tige directement dans le matériau expansé. Ceci permet de simplifier la réalisation de l’assemblage tout en allégeant sa masse. Eventuellement, le matériau polymère expansé peut comprendre un « pré-trou >> pour faciliter l’introduction de la tige ou le vissage de la vis.
L’assemblage peut concerner tout élément d’un véhicule automobile auquel doit être fixé une ou plusieurs pièces. Aussi, dans l’assemblage selon l’invention, « une pièce >> s’entend comme « au moins une pièce >>.
Dans un mode de réalisation particulier, l’élément en matériau polymère expansé est un guide d’air destiné à être intégré à l’avant d’un véhicule entre une face avant technique et une façade avant dudit véhicule pourvue d’au moins une ouverture d’aération. Ceci permet de réduire en effet la masse de cet élément de manière notable. En particulier, ce guide d’air peut être un guide d’air supérieur, à savoir disposé au dessus d’une traverse du véhicule automobile dans la position de montage du guide d’air. En outre, ce guide d’air peut notamment être réalisé d’une seule pièce en matériau polymère expansé.
Un tel guide d’air a pour fonction de canaliser l’air pénétrant par au moins une ouverture ou grille d’aération dans la façade avant ou peau de bouclier avant du véhicule pour le conduire à un ensemble d’éléments regroupés dans ce qu’on appelle une « valise de refroidissement >>. Par ce terme, on désigne l’ensemble des éléments nécessaires au refroidissement du moteur, parfois empilés en couches ou en partie superposés. La valise de refroidissement se compose classiquement du radiateur à eau de refroidissement moteur, éventuellement de l’échangeur air-air pour le refroidissement du turbo et du condenseur.
On appelle dans le métier « face avant technique >> (FAT) une structure qui se trouve en avant du bloc moteur et qui a pour fonction de supporter différents organes, principalement le radiateur du bloc moteur. La FAT peut prendre de multiples formes. Dans certains cas, elle se réduit à une simple poutre transversale. Dans d’autres cas, elle constitue un châssis de forme plus ou moins complexe intégrant la valise de refroidissement. La FAT intègre en outre différentes fonctions telles que support de butées de capot, support de serrure de capot ou d’un jambage supportant la serrure de capot, etc.
Avantageusement, la pièce peut être une grille équipée d’un filtre. Ceci permet d’éviter l’entrainement de débris ou salissures dans l’air canalisé vers la valise de refroidissement.
Dans un mode de réalisation particulier, l’assemblage selon l’invention comprend un guide d’air tel que défini plus haut assemblé à une grille équipée d’un filtre. Avantageusement, le guide d’air peut intégrer une voie de captation d’air frais débouchant dans un plan horizontal lorsque le guide d’air est monté à l’intérieur du véhicule. La grille s’étend alors de préférence horizontalement ou sensiblement horizontalement au travers de toute la section de la voie de captation d’air. De fait, la grille repose au moins en partie sur le guide d’air sous l’effet de la gravité, ce qui facilite son montage et son maintien en place.
La grille peut comporter un bord périphérique reposant au moins en partie sur le guide d’air, ledit bord périphérique étant percé d’au moins un orifice sur sa partie reposant sur le guide d’air. Ce type d’orifice est destiné au passage d’un élément de fixation à introduire/ visser directement dans l’élément en matériau polymère expansé.
L’assemblage peut comprendre deux, notamment au moins deux, éléments de fixation traversant des orifices correspondants du bord périphérique de la grille qui recevront chacun un élément de fixation.
En raison de leur introduction directe dans l’élément en matériau polymère expansé, positionner des éléments de fixation deux fois successivement en un même emplacement de l’élément en matériau polymère expansé peut ne pas permettre une fixation efficace de la pièce.
Il peut dès lors être avantageux de prévoir que le bord périphérique de la grille reposant sur le guide d’air comporte au moins deux autres orifices non traversés, notamment initialement, par des éléments de fixation. De tels orifices pourront être utilisés et traversés par des éléments de fixation si les éléments de fixation initialement mis en place doivent être retirés, par exemple en maintenance.
L’invention concerne également un véhicule automobile comportant un assemblage selon l’invention, notamment un assemblage dans lequel l’élément en matériau polymère expansé est un guide d’air et la pièce une grille équipée d’un filtre.
L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels :
- la figure 1 est vue en perspective d’un guide d’air selon un mode de réalisation de l’invention, monté sur une FAT d’un véhicule automobile, entre la FAT et la traverse du véhicule ;
- la figure 2 est une vue montrant un agrandissement de la figure 1 au niveau d’une zone de captation d’air ;
- la figure 3 est une vue en perspective du guide d’air supérieur représenté figure 1 ;
- la figure 4 est une vue agrandie d’une partie du guide d’air de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue en coupe du guide d’air, et
- la figure 6 représente en perspective un exemple d’élément de fixation utilisé ;
- la figure 7 représente schématiquement un autre exemple d’élément de fixation.
Dans la présente description, les termes avant, arrière, supérieur, inférieur, font référence aux directions avant et arrière du véhicule, au haut et bas du véhicule, lorsque le guide d’air est monté sur le véhicule. Les axes X, Y, Z, correspondent respectivement à l’axe longitudinal (d’avant en arrière), transversal et vertical du véhicule, ce dernier reposant sur le sol. La direction verticale correspond ainsi à la direction de la gravité.
Par sensiblement horizontal, longitudinal ou vertical, on entend une direction/un plan formant un angle d’au plus ±20°, voire d’au plus 10°, avec une direction/un plan horizontal, longitudinal ou vertical.
La figure 1 représente partiellement en perspective la partie avant d’un véhicule automobile sur laquelle sont visibles la FAT 1 du véhicule, la traverse extrême avant 2 et des éléments compressibles longitudinalement 3 (crash box) solidaires des extrémités de la traverse 2. Ces éléments compressibles 3 sont fixés sur la FAT 1, en général dans le prolongement des longerons (non représentés). Entre la FAT 1 et la traverse 2, fixés à la FAT 1, sont disposés un guide d’air supérieur 10 et un guide d’air inférieur 11. Le guide d’air supérieur est disposé au dessus de la traverse 2 alors que le guide d’air inférieur 11 est disposé en dessous de la traverse 2.
La traverse 2, aussi appelée traverse extrême avant, est une pièce de structure permettant notamment d’absorber les efforts lors d’un choc frontal et de répartir ces efforts selon la nature du choc. Cette traverse sert également de support pour fixer des éléments tels qu’avertisseur sonore, équerre pour la géométrie de la face avant.
La FAT 1 intègre ici une valise de refroidissement telle que définie plus haut. Chacun des guides d’air 10, 11 est réalisé d’une pièce en matériau polymère expansé, par exemple obtenu par moulage par injection. Il s’agit par exemple de polypropylène expansé de masse volumique de 30 à 90 g/L, de préférence de 30 à 45 g/L. A titre d’exemple, les produits ARPRO® / P-block™ commercialisés par la société JSP sont utilisables, de même que les produits Neopolen® de la société BASF.
Les figures 3 à 5 montrent un assemblage d’un élément en EPP, ici le guide d’air supérieur 10, et d’une pièce 20, ici une grille équipée d’un filtre. Cette grille 20 peut être en tout matériau (polymère, métallique, ou un mélange des deux). Elle est fixée au guide d’air 10 par deux éléments de fixation 30. A cet effet, la grille 20 est percée de deux orifices 22 pour le passage de ces éléments de fixation 30.
Dans l’exemple représenté, ces orifices 22 sont disposés sur un bord périphérique 21 de la grille, plus particulièrement sur deux côtés adjacents du bord périphérique 21 (voir par exemple figures 4 et 5). Ce bord périphérique 21 comporte également deux autres orifices 23, similaires aux orifices 22.
On notera que le bord périphérique 21 repose au moins en partie sur le guide d’air supérieur 10. En particulier, le bord périphérique 21 repose sur le guide d’air supérieur 10 au niveau de ses orifices 22 et 23. Dit autrement, les orifices 22 et 23 sont disposés en regard de parties pleines 12 du guide d’air supérieur 10.
Les orifices 22 assurent le passage de deux éléments de fixation 30 et la fixation de la grille 20 au guide d’air supérieur 10. Les deux autres orifices 23 serviront au passage d’éléments de fixation 30 après un démontage des premiers éléments de fixation 30 montés au travers des orifices 22.
Chaque élément de fixation 30 présente une tige 31 de longueur prédéterminée portant un filetage 32 formant un taraud. La tige 31 est vissée en force sur toute sa longueur à l’intérieur d’une partie pleine 12 de l’élément en polypropylène expansé (le guide d’air supérieur 10), tel que visible figures 5 et
6. Dans l’exemple, l’extrémité libre 33 de la tige 31 est pointue, facilitant sa pénétration à l’intérieur de l’élément 10, son autre extrémité présentant une tête 34 conformée pour le vissage de la vis. Ainsi, le filetage 32 formant un taraud est conformé pour tarauder le trou directement dans l’élément 10.
En variante, la tige 31 pourrait porter des ailettes 32’ inclinées vers la tête 34 et régulièrement espacées, l’élément de fixation 30 présentant alors une forme générale similaire à un sapin (figure 6). Dans ce cas, l’élément de fixation est inséré en force et non plus vissé dans une partie pleine 12 de l’élément 10.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée par le nombre d’éléments de fixation 30, ni par leur forme, pourvu que cette forme puisse être insérée en force /vissée à l’intérieur de l’élément 10 en matériau polymère expansé. Afin de faciliter l’introduction/le vissage de l’élément de fixation 30, la partie pleine 12 de l’élément 10 peut comprendre des pré-trous 15, centrés par rapport aux orifices 22. De tels pré-trous 15 sont visibles sur la figure 4 pour les orifices 23.
Dans l’exemple représenté, le guide d’air supérieur 10 intègre une voie de captation d’air frais 13 débouchant dans un plan horizontal lorsque le guide d’air est monté à l’intérieur du véhicule (voir figure 2). Cette voie de captation d’air 13 est reliée à au moins une ouverture d’aération 4 ménagée dans une façade avant 5 du véhicule automobile. Cette voie de captation d’air 13 sert par exemple à l’alimentation d’une vanne dite « EGR >> via un tuyau 14. La grille 20 s’étend horizontalement, ou sensiblement horizontalement, au travers de toute la section de la voie de captation d’air 13. Autrement dit, la grille 20 repose sous l’effet de la gravité sur le guide d’air 10, ce qui facilite son maintien et son positionnement avant fixation.
En outre, on notera que le tuyau 14 débouche dans une zone située en aval de la grille 20 suivant la circulation du fluide représenté par les flèches épaisses fig. 2. Cette zone de la voie de captation d’air 13 est assez grande et permet de limiter les turbulences du flux qui va entrer dans le tuyau 14.
L’invention a été décrite avec un guide d’air en tant qu’élément en matériau polymère expansé, ici le polypropylène expansé. On comprendra néanmoins que l’assemblage selon l’invention peut être réalisé entre d’autres éléments d’un véhicule automobiles en matériau polymère expansé, notamment en EPP, et des pièces devant être assemblées à ces autres éléments.
A titre d’exemple, l’élément en matériau polymère expansé pourrait être un absorbeur de choc, un pare soleil, une console centrale et la pièce à assembler pourrait être une pièce de structure additionnelle, un renfort de paresoleil en polypropylène, ou une garniture de console centrale grainée.
L’assemblage selon l’invention est ainsi particulièrement simple à mettre en oeuvre avec un nombre réduit de pièces de sorte que la masse de la pièce n’est pas augmentée.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Assemblage d’un élément (10) en matériau polymère expansé et d’une pièce (20) d’un véhicule automobile, dans lequel au moins un élément de fixation (30) assure la fixation de la pièce (20) à l’élément (10) en matériau polymère expansé, la pièce (20) présentant un orifice (22) pour le passage de chaque élément de fixation, caractérisé en ce que ledit élément de fixation (30) présente une tige (31) de longueur prédéterminée portant un filetage (32) formant un taraud ou des ailettes (32’), la tige (31) étant vissée ou introduite en force sur toute sa longueur à l’intérieur d’une partie pleine (12) de l’élément en matériau polymère expansé (10).
  2. 2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément en matériau polymère expansé (10) est un guide d’air destiné à être intégré à l’avant d’un véhicule entre une face avant technique (1) et une façade avant (5) dudit véhicule pourvue d’au moins une ouverture d’aération (4).
  3. 3. Assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce (20) est une grille équipée d’un filtre.
  4. 4. Assemblage selon la revendication 3 d’un guide d’air et d’une grille, caractérisé en ce que le guide d’air (10) intègre une voie de captation d’air frais (13) débouchant dans un plan horizontal lorsque le guide d’air est monté à l’intérieur du véhicule et en ce que la grille (20) s’étend horizontalement au travers de toute la section de la voie de captation d’air.
  5. 5. Assemblage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la grille (20) comporte un bord périphérique (21) reposant au moins en partie sur le guide d’air (10), ledit bord périphérique (21) étant percé d’au moins un orifice (22) sur sa partie reposant sur le guide d’air.
  6. 6. Assemblage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux éléments de fixation (30) traversant des orifices correspondants du bord périphérique (21) de la grille.
  7. 7. Assemblage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le bord périphérique (21) de la grille reposant sur le guide d’air comporte au moins deux autres orifices (23) non traversés par des éléments de fixation (30).
  8. 8. Assemblage selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matériau polymère expansé est du polypropylène expansé.
  9. 9. Véhicule automobile comportant un assemblage selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
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