FR3091514A1 - Coupelle de support de suspension hybride composite integree - Google Patents
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Abstract
COUPELLE DE SUPPORT DE SUSPENSION HYBRIDE COMPOSITE INTEGREE Un ensemble de coupelle de support de suspension comprend un corps de coupelle de support de suspension composé d’un matériau composite polymère et d’un passage de roue intégré dans le corps de coupelle de support de suspension et/ou au moins un élément de renfort intégré dans le corps de coupelle de support de suspension au niveau d’une première interface de surmoulage afin de former un composant monobloc. Le au moins un élément de renfort est composé d’au moins l’un parmi un métal et un matériau composite polymère renforcé en fibres continues. Figure pour l'abrégé : Figure 2.
Description
Description
Titre de l’invention : COUPELLE DE SUPPORT DE SUSPENSION HYBRIDE COMPOSITE INTEGREE
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne une coupelle de support de suspension et un passage de roue et/ou un élément de renfort qui sont intégrés ensemble et formés à partir d’un matériau composite polymère sous la forme d’un composant monobloc pour fournir une configuration de coupelle de support de suspension hybride.
CONTEXTE DE L’INVENTION
[0002] Les véhicules utilisent de nombreux systèmes et composants de suspension différents pour absorber les vibrations des entrées de charge de route pour améliorer le contrôle du véhicule et le confort des passagers. Un tel composant de suspension est une coupelle de support de suspension qui est utilisée pour faciliter le montage d’un composant d’amortissement entre une structure fixe de véhicule et un composant de suspension pour une roue de véhicule. Classiquement, les coupelles de support de suspension ont été formées à partir de composants en acier estampé qui sont soudés ensemble pour former un ensemble final. Ces coupelles de support de suspension en acier sont lourdes, chronophages à assembler et affectent de manière indésirable la consommation de carburant. Les coupelles de support de suspension en aluminium et magnésium moulées sous pression fournissent des économies de poids par rapport aux coupelles de support de suspension en acier classiques ; cependant, ces solutions ont un surcoût qui est uniquement approprié pour certaines applications.
Résumé de l’invention
[0003] Dans un mode de réalisation exemplaire, un ensemble de coupelle de support de suspension comprend un corps de coupelle de support de suspension composé d’un matériau composite polymère et d’un passage de roue intégré dans le corps de coupelle de support de suspension et/ou au moins un élément de renfort intégré dans le corps de coupelle de support de suspension au niveau d’une première interface de surmoulage afin de former un composant monobloc. Le au moins un élément de renfort est composé d’au moins l’un parmi un métal et un matériau composite polymère renforcé en fibres continues.
[0004] Dans un autre mode de réalisation exemplaire, un procédé pour former une coupelle de support de suspension comprend les étapes consistant à : (a) former au moins un élément de renfort à partir d’un thermoplastique renforcé en fibres continues ; (b) entourer une première partie de l’élément de renfort avec un matériau composite polymère pour former un corps de coupelle de support de suspension ; (c) mouler de manière solidaire l’élément de renfort avec le corps de coupelle de support de suspension pour former un composant monobloc, dans lequel le composant monobloc comprend le corps de coupelle de support de suspension avec une partie surmoulée au niveau de la première partie de l’élément de renfort et comprenant une seconde partie de l’élément de renfort s’étendant vers l’extérieur à partir du corps de coupelle de support de suspension.
[0005] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, l’étape (a) comprend l’étape consistant à thermoformer l’élément de renfort à partir d’une feuille thermoplastique renforcée en fibres continues selon une forme prédéterminée.
[0006] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, au moins un élément de fixation est formé au niveau de la partie surmoulée de l’élément de renfort.
[0007] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, l’élément de renfort comprend un appui, un capuchon, une bride ou une plaque et dans lequel le au moins un élément de fixation comprend au moins un trou, un dispositif d’espacement et/ou une fixation.
[0008] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, au moins un élément de fixation est formé au niveau de la seconde partie de l’élément de renfort, dans lequel le au moins un élément de fixation est configuré pour fixer l’ensemble de coupelle de support de suspension à une structure de véhicule.
[0009] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le procédé comprend l’étape consistant à mouler, de manière solidaire, un passage de roue composé de matériau composite polymère avec le corps de coupelle de support de suspension afin de former le composant monobloc.
[0010] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, l’étape (a) comprend en outre l’étape consistant à former le au moins un élément de renfort sous la forme d’un appui qui a une partie porteuse et une partie surmoulée, et dans lequel l’étape (b) comprend en outre les étapes consistant à placer l’appui dans un outil d’injection et à injecter un matériau composite polymère dans l’outil d’injection afin d’entourer la partie surmoulée de l’appui ; et dans lequel l’étape (c) comprend en outre l’étape consistant à retirer un composant fini de l’outil d’injection, dans lequel le composant fini comprend la partie porteuse de l’appui s’étendant vers l’extérieur du composant fini et la partie surmoulée de l’appui qui est entourée par le matériau composite polymère.
[0011] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le procédé comprend les étapes consistant à couper l’appui et former au moins un élément de fixation au niveau de la partie surmoulée de l’appui avant l’étape (b), et/ou comprenant les étapes consistant à couper l’appui et former au moins un élément de fixation au niveau de la partie porteuse de l’appui avant l’étape (b).
[0012] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le au moins un élément de fixation est formé au niveau de la partie surmoulée de l’appui, et dans lequel l’élément de fixation comprend au moins un trou pour faciliter la liaison mécanique avec le matériau composite polymère pendant le moulage par injection, et/ ou dans lequel l’élément de fixation comprend au moins une bride afin de faciliter la liaison mécanique avec le matériau composite polymère pendant le moulage par injection.
[0013] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le au moins un élément de fixation est formé au niveau de la partie porteuse de l’appui, et au moins un élément de fixation est formé dans l’outil d’injection pour l’appui et comprenant en outre, pendant l’étape (b), les étapes consistant à insérer la partie porteuse de l’appui dans l’élément de positionnement de sorte que l’élément de fixation est protégé du matériau composite polymère pendant le moulage par injection, et à appliquer la pression sur les côtés opposés de l’appui pour maintenir l’appui en place.
[0014] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, l’élément de positionnement comprend une rainure et dans lequel l’élément de fixation comprend au moins un trou, et comprenant l’étape consistant à insérer la partie porteuse de l’appui dans la rainure pour positionner l’appui dans l’outil d’injection.
[0015] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le procédé comprend l’étape consistant à utiliser au moins une première glissière pour appliquer la pression contre un premier côté de l’appui et une seconde glissière pour appliquer la pression contre un second côté de l’appui opposé au premier côté de sorte que l’appui est serrée de manière fixe entre les première et seconde glissières pendant l’injection du matériau composite polymère pour empêcher le déplacement de l’appui et pour isoler l’appui du matériau composite polymère.
[0016] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le au moins un élément de renfort comprend au moins une plaque ou un appui métallique qui est configuré pour monter le corps de coupelle de support de suspension sur une structure de véhicule fixe.
[0017] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le au moins un élément de renfort comprend au moins une structure de support composée du matériau composite polymère renforcé en fibres continues.
[0018] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, la au moins une structure de support comprend un capuchon de coupelle de support de suspension configuré pour recevoir un composant d’entretoise, et/ou dans lequel la au moins une structure de support comprend une bride de support de bras de commande de suspension.
[0019] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le au moins un élément de renfort comprend au moins une plaque métallique et au moins une structure de support composée du matériau composite polymère renforcé en fibres continues, et facultativement, dans lequel la au moins une plaque métallique est configurée pour monter le corps de coupelle de support de suspension sur une structure de véhicule fixe et la au moins une structure de support comprend une bride de support de bras de commande de suspension et/ou un capuchon de coupelle de support de suspension configuré pour recevoir un composant d’entretoise.
[0020] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, la première interface de surmoulage est entre le corps de coupelle de support de suspension et la au moins une plaque métallique et comprenant une deuxième interface de surmoulage entre la au moins une structure de support et le corps de coupelle de support de suspension.
[0021] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, un passage de roue composé d’un matériau composite polymère est intégré avec le corps de coupelle de support de suspension pour former le composant monobloc.
[0022] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le au moins un élément de renfort comprend au moins une plaque composée du matériau métallique intégré dans le corps de coupelle de support de suspension au niveau de la première interface de surmoulage et au moins une structure de support composée du matériau composite polymère renforcé en fibres continues intégré dans le corps de coupelle de support de suspension au niveau d’une deuxième interface de surmoulage, et facultativement comprenant une troisième interface de surmoulage qui intègre au moins l’un parmi un écrou, une fixation et un manchon dans le corps de coupelle de support de suspension.
[0023] Dans un autre mode de réalisation de l’un quelconque de la partie ci-dessus, le au moins un élément de renfort comprend au moins un appui composé du matériau composite polymère renforcé en fibres continues, l’appui ayant une partie porteuse s’étendant vers l’extérieur à partir du corps de coupelle de support de suspension et une partie surmoulée qui est fixée sur le corps de coupelle de support de suspension au niveau de la première interface de surmoulage et comprenant au moins un élément de fixation formé dans la partie porteuse de l’appui, dans lequel l’élément de fixation est configuré pour être fixé sur le composant porteur et facultativement le au moins un élément de fixation comprend au moins l’un parmi un trou et une bride, et facultativement, dans lequel la partie porteuse est dépourvue de matériau composite polymère.
[0024] Ces caractéristiques ainsi que les autres de la présente invention peuvent ressortir plus clairement d’après la divulgation suivante et les dessins, dont la partie suivante est une brève description.
Brève description des dessins
[0025] ❖Fig I ❖ La figure 1 est une représentation schématique d’un ensemble de suspension pour une roue de véhicule.
[0026] ❖Fig 2^ La figure 2 est une vue en éclaté d’une coupelle de support de suspension composite et d’un passage de roue composite tel qu’utilisé dans l’ensemble de suspension de la figure 1.
[0027] ❖Fig 3^ La figure 3 est une vue en perspective d’une coupelle de support de suspension composite et du passage de roue formés de manière solidaire comme un composant monobloc.
[0028] ❖Fig 4^ La figure 4 est une vue de dessus de la coupelle de support de suspension composite et du passage de roue de la figure 3.
[0029] ❖Fig 5^ La figure 5 est une vue latérale de la coupelle de support de suspension composite et du passage de roue de la figure 3.
[0030] ❖Fig La figure 6 est une vue de dessous de la coupelle de support de suspension composite et du passage de roue de la figure 3.
[0031] ❖Fig 7^ La figure 7 est une vue agrandie des éléments de renfort surmoulés dans le corps de coupelle de support de suspension pour la fixation à un bras de commande de suspension.
[0032] ❖Fig 8^ La figure 8 est une vue en éclaté d’un capuchon de coupelle de support de suspension et des éléments de support à mouler avec le capuchon de coupelle de support de suspension.
[0033] ❖Fig 9^ La figure 9 est une vue en éclaté du capuchon de la figure 8 et une zone de support de capuchon du corps de coupelle de support de suspension.
[0034] ❖Fig 10^ La figure 10 est une vue en perspective des composants de la figure 9 moulés ensemble sous la forme du composant monobloc.
[0035] ❖Fig 1 !❖ La figure 11 est une vue en coupe telle qu’identifiée sur la figure 10.
[0036] ❖Fig 12^ La figure 12 est une vue en éclaté d’une bride de support avant et d’un élément de support à mouler avec la bride de support avant.
[0037] ❖Fig 13^ La figure 13 est une vue en éclaté de la bride de support avant de la figure 12 et une zone de support de bride avant du corps de coupelle de support de suspension qui sont moulées ensemble afin de former le composant monobloc.
[0038] ❖Fig 14^ La figure 14 est une vue en coupe prise à travers la structure de la figure 13.
[0039] ❖Fig 15^ La figure 15 est une vue en éclaté d’une bride de support arrière et d’un élément de support à mouler avec la bride de support arrière.
[0040] ❖Fig 16^ La figure 16 est une vue en éclaté de la bride de support arrière de la figure 15 et d’une zone de support de bride arrière du corps de coupelle de support de suspension qui sont moulées ensemble afin de former le composant monobloc.
[0041] ❖Fig !?❖ La figure 17 est une vue en coupe prise à travers la structure de la figure 16.
[0042] ❖Fig 18^ La figure 18 est une vue en éclaté des éléments de renfort et du corps de coupelle de support de suspension.
[0043] ❖Fig 19^ La figure 19 est une vue en perspective des éléments de renforcement de la figure 18 moulés de manière solidaire avec la coupelle de support de suspension afin de former le composant monobloc et qui représente en outre des interfaces surmoulées entre les éléments de renfort et le corps de coupelle de support de suspension.
[0044] ❖Fig 20^ La figure 20 est une vue en éclaté des éléments de support et du corps de coupelle de support de suspension.
[0045] ❖Fig 21^ La figure 21 est une vue en coupe des éléments de support, tels que surmoulés dans le corps de coupelle de support de suspension de la figure 20.
[0046] ❖Fig 22^ La figure 22 décrit une étape de procédé pour réaliser un composant avec un appui en thermoplastique renforcé en fibres continues (aussi désigné par l’acronyme anglais CFRP pour « continuons fiber reinforced thermoplastic ») surmoulé.
[0047] ❖Fig 23^ La figure 23 décrit une étape de procédé pour réaliser un composant avec un appui en CFRP surmoulé.
[0048] ❖Fig 24^ La figure 24 décrit une étape de procédé pour réaliser un composant avec un appui en CFRP surmoulé.
[0049] ❖Fig 25^ La figure 25 décrit une étape de procédé pour réaliser un composant avec un appui en CFRP surmoulé.
[0050] ❖Fig 26^ La figure 26 est une représentation schématique d’un composant réalisé à partir du procédé représenté sur les figures 22 à 25.
Description des modes de réalisation
[0051] La figure 1 propose une représentation schématique d’un ensemble de suspension 10 pour une roue de véhicule 12 qui est positionné à l’intérieur d’un passage de roue 14. Une entretoise 16, réalisée avec un ressort 16a et un amortisseur 16b, est utilisée pour amortir les entrées de charge de route de la roue 12 afin de faciliter le contrôle du véhicule et d’améliorer le confort des passagers. Une coupelle de support de suspension 18 est utilisée pour faciliter le montage de l’entretoise 16 sur une structure de véhicule fixe 20, telle qu’un bâti, un châssis, une carrosserie, etc. La coupelle de support de suspension 18 est également utilisée pour faciliter le raccordement de l’entretoise 16 à un bras de commande de suspension 22 associé à la roue 12. Un passage de roue 14 est habituellement raccordé à l’entretoise 16 par des fixations mé7 caniques ou soudage par points.
[0052] Comme représenté sur la figure 2, la coupelle de support de suspension 18 comprend un corps de coupelle de support de suspension 24 et un passage de roue 26. Le corps de coupelle de support de suspension 24 et le passage de roue 26 sont formés de manière solidaire sous la forme d’un composant monobloc, comme représenté sur les figures 3 à 6. La coupelle de support de suspension 18 comprend une coupelle de support de suspension hybride composite polymère intégrée. Les matériaux polymères se présentant sous la forme de résine de moulage par injection et de thermoplastique renforcé en fibres continues (CLRP) par exemple, sont utilisés pour réduire le poids global de la coupelle de support de suspension 18. Des composants supplémentaires tels que des supports, des manchons, des rondelles, des écrous, des boulons, des vis, etc. par exemple, peuvent être surmoulés dans la coupelle de support de suspension 18 afin de réduire le coût et fournir la configuration hybride. Ceci sera abordé de manière plus détaillée ci-dessous.
[0053] Comme représenté sur les figures 3 à 6, le corps de coupelle de support de suspension 24 et le passage de roue 26 sont tous deux réalisés avec le même matériau composite polymère lors d’un seul processus, qui se traduit par un composant monobloc intégral. Dans un exemple, un processus de moulage par injection est utilisé pour obtenir l’intégration, qui sera abordée de manière plus détaillée ci-dessous. Dans un exemple, le corps de coupelle de support de suspension 24 a une épaisseur variant de 2 mm à 8 mm en fonction des exigences de conception pour une application de véhicule spécifique. L’épaisseur du passage de roue 26 peut être similaire à celle du corps de coupelle de support de suspension 24 ou peut également être modifiée si nécessaire pour des applications spécifiques.
[0054] Dans un exemple, la coupelle de support de suspension 18 comprend au moins un élément de renfort qui est intégré dans le corps de coupelle de support de suspension 24. Dans un exemple, l’élément de renfort comprend une ou plusieurs appuis ou plaques 30, 32, 34 qui sont moulés avec le corps de coupelle de support de suspension 24 comme faisant partie du composant monobloc. Dans un exemple, les plaques 30, 32, 34 sont composées d’un matériau métallique et sont surmoulées au niveau d’une première interface de surmoulage 36 (figures 6 et 19) afin de former la configuration hybride. Dans un exemple, le matériau métallique comprend un métal en feuille ou le même matériau métallique tel qu’utilisé pour une carrosserie brute (BIW) associée qui correspond à la structure de véhicule fixe 20, comme représenté sur la figure 1, par exemple. Dans un exemple, les plaques 30, 32, 34 facilitent la fixation de la coupelle de support de suspension 18 sur la BIW.
[0055] Dans un autre exemple, le au moins un élément de renfort comprend un capuchon de coupelle de support de suspension 40 qui est réalisé en CLRP et est surmoulé avec le corps de coupelle de support de suspension 24 au niveau d’une deuxième interface de moulage 42 (figures 6 et 10 àl 1). Dans un autre exemple, le au moins un élément de renfort comprend des brides de support avant 44 et arrière 46 qui sont réalisées en CFRP et sont surmoulées avec le corps de coupelle de support de suspension 24 au niveau d’une troisième interface de moulage 48 (figures 6, 13, 14, 16 et 17). L’inclusion du capuchon de coupelle de support de suspension 40 surmoulé et des brides de support avant/arrière 44, 46 fournit des propriétés mécaniques accrues dans les zones souhaitées qui, dans les exemples représentés, s’interfacent respectivement avec l’entretoise 16 et le bras de commande suspension 22.
[0056] Comme représenté sur la figure 6, on trouve une pluralité de nervures 50 formées selon un motif de nervurage spécifié pour accroître la rigidité de la coupelle de support de suspension 18 dans les zones souhaitées. On peut utiliser différentes formes de nervurage telles que carrées, rectangulaires, en forme de X, en nid d’abeille ou circulaires, dans le corps de coupelle de support de suspension 24 ou le passage de roue 26 pour rigidifier la coupelle de support de suspension 18. Il est possible de former les motifs de nervure selon n’importe quel nombre/motif souhaité via le processus de moulage par injection.
[0057] Un ou plusieurs trous de montage 52 peuvent également être formés dans le capuchon de coupelle de support de suspension 40 et le corps de coupelle de support de suspension 24 pour fournir une interface de support pour l’entretoise 16. De plus, la coupelle de support de suspension 18 peut comprendre un ou plusieurs trous de montage 54 supplémentaires qui fournissent une interface pour l’assemblage de la coupelle de support de suspension 18 avec les autres éléments du véhicule.
[0058] La figure 7 représente une vue grossie d’une interface des brides de support avant 44 et arrière 46 qui sont surmoulées avec le corps de coupelle de support de suspension 24 et qui coopèrent avec le bras de commande de suspension 22. Le bras de commande 22 est fixé avec des fixations qui passent à travers des ouvertures 56 où une fixation est serrée dans une ouverture 58 correspondante à gauche sur la figure 7 et une autre fixation est serrée dans une ouverture 60 correspondante à droite. Le corps de coupelle de support de suspension 24 comprend des parties de fente ou de manchon 62 qui reçoivent des extrémités respectives des brides de support avant 44 et arrière 46. Ces parties de manchon 62 comprennent des parois qui sont surmoulées pour mettre en prise des côtés opposés des brides de support avant 44 et arrière 46 au niveau de l’interface de surmoulage 48.
[0059] Une paroi frontale externe 64 comprend une fente ou ouverture 66 pour permettre aux fixations de traverser respectivement vers les ouvertures 58, 60. Une paroi frontale interne 68 comprend une zone plate 70 qui fournit un siège pour une tête de la fixation et un ou plusieurs bras 72 qui fixent la zone plate 70 à la paroi 68. Des structures d’entretoise ou de nervure 74 supplémentaires sont présentes autour des parties de manchon surmoulées 62 pour transférer les charges au corps de coupelle de support de suspension principal 24 et pour augmenter les propriétés mécaniques de l’interface de fixation.
[0060] Les figures 8 à 11 illustrent le capuchon de coupelle de support de suspension 40 qui transfère la charge de l’entretoise 16 à la coupelle de support de suspension 18 via le contact direct et des fixations qui traversent les ouvertures 52. Dans un exemple, le capuchon 40 peut être réalisé en CFRP ou en en feuille de métal, thermoformé ou estampé avant le surmoulage par injection. Facultativement, le capuchon 40 peut être directement formé avec un processus à un seul cycle (formage et injection). Le capuchon 40 a un corps de forme annulaire avec une ouverture 76 au niveau d’un centre du capuchon 40 pour recevoir une tête de l’entretoise 16 et/ou n’importe quel capteur ou faisceau électrique de dispositif électronique associé à ce dernier. Dans un exemple, le capuchon 40 comprend une bride externe 78 qui s’étend autour d’une périphérie externe du corps de forme annulaire dans une direction vers le corps de coupelle de support de suspension 24 pour augmenter la rigidité et transférer la charge à la paroi verticale 80 de la coupelle de support de suspension.
[0061] La paroi verticale 80 de coupelle de support de suspension s’étend vers le haut vers une partie de capuchon supérieure qui est moulée autour du capuchon 40. Dans un exemple, la zone de partie de capuchon supérieure comprend un évidement périphérique 82 pour recevoir un bord périphérique externe du capuchon 40 et des bras 84 qui sont moulés autour du capuchon 40. Les bras 84 s’étendent entre la paroi verticale 80 et une bague centrale 86 qui comprend une ouverture qui s’aligne avec l’ouverture centrale 76 dans le capuchon 40.
[0062] Une pluralité de nervures 88 sont prévues de manière supplémentaire au sommet de la coupelle de support de suspension 18 pour augmenter la résistance et la rigidité si nécessaire. Dans un exemple, l’entretoise 16 est montée directement sur le capuchon 40 et les trous 52 comprennent trois trous radialement symétriques qui sont percés à travers le capuchon 40 pour permettre le passage des fixations. Un trou 90 supplémentaire peut être prévu pour des raisons de positionnement.
[0063] Dans un exemple, les éléments de support supplémentaire, telles que des douilles à bride / limiteurs de compression 92 sont surmoulées dans les trous 52 pendant le processus de moulage par injection pour maintenir le contact métal sur métal et transférer la charge de l’entretoise 16 au capuchon supérieur du corps de coupelle de support de suspension 24. Ces douilles à bride / limiteurs de compression 92 sont nécessaires lorsque le matériau polymère est dans une relation en sandwich entre une tête de la fixation et l’entretoise assemblée 16 de sorte que l’épaisseur du matériau polymère n’est pas réduite avec le temps en raison du fluage provoqué par la force continue appliquée.
[0064] Les figures 12 à 14 représentent le surmoulage de la bride de montage avant 44 avec le corps de coupelle de support de suspension 24. Dans un exemple, la bride de montage avant 44 est un composant séparé qui est préfabriqué avant le processus de moulage par injection en thermoformant des feuilles de CFRP. La bride de montage avant 44 est utilisée pour monter le bras de commande 22, comme abordé ci-dessus. L’épaisseur de la bride de montage avant 44 peut aller de 2 mm à 8 mm, par exemple, mais peut être modifiée en fonction des exigences de charge de véhicule. Dans un exemple, les douilles métalliques / limiteurs de compression 94 sont comprimés dans un ou plusieurs trous 96 dans la bride de montage avant 44 pour éviter le contact direct du matériau de CFRP avec les fixations de montage métalliques pour les mêmes raisons d’élimination de finage. La bride de montage avant 44 est ensuite surmoulée pendant le processus de moulage par injection via les parties de manchon 62, comme décrit ci-dessus. Les nervures de renforcement 74 peuvent être formées autour de la bride de support avant pour renforcer les zones de fixation, si nécessaire. Pour la même raison, un dispositif d’espacement métallique 98 avec un écrou 100 peut être surmoulé dans le corps de coupelle de support de suspension 24 pour la fixation du bras de commande.
[0065] Les figures 15 à 17 représentent le surmoulage de la bride de montage arrière 46 avec le corps de coupelle de support de suspension 24. Dans un exemple, la bride de montage arrière 46 est un composant séparé qui est préfabriqué avant le processus de moulage par injection en thermoformant les feuilles de CFRP. La bride de montage arrière 46 est utilisée pour monter le bras de commande 22, comme abordé ci-dessus. L’épaisseur de la bride de montage arrière 46 peut aller de 2 mm à 8 mm, par exemple, mais peut être modifiée en fonction des exigences de charge de véhicule. Dans un exemple, les douilles métalliques / limiteurs de compression 94 sont comprimés dans un ou plusieurs trous 96 dans la bride de montage arrière 46 pour éviter le contact direct du matériau de CFRP avec les fixations de montage métalliques pour les mêmes raisons abordées ci-dessus. La bride de montage arrière 46 est ensuite surmoulée pendant le processus de moulage d’injection via les parties de manchon 62, comme décrit ci-dessus. Les nervures de renforcement 74 peuvent être formées autour de la bride de montage arrière pour renforcer les zones de fixation, si nécessaire. Pour la même raison, un dispositif d’espacement métallique 98 avec un écrou 100 peut être surmoulé dans le corps de coupelle de support de suspension 24 pour la fixation du bras de commande.
[0066] Les figures 18 et 19 illustrent des plaques métalliques 30, 32, 34 surmoulées dans la coupelle de support de suspension 18 pour l’assemblage à la BIW. Les plaques 30, 32, 34 sont utilisées pour faciliter l’assemblage de la coupelle de support de suspension 18 dans le véhicule en conformité avec les processus de soudage par points par résistance et d’assemblage de fixation existants. Les plaques métalliques 30, 32, 34 sont formées pour avoir au moins une surface supérieure et une surface inférieure qui sont en contact avec les surfaces des outils supérieur et inférieur. Ceci est prévu pour garantir le positionnement des plaques métalliques 30, 32, 34 et pour empêcher leur déplacement pendant le moulage par injection. Ces plaques métalliques 30, 32, 34 peuvent nécessiter un traitement de surface pour éviter la corrosion galvanique qui est une pratique classique pour l’assemblage de matériau différent dans la BIW.
[0067] Les figures 20 et 21 illustrent le surmoulage des éléments de fixation 104 supplémentaires tels que des écrous métalliques par exemple, avec la coupelle de support de suspension 18. Ils peuvent être utilisés pour fixer d’autres pièces métalliques sur la coupelle de support de suspension avec des fixations. Dans un exemple, toutes les pièces métalliques sont traitées avec un revêtement ou réalisées avec de l’acier inoxydable pour éviter la corrosion galvanique due au potentiel d’électrode différent si le matériau composite polymère contient des fibres de carbone.
[0068] La présente invention utilise un matériau composite polymère, tel que le PA66 renforcé avec des fibres discontinues et continues, par exemple pour fournir la performance mécanique améliorée dans la coupelle de support de suspension 18, ainsi qu’une réduction de poids et de coût par rapport aux conceptions moulées sous pression courantes, et sans compromettre les exigences de performance mécanique (NVH, la charge de nid de poule, la durabilité, etc.). De plus, l’intégration de la coupelle de support de suspension et du passage de roue en une seule pièce fournit les avantages d’un coût de pièce moindre, de l’élimination des étapes d’assemblage auxiliaire, d’un investissement de capital moindre et tout en évitant également la corrosion et le déchirement des pièces.
[0069] Les différentes formations de nervure, par exemple les nervures verticales et horizontales longue durée dans des motifs spécifiés, fournissent le raccordement de la coupelle de support de suspension au niveau des zones de fixation de suspension aux régions de montage de BIW, réduisant efficacement le risque d’affaissement de la coupelle de support de suspension et de défaillance en charge. Les nervures peuvent être appliquées sur une grande zone, augmentant efficacement la rigidité locale avec l’utilisation de matériau minimum. En outre, le surmoulage des brides de montage en CERP permet d’utiliser un matériau haute performance pour satisfaire les exigences de charge provoquées par le système de suspension. Le surmoulage des plaques métalliques fournit l’assemblage sans soudure de la coupelle de support de suspension sur la BIW en utilisant les processus de soudage par points par résistance et d’assemblage par fixation, largement adopté dans l’industrie automobile.
[0070] Dans une autre configuration exemplaire, un appui porteuse 28 (figure 5) est surmoulé comme faisant partie de la coupelle de support de suspension 18. Lorsque l’on remplace les coupelles de support de suspension en aluminium ou magnésium moulées sous pression classiques par une structure hybride composite polymère, certaines des caractéristiques structurelles ne peuvent pas être reproduites en utilisant l’injection directe du matériau composite polymère pour former de telles caractéristiques structurelles. Par exemple, de longs appuis porteurs ne peuvent pas être moulés directement par injection comme faisant partie d’une coupelle de support de suspension en raison des problèmes tels que la longueur d’injection, le risque de gauchissement, un angle de dépouille, etc. La présente invention surmoule un appui 30 formé à partir d’un matériau de CLRP comme faisant partie de la coupelle de support de suspension. L’utilisation du CLRP permet la fabrication de longs appuis à l’intérieur d’une pièce injectée qui, comme précédemment abordé, n’est pas faisable avec un processus d’injection classique. En outre, l’utilisation du CLRP présente également l’avantage de fournir l’appui 30 avec de plus grandes capacités de support de charge.
[0071] Un procédé pour fabriquer un composant 38 avec l’appui 28 est représenté sur les figures 22 à 25. Comme représenté sur la figure 22, l’appui 30 est formé à partir de CLRP et comprend une partie porteuse 132. L’appui 28 est placée dans un outil d’injection 134 qui comprend un outil inférieur 134a et un outil supérieur 134b qui coopèrent pour enfermer l’appui 28 à l’intérieur d’une cavité interne 136 (figure 23). Un matériau composite polymère M est injecté dans le trou d’injection 34 pour entourer une extrémité de l’appui 28, comme représenté sur la figure 24. Le composant 38 fini est retiré de l’outil d’injection 34, comme représenté sur la figure 25. Le composant 38 fini comprend un corps de composant 140 qui est moulé autour d’une partie surmoulée 142 de l’appui 28 au niveau d’une interface de surmoulage. La partie porteuse 132 de l’appui 28 fait saillie vers l’extérieur à partir du corps de composant 140 et est dépourvue de matériau périphérique.
[0072] Dans un exemple, l’appui 28 est thermoformé à partir d’une feuille organique selon une forme prédéterminée. Une fois dans la forme requise, l’appui 28 peut alors être coupé et percé / usiné pour comprendre un ou plusieurs éléments de fixation, si nécessaire. Dans un exemple, l’élément de fixation comprend au moins un trou de fixation 144 qui facilite la liaison mécanique avec le matériau composite polymère pendant l’injection. Dans un autre exemple, l’élément de fixation comprend au moins une bride 146 formée au niveau d’une extrémité de l’appui 30 pour faciliter la liaison mécanique avec le matériau composite polymère pendant l’injection. D’autres types d’éléments de fixation peuvent également être incorporés dans l’appui 28 pour s’interfacer avec le matériau composite polymère pendant l’injection pour accroître la liaison de l’appui 28 sur le corps de composant 140.
[0073] Dans un exemple, l’appui 28 est chauffé pour augmenter l’adhérence pendant l’injection. Une source de chaleur 148, telle qu’un dispositif de chauffage électrique ou élément chauffant par exemple, peut être utilisée pour chauffer l’appui 28 avant d’être placé dans l’outil 134 ou pendant le processus d’injection.
[0074] Dans un exemple, au moins un élément de fixation 150 est formé dans la partie porteuse 132 de l’appui 28. L’élément de fixation 150 peut comprendre un trou de montage avec ou sans insert métallique, bride, etc. qui est configuré pour se fixer à un composant porteur. Dans un exemple, l’élément de fixation 150 est usiné dans l’appui28 avant d’être inséré dans l’outil 134.
[0075] Dans un exemple, au moins un élément de positionnement 152 est réalisé dans l’outil d’injection 134. L’appui 28 est inséré dans l’élément de positionnement 152 et la pression est appliquée sur les côtés opposés de l’appui 28 pour maintenir l’appui en place pendant l’injection. La partie porteuse 132 de l’appui 28 est insérée dans l’élément de positionnement 152 de sorte que l’élément de fixation 150 est protégé du matériau composite polymère pendant l’injection. Dans un exemple, l’élément de positionnement 152 comprend une ramure et l’élément de fixation 150 comprend au moins un trou.
[0076] Dans un exemple, une première glissière 160 est utilisée pour appliquer la pression contre un premier côté 162 de l’appui 28 et une seconde glissière 164 est utilisée pour appliquer la pression contre un second côté 166 de l’appui 28, opposé au premier côté 162, de sorte que l’appui 28 est serré de manière fixe entre les première 160 et seconde 164 glissières pendant l’injection du matériau composite polymère. Les glissières 160, 164 maintiennent également l’appui 30 en place pendant la fermeture de l’outil 134 (figure 23). En outre, les glissières 160, 164 fournissent une interface d’étanchéité qui empêche le matériau injecté d’atteindre l’élément de positionnement 152 et la partie porteuse 132 / l’élément de fixation 150 de l’appui 28. Les glissières 160, 164 sont ensuite libérées pour permettre de retirer le composant 38 fini de l’outil 134 (figure 25).
[0077] Dans un exemple, le corps de composant 140 définit une surface planaire 170 qui entoure l’appui 28 au niveau de l’interface de surmoulage 142. La partie porteuse 132 de l’appui 28 s’étend vers l’extérieur à distance de la surface planaire 170 jusqu’à une seconde extrémité 182 qui est configurée pour la fixation via au moins une fixation 174 sur un composant porteur 176 (figure 26). Dans un exemple, le corps de composant 140 est formé à partir du matériau composite polymère pendant le processus d’injection.
[0078] La figure 26 représente une représentation schématique du corps de composant 140 composé du matériau composite polymère et qui comprend au moins un appui 28 composée à partir de matériau de CFRP. La partie porteuse 132 s’étend vers l’extérieur à partir du corps de composant 140 et l’appui 28 est fixée sur le corps de composant
140 au niveau de la partie surmontée 142 de l’appui 28. Le composant porteur 176 comprend un élément de fixation 178, telle qu’un trou par exempté, qui s’aligne avec 1e trou de l’élément de fixation 150 formé dans l’appui28 et au moins une fixation 174 fixe tés composants ensemble.
[0079] L’appui 28 s’étend à partir d’une première extrémité 180 jusqu’ à la seconde extrémité 182 pour définir une longueur d’appui qui peut varier selon tés différents paramètres de conception. L’appui a une épaisseur définie entre tés côtés 162, 166 opposés qui est limitée par 1e processus de thermoformage de CLRP.
[0080] Dans un exempté, la partie surmontée 142 comprend une lèvre ou bride 146 s’étendant de manière transversale avec la première extrémité 80 qui est surmontée avec 1e matériau composite polymère. Ceci augmente davantage la résistance de fixation de l’appui 28 sur 1e corps de composant 140. Lacultativement, des pièces métalliques peuvent être fixées à l’appui 28 par rivetage, fixation, etc. ou pendant 1e moulage par injection pour augmenter davantage tés capacités de support de charge.
[0081] La présente invention propose un appui 28 en CLRP surmonté dans une structure de corps de composant principal, telle qu’une structure de coupelle de support de suspension par exempté, qui se traduit par une réduction significative de poids et de coût lorsque l’on compare aux structures de composant en acier et en aluminium classiques. La présente invention propose un appui hors plan qui supporte la charge d’un corps de composant intégré où l’interface surmontée de l’appui est suffisamment robuste pour fournir une interface de fixation aux autres composants porteurs. En plus d’être utilisée dans tés coupelles de support de suspension, la présente invention peut être appliquée aux autres pièces réalisées par moulage par injection ou compression et qui nécessitent des appuis hors du plan principal de la pièce avec des capacités de support de charge et sans angle de dépouille.
[0082] Bien qu’un mode de réalisation préféré de la présente invention a été décrit, l’homme du métier reconnaîtra que certaines modifications peuvent entrer dans la portée de la présente invention. Pour cette raison, les revendications suivantes doivent être étudiées pour déterminer la véritable portée et 1e véritable contenu de la présente invention.
Claims (1)
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Revendications [Revendication 1] Ensemble de coupelle de support de suspension comprenant : un corps de coupelle de support de suspension comprenant un matériau composite polymère ; et un passage de roue intégré dans le corps de coupelle de support de suspension et/ou au moins un élément de renfort intégré dans le corps de coupelle de support de suspension au niveau d’une première interface de surmoulage pour former un composant monobloc, dans lequel le au moins un élément de renfort est composé d’au moins l’un parmi un métal et un matériau composite polymère renforcé en fibres continues. [Revendication 2] Ensemble de coupelle de support de suspension selon la revendication 1, dans lequel le au moins un élément de renfort comprend au moins une plaque ou un appui métallique qui est configuré(e) pour monter le corps de coupelle de support de suspension sur une structure de véhicule fixe. [Revendication 3] Ensemble de coupelle de support de suspension selon la revendication 1, dans lequel le au moins un élément de renfort comprend au moins une structure de support composée de matériau composite polymère renforcé en fibres continues. [Revendication 4] Ensemble de coupelle de support de suspension selon la revendication 3, dans lequel l’au moins une structure de support comprend un capuchon de coupelle de support de suspension configuré pour recevoir un composant d’entretoise, et/ou dans lequel l’au moins une structure de support comprend une bride de support de bras de commande de suspension. [Revendication 5] Ensemble de coupelle de support de suspension selon la revendication 1, dans lequel le au moins un élément de renfort comprend au moins une plaque métallique et au moins une structure de support composée de matériau composite polymère renforcé en fibres continues, et facultativement, dans lequel la au moins une plaque métallique est configurée pour monter le corps de coupelle de support de suspension sur une structure de véhicule fixe et la au moins une structure de support comprend une bride de support de bras de commande de suspension et/ ou un capuchon de coupelle de support de suspension configuré pour recevoir un composant d’entretoise. [Revendication 6] Ensemble de coupelle de support de suspension selon la revendication 5, dans lequel la première interface de surmoulage est entre le corps de coupelle de support de suspension et la au moins une plaque métallique, et comprenant une deuxième interface de surmoulage entre la au moins une structure de support et le corps de coupelle de support de suspension. [Revendication 7] Ensemble de coupelle de support de suspension selon la revendication 1, dans lequel le passage de roue est composé d’un matériau composite polymère et est intégré avec le corps de coupelle de support de suspension afin de former le composant monobloc. [Revendication 8] Ensemble de coupelle de support de suspension selon la revendication 1, dans lequel le au moins un élément de renfort comprend au moins une plaque composée du matériau métallique intégré dans le corps de coupelle de support de suspension au niveau de la première interface de surmoulage et au moins une structure de support composée du matériau composite polymère renforcé en fibres continues intégré dans le corps de coupelle de support de suspension au niveau d’une deuxième interface de surmoulage, et facultativement comprenant une troisième interface de surmoulage qui intègre au moins l’un d’un écrou, d’une fixation et d’un manchon dans le corps de coupelle de support de suspension. [Revendication 9] Ensemble de coupelle de support de suspension selon la revendication 1, dans lequel le au moins un élément de renfort comprend au moins un appui composé du matériau composite polymère renforcé en fibres continues, l’appui ayant une partie porteuse s’étendant vers l’extérieur à partir du corps de coupelle de support de suspension et une partie surmoulée qui est fixée sur le corps de coupelle de support de suspension au niveau de la première interface de surmoulage, et comprenant au moins un élément de fixation formé dans la partie porteuse de l’appui, dans lequel l’élément de fixation est configuré pour être fixé sur le composant porteur, et facultativement dans lequel le au moins un élément de fixation comprend au moins l’un parmi un trou et une bride, et facultativement, dans lequel la partie porteuse est dépourvue de matériau composite polymère. [Revendication 10] Procédé pour former un ensemble de coupelle de support de suspension comprenant les étapes consistant à : (a) former au moins un élément de renfort à partir de thermoplastique renforcé en fibres continues ; (b) entourer une première partie de l’élément de renfort avec un matériau composite polymère afin de former un corps de coupelle de support de suspension ; et (c) mouler de manière solidaire l’élément de renfort avec le corps de coupelle de support de suspension pour former un composant monobloc, dans lequel le composant monobloc comprend le corps de coupelle de support de suspension avec une partie surmoulée au niveau de la première partie de l’élément de renfort et comprend une seconde partie de l’élément de renfort s’étendant vers l’extérieur à partir du corps de coupelle de support de suspension. [Revendication 11] Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’étape (a) comprend une étape consistant à thermoformer l’élément de renfort à partir d’une feuille de thermoplastique renforcé en fibres continues selon une forme prédéterminée. [Revendication 12] Procédé selon la revendication 10, comprenant l’étape consistant à former au moins un élément de fixation au niveau de la partie surmoulée de l’élément de renfort. [Revendication 13] Procédé selon la revendication 12, dans lequel l’élément de renfort comprend un appui, un capuchon, une bride ou une plaque, et dans lequel la au moins un élément de fixation comprend au moins l’un parmi un trou, un dispositif d’espacement et/ou une fixation. [Revendication 14] Procédé selon la revendication 10, comprenant une étape consistant à former un élément de fixation au niveau de la seconde partie de l’élément de renfort, dans lequel le au moins un élément de fixation est configuré pour fixer l’ensemble de coupelle de support de suspension sur une structure de véhicule. [Revendication 15] Procédé selon la revendication 10, comprenant une étape consistant à mouler, de manière solidaire, un passage de roue composé du matériau composite polymère avec le corps de coupelle de support de suspension afin de former le composant monobloc. [Revendication 16] Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’étape (a) comprend en outre une étape consistant à former le au moins un élément de renfort en tant qu’un appui qui a une partie porteuse et une partie surmoulée, et dans lequel l’étape (b) comprend en outre les étapes consistant à placer l’appui dans un outil d’injection et injecter un matériau composite polymère dans l’outil d’injection pour entourer la partie surmoulée de l’appui ; et dans lequel l’étape (c) comprend en outre l’étape consistant à retirer le composant fini de l’outil d’injection, dans lequel le composant fini comprend la partie porteuse de l’appui s’étendant vers l’extérieur du composant fini et la partie surmoulée de l’appui qui est entourée par le matériau composite polymère. [Revendication 17] Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre les étapes consistant à couper l’appui et à former au moins un élément de fixation au niveau de la partie surmoulée de l’appui avant l’étape (b), et/ou comprenant les étapes consistant à couper l’appui et à former au moins un élément de fixation au niveau de la partie porteuse de l’appui avant l’étape (b). [Revendication 18] Procédé selon la revendication 17, dans lequel le au moins un élément de fixation est formé au niveau de la partie surmoulée de l’appui, et dans lequel l’élément de fixation comprend au moins un trou pour faciliter la liaison mécanique avec le matériau composite polymère pendant le moulage par injection, et/ou dans lequel l’élément de fixation comprend au moins une bride pour faciliter la liaison mécanique avec le matériau composite polymère pendant le moulage par injection. [Revendication 19] Procédé selon la revendication 17, dans lequel le au moins un élément de fixation est formé au niveau de la partie porteuse de l’appui, et comprenant une étape consistant à prévoir au moins un élément de fixation dans l’outil d’injection pour l’appui et comprenant en outre, pendant l’étape (b), les étapes consistant à insérer la partie porteuse de l’appui dans l’élément de positionnement de sorte que l’élément de fixation est protégé du matériau composite polymère pendant le moulage par injection, et appliquer la pression sur les côtés opposés de l’appui pour maintenir l’appui en place. [Revendication 20] Procédé selon la revendication 19, dans lequel l’élément de positionnement comprend une ramure et dans lequel l’élément de fixation comprend au moins un trou, et comprenant une étape consistant à insérer la partie porteuse de l’appui dans la ramure pour positionner l’appui dans l’outil d’injection. [Revendication 21] Procédé selon la revendication 19, comprenant une étape consistant à utiliser au moins une première glissière pour appliquer la pression contre un premier côté de l’appui et au moins une seconde glissière pour appliquer la pression contre un second côté de l’appui opposé au premier côté de sorte que l’appui est serrée, de manière fixe, entre les première et seconde glissières pendant l’injection du matériau composite polymère pour empêcher le déplacement de l’appui et pour isoler l’appui du matériau composite polymère. 1/26
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