Brevet FR2477486A1 — publié le 19810911

_477486 La présente invention se rapporte à un pare-chocs ou d'une façon plus générale à un élément avant de véhicule auto- mobile, en matière plastique, qui assure également la fonction d'un pare-chocs, cet élément avant étant réalisé avec une sec- tion transversale fermée par le montage d'une paroi de renfor- cement qui est profilée de manière à conférer au pare-chocs un degré élevé de rigidité et, par ce moyen, un excellent com- portement au choc tout en lui conservant une structure mince et légère. Il est connu que les pare-chocs en matière plastique de la technique actuelle, qui représentent en pratique un perfec- tionnement considérable comparativement aux versions métalli- ques traditionnelles, présentent différentes déficiences en ce qui concerne leur comportement au choc, en ce sens que la for- me en C généralement adoptée se révèle être la moins bien ap- propriée pour obtenir une haute rigidité avec une structure mince. Il en résulte que, si l'on n'utilise pas de fortes é- paisseurs ou si l'on n'y incorpore pas de nombreuses nervures de renforcement ou de raidissement, le profil ouvert en C pré- sente une grande souplesse en présence de chocs subis à une vitesse d'impact de seulement 4 km/h, qui est la vitesse pres- crite par les normes LSO (Organisation internationale de nor- malisation). Jusqu'à présent, on a adopté différents types de pare- chocs et d'éléments avant en matière plastique. Certains sont faits de manière à assurer essentiellement une fonction esthé- tique avec une faible rigidité et un poids réduit. D'autres ty- pes de pare-chocs présentent une forme mince avec un renforce- ment intérieur assuré par une barre ou tôle métallique qui li- mite le degré de fléchissement du pare-chocs, cette barre ou t8le ayant malheureusement l'inconvénient d'être déformée de façon permanente en cas de choc. D'autres types de pare-chocs sont pratiquement auto-por- teurs en ce sens qu'ils ont une plus forte épaisseur; ils pré- sentent par conséquent un poids plus élevé et sont montés à une plus grande distance de la caisse du véhicule. On peut donc considérer qu'en général, pour présenter un bon comportement au choc, les pare-chocs en matière plasti- que de la technique actuelle doivent, soit avoir un poids con- sidérable et être montés à une distance importante de la cais- se du véhicule, soit comporter des éléments de renforcement métalliques incorporés qui, malheureusement, conservent une déformation permanente après le choc. En dehors des pare-chocs à profil ouvert, en matière plastique ou en métal, on utilise également des pare-chocs pré- sentant un profil fermé ou en caisson, qui ont naturellement une rigidité à la flexion très supérieure à celle des profils ouverts mais présentent divers inconvénients du point de vue de l'esthétique et de la fabrication. En effet, les pare-chocs métalliques à profil en caisson sont faciles à fabriquer puis- qu'en général, ils sont constitués par de simples tubes métal- liques recourbés à leurs extrémités. Les pare-chocs en caisson en matière plastique n'ont pas trouvé d'application pratique, en raison des difficultés technologiques considérables qu'on doit surmonter pour obtenir une section fermée en une seule pièce; dans ce cas, il est en général nécessaire de mouler le pare-chocs en deux pièces distinctes et de réunir ensuite ces deux pièces l'une à l'autre par une liaison solide. Avec ce procédé, les pare-chocs ne se révèlent pas toujours acceptables, ni du point de vue esthétique, ni de celui de la solidité, ni, surtout, de celui des coûts de fabrication. Le but de l'invention est donc de réaliser un pare-chocs ou un élément avant en matière plastique présentant la forme extérieure traditionnelle mais avec une section ou un profil fermé de manière à obtenir un pare-chocs qui possède par lui- même, c'est-à-dire sans l'aide d'aucun élément métallique de support ou limiteur de course métallique, une rigidité suffi- samment élevée pour répondre aux spécifications les plus sévè- res, avec de faibles déformations élastiques et tout en conser- L477486 vant la minceur de structure habituelle. Un autre but de l'invention est de réaliser un pare- chocs ou élément avant en matière plastique du type en cais- son pour véhicule dans lequel la paroi de fermeture du pare- chocs à profil ouvert traditionnel est conformée de manière à résister dans une mesure suffisante aussi bien aux contraintes de flexion qu'aux contraintes de cisaillement et aux contrain- tes qui se manifestent au moment de l'impact et de manière à pouvoir être montée sur le pare-chocs ou élément avant par des moyens mécaniques d'une mise en oeuvre facile et rapide, sans modifier les dimensions hors tout ni l'aspect extérieur du pa- re-chocs ou de l'élément avant. Finalement, le pare-chocs à section en caisson objet de l'invention peut itre fabriqué facilement par application de techniques de moulage normales et avec une économie considéra- ble de coût de fabrication et de poids. Ces avantages ainsi que d'autres, qui apparaîtront de façon encore plus évidente à la lecture de ce qui-suit, sont obtenus dans un pare-chocs ou élément avant de véhicule auto- mobile présentant une forme extérieure classique, fait de ma- tière plastique et qui comprend, suivant l'invention, un pare- chocs ou équivalent ayant une section ouverte, à peu près en C, qui est fermée à l'arrière de façon amovible, par au moins une plaque ou paroi de renforcement d'épaisseur variable, for- mée d'une feuille de forme à peu près rectiligne et qui pré- sente à chacune de ses extrémités opposées au moins un renfle- ment ou partie plus épaisse qui se raccorde à ladite feuille par un plan incliné et qui est muni de moyens permettant d'an- crer solidement le renforcement complet au pare-chocs, de ma- nière à obtenir une paroi de renforcement ayant un profil ap- proprié pour résister efficacement aux efforts de flexion et de cisaillement qui s'exercent sur les supports, ladite paroi de renforcement présentant le long de ses bords longitudinaux des moyens de liaison à encastrement ou équivalent qui coopè- rent avec des moyens de liaison correspondant prévus le long des bords du pare-chocs, de façon à obtenir une liaison méca- nique capable d'assurer la solidarisation des éléments et, en même temps, de résister aux tensions longitudinales qui accom- pagnent toujours les contraintes transversales. Plus particulièrement, ces renflements ou parties plus épaisses prévus aux extrémités de ladite paroi de renforce- ment sont de préférence obtenus par de larges évasements des parties terminales de la paroi, ces évasements étant tous deux dirigés vers l'intérieur du pare-chocs lui-même et raccordés à la partie principale de la paroi par des plans qui sont in- clinés d'environ 450 sur l'axe longitudinal du pare-chocs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: - la Fig. 1 est une vue en perspective éclatée d'un Dare-chocs en caisson suivant l'invention, la paroi de renfor- cement arrière étant représentée séparée du corps du pare- chocs; - la Fig. 2 est une vue en plan, prise de l'intérieur Q0 de la paroi de renforcement réaliséesuivant l'invention; - la Fig. 3 est une vue en coupe de la paroi de la Fig. 2, suivant-la ligne A-A, - les Fig. 4 et 5 sont des vues en coupe suivant les lignes B-B et respectivement C-C de la paroi de la Fig.2; - la Fig. 6 montre un segment intérieur d'un pare-chocs classique modifié conformément à l'invention; - la Fig. 7 montre en coupe un exemple de liaison en- tre la paroi de renforcement et le pare-choc; - la Fig. 8 est une vue en perspective d'une variante de réalisation de l'invention. Avant de décrire en détail la forme de réalisation re- présentée sur les dessins, il convient de faire les remarques préliminaires suivantes: Etant donné que la rigidité (résistance) à la flexion d'une section en caisson est considérablement supérieure, com- 4 17 4 ô6 me cela est bien connu, à celle offerte par les sections ou- vertes des pare-chocs classiques et étant donné que cette con- sidération ne peut pas trouver d'application pratique dans le domaine des pare-chocs en raison des graves difficultés de ca- ractère technologique que l'on a à surmonter lorsqu'il s'agit de produire des objets à section fermée, la solution proposée par l'invention consiste à réaliser un pare-chocs ayant une structure en caisson qui présente une grande stabilité et une grande solidité en réalisant séparément le pare-chocs et une plaque de fermeture arrière convenablement conformée et en as- semblant ensuite ces deux parties à l'aide de moyens mécani- ques appropriés. Pour pouvoir réaliser de cette façon la meilleure solu- tion constructive possible, on a principalement étudié et ana- lysé le comportement d'un pare-chocs soumis, par exemple, à un choc ou à d'autres phénomènes déformants. Dans cette étude, on a assimilé le parechocs à une poutre posée sur des supports et chargée en son milieu, après quoi on a évalué l'état de ten- sion résultant de la charge. Dans le cas pris pour hypothèse, l'état de tension ou de contrainte est dû, à la fois au moment de flexion et au ci- saillement; les tensions sont toujours présentes dans toutes les sections mais à des degrés différents et variables, ces tensions étant principalement des contraintes de flexion au centre tandis qu'elles sont des contraintes de cisaillement actives sur les appuis. Comme cela est connu des techniciens, les tensions dues aux contraintes de flexion exigent une sec- tion ayant un grand moment d'inertie. En pratique, on obtient ce moment d'inertie élevé en plaçant les masses à distance de l'axe neutre et, en réalité, en créant une poutre à section en caisson. Au contraire, dans les zones o la contrainte prédomi- nante est une contrainte de cisaillement (c'est-à-dire sur les points d'appui, les tensions maximales (c'est-à-dire la direction des forces principales correspondant aux contraintes de cisaillement) agissent dans une direction inclinée à 45 sur l'axe longitudinal de la poutre. Pour résister à ces tensions, il est donc nécessaire de disposer les renforcements suivant les directions des con- traintes. Le profil de la paroi de renforcement arrière et par conséquent, celui de l'ensemble du pare-chocs en caisson, ob- jet de l'invention est défini sur la base des considérations ci-dessus. Suivant l'exemple d'exécution représenté sur les des- sins, le pare-chocs en caisson suivant l'invention comprend essentiellement un pare-chocs proprement dit 1 en matière plas- tique auquel on a donné une forme et un profil correspondant à la technique classique, c'est-à-dire qui présente une section ouverte à peu près en C et dont les extrémités 2 et 3 sont re- courbées à peu près à 900 tandis que l'aile supérieure 4 et l'aile inférieure 5 sont à peu près parallèles entre elles. Par ailleurs, le pare-chocs 1 comporte des ouvertures 6 et 7 destinées à supporter les feux de position avant ainsi que les trous habituels ou ouvertures 8, 9 et 8a, 9a destinés à assu- rer la fixation du pare-chocs sur le châssis du véhicule au moyen de ferrure 10, 11 et autres éléments non représentés (Fig.l). Suivant l'invention, la fermeture de la section ouverte du pare-chocs 1 est assurée par le montage (démontable) d'une paroi de renforcement arrière désignée dans son ensemble par la référence 12 et qui est en une matière plastique analogue à celle du pare-chocs ou encore en un métal ou autre matériau approprié. La paroi de renforcement 12 est conformée de manière à résister, lorsqu'elle est montée à l'arrière du pare-chocs 1, aux contraintes de flexion aussi bien qu'aux contraintes de cisaillement et, à cet effet, elle est constituée par une pla- que plane rectiligne 13 ou légèrement incurvée pour épouser la courbure du pare-chocs et renforcée par deux nervures lon- gitudinales 14, 15, et qui présente à chacune de ses extrémi- tés opposées un large évasement qui forme une protubérance 16, 17 respectivement, dont la hauteur est à peu près égale à la profondeur du creux du pare-chocs 1. Sur le sommet de chaque protubérance 16, 17, est ménagé un trou 18, 19 qui est centré sur l'axe d'un trou correspondant 8 ou 9 du pare-chocs lorsque la paroi de renforcement 12 est mise en contact avec les ailes 4 et 5 du pare-chocs. Les protubérances 16 et 17 sont réalisées de manière à se raccorder à la surface rectiligne 13 de la plaque 12 par des plans inclinés 20 ou 21, dont chacun forme un angle aigu avec l'axe longitudinal du pare-chocs et ceci en raison du fait que, ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, les protubérances 16 et 17 sont destinées à résister aux contraintes de cisaillement maximales qui agissent sur les points de fixation du parechocs lorsque ce dernier est soumis à une contrainte. Par ailleurs, la paroi de renforcement 12 présente le lona de ses bords longitudinaux opposés incurvés, des fentes 22, 23, 24, 25, 26,etc. qui sont réparties sur toute sa lon- gueur et constituent des moyens de prise qui coopèrent avec des dents ou saillies correspondantes 27, 28, 29, 30, 31 etc. prévues sur les ailes 4 et 5 du pare-chocs et dirigées perpen- diculairement au plan de la paroi de renforcement 12. Dans le cas de pare-chocs classiques, les dents 27, 28, 29, etc. sont de préférence obtenues soit en prévoyant une ai- le supplémentaire qui s'étend longitudinalement le long de chacune des ailes 4 et 5 du pare-chocs, ou encore en prévoyant deux gorges longitudinales 32, 33 à profil à peu près en V (Fig.l, 6 et 7) et en indentant convenablement le bord infé- rieur 32a de la gorge en V supérieure pour obtenir les dents supérieures 27, 28, etc. ou le bord supérieur ou intérieur 33a de la gorge de l'aile inférieure 5 pour obtenir les dents in- férieures 29, 30, 31, etc. De cette façon, la surface externe visible des ailes 4 et 5 du pare-chocs reste - intact- tandis que la paroi de renforcement 12 reste enfermée entre les ailes, a477486 comme on le voit à la Fig. 7. La paroi de renforcement ainsi réalisée peut donc être utilisée pour fermer l'arrière du pare-chocs, ce qu'on réalise en engageant les fentes sur les dents du pare-chocs et en blo- quant ensuite cette paroi sur les ferrures du pare-chocs à travers les trous 18 et 19 des protubérances 16 et 17. En cas de choc ou d'un autre type de contrainte, le pare-chocs en caisson suivant l'invention est capable de ré- sister à de fortes contraintes de flexion et de cisaillement sans subir de déformation permanente bien que la paroi de ren- forcement ne soit pas soudée rigidement le long des bords du pare-chocs proprement dit. On constate ainsi que, compte tenu de la nature et de l'intensité des contraintes (qui peuvent de toute façon être calculées avec une bonne approximation par application des théories connues), on peut obtenir suivant l'invention une. configuration optimale de la paroi de renforcement ainsi qu'un arrangement et un dimensionnement des éléments prévus pour fi- xer cette paroi au pare-chocs qui conviennent parfaitement pour les parechocs en matière plastique munis d'une paroi de renforcement également faite de matière plastique ou éventuel- lement de métal. Suivant une autre forme de réalisation de llinvention, la paroi de renforcement peut être munie de plusieurs protu- bérances 16 et 17 réparties sur la paroi intérieure du pare- chocs dans le cas o les dimensions et les spécifications d'u- tilisation du pare-chocs l'exigent. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, il est prévu pour relier les bords longitudinaux de la paroi à ceux du pare-chocs, a l'intérieur des gorges en V du pare- chocs (Fig.8), une série de saillies prismatiques 34, 35 etc. venues de matière avec la paroi intérieure du bord 33b de l'ai- le 5 et un nombre égal de saillies prismatiques 36, 37,etc... venues de matière avec le bord inférieur 32b de l'aile 4 tan- dis qu'il est prévu le long des bords longitudinaux de la pa- a477486 roi arrière 12, des cavités 38, 39, appropriées pour s'ajuster sur les saillies prismatiques correspondantes prévues'dans les gorges en V du pare-chocs. Cette solution, qui est facilement réalisable au cours des phases de moulage du pare-chocs, permet aussi d'obtenir une liaison rigide entre les deux parties du pare-chocs tout en permettant à la paroi de renforcement, une fois reliée au pare-chocs, de fermer un élément complémentaire rigide pour l'ensemble du pare-chocs, c'est-à-dire un élément de renfor- cement et d'alignement assurant l'alignement horizontal des ailes du parechocs qui, ainsi qu'il est bien connu, tendent à présenter à la longue des ondulations et/ou des déformations. Naturellement on peut apporter différentes modifica- tions aux exemples de réalisation décrits et représentés. C' est ainsi que, par exemple, au lieu d'être faite de matière plastique, la paroi de renforcement peut également être réali- sée en métal et/ou alliage métallique ou encore en n'importe quel autre matériau approprié, tandis que le nombre des sail- lies et l'inclinaison du raccordement entre ces saillies et la paroi peuvent varier suivant les nécessités de chaque ap- plication. Par ailleurs, en dehors de sa fonction de constitu- tion de la quatrième paroi d'un pare-chocs, la paroi de renfor- cement présentant le profil décrit peut également être utili- sée pour fermer la section ouverte d'un élément avant de vé- hicule en général ou d'un autre objet manufacturé analogue qui est sujet à se déformer en réponse à un choc et/ou à d'au- tres phénomènes. REVENDICATIONS 1 - Pare-chocs ou autre élément analogue pour véhicule automobile, réalisé en une matière plastique et ayant une sec- tion en caisson, ce pare-chocs étant caractérisé en ce qu'il comprend une partie 1 de section ouverte, à peu près en C, de forme extérieure classique et qui est fermé à l'arrière de fa- çon amovible par au moins une paroi de renforcement (12) d'é- paisseur variable, qui est elle-même formée d'une feuille à peu près rectiligne ayant à chacune de ses extrémités au moins une partie renflée (16 ou 17) qui se raccorde au plan général de ladite feuille par un plan incliné et qui comporte des moyens (18, 19) permettant d'ancrer solidement l'élément de renforcement (12) au pare-chocs (1) de manière à obtenir une paroi qui présente un profil approprié pour résister aux con- traintes dues aux efforts de flexion et de cisaillement résul- tant d'un choc ou d'une déformation du pare-chocs, cette paroi ou élément de renforcement présentant le long de ses bords longitudinaux des moyens de liaison (27 à 31; 38, 39) tels que des moyens adaptés pour venir en prise avec des moyens de liaison correspondants (27 à 31; 34 à 37) prévus le long des bords longitudinaux du pare-chocs, ces moyens de liaison étant adaptés pour assurer l'établissement d'une liaison solide en- tre lesdits éléments et pour résister aux contraintes tangen- tielles longitudinales. 2 - Pare-chocs suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites parties renflées (16, 17) prévues aux ex- trémités de l'élément ou paroi de renforcement (12) sont cons- tituées par de larges évasements des extrémités de la paroi el- le-même, évasements qui sont dirigés vers l'intérieur du pare- chocs et reliés à la partie centrale (13) de la paroi (12) par des plans inclinés d'un angle pouvant atteindre 450 sur l'axe longitudinal du pare-chocs. 3 - Pare-chocs suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'ancrage prévus pour ancrer la paroi ou élément de renforcement (12) au Z477486 pare-chocs (1) sont constitués par des trous (18, 19) ménagés dans la tête des parties renflées ou évasements en regard des trous (8, 9) qui servent à fixer le pare-chocs aux ferrures de support (10,11) classiques, lesdits trous (18, 19) étant de forme appropriée pour permettre de bloquer la paroi de renfor- cement (12) sur les ferrures (10, 11) du pare- chocs à l'aide des moyens qui sont utilisés pour monter un pare-chocs clas- sique sur ces supports. 4 - Pare-chocs suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison ser- vant à assembler les bords de la paroi de renforcement (12) aux bords du pare-chocs (1) sont constitués par des fentes ou trous (22 à 26) prévus le long du bord de la paroi et par des dents ou saillies (27 à 31) obtenus par indentation des bords intérieurs de l'aile supérieure (4) et de l'aile inférieure (5) parallèles entre elles du pare-chocs à section ouverte, les liaisons entre fentes et dents étant situées partiellement à l'intérieur du corps creux du pare-chocs, de sorte que ltélé- ment de renforcement reste enfermé dans la cavité du pare-chocs) entre les bords de ce dernier et qu'il assure une fonction de maintien en forme et à plat vis-à-vis des plans des ailes op- posées (4 et 5) du pare-chocs. - Pare-chocs suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 4, caractérisé en ce que les moyens de liaison ser- vant à assembler les bords de la paroi de renforcement (12) aux bords du pare-chocs sont constitués par des saillies pris- matiques (34 à 37) prévues sur les bords intérieurs des gorges longitudinales à profil en V qui s'étendent le long des bords du pare-chocs de façon classique et par des indentations cor- respondantes (38, 39) ménagées dans les extrémités des bords de la paroi de renforcement (12).