Brevet FR2522305A1 — publié le 19830902

Des dispositifs d'absorption d'énergie sont utilisés sous des formes très diverses dans des automobiles. En général, de tels dispositifs sont reliés aux pare-chocs avant afin d'absorber les chocs pour minimiser la détériora- tion de la caisse principale de l'automobile et pour assurer également la protection des passagers Une automobile compor- tant de tels dispositifs d'absorption d'énergie est décrite dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 344 731, déposée le 1 er février 1982 sous le titre "Front and Rear Energy Absorbing Structures for a Four Passenger Vehicle". Dans une collision frontale d'une automobile, il est souhaitable d'absorber l'énergie cinétique du véhi- cule en mouvement (énergie cinétique = mv 2) sur une longue distance d'écrasement (S) de la structure frontale (énergie absorbée: FS), o m est la masse du véhicule, g est l'accélération de la pesanteur et F est la force. Cette longue distance d'écrasement est souhaitée pour réduire la force d'écrasement (F) et la force d'accélération (F =m a) o a est l'accélération. A titre d'exemple, l'énergie cinétique d'un véhicule de 908 kg se déplaçant à une vitesse de 64 km/h ( 17,9 m/s) est: Ec 9 x 320 c 2 = 145 332 N m L'accélération souhaitable-maximale, telle qu'établie par de nombreux essais effectués sur l'homme en aéronautique et dans des systèmes de missiles, est de 36 g Ceci détermine alors le niveau de la force. F = 908 x 36 g = 320 670 N A cette force maximale d'écrasement ou résis- tance à l'écrasement de la structure frontale, la distance d'écrasement est égale à E c S -D S = 45,4 cm La distance comprise entre la cloison pare- feu et le pare-choc varie d'un véhicule à l'autre, mais dans des véhicules-de petite dimension pesant 900 kg, cette distance est de 90 cm ou moins Le moteur et d'autres équipements doivent être montés dans cet espace Le moteur agit en particulier comme un objet de grande dimension, ne pouvant être écrasé, et, comme tel, il réduit la distance d'écrasement lors d'une collision A titre d'exemple, si la largeur du moteur est de 50 cm, la distance disponible d'écrasement qui subsiste devient égale à 90 50, soit cm La distance disponible d'écrasement est inférieure de 5,4 cm à la distance d'écrasement souhaitée. A l'avant du véhicule, les deux longerons avant, s'étendant de la cloison pare-feu au pare-choc avant, assurent la plus grande partie de la résistance à l'écrase- ment Le pare-choc avant est fixé sur ces longerons, à l'avant. Le système constitué par le pare-choc avant doit résister à un choc de 8 km/h entre un obstacle sans subir de détérioration permanente, et le véhicule qu'il protège ne doit pas non plus être détérioré Pour obtenir un tel système de pare-choc, il faut des dispositifs d'absorption d'énergie capables d'effectuer des courses de 5 cm sous des forces d'environ 4500 da N La profondeur totale de tels dispositifs est habituellement d'au moins cm, ce dispositif comprenant une coque en mousse flexible ou en matière thermoplastique (polycarbonate) montée sur une poutre en caisson en alliage d'aluminium ou en acier. Cette poutre en caisson présente une profondeur de l'ordre de 5 cm pour minimiser les déformations et pour avoir une masse optimale La poutre en caisson seule s'écrase en n'absorbant que peu ou pas d'énergie lors d'une collision frontale à 50 km/h ou plus. L'invention a pour objet un véhicule ayant une meilleure tenue lors d'une collision frontale. L'invention a pour autre objet un pare-choc perfectionné pour véhicule dans lequel les caractéristiques d'absorption d'énergie et la distance d'écrasement sont améliorées dans le cas de châssis frontaux, sans accroisse- ment des dimensions des éléments concernés. Conformément à la présente invention, un véhicule comprend une caisse principale comportant une cloison pare-feu à laquelle sont fixés deux longerons qui en font saillie vers l'avant Une poutre de pare-choc avant est fixée sur les longerons La poutre de pare-choc comprend une structure en caisson allongé Deux éléments tubulaires sont disposés à l'intérieur de la poutre du pare-choc, en alignement avec les deux longerons Les élé- ments tubulaires disposés à l'intérieur de la poutre du pare-choc améliorent les caractéristiques de force d'écrase- ment et d'absorption d'énergie Les distances d'écrasement de la poutre du pare-choc s'ajoutent à la distance d'écrase- ment des longerons, de sorte que l'on obtient une plus grande distance totale d'écrasement dans le véhicule, ce qui rend possible l'absorption de plus grandes forces dans le cas de chocs frontaux. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un châssis d'automobile dans lequel la présente invention peut être utilisée; la figure 2 est une vue en perspective de l'un des éléments tubulaires disposés dans la poutre de pare-choc de l'automobile représentée sur la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective éclatée, avec coupe partielle, montrant les éléments princi- paux de l'automobile, concernés par la présente invention; la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 1; et la figure 5 est une coupe partielle suivant la ligne 5-5 de la figure 1. Comme représenté sur la figure 1, un châssis d'automobile comprend une ossature supérieure 10 fixée à une ossature inférieure ou un plancher 14 L'ossature 12 comprend des paires de montants "A" 16, de montants "B" 18 et de structures arrière 20 Des paires de longerons. 22 de toiture et de longerons inclinés 24 relient les divers montants et les diverses structures. Des traverses 26 et 28 de toiture sont fixées entre les longerons 22 de toiture Une traverse 30 de porte arrière est fixée entre les structures arrière 20. Deux éléments arrière 30 ' de ceinture relient les montants "B" 18 aux structures arrière 20. L'ossature inférieure 14 comprend une cloison pare-feu 32 disposée vers l'avant du châssis du véhicule. Une cloison 34, qui peut loger un réservoir d'essence, est disposée à proximité du centre du ch Mssis Des planchers avant et arrière sont disposés sur les deux côtés de la cloison 34. Deux longerons 36, s'étendant vers l'arrière, sont fixés entre la cloison 34 et un pare-choc arrière 38. Deux longerons 40 et 42, s'étendant vers l'avant, sont montés entre la cloison pare-feu 32 et un pare-choc avant 44. Ce pare-choc avant 44 et les éléments qui lui sont associés et qui seront décrits ci-après, ainsi que les longerons et 42 s'étendant vers l'avant, constituent la partie du véhicule à laquelle l'invention a trait plus particulière- ment. Diverses autres caractéristiques et divers autres éléments du châssis 10 sont décrits dans la demande précitée et n'ont qu'un rapport fortuit avec la présente invention Ils ne seront donc pas décrits plus en détail. Le moteur du véhicule comportant le châssis 10 est normalement placé dans la zone comprise entre des flancs 40 et 42, la cloison pare-feu 32 et le pare-choc avant 44 La distance de la cloison pare-feu 32 au pare- choc 44, dans de nombreux véhicules de petite dimension, pesant 900 kg environ, est de 90 cm ou moins Le moteur représente un objet ne pouvant être écrasé et il réduit donc la distance disponible pour un écrasement dans le cas d'une collision frontale Si la largeur du moteur est de 50 cm, la distance d'écrasement disponible restante est de 40 cm Cette valeur est inférieure de 5,4 cm à la distance d'écrasement souhaitable, comme décrit précédemment. Pour obtenir la distance d'écrasement supplé- mentaire, la présente invention utilise la largeur de la poutre de parechoc pour ajouter à la distance norma- lement disponible. L'absorption de l'énergie d'un choc frontal est réalisée par des moyens d'absorption d'énergie incorporés dans les longerons avant 40 et 42 Ces moyens d'absorption d'énergie comprennent des paires de rainures ou de déforma- tions 46 et 48 formées dans les longerons 42 et 40, res- pectivement. Comme décrit en regard de la figure 3, les longerons 40 et 42 sont constitués chacun de trois pièces pour avoir une plus grande solidité, chacune des trois pièces présentant des parties déformées, qui peuvent être considérées comme des zones de pliage ou de faiblesse de la colonne, s'étendant autour des tronçons des longerons en cours d'écrasement. Les longerons 40 et 42 s'étendent horizontale- ment, essentiellement en ligne droite, de la cloison pare-feu 32 jusqu'à l'avant du châssis du véhicule o ils sont reliés au pare-choc avant 44 L'agencement en ligne droite empêche la structure de fléchir vers l'exté- rieur lorsque le véhicule frappe contre un obstacle et il permet un affaissement ordonné de la structure pendant que l'énergie est absorbée lors du choc contre l'obstacle. Pour empêcher de façon sûre l'apparition d'efforts maximaux initiaux élevés au moment o l'obstacle est frappé par le véhicule et pour fixer les zones dans lesquelles les écrasements s'amorcent, les déformations 46 et 48 sont réalisées sur les longerons avant 40 et 42 de la manière représentée. Comme montré sur les figures 2 à 5 ainsi que sur la figure 1, le pare-choc 44 comprend une poutre allongée ayant la forme d'un caisson tubulaire rectangu- laire Deux éléments tubulaires 50 et 52 relativement courts sont disposés dans la zone ouverte du pare-choc 44, 2522305- en alignement avec les longerons avant 40 et 42, respecti- vement Les zones ouvertes des éléments tubulaires 50 et 52 sont disposées perpendiculairement à la zone ouverte de la poutre tubulaire constituant le pare-choc 44. En l'absence des éléments tubulaires 50 et 52,. le pare-choc 44 s'écraserait normalement en n'absorbant que peu ou pas d'énergie lors d'une collision frontale à km/h ou plus L'insertion des éléments tubulaires 50 et 52 dans la poutre en caisson, directement en avant des longerons avant, accroît les caractéristiques d'absorption d'énergie La distance égale à la largeur du pare-choc s'ajoute en effet à la distance d'écrasement disponible, la faisant passer, par exemple, de 40 à 45 cm lorsque le pare-choc présente une épaisseur ou profondeur de 5 cm. LE longerons avant 40 et 42 sont constitués chacun de plusieurs caisses similaires, les pièces du longeron 40 étant représentées sur la figure 3 Le longeron comprend un profilé principal 54 présentant des entailles 56 et 58, un profilé supérieur 60 présentant des entailles 62 et 64, et un profilé latéral 66 présentant des entailles 68 et 70 Des entailles et des éléments similaires sont présents dans le longeron 42 Les diverses entailles correspondent à celles désignées globalement en 48 et représentées sur la figure 1 Les entailles des profilés 54, 60 et 66 s'étendent entre des bords opposés de ces profilés. De même que l'élément 50, l'élément tubulaire 52 comprend une pièce métallique présentant une entaille ou un pli 72 qui s'étend sur toute sa périphérie Les éléments tubulaires 50 et 52 sont en alignement avec les longerons 40 et 42, en général avec leurs profilés laté- raux, le profilé latéral 66 étant représenté sur la figure 3. Comme décrit précédemment, les entailles des longerons 40 et 42 constituent des zones d'affaiblissement dans les structures et déterminent les emplacements dans lesquels des écrasements se produisent lors d'un choc. L'alignement des longerons assure un écrasement ordonné. Les entailles des éléments tubulaires 50 et 52 déterminent également les zones d'écrasement En fait, les éléments 50 et 52 amorcent l'écrasement lors d'un choc frontal avec le pare-choc 44, l'écrasement se pour- suivant le long des longerons 40 et 42 En ce qui concerne le déroulement de l'écrasement, les éléments 50 et 52 peuvent être considérés comme des prolongements des longe- rons 40 et 42 Cependant, on obtient une distance supplé- mentaire d'écrasement, sans modification fondamentale des dimensions du châssis du véhicule ou de l'aspect exté- rieur du véhicule concerné Seule une masse minimale est ajoutée au châssis du véhicule par les éléments 50 et 52. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au châssis de véhicule décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Châssis de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte une cloison parefeu ( 32), deux longerons ( 40, 42) fixés à cette cloison pare-feu de laquelle ils partent vers l'avant, une poutre ( 44) de pare-choc avant fixée aux extrémités des longerons et ayant une structure en caisson ouvert et allongé, et deux éléments tubulaires ( 50, 52) disposés à l'intérieur de la poutre de pare-choc en alignement sur les deux longerons. 2 Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones ouvertes des éléments tubulaires sont alignées perpendiculairement à la zone ouverte de la structure en caisson ouvert constituant la poutre du pare- choc. 3 Châssis selon la revendication 2, caractérisé en ce que des entailles ( 72) sont réalisées sur la péri- phérie des éléments tubulaires afin de déterminer les zones d'écrasement lors d'un choc. 4 Châssis selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux longerons présentent des entailles ( 48) alignées sur les entailles des éléments tubulaires. Châssis selon la revendication 4, caractérisé en ce que les entailles des deux longerons sont disposées vers l'avant, à proximité de leurs extrémités et à proximité immédiate de la poutre du pare-choc, afin de déterminer les zones d'écrasement de ces longerons. 6 Châssis selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux longerons comprennent plusieurs profilés ( 54, 60, 66) fixés les uns aux autres et présentant des entailles ( 56, 58; 62, 64; 68, 70), les entailles de chaque élément tubulaire étant en alignement avec l'un desdits profilés.