Brevet FR2537068A1 — publié le 19840608

Véhicule, en particulier véhicule de tourisme à sécurité renforcée. L'invention concerne un véhicule automobile, en particulier un véhicule de tourisme tel qu'une berline ou analogue. Ces véhicules sont actuellement l'objet d'études poussées qui visent à réduire leur consommation en carburant tout en leur conservant des performances satisfaisantes et une habitabilité normale permettant le transport de quatre ou cinq personnes. Certaines solutions proposées dans ce but consistent à réduire le poids du véhicule et à améliorer ses caractéristiques aérodynamiques, en utilisant des matériaux plastiques pour réaliser la carrosserie, en donnant à celle-ci une forme aérodynamiquement pure et en aménageant, à l'intérieur du compartiment moteur, l'écoulement dwair destiné à traverser le radiateur ou le condenseur faisant partie du circuit de refroidissement ou de récupération d'énergie thermique associé au moteur. Par ailleurs, on cherche également à améliorer la sécurité, en cas de collision, des personnes transportées dans ces véhicules, en renforçant l'habitacle et en prévoyant divers dispositifs de sécurité rapportés sur la caisse ou associés à celle-ci. Ces solutions connues, qui se traduisent par un accroissement du poids et une détérioration des caractéristiques aérodynamiques, sont en général incompatibles avec les solutions mentionnées précédemment qui permettent une réduction de la consommation en carburant. La présente invention a notamment pour objet un véhicule du type précité dont la sécurité à llégard des personnes transportées est renforcée sans pour autant nuire aux qualités aérodynamiques du véhicule et à la réduction de la consommation en carburant. Le véhicule selon l'invention, dont le compartiment moteur est en avant de l'habitacle et comprend un échangeur de chaleur formant radiateur ou condenseur logé dans une gaine de circulation d'air dont l'extrémité amont débouche à l'avant du véhicule, est caractérisé en ce que la gaine constitue, en avant du moteur, une structure d'absorption de l'énergie d'un choc frontal à vitesse relativement élevée. Selon l'invention, cette gaine assure donc la double fonction d'alimenter en air un radiateur ou un condenseur d'un circuit de refroidissement ou de récupération d'énergie thermique associé au moteur du véhicule, et cela en aménageant correctement l'alimentation en air et sans nuire aux qualités aérodynamiques du véhicule, et d'assurer en même temps une protection des parties rigides du véhicule (moteur et accessoires, habitacle) et des personnes transportées dans le véhicule, en absorbant par destruction progressive l'énergie d'un choc frontal à vitesse relativement élevée, de l'ordre de 50 km/h. Le profil de la gaine assure un écoulement aérodynamique contrôlé et est, de préférence, divergent jusqu'au radiateur ou condenseur, puis convergent pour permettre une mise en vitesse de l'air La partie divergente peut comporter des ailettes ou des aubages qui peuvent servir également d'entretoises. Avantageusement, la gaine est réalisée en matériau plastique, par exemple un matériau composite résine-fibres de verre. L'absorption d'énergie par destruction progressive d'une- telle gaine est, pour une mme longueur de gaine et une masse identique ou plus faible,notablement supérieure à celle obtenue à partir d'une gaine réalisée en tôle. Selon une autre caractéristique de l'invention, cette gaine est fixée sur la partie avant de la carrosserie qui est ellemême portée par le berceau du moteur et l'habitacle du véhicule. Ce montage permet une reprise, par le berceau du moteur et l'habitacle, des efforts auxquels est soumise la partie. avant de la carrosserie ou de la caisse du véhicule. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le berceau du moteur est une structure triangulee de profilés en acier à haute résistance, fixée sur l'habitacle en des points à articulation, tandis que l'habitacle est une structure rigide dont le soubassement est formé d'un plancher, à face inférieur re lisse, sur lequel sont fixés des profilés ou caissons longitudinaux et transversaux de raidissement portant les autres éléments constitutifs de l'habitacle. Ces structures permettent un renforcement et un raidissement de l'habitacle sans augmentation de poids.. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique longitudinale, en coupe partielle, d'un véhicule selon l'invention; la figure 2 est'une vue de dessus d'une partie de ce véhicule; la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'une partie de l'habitacle de ce véhicule; la figure 4 est une vue en perspective de cette partie de lthabitacle, illustrant schématiquement le mode de fixation du berceau moteur Le véhicule automobile représenté dans les figures 1 et 2 est une berline, avantageusement du type décrit dans le Brevet français NO 81 22 319. Un tel véhicule, grâce à ses caractéristiques aérodynamiques élevées, a un coefficient de trainée inférieur à 0,20, ce qui permet une réduction sensible de sa consommation en carburant aux vitesses moyennes et élevées. Le compartiment moteur 10 de ce véhicule, situé à l'avant, comprend une gaine 12 à orientation longitudinale, dans laquelle est logé un échangeur de chaleur 14 formant le radiateur d'un circuit de refroidissement du moteur ou le condenseur d'un circuit de récupération d'énergie thermique associé au moteur du véhicule. L'extrémité avant 16 de la gaine 12, formant entrée d'air, débouche à l'extrémité avant de la carrosserie, tandis que l'extrémité arrière 18 de cette gaine constitue une fente allongée de sortie d'air sous le véhicule en dessous de la partie avant de l'habitacle et légèrement en amont du col 20 d'un venturi formé entre la surface inférieure du véhicule et la surface 22 sur laquelle repose ce véhicule. La gaine.12 est conformée'de façon a assurer une alimentation correcte en air de l'échangeur de chaleur 14, afin de limiter le volume de ce radiateur, la trainée de captation du véhicule et la puissance et la fréquence d'utilisation du ventilateur 24 associé à l'échangeur. La gaine doit, pour cela, d'une part, présenter un profil correct pour assurer une bonne entrée d'air à son extrémité avant et une bonne sortie d'air à son extrémité aval avec une remise en vitesse de l'air et une contre-pression nulle ou aussi faible que possible et, d'autre part, doit avoir une longueur supérieure ou égale à un minimum en amont et en aval de l'échangeur. L'invention utilise cette longueur de gaine en amont de l'échangeur à des fins de sécurité dans le cas d'un choc frontal ou oblique à vitesse relativement élevée (de l'ordre de 50km/h), la destruction progressive de la partie avant de la gaine permettant d'absorber l'énergie du choc en avant des parties rigides constituées par le moteur et l'habitacle. Avantageusement, la gaine 12 est réalisée en un matériau plastique tel qu'une résine armée de fibres de verre. L'utilisation de ce matériau permet1 pour une même absorption d'énergie, un gain de longueur et de poids par rapport au métal. La longueur de la gaine en avant de l'échangeur, nécessaire pour maintenir la décélération dans l'habitacle à une valeur moyenne inférieure ou égale à 30 g, est de 40 centimètres environ quand la gaine est en matériau plastique, pour un véhicule de 750 kg subissant un choc frontal à une vitesse de 50 km/h Cette longueur serait comprise entre 45 et 50 centimètres si la gaine était réalisée en métal. La gaine 12 est fixée sur la partie avant de la carrosserie du véhicule, qui est elle-même portée par le berceau 26 du moteur et l'habitacle 28. Le berceau 26 du moteur permet une répartition des efforts subis par la partie avant de la carrosserie et la gaine et leur transmission à l'habitacle 28. Le nombre des points de fixation de la gaine sur la partie avant de la carrosserie est déterminé en fonction de la rigidité de ces fixations Le berceau 26 du moteur reçoit des efforts localisés de plusieurs sources, essentiellement du groupe moteur et de la suspension, et les transmet en des points localisés de l'habitacle 28. Il est constitué par une structure triangulée de profilés à faible section travaillante en acier ou alliage leger à haute résistance, comprenant un élément inférieur 3Q sensiblement en forme de U, sur les deux branches longitudinales 32 duquel sont fixés des éléments en V 34 s'étendant vers l'extérieur et vers le haut. Les sommets de ces éléments 34 sont reliés par des barres rigides à l'habitacle 28 et les extrémités arrière des branches longitudinales 32 de l'élément inférieur 30 sont également fixées à l'habitacle 28. Les liaisons entre le berceau moteur 26 et l'habitacle 28 sont du type à articulation ou à rotule, de telle sorte que le berceau 26 ne travaille pas en flexion, mais uniquement en traction-compression. Cette structure triangulée du berceau moteur 26 permet un gain de poids sensible. L'habitacle 28 du véhicule constitue une structure rigide qui a pour rôle d'assurer la transmission des efforts de route et de garantir la sécurité des occupants lors des collisions. Cette structure comprend un soubassement 40 (figures 3 et 4) formé d'un plancher 42 raidi par des profilés ou caissons longitudinaux 44 et transversaux 46, 48 et 50. Le plancher 42 est une tôle plane dont la partie avant 52 est légèrement relevée vers le haut par pliage autour d'une ligne transversale horizontale correspondant au col 20 du venturi que forme la surface inférieure du véhicule avec la surface 22 sur laquelle repose le véhicule. La face inférieure de ce plancher 42 est lisse. Les profilés longitudinaux 44 sont fixés sur les bords longitudinaux 54 du plancher et sont recouverts par les bavolets 56 également constitués par des profilés à contour fermé. Les profilés transversaux sont au nombre de trois et sont fixés sur la face supérieure du plancher 42. Le profilé transversal avant 46 constitue une traverse supportant le tablier 58 de la caisse. Le profilé transversal médian 48 supporte les sièges avant et reçoit les rails ou glissières permettant le réglage de la position longitudinale de ces sièges. Le profilé transversal arrière 50 supporte les sièges ou la banquette arrière, ainsi que la cloison arrière 60 de l'habitacle, à laquelle est associée une traverse 62. Avantageusement, le réservoir d'essence est fixé également sur le profilé transversal arrière 50. On a représenté également sur les figures 3 et 4 les pieds arrière 64 de la caisse et leurs doublures 66, qui sont fixés sur le soubassement 40. Une console longitudinale avant 68 est fixée sur la partie avant du plancher 42 et relie le profilé transversal avant 46 et le tablier 58 au profilé transversal médian 48. Cette console transmet une partie des efforts et participe à la tenue du soubassement en flexion longitudinale. Les autres éléments constitutifs de l'habitacle (montants et encadrements de pare-brise, de portes et de pavillon) sont réalisés en profilés à contour fermé et sont fixés sur les profilés ou caissons longitudinaux et transversaux de raidissement du plancher 42. L'ensemble de l'habitacle est réalisé en tôle d'acier ordinaire. Dans cet habitacle, les profilés ou caissons longitudinaux 44, 56 travaillent en flexion différentielle, tandis que les profilés ou caissons transversaux 46, 48 et 50 travaillent en torsion. Les montants et encadrements de l'habitacle présentent une rigidité élevée en torsion. Avantageusement, le pare-brise 70 du véhicule est collé sur son encadrement pour assurer une continuité aérodynamique avec les montants et une meilleure répartition des contraiAtes lors des déformations de la caisse. Il participe de plus à la rigidité d'ensemble. Sa forme inclinée et galbée pour des raisons aérodynamiques autorise une reprise plus facile des efforts de flexion longitudinale L'invention permet, dans un véhicule aux qualités aérodynamiques élevées (ayant un coefficient de trainée inférieur à 0,20), de renforcer la sécurité des personnes transportées tout en diminuant le poids du véhicule, ce qui se traduit par une réduction supplémentaire de la consommation en carburant. Revendications 1*Véhicule automobile, en particulier véhicule de tourisme, dont le compartiment moteur est en avant de l'habitacle et comprend un échangeur de chaleur formant radiateur ou condenseur logé dans une gaine de circulation d'air dont l'extrémité amont débouche à l'avant du véhicule, caractérisé en ce que la gaine (12) constitue en avant du moteur une structure d'absorption de l'énergie d'un choc frontal à vitesse relativement élevée. 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gaine (12) est fixée sur la partie avant de la carrosserie, elle-même portée par le berceau (26) du moteur et l'habitacle (28) du véhicule. 3. Véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la gaine (12) est en matériau plastique, par exemple en un matériau composite résine-fibres de verre. 4. Vehicule selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la partie avant de la gaine (12), formant structure d'absorption d'énergie, a une longueur d'environ 40 centime- tres et est propre à absorber par destruction progressive l'énergie d'un choc frontal à une vitesse d'environ 50 km/h., en maintenant la décélération à l'intérieur de l'habitacle à une valeur moyenne inférieure ou égale à 30 g. 5. Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que le berceau (26) du moteur est une structure triangulée de profilés en acier ou alliage léger à haute résistance, fixée sur l'habitacle (28) en des points à articulationt 6. Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'habitacle (28) est une structure rigide dont le soubassement (40) est formé d'un plancher- (42), à face inférieure lisse, sur lequel sont fixés des profilés ou cassons de raidissement longitudinaux (44, 56) et transversaux (46, 48, 50) portant les autres éléments constitutifs de l'habitacle. 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que les profilés ou caissons transversaux (46, 48, 50) forment respectivement une traverse (46) de tablier avant (58), une traverse (58) de siège avant et une traverse (50) de siège arrière, et s'étendent entre deux profilés ou caissons longitudinaux (44) fixés sur les bords longitudinaux du plancher (42). 8. Véhicule selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'une console longitudinale centrale (68) est fixée sur le plancher (42) pour relier un profilé ou caisson transversal avant (46) et un profilé ou caisson transversal médian (48) de raidissement. 9. Véhicule selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les montants et encadrements de pare-brise, de portes et de pavillon faisant partie de l'habitacle (28) sont réalisés en profilés à contour fermé. 10. Véhicule selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le pare-brise (70) du véhicule est fixé par collage sur son encadrement et assure avec celui-ci une continuité de surface aérodynamique, ainsi qu'une répartition des contraintes dues aux déformations de la caisse.