Brevet FR2579296A1 — publié le 19860926

La présente invention concerne une poutre fle- xible, notamment une poutre flexible pouvant être utilisée comme parechocs dans un véhicule, qui comporte une partie centrale placée entre deux parties latérales qui font saillie sur des côtés opposés et deux appuis et qui, pour la ferme- ture de sa section droite, se compose d'une demi-coquille avant et d'une demi-coquille arrière. Des poutres-flexibles à section fermée trouvent de nombreuses utilisations. Elles sont classiquement fabri- quées, notamment pour leur utilisation comme pare-chocs dans des véhicules utilitaires ou analogues, en matériaux comparativement épais et non intégralement en acier de haute qualité. Pour tenir compte de l'objectif général, concer- nant des voitures de tourisme et des véhicules utilitaires, consistant à réduire autant qu'il est possible le poids du véhicule sans altérer sa stabilité, on est en mesure d'utiliser des aciers de haute qualité et des poutres fle- xibles ayant des parois minces correspondantes. Cependant des limites relativement serrées sont imposées à des - poutres flexibles pourvues de parois minces afin de tenir compte du risque de voilement. L'invention a en conséquence pour but de créer une structure de poutre flexible, pouvant être utilisée notamment comme pare-chocs dans un véhicule et constituée d'un matériau à paroi mince et de haute résistance, qui satisfasse également aux conditions imposées à un pare- chocs. Conformément à l'invention, ce problème est résolu pour une poutre flexible du type défini ci-dessus en ce que cette poutre est agencée comme un élément por- teur composé d'une demi-coquille avant et d'une demi-coquille arrière, la demi-coquille avant présentant, en relation avec des efforts exercées perpendiculairement aux parties dorsales ou d'âme des demi-coquilles, un plus grand moment résistant que la demi-coquille arrière, qui est reliée à la demi-coquille avant avec génération d'une précontrainte de traction dans sa partie dorsale ou d'âme. Avec un tel agencement de la poutre de flexion, il est possible de précontraindre celle-ci, sans complication additionnelle, dans une direction de traction et sur son côté arrière, en relation avec la direction de sollicita- tion à la flexion, de telle sorte que le risque de défor- mation sous l'effet d'une sollicitation à la flexion soit réduit du degré désiré dans cette zone sollicitée en compression dans le cas d'un effort de flexion, en étant notamment suffisamment réduit pour que les possibilités de sollicitation à la flexion de la poutre flexible, rappor- tées à sa section droite, puissent être complètement exploitées. Cela est notamment important pour les parties latérales, uniformément incurvées, de pare-chocs agencés comme des poutres flexibles. Dans la mise en oeuvre de l'invention, les demi-coquilles peuvent être liées entre elles par liaison bout à bout de leurs branches ou bien par chevauchement de leurs branches. Ce dernier agencement permet de plus larges tolérances de fabrication et convient en outre éga- lement pour différents modes d'assemblage, comme par soudage et par collage ou analogues, alors que dans le cas d'une liaison bout à bout des branches, on ne peut utiliser pratiquement qu'un soudage. Selon une autre particularité de l'invention, il s'est avéré avantageux qu'au moins une des demi-coquil- les comporte, au moins sur une partie de sa longueur, notamment dans la zone de ses parties latérales, dans la position initiale et avant l'assemblage un contour incurvé par rapport à la zone de jonction. De façon concrète, on peut obtenir un tel agen- cement conformément à l'invention par exemple en faisant en sorte que la demi-coquille avant présente, en vue en plan, un contour de courbure convexe en direction de la demi- coquille arrière, de telle sorte que la coquille arrière doive, à partir d'une position initiale rectiligne, être déformée en correspondance à cette courbure pour l'assemblage, avec pour conséquence une sollicitation en traction de la zone d'âme de la demi-coquille arrière. Une autre possibilité d'agencement consiste à pourvoir les coquilles avant et arrière, par exemple dans le cas d'une disposition symétrique, sur leurs côtés tour- nés l'un vers l'autre dans la position initiale, respecti- vement d'un contour de profil incurvé, et notamment avantageusement symétriquement par rapport au plan médian longitudinal du véhicule, de telle sorte que les deux demi-coquilles doivent être tirées l'une vers l'autre dans la zone de leurs extrémités en vue de la jonction et qu'on obtienne un profil sensiblement rectiligne pour le joint central de liaison. Pour le raidissage de la poutre flexible, il s'est en outre avéré également avantageux de fermer les extrémités ouvertes de la poutre flexible formées par les demi-coquilles, notamment par des chapeaux d'obtu- ration s'étendant d'une partie dorsale à une autre. Pour la poutre flexible, on peut en outre égale- ment prévoir avantageusement un remplissage, par exemple un remplissage en matière expansée, pour augmenter sa stabi- lité. Une poutre flexible conforme à l'invention, pouvant être soumise à de fortes charges et pourvue malgré tout d'une paroi mince, est particulièrement mise en danger, par exemple dans la zone des appuis sur les longerons disposés symétriquement par rapport au plan médian longitu- dinal du véhicule et elle perd naturellement, notamment par comparaison aux parties latérales, une grande partie de sa stabilité lorsqu'elle est déformée dans la zone des appuis. Pour contrebalancer cet inconvénient, il est prévu conformément à l'invention avantageusement dans la zone de ces appuis une fourrure en forme de caisson par l'intermédiaire de laquelle peut également s'effectuer simultanément le blocage par rapport aux longerons. Avantageusement la fourrure en forme de caisson a en sec- tion droite un contour en forme de champignon pour éviter de fortes charges sur arêtes entre la fourrure et la coquille de la poutre flexible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement en vue en plan une poutre flexible utilisée comme un pare-chocs dans un véhi- cule utilitaire, avec son appui par rapport aux longerons du châssis du véhicule, non représenté en détail, la figure 2 représente une autre réalisation d'une poutre flexible pouvant être utilisée comme pare-chocs, dans une représentation correspondant à la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe faite selon la ligne III-III de la figure 2, et également représentée schémati- quement. Sur la figure 1, on a designé par 1 la poutre flexible agencée comme un pare-chocs et qui se compose d'une demi-coquille avant 2, considérée dans la direction de mar- che F, et d'une demi-coquille arrière 3. Comme le montre la vue en coupe de la figure 3, les demi-coquilles ont une section à peu près en forme de U. Le pare-chocs est soutenu dans la direction longi- tudinale du véhicule par l'intermédiaire de deux longerons 4 et 5 du châssis et, par rapport à ces longerons 4 et 5, le pare-chocs 1 comporte une partie centrale 6 placé entre les longerons 4 et 5 ainsi que des parties latérales 7 et 8. D'une manière classique, comme le montre également la figure 1, les longerons de châssis 4 et 5 sont dispo- sés symétriquement par rapport au plan médian longitudinal 9 du véhicule et, d'une manière correspondante, également le pare-chocs 1 est disposé de façon classique symétriquement par rapport à ce plan 9. Dans l'exemple de réalisation représenté, le pare- chocs 1 diminue de section en direction de ses extrémités mutuellement opposées, et notamment dans la zone de ses parties latérales 7 et 8, tandis que la partie centrale 6 O10 conserve une section sensiblement constante sur sa longueur. En référence à la représentation de la figure 1, les demi-coquilles 2 et 3, comme cela est indiqué en trait mixte, comportent dans la position initiale, à distance de la zone de liaison établie ici par une soudure, des parties dorsales ou d'âme 11, 12 d'orientation rectiligne tandis que la largeur de leurs branches diminue progressi- vement en direction des extrémités libres des parties laté- rales 7, 8. Dans la vue en plan, les deux demi-coquilles 2, 3 sont disposées, dans leur position initiale, avant la soudure, l'une en regard de l'autre de telle sorte que, en relation avec un contact frontal des branches des demi- coquilles 2, 3 placées l'une en regard de l'autre, on obtienne des deux côtés entre lesdites branches un inter- valle 13 s'élargissant progressivement en direction des extrémités des parties latérales 7, 8. Lorsque maintenant les deux demi-coquilles 2, 3 sont comprimées l'une contre l'autre en vue du soudage - de telle sorte que l'intervalle 13 soit fermé, il se pro- duit dans les demi-coquilles 2, 3 des tensions correspon- dantes, comme cela est mis en évidence dans cette représen- tation de principe. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, ces tensions sont des tensions de traction qui se produisent après le soudage aussi bien dans la demi- coquille avant 2 que dans la demi-coquille arrière 3, notamment dans la zone des parties dorsales ou d'âme 11, 12. Sous l'effet de cette précontrainte résultant de la déformation, il se produit un raidissage du pare chocs. Notamment ces tensions produites en cours de fabrication offrent également la possibilité de créer dans le pare-chocs des pré-contraintes qui ont une influence favorable sur sa stabilité lors d'une sollicitation. Notamment en relation avec des pare-chocs à parois minces, cela s'avère avantageux lorsqu'on fait appel, en vue d'une réduction du poids, à des matériaux de haute qualité correspondante. Dans de tels pare-chocs à parois minces, le risque de voilement établit notamment une limite criti- que de sollicitation dans le cas d'une charge en compression. Ce risque de voilement, qui est particulièrement critique dans le cas d'une sollicitation de la demi- coquille arrière 3, dans la zone des parties latérales, dans une direction opposée au sens de marche F, et notam- ment dans une zone extrême des parties latérales, est contrebalancé grâce à l'invention par le fait que, par l'assemblage des demi-coquilles 2, 3 avec fermeture de l'intervalle 13 pour le soudage, il se produit une contrainte de traction qui est orientée en sens opposé à la charge de compression indiquée et grâce à laquelle est compensée une contrainte de compression de grandeur correspondante. La structure de pare-chocs 31 de la figure 2 sert essentiellement à remplir la même fonction, auquel cas maintenant la demi-coquille avant est désignée par 32 et la demi-coquille arrière par 33. En relation avec l'appui du pare-chocs 31 sur les poutres longitudinales de châssis 34 et 35, le pare-chocs comporte également dans cette struc- ture une partie centrale 36 et des parties latérales 37 et 38. Le plan médian longitudinal du véhicule est désigné par 39. Les demi-coquilles 32 et 33 ont également ici une section droite sensiblement en forme de U et elles sont pourvues chacune d'une partie dorsale ou d'âme 40, 41, qui est placée entre les branches des demi-coquilles 32, 33, les branches correspondantes étant dirigées l'une vers l'autre et étant reliées entre elles par l'intermédiaire d'un joint de soudure 43'. Le pare-chocs 31 est agencé dans son ensemble de telle sorte que la demicoquille avant 32 présente, en ce qui concerne l'arête libre de sa branche, un contour 44 en forme d'arc, qui correspond au profil du joint de soudure 43'. Le contour en forme d'arc 44 de la demi-coquille avant 32 est défini dans le cas d'un profil rectiligne de la partie dorsale ou d'âme 40. La courbure du contour 44 en forme d'arc est convexe à l'opposé du sens de marche F. Du fait du profil rectiligne de la demi-coquille arrière 33, et notamment du profil rectiligne, dans la position initiale, de la partie dorsale ou d'âme 41, il existe dans le soudage un intervalle 43. Lorsqu'ensuite, en vue du soudage, la demi-coquille arrière 33 est cintrée en correspondance au contour 44 en forme d'arc, cet inter- valle est fermé et il est possible de souder les deux demi- coquilles dans la zone de leurs branches. En même temps, dans la zone de la partie dorsale ou d'âme 41 de la demi- coquille arrière, il se produit une contrainte de traction qui entraîne les effets décrits en référence à la figure 1. Pour la demi-coquille avant, il s'établit évidemment une précontrainte de traction correspondante, qui est intrinsè- quement indésirable du fait que les sollicitations sont normalement exercées par l'avant. Cependant il n'existe ici aucun risque de voilement et avantageusement la demi- coquille avant est pourvue également d'une plus grande stabilité que la demi-coquille arrière, qui ne remplit essentiellement qu'une fonction de raidissage. Comme le montre la figure 3 en relation avec les figures 1 et 2, les parechocs 1 et 31 sont pourvus, dans leurs zones de liaison avec les longerons de châssis 4, 5 ou 34, 35, d'une fourrure rapportée 50 en forme de caisson. Cette fourrure a un profil de section droite ayant, dans la vue en plan des figures 1 et 2, avantageusement une forme de champignon afin d'éviter de fortes charges sur arêtes entre elle et le pare-chocs 1 ou 31. A la place de con- tours en forme de champignon, on pourrait également prévoir pour la fourrure, par exemple en forme de caisson, des sections arrondies en correspondance. La fourrure 50 constitue, dans la zone de sa partie de paroi 51, 52 dirigée vers les longerons de châssis 4, 5 ou 34, 35, simultanément un réceptacle pour les vis de fixation 53 par l'intermédiaire desquelles le pare-chocs est monté sur les longerons de châssis. Avantageusement la liaison est réalisée de telle sorte qu'il ne soit pas établi un ancrage direct des vis dans la demi-coquille arrière 3 ou 33 mais simplement un emmanchement entre la fourrure 50 et l'extrémité correspondante du longeron 4, 5 ou 34, 35, celui-ci pouvant également être pourvu d'une section droite ayant en vue en plan un profil arrondi ou en forme de champignon afin d'exclure de fortes charges sur arêtes. Notamment dans le cas de pare-chocs 1, 31 réali- sés avec des parois minces, comme cela est prévu conformé- ment à l'invention, un tel emmanchement est approprié et avantageux. Dans la représentation schématique de la figure 3, la fourrure 50 en forme de caisson a une section adaptée à celle de la demi-coquille arrière 33, dont les branches , 46 sont maintenues et chevauchées par les branches 47, 48 de la demi-coquille avant 32. Ainsi les demi-coquilles 32 et 33 peuvent être assemblées avec des branches en recouvrement mutuel et il peut exister simultanément un certain jeu entre la fourrure 50 et la demicoquille avant 32. Certaines déformations du pare-chocs 31 sont ainsi pos- sibles sans qu'il existe au préalable un appui direct de la demi-coquille avant sur la fourrure 50. On peut ainsi éviter des localisations de contraintes. L'utilisation d'une fourrure en forme de caisson est avantageuse, notamment en relation avec l'agencement du pare-chocs sous la forme d'une poutre à coquilles à paroi mince, pour éviter un écrasement ou un voilement de ce pare-chocs dans la zone critique d'appui contre les longerons du châssis, car cela provoquerait, en cas d'écrasement, une rupture dans cette zone. La figure 3 montre en outre que la partie dorsale ou d'âme 40 de la demi-coquille avant 32 peut être pourvue dans une direction longitudinale de nervures continues, formant ici une structure en méandres, de façon à assurer, en cas de contact, un certain guidage dans une direction transversale du véhicule. En outre il est possible de cette manière d'obtenir également un raidissage de la demi- coquille avant en utilisant la même matière première pour la demi-coquille avant et la demi-coquille arrière. En outre il est avantageusement prévu, dans le cadre de l'invention, des chapeaux d'obturation recou- vrant la section ouverte aux extrémités et qui produisent un certain renforcement dans cette zone. REVENDICATIONS 1 - Poutre flexible, notamment une poutre fle- xible pouvant être utilisée comme pare-chocs dans un véhicule, qui comporte une partie centrale placée entre deux parties latérales qui font saillie sur des côtés oppo- ses et deux appuis et qui, pour la fermeture de sa section droite comporte une demi-coquille avant et une demi-coquille arrière, caractérisée en ce que la poutre flexible est agencée sous la forme d'un élément porteur composé d'une demi-coquille avant et d'une demi-coquille arrière, (2, 32 ou 3, 33) et en ce que, pour des efforts exercés sur ces demi-coquilles perpendiculairement à leurs parties dorsales ou d'âme, la demi-coquille avant (2, 32) a un plus grand moment résistant que la demi- coquille arrière (3, 33), qui est reliée à la demi-coquille avant (2, 32) avec création d'une précontrainte de traction dans sa partie dorsale ou d'âme. 2 - Poutre flexible selon la revendication 1, caractérisée en ce que les demi-coquilles sont assemblées l'une avec l'autre par liaison bout à bout de leurs branches. 3 - Poutre flexible selon la revendication 1, caractérisée en ce que les demi-coquilles sont assemblées l'une avec l'autre avec recouvremement mutuel de leurs branches. 4 - Poutre flexible selon la revendication 3, caractérisée en ce que les demi-coquilles sont liées ensemble dans la zone de recouvrement de leurs branches. - Poutre flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les demi-coquil- les (2, 32) sont liées ensemble par soudage. 6 - Poutre flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'au moins une des demi-coquilles (2, 32 ou 3, 33) a, au moins sur une partie de sa longueur dans la position initiale avant assemblage, un contour de profil bombé par rapport à son profil après l'assemblage. 7 - Poutre flexible selon la revendication 6, caractérisée en ce que les demi-coquilles comportent, au moins dans une zone d'une partie latérale (7, 37 ou 8, 38), dans la position initiale avant l'assemblage, un contour de profil bombé par rapport à leur profil après l'assemblage. 8 - Poutre flexible selon l'unequelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'une demi- coquille (3) est pourvue, dans une zone d'au moins une de ses parties latérales (7 ou 8) d'un profil effilé en di- rection d'au moins une de ses extrémités par réduction de sa profondeur de section droite. 9 - Poutre flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les extré- mités ouvertes de la poutre flexible sont obturées par des chapeaux assurant un pontage des demi-coquilles. - Poutre flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la cavité de la poutre flexible est pourvue d'un remplissage, notamment de matière expansée. 11 - Poutre flexible selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la poutre flexible est pourvue d'une fourrure de raidissage (50) dans la zone des appuis. 12 - Poutre flexible selon la revendication 11, caractérisée en ce que la fourrure est agencée en forme de caisson. 13 - Poutre flexible selonl'une des revendications 11 ou 12, caractérisée en ce qu'au moins la surface d'appui de la fourrure qui est tournée vers la partie dorsage ou d'âme de la demi- coquille correspondante présente une section arrondie, en étant notamment pourvue d'une section hori- zontale en forme de champignon.