Brevet FR2673986A1 — publié le 19920918

L'invention a pour objet un élément de défor- mation, notamment pour une automobile, comprenant, dans le sens de l'axe longitudinal de l'élément, dans l'ordre, une poutre creuse et un membre tubulaire de déformation présen- tant un diamètre plus faible que celui de la poutre creuse, la face frontale de ce membre, qui est située face à la poutre, s'appuyant sur cette poutre creuse par l'intermé- diaire d'une bride dirigée vers l'extérieur, de sorte qu'à l'apparition d'une force s'étendant essentiellement dans le sens de l'axe longitudinal, d'une valeur minimale prédéter- minée, l'on obtienne un raccourcissement de l'élément par retournement du membre de déformation vers 1 ' intérieur de la poutre creuse Des éléments de déformation de cette concep- tion trouvent leur application par exemple aux extrémités des longerons d'une automobile. Des éléments de déformation de ce genre, connus par exemple depuis les documents US-PS 3 599 757, F 16 F 7/12, et DE-PS Il 72 558, 63 c-70, comportent une poutre creuse notablement plus robuste que le membre de déformation, ce qui fait que, pour assurer la transformation d'énergie cinétique en travail de déformation, l'on ne dispose pratiquement que du membre de déformation, qui se retourne alors à l'intérieur de la poutre creuse en formant pour ainsi dire deux parois. De plus, des problèmes peuvent se présenter dans ce cas, lorsque l'application de la charge sur l'élément de défor- mation ne s'effectue pas dans le sens de l'axe longitudinal de celui-ci. Le but de l'invention est de créer un élément de déformation du genre mentionné, qui contribue dans une plus grande mesure à la transformation d'énergie cinétique en travail de déformation, par compression ou raccourcissement, et qui reste effectif sans plier même sous l'application de forces qui dans une mesure limitée dévient de l'axe longitudinal de cet élément. Selon l'invention, ce but est atteint grâce au fait que le membre de déformation se rétrécit de façon conique au fur et à mesure que la distance par rapport à la poutre creuse augmente, et grâce au fait que cette dernière est réalisée sous forme d'une poutre de voilement par plissage se déformant essentiellement après l'opération de retournement vers 1 ' intérieur, cette poutre S 'appuyant, à l'état déformé, par au moins un pli sur le membre de défor- mation retourné vers l'intérieur D'autres réalisations avantageuses de l'invention seront décrites ci-après. Selon l'invention, l'on obtient donc aussi, en plus de la déformation par retournement du membre de défor- mation lorsqu'il y a dépassement d'un niveau prédéfini de forces appliquées à l'élément de déformation, une déformation de la poutre creuse qui s'appuie alors par un pli au moins sur la périphérie extérieure du membre de déformation retourné, ce dernier constituant en quelque sorte un guide pour la poutre creuse. Selon une autre particularité de l'invention, l'on prévoit des mesures qui améliorent le comportement défini de déformation, notamment le début de la déformation plastique du membre de déformation. Selon une autre particularité encore de l'inven- tion, le membre de déformation est prédéformé, à l'état initial, de façon telle qu'il fasse d'ores et déjà saillie légèrement à l'intérieur de la poutre creuse Ceci favorise la déformation plastique du membre de déformation et rap- proche l'allure du diagramme effort-course de l'allure carrée idéale Un tel "pli de retournement" préembouti permet aussi la fixation du membre sur une bride oblique de la poutre creuse. Dans le cas de l'élément de déformation selon un autre aspect de l'invention, les brides du membre de déforma- tion et de la poutre creuse s'étendent, dans une coupe longitudinale, suivant des cônes symétriques par rapport à l'axe longitudinal Grâce à cette orientation inclinée des brides, la transmission des forces vers la poutre creuse est améliorée et les déformations des brides en cas de collisions légères sont diminuées. Le membre de déformation peut être réalisé en métal ou en une matière plastique ductile, telle que du polyamide ou du polyéthylène. Comme l'explique déjà le document cité ci-dessus US-PS 3 599 757, l'élément de déformation peut présenter une section transversale quelconque, notamment une section autre qu'une section circulaire, et même une section angulaire. Des exemples de réalisation de l'invention seront expliqués par la suite, au vu des dessins annexés Sur les dessins: la figure 1 montre l'élément de déformation dans son état initial, la figure 2 montre l'élément de déformation au début de l'opération de déformation, la figure 3 montre le même élément à l'état déformé, la figure 4 montre un diagramme effort-course de l'élément de déformation et la figure 5 montre l'élément de déformation à l'état déformé, en cas d'application des forces obliquement, la figure 6 et la figure 7 montrent des vues en coupe longitudinale de deux autres exemples de réalisation à l'état initial. Si l'on considère d'abord la figure 1, l'élément de déformation est constitué par la poutre creuse 1 réalisée sous forme d'une poutre de voilement par plissage, et par le membre 2 de déformation, dont la section diminue de façon conique au fur et à mesure que la distance par rapport à la poutre creuse 1 augmente, c'est-à-dire vers la gauche sur la figure 1 Par l'intermédiaire d'une zone 3 de transition présentant un arrondi prononcé, la zone de l'enveloppe du membre 2 de déformation rejoint la bride frontale 4 dirigée vers l'extérieur, cette bride s'appliquant sur la bride frontale 5 de la poutre creuse 1 et étant fixée sur celle-ci de façon immobile dans le sens radial au moyen de soudures par exemple, comme l'indique la référence 6 Il apparaît clairement que le diamètre de la poutre creuse 1 est supé- rieur au plus grand diamètre du membre 2 de déformation La poutre creuse 1 peut être obtenue sous forme d'une zone terminale d'un longeron du véhicule, qui supporte, par l'intermédiaire du membre 2 de déformation, un support de pare-choc résistant à la flexion Le membre 2 de déformation évite alors des sollicitations critiques en flexion de la poutre creuse 1, induites par le support de pare-chocs en cas de collision. Lors de l'apparition d'une force P agissant essentiellement dans le sens de l'axe longitudinal 7 de l'élément de déformation, cette force apparaissant en cas de collision, dans le cas d'utilisation considéré, le membre 2 de déformation est pour ainsi dire enfoncé de façon téles- copique à l'intérieur de la poutre creuse 1, en formant une zone 8 de retournement. Comme le montre une comparaison des figures 2 et 3, la zone de retournement 8 se déplace et, en cas de dépassement d'une force minimale prédéterminée agissant dans le sens de l'axe, un voilement par formation de plis de la poutre creuse 1 commence, partant de son extrémité gauche sur les dessins Par l'intermédiaire d'au moins un pli 9 dirigé vers l'intérieur, la poutre creuse 1 prend appui dans le sens transversal sur la périphérie extérieure du membre 2 de déformation retourné vers l'intérieur. L'opération de déformation est illustrée sur la figure 4 en fonction de la force P et de la course S de déformation (raccourcissement de l'élément de déformation): dès que la force P dépasse une valeur minimale, l'on obtient la déformation par retournement du membre 2 de déformation selon la courbe a, présentant une montée douce de la force. A la fin de cette opération de retournement, suivie d'une nouvelle montée de la force, commence le voilement par plissage de la poutre creuse 1 selon la courbe b; l'évolution de la force reste alors essentiellement constante. La montée de la courbe de la force selon la figure 4 peut être influencée grâce à une modification de l'angle de cône et/ou du rayon de l'arrondi 3 Ainsi, un arrondi 3 ' présentant un rayon plus important conduit à une montée plus raide de la force, indiquée en traits interrompus sur la figure 4. Comme il a déjà été mentionné, la poutre creuse 1 s'appuie, à l'état déformé, par au moins un pli 9 sur la périphérie extérieure du membre 2 de déformation retourné vers l'intérieur La figure 5 démontre que, de ce fait, l'on évite un flambage de la poutre creuse 1 même en cas d'appli- cation d'une force P suivant un trajet incliné par rapport à l'axe longitudinal 7 de l'élément de déformation. Si l'on considère ensuite la figure 6, l'élément de déformation est là encore constitué par une poutre creuse 1 réalisée sous forme d'une poutre de voilement par plissage, et par un membre 2 de déformation, dont la section diminue de façon conique au fur et à mesure que la distance par rapport à la poutre creuse 1 augmente, c'est-à-dire vers la gauche sur la figure 1 Par l'intermédiaire du pli 30 de pré- retournement, qui comporte la zone 30 ', linéaire en coupe longitudinale, la zone d'enveloppe du membre 2 de déformation rejoint la bride frontale 4 dirigée vers l'extérieur, cette bride s'appliquant sur la bride frontale 5 de la poutre creuse 1 et étant fixée dans le sens radial sur celle-ci, par exemple au moyen de soudures ou par vis, comme l'indique la référence 6 Il apparaît clairement que le diamètre de la poutre creuse 1 est supérieur au plus grand diamètre du membre 2 de déformation La poutre creuse 1 peut être obtenue sous forme d'une zone terminale d'un longeron du véhicule, qui supporte, par l'intermédiaire du membre 2 de déformation, un support de pare-choc résistant à la flexion Le membre 2 de déformation évite alors des sollicitations critiques en flexion de la poutre creuse 1, induites en cas de collision par le support de pare-choc. Lors de l'apparition d'une force P agissant essentiellement dans le sens de l'axe longitudinal 7 de l'élément de déformation, cette force apparaissant en cas de collision, dans le cas d'utilisation considéré, le membre 2 de déformation est pour ainsi dire enfoncé de façon télescopique à l'intérieur de la poutre creuse 1, en formant une zone renfoncée 8 de retournement. Comme il a déjà été montré, la zone de retour- nement 8 se déplace et, en cas de dépassement d'une force minimale prédéterminée agissant dans le sens de l'axe, un voilement par formation de plis de la poutre creuse 1 commence, partant de son extrémité gauche sur les dessins. Par l'intermédiaire d'au moins un pli 9 dirigé vers l'inté- rieur, la poutre creuse 1 prend appui dans le sens transver- sal sur la périphérie extérieure du membre 2 de déformation retourné vers l'intérieur. Grâce à la pré-déformation (pli 30 de pré- retournement), l'on améliore la transition vers la défor- mation plastique du membre 2 de déformation, et l'on rap- proche la courbe du diagramme effort-course de la courbe carrée idéale En outre, la zone 30 ' assure une bonne liaison entre le pli arrondi 30 de pré-retournement et les brides 4 et 5 s'étendant obliquement par rapport à l'axe longitudinal 7. Sur la figure 7, les brides 20 et 21 du membre 22 de déformation et de la poutre creuse 23 s'étendent selon des cônes symétriques par rapport à l'axe longitudinal 24, dont la pointe se situe à l'intérieur de la poutre creuse 23 De cette manière, l'on améliore la transmission des forces vers cette poutre creuse et l'on réduit les déformations des brides en cas de collisions légères. Un cas d'application préféré de l'élément de déformation est sa disposition entre le boîtier de direction et la colonne de direction d'une direction d'automobile Sur les représentations figuratives des exemples, la colonne de direction est alors raccordée à gauche, et le boîtier de direction est raccordé à droite L'utilisation de l'invention offre l'avantage de garantir un guidage axial de la colonne de direction même pendant la déformation de la colonne de direction, puisqu'il n'y a pas de flambage asymétrique. L'élément de déformation peut également être employé dans le cadre d'un tube enveloppe de la colonne de direction. La fabrication de l'invention peut être effectuée par simple emboutissage d'une tôle, évasement d'un tube, ou par moulage par injection d'une matière plastique Grâce à sa grande stabilité géométrique et à l'absorption d'une grande quantité d'énergie pendant la déformation, l'élément de déformation peut être réalisé sous forme d'un élément très léger. L'invention fournit ainsi des éléments de déformation du genre mentionné, qui assurent une transfor- mation efficace d'énergie cinétique en travail de défor- mation, et notamment une importante course de déformation, et qui sont capables d'absorber aussi des forces dirigées dans un sens oblique par rapport à son axe longitudinal. REVENDICATIONS 1 Elément de déformation, notamment pour une automobile, comprenant, dans le sens de l'axe longitudinal de l'élément, dans l'ordre, une poutre creuse et un membre tubulaire de déformation présentant un diamètre plus faible que celui de la poutre creuse, la face frontale de ce membre, qui est située face à la poutre, s'appuyant sur cette poutre creuse par l'intermédiaire d'une bride dirigée vers l'exté- rieur, de sorte qu'à l'apparition d'une force s'étendant essentiellement dans le sens de l'axe longitudinal, d'une valeur minimale prédéterminée, l'on obtienne un raccourcisse- ment de l'élément par retournement du membre de déformation vers l'intérieur de la poutre creuse, caractérisé en ce que le membre ( 2) de déformation se rétrécit de façon conique au fur et à mesure que la distance par rapport à la poutre creuse ( 1) augmente, et en ce que cette dernière est réalisée sous forme d'une poutre de voilement par plissage se défor- mant essentiellement après l'opération de retournement vers l'intérieur, cette poutre s'appuyant, à l'état déformé, par au moins un pli ( 9) sur le membre ( 2) de déformation retourné vers l'intérieur. 2 Elément de déformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre creuse ( 1) possède elle aussi, à sa face frontale orientée face au membre ( 2) de déformation, une bride ( 5) dirigée vers l'extérieur, et en ce que les deux brides ( 4, 5) sont reliées l'une à l'autre. 3 Elément de déformation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone d'enveloppe du membre ( 2) de déformation rejoint la bride ( 4) par l'intermédiaire d'un arrondi prononcé ( 3). 4 Elément de déformation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par sa disposition entre un boîtier de direction et une colonne de direction d'une automobile. Elément de déformation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la poutre creuse ( 1) est un longeron d'une automobile et en ce que le membre ( 2) de déformation sert au raccordement, articulé dans certaines limites, d'un support de pare-chocs s'étendant transversalement. 6 Elément de déformation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par sa disposition dans le cadre d'un tube enveloppe recevant la colonne de direction d'une automobile. 7 Elément de déformation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le membre ( 2) de déformation fait saillie, de façon prédéformée, à l'intérieur de la poutre creuse ( 1). 8 Elément de déformation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le membre ( 2) de déformation rejoint, en coupe longitudinale, la poutre creuse ( 1) par l'intermédiaire d'un pli ( 30) de préretournement, réalisé en forme d'arc de cercle, et d'une zone étirée ( 30 '). 9 Elément de déformation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la poutre creuse ( 23) possède elle aussi, à sa face frontale orientée face au membre ( 22) de déformation, une bride ( 21) dirigée vers l'extérieur, en ce que les deux brides ( 20, 21) reposent l'une sur l'autre et s'étendent, en coupe longitudinale, selon des cônes symétriques par rapport à l'axe longitudinal ( 24) de l'élément de déformation.