Brevet FR2695444A1 — publié le 19940311

L'invention se rapporte à un dispositif destiné à absorber une énergie de choc, notamment pour un véhicule automobile, pour protéger un élément, notamment un élément de la carrosserie d'un véhicule automobile, d'un choc, comprenant un élément d'absorption d'effort fait d'une matière susceptible de déformation plastique, qui est disposé entre l'élément à protéger et un corps de compression auquel le choc s'applique. Dans un dispositif de ce genre, qui est connu par le document DE 3 711 692 Al, la partie d'absorption d'effort est réalisée sous la forme d'un composant qui absorbe les forces de traction aussi bien que de compression pendant le choc, et qui se retourne comme un doigt de gant sous l'effet de la force d'impact transmise par le corps de compression. A cet effet, le corps de compression est relié à l'élément d'absorption d'effort par 1 r intermédiaire d'un évidement annulaire formé dans le corps de compression, dans lequel la région adjacente de l'élément d'absorption d'efforts s'enfonce. Dans cette construction, l'élément d'absorption d'efforts est constitué par un composant possédant une forme qui correspond à un tronçon de tube partiellement retourné vers l'intérieur, qui est recourbé vers l'extérieur à une extrémité en forme de collerette et, là, est relié à l'élément à protéger. Le corps de compression est logé dans le tronçon de tube retourné vers l'intérieur. Lors de l'application d'un choc, le corps de compression exerce une force sur la partie du tron çon de tube qui est retournée vers l'intérieur de telle sorte que ce tronçon continue à se retourner dans le sens du choc, l'énergie de choc appliquée étant alors transformée en l'énergie nécessaire pour les processus de retournement et de flexion qui se produisent inévi tablement dans cette action, et elle est ainsi consommée. Dans les constructions dans lesquelles des éléments chargés l'un par rapport à l'autre sont reliés entre eux, cette liaison ne s'effectue généralement pas par soudage de ces éléments parce que, habituellement, on ne prévoit des cordons de soudure qu'aux endroits où ces cordons sont peu sollicités. La raison en est que, dans les processus de soudage, c'est-à-dire sous l'effet de l'influence thermique qui agit à ce moment, la structure de la matière des régions des éléments qui y sont adjacentes est altérée, c'est-à-dire qu'elle devient molle ou fragile au bord de la zone de l'influence thermique, de sorte que les cordons de soudure ne résistent plus lorsqu'ils subissent une contrainte correspondante.Toutefois, lorsqu'il est inévitable de prévoir des cordons de soudure chargés, on prévoit en général de fortes épaisseurs de matière au niveau de ces cordons, ce qui est désavantageux sous l'aspect du poids qui est rendu nécessaire et du rapport entre le poids et la capacité de charge. En conséquence, dans le dispositif connu par le document DE 3 711 692 Al, on ne prévoit des joints soudés qu'aux endroits où les cordons de soudure correspondants sont peu sollicités. En raison de la forme de l'élément d'absorption d'efforts et du genre d'assemblage des différents éléments entre eux qui est choisi, et qui se dispense de cordons de soudure chargés, le dispositif connu a encore l'inconvénient d'être d'une construction compliquée et d'avoir une fabrication qui entraîne des coûts élevés. On connaît, par le document US 3 694 019, un autre dispositif destiné à absorber une énergie de choc dans lequel l'élément d'absorption d'efforts est cons titué par une bande d'absorption d'efforts faite de fils ou de cordons qui sont disposés en anneau fermé, et embrassent deux tiges qui sont montées en saillie vers l'extérieur, l'une sur l'élément à protéger du choc et l'autre sur un corps de compression. Un dispositif de ce genre est désavantageux par le fait que son montage et son démontage, en particulier par le côté contre lequel le choc est appliqué, entraînent des difficultés parce que la bande d'absorption d'efforts doit être enfilée latéralement sur les deux tiges qui sont disposées l'une derrière l'autre dans la direction du choc et, en outre, les tiges saillantes et la bande d'absorption d'efforts qui y est montée ont un certain encombrement dans une direction transversale à la direction du choc, ce qui pose en particulier des problèmes dans le cas des véhicules dans lesquels un dispositif de ce genre doit être agencé dans un longeron du véhicule. I1 a déjà été proposé par ailleurs, dans un dispositif de ce genre, de réaliser l'élément d'absorption d'efforts sous la forme d'une bande d'absorption d'efforts qui est en forme de U en section transversale et est fixée à l'élément à protéger par ses extrémités, le corps de compression étant logé dans cette bande d'absorption d'efforts. Le but qui est à la base de Irinvention consiste au contraire à réaliser le dispositif du genre défini au début de telle manière qu'il possède une construction simple et qu'il soit économique à fabriquer. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'élément d'absorption d'effort est réalisé et agencé sous la forme d'un élément extensible de forme plate, s'étendant en ligne droite parallèlement à la direction du choc et sollicité à la traction, et l'élément d'absorption d'efforts est composé d'une matière qui n'est pas affaiblie par des influences thermiques qui se produisent au cours de processus de soudage, et est relié au corps de compression à son extrémité avant, dans le sens du choc, et à l'élément à protéger, à son autre extrémité, par l'intermédiaire de cordons de soudure qui reçoivent et transmettent les forces au choc. Dans le dispositif selon l'invention, l'élé- ment d'absorption d'effort est constitué par un élé- ment pouvant être fabriqué de façon très simple, dans lequel on peut utiliser comme matière de départ une tôle ou un tube ou un profilé creux simple, et qui n' exige que des simples opérations de découpage, poin çonnage ou éventuellement pliage. Le fait de réaliser l'élément d'absorption d'effort sous la forme d'un élément extensible sollicité à la traction a par ailleurs l'avantage de permettre de consommer une grande quantité d'énergie par unité de poids de l'élément d'absorption d'effort parce que ce dernier est au total étiré uniformément. Lorsque l'élément d'absorption d'effort se courbe, il existe dans la phase neutre une région dans laquelle pratiquement aucune énergie n'est absorbée. Par exemple, dans un processus de retournement, seule la couche extérieure, à ltendroit où le processus de retournement se produit, est sollicitée jusqu'à un point proche de sa résistance à la traction, c'est-à-dire qu'elle se déforme à cet endroit jusqu'à un point proche de sa capacité de dilatation maximale. Toutes les autres régions sont peu sollicitées, de sorte que l'absorption d'énergie par unité de poids de l'élément d'absorption d'effort est faible. Par ailleurs, l'allongement est avantageux, comparativement à un refoulement, parce qu'on peut obtenir un allongement uniforme plus simplement qu'un refoulement uniforme, dans lequel il se produit facilement un flambage ou une déformation. Cette construction très efficace, simple et économique, du dispositif selon l'invention est rendue possible par le fait que l'élément d'absorption d'effort est composé d'une matière qui n'est pas affaiblie par des influences thermiques qui s'exercent dans les opérations de soudage , en effet, grâce à l'utilisation d'une matière de ce genre, l'élément d'absorption d'effort peut être soudé à l'élément qu'il s'agit de protéger du choc ainsi qu'au corps de compression, c'est-à-dire qu'il peut être assemblé à ces éléments au moyen de joints soudés ou cordons de soudure qui reçoivent et transmettent les forces de choc. Etant donné qu'on n'a pas à craindre d'affaiblissement de la matière dû à l'opération de soudage, ces joints soudés peuvent être fortement sollicités. Le dispositif selon l'invention se caractérise donc par un élément d'absorption d'effort possédant une géométrie simple, fait de matière de départ peu coûteuses, et qui est simple à fabriquer. Etant donné que, lors de l'application d'un choc, cet élé- ment s'allonge jusqu'à sa limite d'allongement dans la partie principale de son volume, il a un rapport entre capacité d'absorption dlenergie et poids très supérieur à celui des constructions déjà connues. En dehors de la simplicité de sa construction, de sa fabrication économique, et de la possibilité de monter et de démonter le dispositif sans problème par le côté du choc, le dispositif selon l'invention a les avantages suivants, en particulier comparativement à la solution déjà proposée antérieurement, comportant une bande d'absorption d'efforts en forme de U : grande course de travail, besoin d'espace réduit, de sorte qu'il suffit de pratiquer une petite ouverture dans le longeron pour le monter dans un véhicule, liberté du choix de la position des trous de montage, petit nom- bre de pièces, et peu de chutes dans la fabrication de l'élément d'absorption d'effort. Ceci se manifeste par un faible poids et des coûts de fabrication réduits. Dans ce qui suit, un exemple de réalisation de l'invention qui est particulièrement préféré est décrit de façon plus détaillée en regard du dessin annexé. La Fig. 1 est une vue en partie de côté et en partie en coupe de l'exemple de réalisation du dispositif selon l'invention - la Fig. 2 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la Fig. 1 - la Fig. 3 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la Fig. 2 ; et - la Fig. 4 est une vue en partie de côté et en partie en coupe selon la ligne A-A de la Fig. 1, après la déformation. L'exemple de réalisation du dispositif selon l'invention qui est représenté sur le dessin est prévu dans un véhicule automobile entre le pare-chocs 1 et un longeron 4 de la carrosserie du véhicule, qui représente un élément qu'il s'agit de protéger du choc. Contre la face arrière du pare-chocs 1, considéré dans le sens du choc, est monté un corps de compression 2 qui peut présenter la forme d'un tube. Le corps de compression 2 s'étend dans le longeron 4 du véhicule et comporte, sur sa face extérieure, un élé- ment 3 d'absorption d'effort qui est fixé rigidement au longeron 4, par exemple par l'intermédiaire d'une plaque de montage 8 fixée à ce longeron par des vis 7, comme ceci est représenté en détail sur les Fig. 2 et 3. L'élément 3 d'absorption d'effort est constitué par un élément de grande surface, s'étendant en ligne droite parallèlement à la direction du choc, fait d'une matière susceptible de déformation plastique, et agencé sous la forme d'un élément extensible sollicité à la traction.Ceci signifie que l'élément 3 d'absorption d'effort forme une surface, par exemple une surface cylindrique, dont la génératrice s'étend en ligne droite parallèlement à la direction du choc. I1 est composé d'une matière qui n'est pas affaiblie par des influences thermiques résultant des opérations de soudage, de préférence d'acier doux, d'aluminium pur ou d'alliage de fer et d'aluminium qui sont mous à l'état de départ. L'élément 3 d'absorption d'effort est disposé contre la face extérieure du corps de compression 2 et soudé au corps de compression 2 dans la région de son extrémité avant, dans le sens du choc, au moyen d'un joint soudé 5. A l'autre extrémité, l'élément 3 d'absorption d'effort est fixé rigidement, par un joint soudé 6, à la plaque de montage 8 et, de cette façon, au longeron 4. L'élément 3 d'absorption d'effort est donc ainsi composé d'un élément allongé dans la direction du choc, qui peut être de configuration tubulaire, de sorte qu'il entoure au moins partiellement le corps de compression tubulaire 2. Il peut aussi être composé, de la façon représentée sur le dessin, d'un ou de plusieurs éléments possédant une section en secteur de cercle, entre lesquels subsistent des vides, auquel cas, lorsqu'il est prévu plusieurs éléments de ce genre, ces éléments sont réunis les uns aux autres à leurs extrémités de manière à donner naissance à une construction en une seule pièce. L'élément d'absorption d'effort peut aussi être composé de plusieurs bandes de tôle qui sont reliées les unes aux autres à leurs extrémités. Pour le reste, la forme de section du corps de compression 2 et de l'élément 3 d'absorption d'effort peut être quelconque, une configuration circulaire n'est pas indispensable. Dans cette forme de réalisation, les joints soudés 5 et 6 sont entièrement sollicités sans risquer de ne pas tenir lorsque l'élément entre en action. Ceci est également valable dans les cas d'évidements 9 très étroits puisque l'élément 3 d'absorption d'effort est composé d'une matière relativement molle ayant une grande limite d'allongement, qui n'est pas affaiblie dans la zone d'influence thermique au moment de la formation des joints soudés 5, 6. Grâce à la disposition des joints 5 et 6, il est possible d'utiliser un élément 3 d'absorption d'effort qui présente la forme simple mentionnée, avec laquelle on obtient un rapport très favorable entre le poids et l'énergie de choc à absorber. Lorsque, dans l'état représenté sur la Fig. 1 et sur la Fig. 2, un choc est appliqué au pare-chocs 1, ce choc est transmis, par l'intermédiaire du corps de compression 2 et du joint soudé 5, à l'élément 3 d'absorption d'effort qui est soudé à l'élément de compression 2. Etant donné que l'element 3 d'absorption d'effort est de même relié à l'élément à protéger, c'est-à-dire au longeron 4 du véhicule, par l'interme- diaire du joint soudé 6, il s'allonge dans la direction du choc, c'est-à-dire dans la direction longitudinale, sous l'effet de la force appliquée par l'intermédiaire du corps de compression 2, l'énergie cinétique du choc étant alors transformée en énergie de déformation. La sollicitation qui se produit dans cette action est appliquée aux joints soudés 5 et 6. Grâce à la formation de vides, évidements ou affaiblissements de section 9 dans la région centrale de l'élément 3 d'absorp tion d'effort, il se forme une région de déformation définie On peut choisir le seuil de réponse à la charge, c 'est-à-dire l'effort auquel la déformation commence, en réalisant sous une forme non pas continue, mais interrompue, par exemple formée seulement à moitié, un autre joint soudé 10 qui est prévu entre le corps de compression 2 et l'extrémité de l'élément 3 d'absorption d'effort située en position arrière, dans le sens du choc. Le réglage de la valeur du seuil de réponse à la charge peut aussi s'effectuer en préétirant l'élément 3 d'absorption d'effort dans le sens de la sollicitation, ainsi qu'en prévoyant des goupilles de cisaillement. Les joints soudés 5, 6 et 10 s'étendent de préférence le long de la périphérie extérieure du corps de compression 2 ou de l'élément 3 d'absorption d'effort, dans un plan transversal à la direction du choc. La Fig. 4 montre par une vue en coupe le dispositif après la déformation. Sur la Fig. 4, on peut voir que l'élément 3 d'absorption d'effort a été allongé dans la direction du choc, c'est-à-dire dans la direction longitudinale, ce qui a conduit à une diminution correspondante de son aire de section. Le point de rupture de l'élément 3 d'absorption d'effort peut alors être réglé sur l'énergie d'absorption de choc maximale désirée. Etant donné que, dans un dispositif de ce genre, l'élément d'absorption d'effort peut être réalisé en bandes de tôle, demi-coquilles de tôle ou éléments analogues, on obtient une construction simple, économique, dont la fabrication et l'assemblage peuvent être automatisés. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à absorber une énergie de choc, notamment pour un véhicule automobile, pour protéger un élément d'un choc, notamment un élément de la carrosserie d'un véhicule automobile, comprenant un élément d'absorption d'effort fait d'une matière susceptible de déformation plastique, qui est disposé entre l'élément à protéger et un corps de compression auquel le choc s'applique, caractérisé en ce que l'élément (3) d'absorption d'effort est réalisé et agencé sous la forme d'un élément extensible de forme plate, s'étendant en ligne droite parallèlement à la direction du choc et sollicité à la traction, et l'élément (3) d'absorption d'effort est composé d'une matière qui n'est pas affaiblie par des influences thermiques qui se produisent au cours de processus de soudage, et est relié au corps de compression (2) à son extrémité avant, dans le sens du choc, et à l'élément à protéger (4) à son autre extrémité, par l'intermédiaire de cordons de soudure (5, 6) qui reçoivent et transmettent les forces du choc. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (3) d'absorption d'effort est agencé sur la face extérieure du corps de compression (2), le cordon de soudure (5) entre l'élément (3) d'absorption d'effort et le corps de compression (2), s'étend dans un plan transversal à la direction du choc, le long de la circonférence extérieure du corps de compression (2), et le cordon de soudure (6) entre l'élément (3) d'absorption d'effort et l'élément (4) à protéger s'étend dans un plan transversal à la direction du choc, le long de la périphérie extérieure de l'élément (3) d'absorption d'effort. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément (3) d'absorption d'ef fort est fait d'une matière qui est choisie dans un groupe qui comprend le fer doux, l'aluminium pur et des alliages de fer et d'aluminium qui sont mous à l'état de départ. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément (3) d'absorption d'effort est de configuration tubulaire. 5. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément (3) d'absorption d'effort est composé d'au moins un élément ayant une section transversale en forme de secteur de cercle. 6. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément (3) d'absorption d'effort est composé d'au moins une bande de tôle. 7. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de compression (2) est de configuration tubulaire et est entouré au moins partiellement par l'élément (3) d'absorption d'effort le long de sa surface extérieure. 8. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (3) d'absorption d'effort et le corps de compression (2) sont soudés l'un à l'autre à l'extrémité qui est en position arrière dans le sens du choc, par l'intermédiaire d'un joint soudé interrompu (10).