Brevet FR2695697A1 — publié le 19940318

La présente invention concerne les absorbeurs d'énergie et, plus particulièrement, ceux d'entre eux qui sont notamment destinés à contribuer à la protection des véhicules automobiles terrestres. La présente invention est plus particulière- ment relative à un absorbeur d'énergie longiligne extrudé et à son application notamment à la protection des véhicules automobiles. Dans de nombreux secteurs industriels, il est nécessaire d'absorber l'énergie résultant de chocs importants et c'est tout spécialement le cas du domaine des véhicules automobiles terrestres dont il faut assurer la sécurité des occupants en cas de collision ou d'acci- dents. Pour la sécurité des véhicules automobiles terrestres, on a déjà proposé de construire notamment leur partie antérieure de manière à ce qu'elle offre une protection en zones ou tranches successives, qui sont mises à contribution progressivement de l'avant vers l'arrière, repérées par rapport à l'axe longitudinal du véhicule C'est ainsi qu'on distingue habituellement une zone pour les "petits" chocs se produisant pour une vitesse relative ne dépassant pas 4 km/h environ et qui est constituée par la "peau" ou garniture d'un pare-choc ou bouclier, une zone pour les chocs "moyens" se produi- sant pour une vitesse relative de l'ordre de 4-10 km/h environ et qui est constituée par la "poutre" ou simi- laire formant le pare-choc ou bouclier proprement dit qui entre 4-8 km/h environ se déforme élastiquement réversi- blement et qui entre 8-10 km/h environ se déforme non réversiblement, une zone pour les "grands" chocs se produisant pour une vitesse relative de l'ordre de 10-12 km/h et qui est constituée par des "tampons" ou similai- res associés à la structure ou coque du véhicule en amont des longerons qui la prolongent vers l'avant, et enfin une zone pour les chocs "violents" se produisant pour une vitesse relative de l'ordre de 20-25 km/h environ ou plus et qui est constituée par les longerons ou similaires eux-mêmes Une telle configuration permet en particulier une réparation éventuelle, facilitée par un échange standard de la seule zone atteinte après vérification immédiate que les longerons n'ont pas été affectés, ce qui nécessiterait un passage "au marbre" de la coque ou structure pour la dégauchir. Diverses solutions ont déjà été proposées. Des exemples de solution sont par exemple exposés dans les documents FR 87-06 734, FR 89-16 413, FR 90-13 567, FR 90-16 495 et FR 91-07 539 de la Demanderesse. Si ces solutions donnent relativement satisfaction, elles sont toutefois compliquées car elles nécessitent la mise en oeuvre d'absorbeurs d'énergie de structure et de nature complexes. Le but de l'invention est de remédier à ce type d'inconvénients à l'aide d'un absorbeur d'énergie facile à fabriquer et à installer et d'une grande effi- cacité. L'invention a pour objet un absorbeur d'énergie engendrée par un effort de direction donnée qui est caractérisé en ce qu'il est fait d'un corps en profilé creux extrudé longiligne d'axe longitudinal donné et qui comprend une enveloppe extérieure qui est de configuration géométrique donnée en section droite perpendiculaire à l'axe et qui est définie par une paroi extérieure et une paroi intérieure de manière à avoir une épaisseur donnée et une dimension transversale donnée perpendiculairement à l'axe, et qui est plus parti- culièrement destiné à être placé de manière que son axe soit pratiquement orthogonal à la direction de l'effort à subir et absorber. L'invention a aussi pour objet l'application d'un absorbeur du type indiqué auparavant à la protection des véhicules automobiles. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent ainsi qu'à l'examen du dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, o: les Figures l A et 1 B sont des vues en coupe schématiques, suivant deux plans perpendiculaires, d'un mode de réalisation d'un absorbeur selon l'invention dans son application à un véhicule; les Figures 2 A à 2 G sont des vues analo- gues à celle de la Figure l A d'autres formes de réali- sation d'un absorbeur en soi selon l'invention, en coupe tranversale; les Figures 3 A à 3 C sont des vues analogues à celle de la Figure l A de variantes d'exécution d'un absorbeur selon l'invention; les Figures 4 A et 4 B sont des vues analo- gues à celle de la Figure l A d'un mode de réalisation d'un absorbeur selon l'invention illustré dans deux stades différents de son comportement; et les Figures 5 A à 5 D sont des vues analogues à celle de la Figure l A d'une variante d'exécution d'un absorbeur selon l'invention illustré dans différents stades de son comportement. Les absorbeurs d'énergie et tout spécialement ceux qui sont destinés à être associés à des véhicules automobiles notamment terrestres, étant bien connus dans la technique, on ne décrira dans ce qui suit que ce qui concerne directement ou indirectement l'invention Pour le surplus, l'homme du métier du secteur technique consi- déré puisera dans les solutions classiques courantes à sa disposition pour faire face aux problèmes particuliers auxquels il est confronté. Dans ce qui suit, on utilise toujours un même numéro de référence pour identifier un élément homologue, quel que soit son mode de réalisation ou sa variante d'exécution. Pour la commodité de l'exposé, on décrira successivement chacun des constituants d'un absorbeur d'énergie perfectionné selon l'invention, avant d'en exposer la fabrication au besoin, et le fonctionnement ou le comportement. Par la suite, on décrira un absorbeur d'énergie perfectionné selon l'invention dans son application particulière aux véhicules automobiles terrestres et, plus spécialement, pour le cas o il est utilisé pour subir et absorber l'énergie engendrée par un effort de direction donnée, à la suite d'un "grand" choc au sens précédemment exposé, se produisant pour une vitesse relative de l'ordre de 10-12 km/h environ. Comme on le sait dans une telle application particulière, un absorbeur d'énergie perfectionné selon l'invention est disposé en amont des longerons qui prolongent vers l'avant la structure ou coque d'un véhicule, et pour ce faire cet absorbeur est inséré de préférence, d'une part entre les longerons L et, d'autre part, une façade avant ou un pare-choc F qui précède les longerons Cet absorbeur est intercalé entre les parties qui lui font face et leur est relié à l'aide de tous dispositifs appropriés classiques connus, convenablement adaptés, sur lesquels il n'est pas nécessaire de s'éten- dre plus longuement. Un absorbeur d'énergie perfectionné selon l'invention est destiné à subir et absorber, au moins en partie l'énergie engendrée par un effort C de direction donné qui, pour l'application particulière visée, a une composante essentiellement longitudinale ou parallèle, repérée par rapport à l'axe du véhicule. L'absorbeur est fait d'un corps 10 en profilé creux obtenu par extrusion Le corps 10 longiligne présente un axe longitudinal 100 donné, et comprend une enveloppe 11 extérieure de configuration géométrique 110 donnée en section droite perpendiculaire à l'axe 100. Cette enveloppe 11 est définie, délimitée par une paroi 111 extérieure et une paroi 112 intérieure de manière à avoir une épaisseur E donnée et une dimension T transver- sale donnée perpendiculairement à l'axe 100. Comme on le voit en particulier sur les vues schématiques de la Figure 1, selon l'invention, cet absorbeur est destiné à être placé de manière que son axe soit pratiquement orthogonal à la direction de l'effort à subir et absorber c'est-à-dire orthogonal à 1 'axe longitudinal du véhicule Pour l'application parti- culière illustrée sur la Figure 1 A, l'axe longitudinal est pratiquement horizontal Il est clair que rien ne s'oppose à ce que cet axe longitudinal soit vertical ou oblique mais il est alors toujours situé dans un plan qui est pratiquement perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule. Comme on le voit sur les vues de la Figure 1 et sur les vues A à F de la Figure 2 notamment, la configuration géométrique 110 de l'enveloppe 11 est une courbe au moins pour partie Cette configuration géomé- trique peut aussi être un polygone comme illustré sur la vue G de la Figure 2 Dans ce dernier cas, deux sommets opposés sont, de préférence, disposés sur une droite pratiquement perpendiculaire à la direction de l'effort à subir et absorber. L'épaisseur E de l'enveloppe 11 est prati- quement constante, ou bien présente un amincissement local dans la zone d'au moins un sommet et de préférence, dans la zone de deux sommets opposés qui sont disposés sur la droite perpendiculaire à la direction de l'effort à subir et absorber, indiqué précédemment. De préférence, l'enveloppe 11 présente au moins un renfort 12 intérieur de profil 120 déterminé, avec des extrémités 121 reliées à la paroi intérieure 112 selon des lignes pratiquement parallèles à l'axe 100. Comme illustré par exemple sur les vues 2 B et 2 C, le profil 120 est courbe et est en arc avec des génératrices pratiquement parallèles à l'axe 100 Comme illustré sur la vue 2 D ou la vue 2 E, le profil 120 peut être sinusoï- dal et avec des génératrices pratiquement parallèles à l'axe 100 Selon une autre variante d'exécution, le profil 120 comme illustré sur la vue 2 F est en plis d'accordéon et avec des arêtes pratiquement parallèles à l'axe 100. Comme on le voit sur les diverses vues de la Figure 2, les deux lignes des extrémités 121 définissent un plan qui est pratiquement perpendiculaire à la direction de l'effort à subir et à absorber, ou bien qui n'est pas perpendiculaire à cette direction et est alors oblique relativement à elle. Selon la variante d'exécution illustrée sur les diverses vues de la Figure 3, l'absorbeur selon l'invention comprend un corps 10 dans l'enveloppe 11 duquel sont situés deux renforts 12 intérieurs qui sont distincts et qui sont faits, chacun, d'un élément 122, 123 On notera que ces éléments sont disposés en vis-à- vis selon la direction de l'effort à subir et à absorber. Comme on le voit, ces éléments 122, 123 présentent des formes coopérantes qui sont aptes à engendrer des forces de frottement lorsqu'elles viennent au contact sous l'action de l'effort à subir et absorber. L'un 122 de ces éléments est, de préférence, de profil 120 cunéiforme en section droite, simple (Figures 3 A, 3 B) ou double (Figure 3 C) L'autre 123 de ces éléments qui lui fait face, présente un profil 120 courbe (Figure 3 A) voire en équerre de préférence double (Figures 3 B, 3 C). L'absorbeur perfectionné selon l'invention est obtenu, comme indiqué auparavant, par extrusion Pour cela, on utilise des matériaux métalliques ou des matériaux synthétiques telles que des polymères thermo- plastiques Le polyéthylène et le polypropylène haute densité conviennent particulièrement bien. D'une manière inattendue, il a été constaté que le comportement d'un tel amortisseur selon l'in- vention est pratiquement proportionnel à la longueur du corps mesuré selon son axe longitudinal. Les diverses vues des Figures 4 et 5 illus- trent le comportement à l'écrasement, vu en section droite perpendiculairement à l'axe longitudinal, de deux modes de réalisation d'un absorbeur selon l'invention. L'effort à subir et absorber tend à réduire la dimension transversale T. Le mode de réalisation de la Figure 4 absorbe l'énergie par déformation mécanique alors que le mode de réalisation de la Figure 5 absorbe l'énergie à la fois par déformation mécanique et par frottement résultant de l'interaction des formes internes des renforts inté- rieurs. Le choix des matériaux, des épaisseurs et des dimensions transversales, par exemple du diamètre, de leur rapport, de même que le choix des profils des renforts permettent d'obtenir un comportement à l'écrase- ment, notamment statique, qui évolue par paliers en fonction de l'effort subi. On notera que l'épaisseur de l'enveloppe 11 et celle du renfort 12 peuvent être égales ou différen- tes, soit inférieures soit supérieures, et, aussi que l'une ou les deux de ces épaisseurs peuvent être constan- tes ou variables afin de créer par exemple des zones de moindre résistance qui ont une incidence sur le comporte- ment effort/déformation. Le comportement de l'absorbeur selon l'in- vention peut être modifié par une substance de garnissage emplissant totalement ou localement son volume intérieur. On utilise une substance telle que par exemple une mousse apte à se comprimer lors de la déformation par écrasement de l'absorbeur Une telle substance a alors un double effet puisqu'elle contribue d'abord à l'absorption de l'énergie et ensuite arrête l'écrasement de l'absorbeur lorsqu'il a atteint une configuration qui rend la substance de remplissage incompressible. Si l'on utilise un absorbeur selon l'inven- tion dont la configuration est par exemple analogue à celle illustrée sur la vue 2 A, il est possible alors d'emboîter pratiquement parfaitement, plusieurs corps profilés creux extrudés; le comportement global d'un tel absorbeur gigogne est alors la somme des comportements particuliers de chacun des corps le constituant. Il est clair que pour un tel absorbeur gigogne on peut utiliser au moins pour le corps le plus à l'intérieur, une enveloppe avec des renforts. En utilisant des tubes de polyéthylène haute densité du commerce de diamètre 110 mm environ et d'épaisseur 10 mm environ pour un tronçon de longueur axiale 100 mm environ, on peut absorber une force de l'ordre de 5,2 k N environ. Le comportement dynamique d'un tronçon de longueur axiale 500 mm de ce même tube de diamètre 110 mm environ et d'épaisseur 10 mm environ soumis à un essai au "mouton pendulaire" de masse 850 kg, entre deux plaques planes, est le suivant: En fin d'essai, le tronçon est ovalisé et au point d'impact le diamètre est réduit de 8 mm environ. Suivant le besoin, on peut disposer de front plusieurs absorbeurs selon l'invention, identiques ou non, de manière à ce que leurs axes longitudiaux soient orthogonaux à l'axe longitudinal du véhicule, parallèles entre eux ou non. On comprend tout l'intérêt d'un absorbeur d'énergie selon l'invention en particulier pour son application à l'industrie automobile puisqu'il suffit de débiter le profilé creux extrudé longiligne à la longueur voulue et d'utiliser un ou plusieurs tronçons judicieuse- ment répartis pour satisfaire aux besoins et obtenir les effets recherchés. Vitesse (km/h) 2,1 3,95 5,94 8,52 Ecrasement (mm) 8,3 17 31 56 Effort (k N) 15 22 27 35 REVENDICATIONS 1 Absorbeur d'énergie engendrée par un effort de direction donnée, caractérisé en ce qu'il est fait d'un corps ( 10) en profilé creux extrudé longiligne d'axe longitudinal ( 100) donné qui comprend une enveloppe ( 11) extérieure qui est de configuration géométrique ( 110) donnée en section droite perpendiculaire à l'axe ( 100) et qui est définie par une paroi ( 111) extérieure et une paroi ( 112) intérieure de manière à avoir une épaisseur (E) donnée et une dimension (T) transversale donnée perpendiculairement à l'axe ( 100) et en ce qu'il est destiné à être placé de manière que son axe ( 100) soit pratiquement orthogonal à la direction de l'effort à subir et absorber. 2 Absorbeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la configuration géométrique ( 110) est une courbe au moins pour partie. 3 Absorbeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la configuration géométrique ( 110) est un polygone. 4 Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur (E) est constante. Absorbeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'épaisseur (E) présente un amincissement local dans la zone d'au moins un sommet. 6 Absorbeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'épaisseur (E) présente un amincissement local dans la zone de deux sommets opposés disposés sur une droite pratiquement perpendiculaire à la direction de l'effort à subir et absorber. 7 Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un renfort ( 12) intérieur de profil ( 120) déterminé avec des extrémités ( 121) reliées à la paroi la intérieure ( 112) selon des lignes pratiquement parallèles à l'axe ( 100). 8 Absorbeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le profil ( 120) est courbe et en arc avec des génératrices pratiquement parallèles à l'axe ( 100). 9 Absorbeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le profil ( 120) est sinusoïdal et avec des génératrices pratiquement parallèles à l'axe ( 100). Absorbeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le profil ( 120) est en plis d'accordéon et avec des arêtes pratiquement parallèles à l'axe ( 100). 11 Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que les deux lignes des extrémités ( 121) définissent un plan qui n'est pas perpendiculaire à la direction de l'effort à subir et-à absorber. 12 Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les deux lignes des extrémités ( 121) définissent un plan qui est pratiquement perpendiculaire à la direction de l'effort à subir et à absorber. 13 Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux renforts ( 12) intérieurs qui sont distincts et qui sont faits, chacun, d'un élément ( 122, 123) disposés en vis-à-vis selon la direction de l'effort à subir et absorber et qui présentent des formes coopérantes qui sont aptes à engendrer des forces de frottement lors- qu'elles viennent au contact sous l'action de l'effort à subir et à absorber. 14 Absorbeur selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'un ( 122) des éléments ( 122, 123) est cunéiforme. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que l'autre ( 123) des éléments ( 122, 123) présente un profil ( 120) courbe voire en équerre. 16 Application d'un absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 à la protection des véhicules automobiles.