Brevet FR2698034A1 — publié le 19940520

LONGERON DE CHASSIS DE VEHICULE AUTOMOBILE A ABSORPIION D'ENERGIE. L'invention concerne un longeron de châssis de véhicule automobile à absorption d'énergie constitué par un corps creux sur lequel est fixée une traverse de pare-choc et qui contient un élément absorbeur d'énergie. La publication FR-A-2184325 décrit un longeron de châssis constitué par un corps creux rempli d'une mousse de matière plastique qui développe une résistance à la déformation r,elativement uniforme au cours de la formation de plis dans les parois latérales du longeron à la suite d'un choc frontal appliqué sur la traverse. Pour obtenir l'absorption d'énergie souhaitée, les propriétés de la mousse doivent être adaptées à l'épaisseur de la tôle et à la section du longeron. Ces paramètres dépendent à leur tour de la quantité d'énergie à absorber et de la longueur d'écrasement du longeron. L'invention a pour objet un longeron de châssis simplifié dont la structure assure une absorption d'énergie au delà d'un seuil d'effort dans une portion de longeron et une déformation élastique en deça dudit seuil. L'invention a également pour objet un longeron simplifié utilisant la propriété d'absorption d'énergie de matériaux composites stratifiés. Des travaux réalisés sur des éléments composites tubulaires ou coniques dont l'énergie absorbée par unité de masse est de 30 à 40 kJ/kg ont fait l'objet de publications J.N. PRICE, D. HULL, Axial crushing of glass-fibrepolyester composite cones, J. Composite Science and Technology, 28 (1987), pp.211-230. A.G. MAMALIS et al, Int. J. of Vehicle Design, Vol 12, n" 4, 1991. Dans ce cas l'absorption d'énergie s'opère par fragmentation du matériau au cours d'une destruction progressive de l'élément absorbeur. L'invention concerne plus particulièrement une structure de longeron de châssis à absorbeur d'énergie, qui possède un seuil de fonctionnement de l'absorbeur suffisamment élevé suivi d'une absorption d'énergie sensiblement constante. Selon l'invention l'extrémité avant du longeron possède une configuration évasée et enveloppe un élément absorbeur d'énergie monté en appui sur la traverse et sur une cloison interne du corps creux. Le longeron ainsi constitué possède une caractéristique d'absorption d'énergie au delà d'un seuil d'effort important qui lui permet de résister aux chocs à faible vitesse communiqués à un pare-choc fixé sur la traverse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation du longeron de châssis en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une représentation perspective partielle d'une structure avant d'un véhicule automobile. - la figure 2 est une représentation des éléments constitutifs du longeron associés à la traverse de structure. - la figure 3 est une vue en coupe horizontale de l'extrémité avant du longeron. - la figure 4 est une vue en coupe horizontale de l'extrémité avant du longeron dans la phase initiale d'absorption d'énergie par la structure du longeron. - la figure 5 est une vue en coupe horizontale de l'extrémité avant du longeron dans la phase finale d'absorption d'énergie par la structure du longeron. - les figures 6, 7 sont des vues en coupe longitudinale de l'élément absorbeur d'énergie selon 2 modes de réalisation. - la figure 8 est le diagramme représentatif des variations de la charge appliquée au longeron au cours de la compression de la partie avant de celui-ci. Sur la figure 1 ne sont représentés que les détails de la structure avant d'un véhicule automobile, nécessaires à la compréhension de l'invention. L'habitacle 10 est limité à l'avant par son tablier 11. La roue avant 12 est suspendue à un longeron 13 par un triangle de suspension sur lequel prend appui une jambe de force 14 constituée par un amortisseur et un ressort de suspension. Deux longerons dont on a représenté le longeron gauche 13 sont montés en appui sur le tablier 11 et sont entretoisés par une traverse 15 support du moteur. Sur l'extrémité antérieure du longeron 13 est fixée une traverse 16 de support d'un pare-choc non représenté. Le longeron 13 est constitué par un corps creux 20 à section en U fermée par une plaque soudée 21. L'extrémité 22 avant du longeron 13 possède une configuration évasée et enveloppe un élément absorbeur d'énergie. Les branches latérales évasées 24 de l'extrémité 22 du longeron portent respectivement deux ailes de fixation 26 munies de perçages 27 de montage de la traverse 16. La plaque 21 de fermeture du longeron porte un nez d'assemblage 28 muni de perçages de liaison 29 avec la traverse 16. Les branches latérales évasées de l'extrémité 22 du longeron, la base 30 du corps creux 20 et la plaque 21 portent respectivement les découpes 31 périphériques destinées à conférer au longeron une zone de moindre rigidité et de moindre résistance à la compression. On procèdera à titre d'exemple au poinçonnage des découpes 31 dans les flans de tôles nécessaires à la confection d'un longeron creux, avant pliage et soudure des éléments du longeron. Ce dernier possède une cloison transversale 32 rigidement reliée à la plaque 21, au fond 30 et aux branches 24 du longeron. L'élément absorbeur 25 est prémonté en appui sur le nez 28 de la plaque 21 et la cloison 32. Cette mesure constructive autorise la confection de longerons absorbeurs d'énergie préalablement à leur incorporation au châssis du véhicule. Selon une variante de réalisation de l'invention telle que représentée aux figures 3 à 5, ltélément de moindre résistance à la compression pourra être élaboré sous la forme d'un boîtier 221 à découpes 31 pour loger l'élément absorbeur 25. Ce boîtier est rapporté sur l'extrémité du corps 20 constitutif du longeron 13. L'élément absorbeur 25 est constitué par une structure tubulaire à base de fibres de verre et d'une résine polyester. Des exemples de réalisation de cet élément absorbeur sont représentés aux figures 6 et 7. La configuration conique de l'absorbeur d'énergie 25 est caractérisée par un chanfrein d'extrémité C dont la forme permet d'amorcer la compression progressive de l'élément 25 sous l'action de l'effort communiqué par la traverse 16. L'élément absorbeur 25 est réalisé à base de SMC avec différentes quantités de fibres de verre et de liants. Les caractéristiques dimensionnelles de l'élément 25 telles que, hauteur, section, forme, épaisseur de paroi sont adaptées à la quantité d'énergie à absorber. Ainsi que cela est montré en référence des figures 3, 4, 5 et 8, un effort d'écrasement F communiqué par la traverse 16, induit une résistance à l'écrasement matérialisée par la partie AB du diagramme de la figure 8. Au cours de cette phase initiale l'extrémité du longeron représentée par le boîtier 221 est déformée au niveau de la zone de moindre résistance à la compression. Cette déformation initiale est suivie par une déformation à effort sensiblement constant matérialisée par la partie BC du diagramme. Au cours de cette phase, l'élément 25 est progressivement comprimé et détruit. REVENDICATIONS 1) Longeron de châssis de véhicule automobile à absorption d'énergie constitué par un corps creux (20) sur lequel est fixée une traverse (16) de pare-choc et qui contient un élément absorbeur (25) d'énergie, caractérisé par le fait qu'une extrémité (22) avant du longeron est associée à un élément de longeron de moindre rigidité pour délimiter le logement de l'élément (25) absorbeur d'énergie monté en appui sur la traverse (16) et sur une cloison (32) rapportée sur le longeron. 2) Longeron de châssis selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément (221) de longeron de moindre rigidité est intégré à l'extrémité du corps creux (20) constitutif du longeron et possède une configuration évasée pour envelopper l'élément (25) absorbeur d'énergie monté en appui sur une cloison (32) rapporté sur le corps creux (20) constitutif de longeron. 3) Longeron de châssis selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'extrémité du corps creux constitutif du longeron possède des zones de moindre rigidité en compression disposées à la périphérie de l'élément absorbeur d'énergie. 4) Longeron de châssis selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les zones de moindre rigidité sont formées par découpage préalablement au pliage d'un flan de tôle.