Brevet FR2732300A1 — publié le 19961004

L'invention a pour objet une structure de véhicule automobile, notamment une structure apte à absorber les chocs, ainsi qu'un véhicule automobile comportant une telle structure. La plupart des véhicules actuels se composent d'une structure, constituée essentiellement de traverses et de longerons, destinée à supporter les éléments mécaniques et de carrosserie du véhicule, notamment la caisse de celui-ci. De plus, la structure comprend des éléments aptes à encaisser et répartir l'énergie d'un choc afin d'assurer la protection des occupants. Cependant, la réalisation de la structure et/ou de la caisse nécessite la préparation et l'assemblage de nombreuses pièces, ce qui augmente la durée, et donc le coût, de fabrication du véhicule. L'invention a pour but d'éliminer cet inconvénient en proposant une structure beaucoup plus simple à réaliser, tout en assurant une protection efficace des passagers en cas de choc. Selon la principale caractéristique de la structure de véhicule automobile objet de l'invention, le véhicule comportant un plancher et la structure comportant des éléments aptes à encaisser et répartir les contraintes dues à un choc, se caractérise en ce que le plancher constitue lui-même un élément de structure apte à encaisser et répartir les contraintes dues à un choc. Selon d'autres caractéristiques de cette structure: - le plancher est en matériau composite; - le plancher présente une structure en sandwich comprenant deux parois rigides délimitant un espace contenant un matériau de remplissage; - le matériau constitutif des parois est choisi parmi les fibres de verre ou de carbone noyées dans une résine telle qu'une résine polyester ou epoxy; - le matériau de remplissage est choisi parmi des matériaux allégés tels que des mousses, de préférence la mousse de polyuréthane; - lesdites parois se composent d'un mat de fibres entouré de deux couches de fibres croisées orientées à + 45 par rapport à la direction du choc; - le plancher s'étend pour l'essentiel dans un plan horizontal situé à la hauteur des chocs les plus fréquents - le plancher s'étend sur toute la superficie du véhicule;; - le plancher comporte au moins une dépression apte à recevoir un élément tel qu'un siège - le plancher présente deux dépressions latérales séparées par une partie centrale longitudinale en forme de poutre dont la face supérieure s'étend dans ledit plan; - le plancher présentant une échancrure au niveau d'une porte du véhicule, celle-ci comporte une barre de renfort ou analogue s'étendant dans ledit plan sur toute la largeur de l'échancrure lorsque la porte est fermée; - le plancher présente au moins une partie résistante disposée transversalement et/ou longitudinalement; - le plancher comporte au moins une partie s'étendant suivant la direction du choc et dont la section augmente de l'extérieur vers l'intérieur du véhicule; - elle comporte des éléments aptes à s'écraser en cas de choc et disposés en contact avec le plancher. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée d'un véhicule automobile comportant une structure selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en perspective montrant la forme du plancher de ce véhicule; - la figure 2a est une vue schématique en coupe du plancher montrant la constitution de celui-ci; - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en élévation latérale et de face respectivement montrant la position des passagers à l'intérieur du véhicule; - la figure 5 est une vue semblable à la figure 2 montrant la répartition des contraintes dans le plancher en cas de choc frontal ou arrière ; et - la figure 6 est une vue semblable à la figure 5 montrant la répartition des contraintes en cas de choc latéral. La figure 1 représente en perspective éclatée un véhicule automobile dont la caisse est réalisée en cinq éléments assemblés les uns aux autres suivant des plans de joint, à savoir un pavillon 1, deux côtés d'habitacle 2, un panneau arrière 3 et un plancher 4. Le profil du véhicule terminé a été représenté schématiquement en traits fins en 4a. Selon l'invention, le plancher constitue un élément de structure apte à absorber les chocs. Le véhicule décrit ici est un petit véhicule urbain tel qu'un véhicule électrique, mais un plancher de ce type peut être utilisé dans n'importe quel véhicule, y compris un véhicule dont la caisse est réalisée différemment. Le plancher 4 apparaît mieux sur la vue en perspective de la figure 2. On voit qu'il s'étend essentiellement dans un plan horizontal P situé, par rapport au sol, à la hauteur où les chocs sont les plus fréquents. I1 est de préférence en matériau composite de type sandwich, c'est-à-dire constitué de deux parois rigides 5 et 6 (figure 2a), par exemple en fibre de verre, délimitant un espace interne contenant un matériau mousse de remplissage 7, par exemple de la mousse de polyuréthane. Comme on le voit encore sur la figure 2a, les parois 5 et 6 se rejoignent sur au moins une partie de la périphérie du plancher pour former une aile 8 facilitant son assemblage avec un autre élément de la caisse. Les inventeurs ont constaté que la meilleure résistance aux chocs était obtenue lorsque les parois se composaient d'un mat de fibres entouré de deux couches de fibres croisées orientées à + 45" par rapport à la direction du choc. La réalisation du plancher peut se faire par toute technique connue pour de tels matériaux, par exemple par la méthode RTM (Resin Transfer Molding ou moulage par transfert de résine) ou par une technique dite de moussage " in situ" : on réalise d'abord les deux parois ou peaux que l'on assemble et on injecte ensuite la mousse dans l'espace interne. On peut également coller la mousse sur l'une des deux peaux et coller la deuxième peau sur l'ensemble ainsi obtenu. Ces techniques sont connues en soi et ne seront pas davantage détaillées ici. Si l'on se reporte à nouveau à la figure 2, on voit que le plancher comporte deux dépressions latérales 9, aptes à recevoir chacune un siège et débouchant à l'extérieur du véhicule par des échancrures 10. Ces dernières ont une forme correspondant à celle des ouvertures 11 ménagées dans les côtés d'habitacle 2 pour recevoir les portes (figure 1). Les deux dépressions 9 sont séparées l'une de l'autre par une partie 12 du plancher en forme de poutre longitudinale s'étendant suivant le plan médian du véhicule et dont la face supérieure 12a se trouve dans le plan P. Pour améliorer la tenue aux chocs, chaque porte est équipée d'une barre de renfort longitudinale 13, représentée schématiquement aux figures 5 et 6, qui, lorsque la porte est fermée, s'étend sur toute la largeur de l'échancrure 10 à la partie supérieure de celle-ci de sorte que ses extrémités se trouvent pratiquement en appui sur le plancher. Les figures 3 et 4 montrent schématiquement la position des occupants à l'intérieur du véhicule. On voit que l'assise des sièges se trouve au niveau du plan P tandis que les pieds des occupants se trouvent au fond des dépressions 9, les sièges étant représentés schématiquement en 22 sur la figure 3. Les renforts de porte 13 sont indiqués schématiquement sur la figure 4. On voit encore sur la figure 2 que le plancher 4 présente, à sa partie antérieure, une légère dépression 14 délimitée par deux parties longitudinales en relief 15 dont la section augmente de l'avant vers l'arrière, c'est-à-dire de l'extérieur vers l'intérieur du véhicule et donc suivant la direction d'un choc frontal. Les deux parties 15 se terminent sur une partie résistante 16 disposée transversalement et se terminant sur le bord antérieur de chaque échancrure 10, à la partie supérieure de ces dernières. Enfin, la partie centrale 12 du plancher relie la partie résistante transversale antérieure 16 à une autre partie résistante 17 s'étendant transversalement à l'arrière du plancher et dans le plan P, la partie 17 servant également de plancher pour le coffre à bagages du véhicule. On a encore prévu, à l'avant et à l'arrière du véhicule, des éléments 18 tels que des pare-chocs ou des boucliers en contact avec le plancher et aptes à s'écraser en cas de choc de faible intensité sans que le plancher en soit affecté. Ces éléments 18 sont représentés schématiquement sur la figure 3. Les figures 5 et 6 montrent la répartition des contraintes dans le plancher en cas de choc. La figure 5 concerne le cas d'un choc frontal ou arrière. S'il s'agit d'un choc frontal comme indiqué par la flèche F1 de grandes dimensions, l'énergie du choc est transmise suivant la direction indiquée par les flèches 19 dans la dépression 14, les parties résistantes 15 et 16 et, de là, jusqu'à la partie arrière 17 à travers la partie centrale 12 et les renforts de porte 13. S'il s'agit d'un choc arrière comme indiqué par la flèche F2, I'énergie du choc est transmise, suivant la direction des flèches 20, de la partie arrière 17 du plancher à la partie avant de celui-ci à travers la partie centrale 12 et les renforts de porte 13. La figure 6 montre la répartition des contraintes en cas de choc latéral (flèches F3). Dans ce cas, I'énergie du choc est transmise depuis les côtés du plancher au centre de celui-ci à travers les renforts de porte 13 et les parties résistantes transversales 16 et 17 comme indiqué par les flèches 21. On a donc réalisé suivant l'invention un véhicule dont la durée, et donc le coût, de fabrication sont réduits par rapport à un véhicule classique puisque c'est le plancher lui-même qui constitue un élément de structure apte à absorber les chocs. Ceci est essentiellement du au fait que le plancher peut être réalisé en matériau composite de préférence avec une structure en sandwich comprenant deux parois rigides délimitant un espace contenant un matériau tel qu'une mousse rigide, ce qui lui donne une grande rigidité et permet de le réaliser d'une seule pièce tout en lui donnant la forme nécessaire pour obtenir les parties résistantes longitudinales et transversales ainsi que les parties en creux aptes à recevoir les sièges. Il est également facile de lui donner une forme telle qu'il s'intègre bien dans le véhicule, par exemple en se terminant au niveau des pare-chocs avant et arrière et en présentant des échancrures correspondant aux encadrements de portes, la rigidité étant conservée grâce aux barres de renfort de porte qui viennent fermer la partie supérieure des échancrures. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas au seul mode de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en couvre au contraire toutes les variantes. C'est ainsi que l'homme du métier choisira, en fonction de chaque application particulière, la forme et les matériaux les mieux adaptés pour la réalisation du plancher. En particulier, on peut prévoir d'autres parties résistantes sur la face inférieure de celui-ci afin d'augmenter encore ses capacités de résistance aux chocs. REVENDICATIONS 1. Structure de véhicule automobile, celui-ci comportant un plancher (4) et ladite structure comportant des éléments aptes à encaisser et répartir les contraintes dues à un choc, caractérisée en ce que le plancher (4) constitue lui-même un élément de structure apte à encaisser et répartir les contraintes dues à un choc. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plancher (4) est en matériau composite. 3. Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce que le plancher (4) présente une structure en sandwich comprenant deux parois rigides (5,6) délimitant un espace contenant un matériau de remplissage (7). 4. Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau constitutif des parois (5,6) est choisi parmi les fibres de verre ou de carbone noyées dans une résine telle qu'une résine polyester ou epoxy. 5. Structure selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le matériau de remplissage (7) est choisi parmi des matériaux allégés tels que des mousses, de préférence la mousse de polyuréthane. 6. Structure selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que lesdites parois (5,6) se composent d'un mat de fibres entouré de deux couches de fibres croisées orientées à +450 par rapport à la direction du choc. 7. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le plancher (4) s'étend pour l'essentiel dans un plan horizontal (P) situé à la hauteur des chocs les plus fréquents. 8. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le plancher (4) s'étend sur toute la superficie du véhicule. 9. Structure selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le plancher (4) comporte au moins une dépression (9) apte à recevoir un élément tel qu'un siège. 10. Structure selon la revendication 9, caractérisée en ce que le plancher (4) présente deux dépressions latérales (9) séparées par une partie centrale longitudinale en forme de poutre (12) dont la face supérieure (12a) s'étend dans ledit plan (P). 11. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, le plancher (4) présentant une échancrure (10) au niveau d'une porte du véhicule, celle-ci comporte une barre de renfort ou analogue (13) s'étendant dans ledit plan (P) sur toute la largeur de l'échancrure (10) lorsque la porte est fermée. 12. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le plancher (4) présente au moins une partie résistante (15,16,17) disposée transversalement et/ou longitudinalement. 13. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le plancher (4) comporte au moins une partie (15) s'étendant suivant la direction du choc et dont la section augmente de l'extérieur vers l'intérieur du véhicule. 14. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des éléments (18) aptes à s'écraser en cas de choc disposés en contact avec le plancher (4). 15. Véhicule automobile comportant une structure selon l'une des revendications 1 à 14.