Brevet FR2739602A1 — publié le 19970411

L'invention concerne la partie avant de la structure ou avant-corps d'un véhicule automobile comprenant une traverse reliant les deux colonnes A entre elles et servant à fixer la colonne de direction et un protègegenoux (dispositif de protection des genoux contre des chocs), ainsi qu'une barre de liaison s'étendant à partir de la traverse jusqu'à un tunnel central orienté dans le sens de la longueur du véhicule, la barre possédant au moins deux parties qui se chevauchent et dont la zone d'assemblage est allongeable dans le sens de la longueur, avec absorption d'énergie, après dépassement d'un seuil de force, lorsqu'elle est soumise à une charge pendant une collision. De façon connue, on entend ici par "colonnes A" les deux colonnes placées respectivement de part et d'autre de l'habitacle du véhicule, à la limite antérieure de cet habitacle. La colonne de direction et un protège-genoux pour le conducteur et le passager sont fixés, dans des véhicules de la firme Mercedes-Benz, à une traverse s'étendant, sans soutien entre les extrémités, entre les colonnes A dans le sens transversal du véhicule. De cette traverse part également une barre de liaison fixée au tunnel central formé par emboutissage à partir de la tôle de plancher et orienté dans le sens de la longueur du véhicule, barre qui a pour but d'amortir les vibrations engendrées dans la traverse et transmises de là dans la colonne de direction. Lors d'une collision du véhicule, la construction a pour effet que le tunnel central est abaissé, de sorte qu'il tire la traverse et la colonne de direction vers le bas - ce qui est un avantage - par l'intermédiaire de la barre de liaison, avec le résultat que le volant est dirigé vers l'occupant en une position plus basse et que, s'il est soumis à une charge par l'occupant, le volant ne bascule pas vers le haut/vers l'avant. Un sac gonflable incorporé dans le volant,et qui vient d'être déclenché, reçoit ainsi également une meilleure orientation vers l'occupant, ce qui permet d'éviter que ce sac ne soit repoussé par- dessus la jante du volant. Le protège-genoux, lorsqu'il est soumis à la charge exercée par l'occupant, recule, avec dégradation d'énergie, sur la distance qui lui est permise par sa construction dans l'espace coordonné. La barre de liaison se compose de deux parties qui se chevauchent dans une zone d'assemblage o elles sont vissées ensemble. L'une des parties de la barre présente un trou oblong servant à compenser les tolérances d'espacement entre la traverse et le tunnel central au moment de la fixation de la barre. Cet assemblage à frottement vissé peut également céder sous l'action des forces élevées lors d'une collision, ce qui provoque un allongement de la barre. La variation de la force transmise et la dégradation d'énergie au cours de cet allongement ne peuvent cependant pas être déterminées préalablement parce que, par exemple, la structure du matériau des parties de barre et le couple de serrage de la vis peuvent modifier le coefficient de frottement. Pour cette raison, on peut seulement pré- calculer de façon imprécise sur quelle distance et sous quelle force le protège-genoux reculera lorsqu'il est soumis à la charge de l'occupant. Le but de l'invention est d'obtenir, dans le cas d'un avant- corps de véhicule automobile du type générique indiqué au début, un recul défini du protège-genoux. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait qu'un limiteur de force est prévu dans la zone d'assemblage, dans le trajet de transmission de force, limiteur qui, après dépassement du seuil de force, produit une dégradation d'énergie jusqu'à un niveau de force restant le même pendant une course d'allongement préfixée de la barre de liaison, de sorte que le recul du protège-genoux, ensemble avec la traverse, lorsqu'il est soumis à un choc, s'effectue à l'encontre d'une force de résistance limitée sur une distance prédéterminée. La zone d'assemblage des parties de la barre de liaison cède, lorsqu'elle est soumise à une sollicitation en traction pendant une collision et en conformité avec sa réalisation ciblée, jusqu'à ce que soit atteint un premier seuil de force, et elle autorise, après le dépassement de ce seuil, un allongement supplémentaire, au cours duquel le niveau de la force transmise reste le même, avec une poursuite de la dégradation d'énergie par la déformation - commençant à ce moment - du limiteur de force dans le trajet de transmission. De cette manière, la charge exercée par le genou de l'occupant,lorsqu'il heurte le protège-genoux, augmente jusqu'à ce seuil de force, lequel se trouve au- dessous du niveau d'une grave blessure. Par la suite, il ne se! produit plus, sur une course d'allongement aussi grande que possible de la barre de liaison, de charge relativement importante, allant au-delà de ce seuil, du genou de l'occupant. La valeur pour le seuil de charge, de même que la variation de la dégradation d'énergie pendant l'allongement consécutif de la barre de liaison, sont ajustables par le limiteur de force dans le trajet de transmission de force de la zone d'assemblage et peuvent donc être accordées de façon définie aux conditions de charge dans le cas d'une collision. Une solution de mise en oeuvre simple, pour le limiteur de force dans le trajet de transmission de la zone d'assemblage des deux parties de barre, consiste à réaliser les parties de barre comme des profilés plats qui se chevauchent dans la zone d'assemblage et peuvent être attachés l'un à l'autre par une ou plusieurs tiges de fixation. Le trou oblong, prévu dans au moins une partie de barre, comporte dans ce cas un tronçon dans lequel est tirée une tige de fixation lorsque la barre de liaison est sollicitée en traction, tronçon dont la largeur est inférieure au diamètre de la tige. Sur la course d'allongement dans ce tronçon, la tige de fixation provoque un élargissement ou une déformation uniforme de ce tronçon longitudinal du trou oblong et cela à un niveau de force restant le même. Ce niveau de force caractérise aussi la charge du genou de l'occupant venant heurter le protège-genoux, en repoussant celui-ci et en provoquant ainsi l'allongement de la barre de liaison. Afin d'obtenir un déroulement constant du mouvement lors de l'allongement de la barre de liaison, un profilé plat peut être pourvu de bords relevés de guidage pour la réception, avec possibilité de coulissement en translation longitudinale, de l'autre partie de barre, et il est possible aussi d'intercaler des plaques ayant un coefficient de frottement prédéterminé entre des faces, mobiles en translation l'une par rapport à l'autre des profilés plats. Une autre possibilité d'incorporation d'un limiteur de force dans le trajet de transmission de force de la zone d'assemblage des parties de la barre de liaison est représentée par un tube à recouvrement extensible. c'est-à-dire un tube comportant une partie de plus petit diamètre enfoncée en partie. longitudinalement, dans une partie de plus grand diamètre, avec formation d'un pli en S de la paroi du tube entre les deux parties, dont la force nécessaire à l'extension, c'est-à- dire à l'extraction de la partie de plus petit diamètre de la partie à plus grand diamètre, ce qui s'accompagne d'une absorption d'énergie, peut être prédéterminée. Il serait possible aussi, dans la zone d'assemblage des parties de la barre de liaison, de former sur une partie de barre une tige dont l'extrémité porterait un piston faisant saillie dans un tube formé sur l'autre partie de barre et dont le tronçon terminal serait élargi, lors d'un mouvement de translation du piston, avec absorption d'énergie, pendant que la force transmise par la barre de liaison resterait au même niveau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: * la Figure 1 montre séparément une traverse et les éléments reliés à elle et notamment une barre de liaison dans l'avant-corps d'un véhicule automobile; * la Figure 2 est un diagramme illustrant la variation de la force transmise par la barre de liaison pendant l'allongement de celle-ci; * la Figure 3a montre un exemple de réalisation de deux parties de barre constituées par des profilés plats et combinées à un limiteur de force dans le trou oblong d'une partie de barre; * la Figure 3b est une vue de côté des profilés plats de la Figure 3a; * la Figure 4 montre un autre exemple de réalisation du limiteur de force, sous la forme d'un tube à recouvrement extensible; et * la Figure 5 montre un exemple de réalisation d'un limiteur de force comprenant un piston de déformation dans un tube. La Figure 1 est une vue de détail d'un avant-corps de véhicule automobile 1, montrant plus spécialement la disposition d'une traverse tubulaire 2 - la vue étant prise à partir de l'habitacle du véhicule - qui est fixée par chacune de ses extrémités aux deux colonnes A 3 du véhicule, dont le dessin montre seulement une partie. A cette traverse 2 est fixée une colonne de direction 4 dont l'extrémité supérieure porte le volant non représenté ici. A la traverse 2 est fixé, en outre, un protège- genoux 5 pour le passager, qui comporte deux supports 6 courbés en U, couverts du côté de l'habitacle 5 par un panneau d'impact 7. Grâce à la flexion des supports 6, le panneau 7 peut reculer, s'il est soumis à une charge pendant une collision, suivant la construction des supports, avec dégradation d'énergie d'impact et réduction de la charge à laquelle est soumis le genou. L'invention vise à perfectionner encore le trajet de mouvement possible du panneau 7 vers le haut et en direction de l'extrémité avant du véhicule, avec dégradation simultanée d'énergie et limitation de la force maximale exercée sur le genou de l'occupant. Comme pièce de liaison entre la traverse 2 et un tunnel central 8 faisant saillie du plancher du véhicule et orienté dans le sens de la longueur du véhicule, on a prévu une barre 9 par laquelle la traverse est tirée vers le bas sur une certaine distance au moment d'une collision, laquelle provoque, lors de la déformation de l'avant-corps 1 du véhicule, l'abaissement du tunnel central 8. De ce fait, la colonne de direction 4 près du conducteur est également abaissée, ce qui est avantageux pour ce qui concerne la manière dont celui-ci heurte le volant ou un sac gonflable incorporé dans le volant et se déployant pendant ce temps. Par suite de son abaissement, la colonne de direction 4 n'est pas repoussée vers le haut lorsqu'elle est soumise à une charge et le sac gonflable ne peut pas non plus être repoussé le long de la jante du volant. Si la barre de liaison 9 est soumise à une sollicitation en traction accrue par la charge exercée sur la colonne de direction 4, le protègegenoux 5, la traverse 2 ou d'autres parties qui y sont attachées fonctionnellement, la barre 9 cède dans sa zone d'assemblage 10 de deux parties de barre 11 et 12. Afin de pouvoir obtenir, après peu de temps, que la barre transmette une force de niveau constant 13 et assure une dégradation d'énergie également constante, on a prévu un limiteur de force 14 dans la zone d'assemblage 10. La Figure 2 montre une variation possible de la force F transmise en fonction de la course d'allongement s de la barre 9. La force de traction croissante exercée sur la barre 9 produit d'abord un faible allongement; après qu'un seuil de force 15 - pouvant être fixé par la construction et caractérisant la valeur maximale de la force transmise ait été atteint, le limiteur de force 14 est activé et limite la force transmise et la dégradation d'énergie à un niveau de force 13 uniforme pendant que la barre 9 continue de s'allonger. Cela signifie que le protège-genoux 5 peut être déplacé en direction de l'extrémité avant du véhicule et vers le haut, ensemble avec la traverse 2, lorsqu'il est soumis à la charge exercée par le genou d'un occupant, D avec dégradation d'énergie d'impact et limitation de la force antagoniste, agissant sur l'occupant, à la hauteur du niveau de force 13 prédéterminé. Bien entendu, le niveau de force 13 est ajusté à une valeur à laquelle l'occupant est soumis à une charge encore supportable physiquement. Les Figures 3a et 3b montrent un exemple de réalisation d'un limiteur de force 14 dans lequel les parties de barre 11 et 12 sont constituées par des profilés plats 16 et 17 appliqués l'un contre l'autre dans la zone d'assemblage 10, o ils sont reliés fermement entre eux par deux vis 18. Le profilé plat 17 présente un trou oblong 19, à travers lequel passent les tiges 20 des vis, lesquelles traversent en plus des perçages 21 de l'autre profilé plat 16. Lorsque la barre 9 est sollicitée par une force de traction dépassant la force de maintien des vis 18, le profilé 17 est tiré vers le bas sur le profilé 16, contre une certaine résistance par frottement des têtes des vis et des écrous, et la tige de vis supérieure 20 est tirée dans un tronçon 22 du trou oblong dont la largeur est inférieure au diamètre de la tige de vis 20. Pendant la suite de son déplacement, la tige 20 déforme le tronçon 22 du trou oblong et la force nécessaire à cette déformation est fixée par la construction à la hauteur du niveau de force 13 désiré. Afin d'obtenir un mouvement de coulissement ou de translation uniforme, le profilé plat 16 présente des bords relevés de guidage 23 pour la réception avec possibilité de coulissement du profilé plat 17, et des plaques 24 ayant un coefficient de frottement prédéterminé sont intercalées entre les faces mobiles en translation l'une par rapport à l'autre des profilés 16 et 17. La Figure 4 représente une autre possibilité pour la réalisation d'un limiteur de force 14, lequel est constitué par un tube à recouvrement 25, en lui-même connu, qui est prévu comme zone d'assemblage 10 entre deux parties de barre 11 et 12. Le tube à recouvrement 25 a la propriété de pouvoir s'allonger par extraction de l'une de ses parties lors de l'autre partie, avec absorption d'énergie et à l'encontre d'une résistance restant la même, lorsqu'il est sollicité en traction dans le sens de son axe longitudinal. Sur la Figure 5, on peut voir un autre exemple de réalisation d'un limiteur de force 14 utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention. Une partie 12 1 de la barre de liaison se termine dans ce cas par une tige 26 dont l'extrémité porte un piston 27 faisant saillie à l'intérieur d'un tube 28 de l'autre partie 1l 1 de la barre 9. Quand celle-ci est sollicitée en traction dans la direction axiale, le piston 27 est tiré dans un manchon 29 de matière plastique inséré dans le tronçon terminal du tube 28, à l'encontre d'une résistance restant la même, et déforme ce manchon avec absorption d'énergie. REVENDICATIONS 1. Avant-corps de véhicule automobile comprenant une traverse reliant les deux colonnes A entre elles et servant à fixer la colonne de direction et un protège-genoux (dispositif de protection des genoux contre des chocs), ainsi qu'une barre de liaison s'étendant à partir de la traverse jusqu'à un tunnel central orienté dans le sens de la longueur du véhicule, la barre possédant au moins deux parties qui se chevauchent et dont la zone d'assemblage est allongeable dans le sens de la longueur, avec absorption d'énergie, après dépassement d'un seuil de force, lorsqu'elle est soumise à une charge pendant une collision, caractérisé en ce qu'un limiteur de force (14) est prévu dans la zone d'assemblage (10), dans le trajet de transmission de force, limiteur qui, après dépassement du seuil de force (15), produit une dégradation d'énergie jusqu'à un niveau de force (13) restant le même pendant une course d'allongement (s) préfixée de la barre de liaison (9), de sorte que le recul du protège-genoux (5), ensemble avec la traverse (2), lorsqu'il est soumis à un choc, s'effectue à l'encontre d'une force de résistance limitée sur une distance prédéterminée. 2. Avant-corps de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parties de barre (11, 12) sont constituées par des profilés plats (16, 17) appliqués l'un contre l'autre dans la zone d'assemblage (10). 3. Avant-corps de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie de barre (12) présente, dans la zone d assemblage (10), un trou oblong (19) dans lequel pénètre une tige de fixation (20) faisant saillie de l'autre partie de barre (11) et qui, lors de l'allongement de la barre de liaison (9), est tirée dans un tronçon (22) du trou oblong dont la largeur est inférieure à celle de la tige de fixation (20). 4. Avant-corps de véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un profilé plat (16) présente des bords relevés de guidage (23) pour la réception, avec possibilité de coulissement en translation, de l'autre profilé plat (17). 5. Avant-corps de véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que des plaques (24) ayant des coefficients de frottement prédéterminés sont intercalées entre des faces, mobiles en translation longitudinale l'une par rapport à l'autre, des profilés plats (16, 17). 6. Avant-corps de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone d'assemblage (10) des parties de barre (Il 1, 12) est réalisée comme un tube à recouvrement (25) extensible avec absorption d'énergie. 7. Avant-corps de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone d'assemblage (10) comporte, sur une partie de barre (12), une tige (26) dont l'extrémité porte un piston (27) faisant saillie dans un tube (28) prévu sur l'autre partie de barre (11) et dont le tronçon terminal est déformé, avec absorption d'énergie, lors d'un mouvement de translation du piston (27).