Brevet FR2741030A1 — publié le 19970516

STRUCTURE POUR VEHICULE AUTOMOBILE ET PROCEDE DE REPARATION D'UNE TELLE STRUCTURE La présente invention concerne les structures de véhicule automobile et en particulier les portions de ces structures susceptibles d'être seules affectées par des chocs à faible vitesse orientés dans une direction déterminée. Elle trouve une application particulièrement importante dans les portions de structure placées hors de la cellule de survie d'un véhicule de transport de personnes, telles que celles de structure qui portent les pare-chocs. A l'heure actuelle, la structure d'un véhicule automobile de transport de personnes comporte habituellement un châssis relié à chaque pare-choc, qui a une constitution de poutre, par des éléments d'absorption d'énergie distincts des éléments du châssis. Une telle structure est complexe et encombrante. La partie de la structure à laquelle est raccordé chaque pare-choc est généralement constituée de longerons en acier embouti. Si la partie terminale d'un tel longeron est endommagée, elle peut être remplacée par un tronçon soudé. On cherche à l'heure actuelle à alléger au maximum la structure des véhicules automobiles, à poids et résistances égales, et à réduire l'encombrement des véhicules urbains, ce qui implique de réduire la taille des éléments d'absorption d'énergie. La présente invention vise à fournir une structure automobile et un procédé de réparation d'une telle structure permettant de réduire le poids et l'encombrement et permettant de réparer simplement les dégâts provoqués par des impacts à faible vitesse. Dans ce but l'invention propose notamment une structure comprenant un châssis en profilés d'alliages d'aluminium ayant des portions terminales prévues pour se déformer préférentiellement, fixées directement aux éléments susceptibles de recevoir des impacts, tels que les pare-chocs. Ainsi un choc d'amplitude modérée endommagera uniquement un pare-choc et une des portions terminales, dans lesquelles peuvent être prévues des zones "fusibles" affaiblies, par exemple par des points de soudure modifiant localement le métal, pour provoquer un repliement en accordéon du profilé avec absorption d'énergie en cas de choc. Un motif qui semble s'opposer à l'adoption généralisée d'une structure en profilés d'alliage d'aluminium est la difficulté de réparation par découpe puis raccordement d'un tronçon par soudage. En effet, l'aluminium et ses alliages ne peuvent être soudés que par des techniciens qualifiés, disposant de postes de soudure appropriés, non disponibles dans les ateliers de réparation habituels. Cet inconvénient est écarté par mise en oeuvre d'un procédé suivant l'invention, suivant lequel, en cas dendom- magement d'une portion terminale d'un élément de structure en profilé d'alliage d'aluminium, on enlève la partie terminale endommagée par découpe, on prévoit un moignon en profilé d'alliage d'aluminium ayant des dimensions transversales telles qu'il puisse se fixer par emmanchement thermique sur la partie résiduelle de l'élément de structure, ladite partie résiduelle et le moignon constituant l'un un élément mâle, l'autre un élément femelle, on chauffe l'élément femelle et/ou on refroidit l'élément mâle suffisamment pour engager l'un dans l'autre sur une profondeur prédéterminée avant de laisser les éléments revenir à la température ambiante, les dimensions transversales externes de la pièce mâle et les dimensions transversales internes de la pièce femelle étant choisies de façon que l'emmanchement soit susceptible de glisser en cas de choc longitudinal avec arrachement de métal de l'élément femelle par l'élément mâle et déformation plastique, provoquant un amortissement et une absorption d'énergie. Un compromis ser choisi dans chaque cas entre la recherche d'une absorption élevée d'énergie et un amortisse ment progressif. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective simplifiée d'un châssis de véhicule automobile à réaliser en profilé d'aluminium, les zones dites "fusibles" étant hachurées - la figure 2 montre un longeron, constituant une pièce femelle, ayant une zone terminale endommagée et un moignon, constituant la pièce mâle, destiné à la réparation - la figure 3 montre le chauffage in situ de la partie terminale du longeron, après enlèvement de la partie endommagée - les figures 4 et 5 montrent deux étapes successives de l'emmanchement ;; - la figure 6 montre le début d'enfoncement avec déformation de la zone terminale du longeron en cas de choc axial - la figure 7 montre le moignon dans sa position d'absorption maximale d'énergie, avant endommagement supplémentaire du longeron. Le châssis dont la constitution générale est montré en figure 1 est constitué essentiellement de profilés d'aluminium de section constante. En particulier, des éléments de structure orientés longitudinalement sont constitués par de tels profilés. Les profilés représentés sont à section carrée, mais ils sont avantageusement à section circulaire ou elliptique. L'intérêt d'une section circulaire est quelle augmente la surface de contact et en conséquence la dissipation d'énergie par frottement et déformation plastique. La structure comporte deux longerons avant 10 dont l'extrémité est fixée, par exemple par boulonnage, sur une poutre constituant pare-choc et représentée schématiquement en traits mixtes. Ces longerons peuvent être destinés à porter un moteur pendulé. Deux longeronnets 14 sont destinés à répartir les efforts sur la structure latérale. Ils travaillent en choc décalé.A l'arrière, des longerons similaires 16 sont fixés au pare-choc arrière. Les portions terminales de chacun des longerons 10, 14 et des longeronnets 16 comportent une zone, représentée en hachures, prévue pour se déformer initialement en cas de choc. Ces zones peuvent constituer directement la partie terminale (longerons 10 et 16) ou se prolonger par un embout de fixation. Les zones prévues pour se déformer peuvent être constituées par des parties du longeron réalisées par extrusion sur le même outillage, mais ayant subi ultérieurement un traitement thermique d'affaiblissement, choisi de façon que la déformation en cas de choc axial se produise essentiellement par compression et pliage de matière. Ce résultat est atteint sans difficulté sur un profilé. En revanche, il serait difficile d'atteindre le même résultat avec des longerons en tôle pliée, dont le mode de destruction est le flambage ou la flexion plutôt que la compression. Avec une telle constitution, un choc frontal ou arrière à faible vitesse n'endommagera que le pare-choc et la partie terminale d'un ou plusieurs longerons, sans affecter la partie située derrière. Dans le cas d'un tel endommagement, le mode de réparation peut être celui représenté sur les figures 2 à 5. On commence par couper la partie endommagée, au niveau indiqué par les flèches 18 sur la figure 2 et on prévoit un moignon 20 de longueur appropriée pour reconstituer la longueur d'origine. La longeur d'enfoncement à réaliser peut être indiquée à l'avance par un index 22 tracé sur le moignon. Dans le cas illustré, ce moignon constitue une pièce mâle, destinée à s'engager dans la partie résiduelle du longeron 10. La disposition inverse serait possible. Après découpe, la nouvelle partie terminale du longeron 10 est chauffée de façon à la dilater. Le chauffage peut s'effectuer à laide d'un système de chauffage portatif qui permet sans difficulté d'arriver à une température de l'ordre de 2500C. Le four 24 est enfilé sur la partie terminale, sur une longueur qui sera généralement légèrement supérieure à la longueur d'enfoncement prévue. Le moignon 20 peut être laissé à la température ambiante ou, mieux, refroidi à la température minimale disponible qui peut être celle d'un congélateur, lorsqu'on veut se dispenser de l'utilisation d'un gaz cryogénique liquéfié. Une fois les températures homogénéisées, le moignon 20 est emmanché à force dans la nouvelle partie terminale du longeron 10. L'écart entre la dimension transversale interne du moignon est choisi à une valeur légèrement supérieure (de l'ordre du dixième de millimètre) à la dimension interne correspondante du longeron 10, lorsque le longeron et le moignon sont à la même température. Une forte dilatation thermique du longeron permet de compenser l'écart de dimension avec la section droite du moignon et d'emmancher le longeron en exerçant un effort qui dépend de l'écart de température entre le longeron et le moignon. Dans ces conditions, il est possible d'emmancher le moignon 20 en exerçant une force dans la direction de la flèche F de la figure 4 sans arrachement de matière. Une fois le moignon enfoncé de la profondeur prévue, on laisse les pièces se refroidir. Le moignon est alors solidarisé énergiquement par emmanchement, du fait de la compression exercée sur lui par le longeron. Le pare-choc peut alors être reboulonné sur le moignon, qui présente une partie terminale prévue à cet effet. En cas de nouveau choc avant, l'absorption d'énergie s'effectuera alors de façon différente de celle qui intervient sur le longeron 9. Au début de l'impact, et sur une longueur A (figure 6), le moignon 20 avance en déformant plastiquement la partie terminale du longeron 12. La tranche terminale du moignon arrache en même temps de la matière qui constitue un amas qui s'épaissit progressivement, jusqu'au moment où lamas bloque complètement toute avancée ultérieure du moignon 12, comme indiqué schématiquement sur la figure 7 au bout d'un déplacement B. Au-delà, une absorption supplémentaire d'énergie ne peut se faire que par compression de la partie terminale du longeron et déformation par plis. REVENDICATIONS 1. Structure de véhicule automobile ayant des portions terminales susceptibles d'être seules affectées par des chocs à faible vitesse orientés dans une direction déterminée, caractérisée en ce qu'elle comprend un châssis en profilés d'alliages d'aluminium ayant des portions terminales prévues pour se déformer préférentiellement, fixées directement aux éléments susceptibles de recevoir des impacts, tels que les pare-chocs. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans les dites portions terminales sont prévues des zones fusibles affaiblies localement. 3. Procédé de réparation d'une structure suivant la revendication 1 ou 2, suivant lequel, en cas d'endommagement d'une portion terminale d'un élément de structure en profilé d'aluminium, on enlève la partie terminale endommagée par découpe, on prévoit un moignon en profilé d'alliage d'aluminium ayant des dimensions transversales telles qu'il puisse se fixer par emmanchement thermique sur la partie résiduelle de l'élément de structure, ladite partie résiduelle et le moignon constituant l'un une pièce mâle, l'autre une pièce femelle, on chauffe la pièce femelle et/ou on refroidit la pièce mâle suffisamment pour engager l'un dans l'autre sur une profondeur prédéterminée avant de laisser les éléments revenir à la température ambiante, les dimensions transversales externes de la pièce mâle et les dimensions transversales internes de la pièce femelle étant choisies de façon que l'emmanchement soit susceptible de glisser en cas de choc longitudinal avec arrachement de métal et déformation plastique de la pièce femelle par la pièce mâle, provoquant une absorption d'énergie.