Brevet FR2776254A1 — publié le 19990924

-1 - AGENCEMENT DANS UN VEHICULE AUTOMOBILE D'UN DISPOSITIF D'ABSORPTION DE LENERGIE CINETIQUE DUE A UNE COLLISION, DUDIT VEHICULE, CONTRE UN OBSTACLE L'invention concerne un agencement, dans un véhicule automobile, d'un dispositif d'absorption de l'énergie cinétique, d'une collision dudit véhicule automobile contre un obstacle, et plus particulièrement d'un dispositif complémentaire aux moyens d'absorption constitués par la structure et le bouclier dudit véhicule. Les véhicules automobiles sont généralement munis de dispositifs d'absorption de l'énergie cinétique, créée lors d'une collision dudit véhicule contre un obstacle. Ces dispositifs sont destinés à limiter les contraintes physiques des passagers du véhicule lors du choc. La quantité d'énergie cinétique est liée notamment à la masse générale du véhicule et à sa vitesse au moment du choc. Les dispositifs d'absorption sont définis selon des plages d'énergie à dissipée, et sont, en général, prévus en fonction d'une vitesse normalisée du véhicule. Afin de prévoir une bonne dissipation de l'énergie cinétique, tout en préservant une possibilité de réparation du véhicule, les dispositifs de dissipation de l'énergie cinétique peuvent être classés de deux façons - les dispositifs dissipant l'énergie sans produire de déformation irréversible de la structure du véhicule, ceci correspondant à des collisions à faible vitesse. - les éléments de la structure du véhicule prévus pour la dissipation de l'énergie cinétique, lors d'un choc à vitesse plus importante, non absorbée par les éléments précités. La publication US-A-5139297 décrit une structure d'un bouclier de véhicule automobile destiné à absorber l'énergie cinétique d'un choc produit à faible vitesse. Une telle protection étant prévue pour absorber de -2 faible niveau d'énergie, l'augmentation de la vitesse de collision entraîne alors une transmission de l'énergie cinétique, non dissipée, sur les éléments de structure du véhicule automobile. Si la structure du véhicule est trop rigide, l'énergie cinétique sera transmise aux passagers du véhicule, créant, sur ces derniers, des lésions généralement mortelles. La publication WO 92/11165 décrit une structure avant de véhicule automobile qui permet l'absorption d'une grande partie de l'énergie cinétique non dissipée par les autres moyens similaires à la publication US-A-5139297 citée ci-dessus. Cette structure est constituée principalement d'éléments de limitation de l'habitacle prolongés longitudinalement vers l'avant du véhicule par des longerons déformables portant à leurs extrémités avant une traverse équipée d'un bouclier. L'assemblage de tels dispositifs d'absorption d'énergie cinétique limite les déformations de la cellule d'habitacle ainsi que les incidences sur les passagers. La structure du bloc avant du véhicule est généralement prévue pour recevoir le groupe motopropulseur constitué en particulier du moteur et de la boîte de vitesse. Le groupe motopropulseur est un élément rigide ayant une masse importante. De part sa rigidité, le groupe motopropulseur ne peut pas absorber une partie de l'énergie du choc mais au contraire effectue une transmission directe de ladite énergie aux éléments en contact avec ledit groupe motopropulseur. Cette transmission étant amplifiée par le fait que le groupe motopropulseur est suspendu sur des fixations souples permettant la filtration des vibrations. De plus, lors du choc, la transition avec un élément rigide, tel que le groupe motopropulseur, avec un élément de la structure du véhicule, tel que, par exemple, les éléments de limitation de l'habitacle, génère un pic d'accélération sur les passagers au cour de la phase d'absorption de l'énergie cinétique. Ce pic d'accélération peut créer, par exemple, des 3 - lésions cérébrales irréversibles proportionnelles à la prolongation dudit pic dans le temps. Les variations brutales de l'accélération pendant la phase d'absorption de l'énergie cinétique ne permet pas d'obtenir un bon couplage entre les moyens de retenue des passagers et ces derniers. Lors d'un choc violent les premiers dispositifs d'absorption, réalisés par l'intermédiaire du bouclier et de sa traverse, sont écrasés. L'obstacle contraint alors la structure du véhicule jusqu'à la rencontre dudit obstacle avec le groupe motopropulseur. L'obstacle étant en contact direct avec le o10 groupe motopropulseur, l'énergie cinétique produit par ce dernier et par le reste du véhicule est retransmise à la structure dudit véhicule et plus particulièrement aux éléments de limitation de l'habitacle. Le phénomène est accentué lorsque le choc n'est pas réparti sur toute la face avant du véhicule, l'absorption de l'énergie à dissiper étant alors concentrée en grande partie sur un seul longeron. Afin de pallier ces inconvénients l'invention a pour objet, un agencement d'un dispositif d'absorption de l'énergie cinétique, qui permet lors d'un choc violent, d'améliorer le couplage des passagers avec leurs moyens de retenue. L'invention a également pour objet un agencement d'un dispositif d'absorption de l'énergie cinétique qui améliore la dissipation de ladite énergie lors d'un impact réparti sur une partie de la face avant du véhicule. L'invention a également pour objet un agencement d'un dispositif d'absorption qui permet de raccourcir la longueur d'écrasement du véhicule au cours de la phase d'absorption d'énergie. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif d'absorption de l'énergie cinétique est localisé entre un élément du groupe motopropulseur -4- et un ensemble bouclier délimitant la partie avant du véhicule. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'absorption est porté par l'ensemble bouclier. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'absorption est porté par un longeron. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'absorption est porté par le groupe motopropulseur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'absorption est porté par la boîte de vitesse. I0 Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'absorption à une capacité d'absorption d'énergie cinétique maximale pour une direction de la contrainte orienté selon un angle de plus ou moins 20 par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'absorption est dimensionné pour absorber au moins l'énergie cinétique du groupe motopropulseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation d'un agencement d'un dispositif d'absorption de l'énergie cinétique d'une collision d'un véhicule automobile contre un obstacle en référence au dessin annexé dans lequel: - La figure i représente la structure schématisée d'un bloc avant de véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur. - La figure 2 représente deux courbes schématisées de la dissipation de l'énergie spécifique d'un véhicule automobile lors d'une collision contre un obstacle, l'une correspondant à un comportement selon l'état de la technique l'autre correspondant à un comportement d'un véhicule muni du dispositif selon l'invention. -5- - La figure 3 représente la structure schématisée d'un bloc avant de véhicule automobile dans une première phase d'absorption de l'énergie cinétique. - La figure 4 représente la structure schématisée d'un bloc avant de véhicule automobile dans une seconde phase d'absorption de l'énergie cinétique. - La figure 5 représente la structure schématisée d'un bloc avant de véhicule automobile dans une troisième phase d'absorption de l'énergie cinétique. Dans la description qui suit, et particuluèrement à la figure 2, il est fait allusion à l'énergie spécifique définie par: Es()= o g(e)de=_ [vo-v ()] g(e) = -d > de = vdt dt I étant la longueur de déformation Vl étant la vitesse après une déformation I V0 étant la vitesse initiale En fin de choc= 2vo Tel que représenté à la figure 1, le véhicule comporte un bloc avant 1 délimité transversalement au niveau de sa partie arrière par des éléments de limitation de l'habitacle 6, tels qu'une traverse et un tablier, et au niveau de sa partie avant par un ensemble bouclier 2 et latéralement par des longerons 3a et 3b. L'ensemble bouclier 2 est constitué, en général, d'une partie habillage en matière plastique portée par une traverse en tôle -6- ou en profilé, d'autres types de conception existent. Le bloc avant 1 reçoit un groupe motopropulseur 10 qui comporte, à titre d'exemple, un moteur thermique 11 couplé à une boîte de vitesses 12. Le groupe motopropulseur peut être constitué par tous les types de motorisation, électriques, à turbine,...ou par un ensemble de batterie. Dans notre exemple de réalisation, un dispositif de refroidissement 4, du moteur 11, est disposé entre l'ensemble bouclier 2 et le groupe motopropulseur 10. La dissipation de l'énergie spécifique d'un véhicule automobile, selon l'état de la technique, lors d'une collision, est représentée à la figure 2 par o la courbe schématisée S1. L'abscisse correspond à l'enfoncement du véhicule, l'ordonnée à l'accélération. La surface délimitée par la courbe SI correspond à la quantité d'énergie cinétique dissipée. Le palier, entre les zones A, et Cl, correspond à la rencontre du groupe motopropulseur 10 avec l'obstacle 20 et les éléments de limitation de l'habitacle 6. Le transfert de l'énergie cinétique, propre au groupe motopropulseur 10, se faisant directement vers la structure du véhicule automobile. L'ensemble bouclier 2 est considéré comme étant monté sur des moyens d'absorption 5 de l'énergie cinétique relative à des collisions contre un obstacle à faible vitesse. Les longerons 3a et 3b sont dimensionnés pour réaliser une absorption de l'énergie cinétique non absorbée par les dispositifs de l'ensemble bouclier 2. Un élément d'absorption complémentaire 13 de l'énergie cinétique est localisé entre le groupe motopropulseur 10 et le dispositif de refroidissement 4 ou de l'ensemble bouclier 2, si ledit ensemble de refroidissement 4 est disposé à un autre endroit ou inexistant. L'élément d'absorption complémentaire 13 peut être fixé sur le groupe motopropulseur 10, et plus particulièrement sur la boîte de vitesses 12 dans notre exemple, ou latéralement sur un des longerons 3a et/ou 3b, ou sur la traverse de l'ensemble bouclier 2. L'élément d'absorption -7complémentaire 13 est réalisé de façon à obtenir une absorption maximale selon une direction d'écrasement compris dans une variation angulaire de + 20 par rapport à l'axe longitudinal du véhicule automobile. Le dimensionnement de l'élément d'absorption complémentaire 13 est prévu pour absorber dans un premier temps l'énergie cinétique induite par le groupe motopropulseur 10 seul et dans un second temps pour absorber une partie de l'énergie cinétique induite par le véhicule, l'autre partie de ladite énergie cinétique étant absorbée par les éléments de la structure du véhicule automobile prévus à cet effet, tels que les longerons 3a et 3b, ou o10 d'autre éléments si le choc a lieu à une vitesse trop importante. Afin d'obtenir la meilleure absorption dans un espace restreint, l'élément d'absorption complémentaire 13 doit avoir un résidu incompressible le plus faible possible. Le résidu incompressible correspond à la partie restante de l'élément d'absorption 13 dont le niveau de contrainte pour absorber l'énergie cinétique est supérieur au niveau de contrainte nécessaire à la structure du véhicule pour absorber l'énergie cinétique. De ce fait la structure du véhicule se déforme mais plus l'élément d'absorption 13. La figure 2, représente une courbe schématisée S2 de la dissipation de l'énergie spécifique lors de la collision contre un obstacle d'un véhicule automobile équipé du dispositif d'absorption complémentaire 13 selon l'invention. L'abscisse correspond à l'enfoncement du véhicule, l'ordonnée à l'accélération. La surface délimitée par la courbe S2, et représentée par les zones A2, B et C2 correspond à la quantité d'énergie spécifique dissipée lors de la collision. La figure 3, représente le bloc avant 1 du véhicule automobile en contact avec un obstacle 20 lors d'une collision contre ce dernier. L'ensemble bouclier 2 est écrasé ainsi que la traverse, l'ensemble arrive en contact contre le dispositif de refroidissement 4. Cette première phase de -8l'écrasement du véhicule correspond aux zones A, et A2 des courbes SI et S2 représentées à la figure 2. L'écrasement du véhicule se poursuit, et déplace l'ensemble bouclier 2 et le dispositif de refroidissement 4 jusqu'au contact de ce dernier avec l'élément d'absorption complémentaire 13. A ce niveau de déplacement, l'énergie cinétique a commencé à être en partie absorbée par le longeron 3a, notre exemple de choc n'étant pas réparti sur l'ensemble de la face avant du véhicule. Le groupe motopropulseur 10 est en appui directement sur l'obstacle 20 1o par l'intermédiaire de l'élément d'absorption complémentaire 13. L'énergie cinétique produite par le groupe motopropulseur 10 est alors absorbée par une partie de l'élément d'absorption complémentaire 13 pendant la poursuite de l'écrasement de l'avant du véhicule. Cette seconde phase de l'écrasement du véhicule correspond à la zone B de la seconde courbe S2 représentée à la figure 2. Dans le cas d'un véhicule selon l'état de la technique il y aurait une transition directe entre la zone AI et la zone CI, représentées à la figure 2, avec le risque d'obtenir un mauvais couplage entre les passagers et leurs moyens de retenue. L'énergie du groupe motopropulseur 10 étant en grande partie absorbée, l'élément complémentaire 13 agit en parallèle de la structure du véhicule, et plus particulièrement du longeron 3a. Si l'énergie cinétique du véhicule est très importante, l'élément d'absorption complémentaire 13 sera contraint jusqu'à en obtenir un résidu incompressible. Le restant de l'énergie cinétique sera alors dissipée dans la structure du véhicule. L'élément d'absorption complémentaire 13 n'étant plus efficace, la rencontre du groupe motopropulseur avec les éléments de limitation de l'habitacle 6 se produit afin de continuer la dissipation de l'énergie 9- cinétique dans la structure du véhicule. Cette troisième phase de l'écrasement du véhicule, représenté à la figure 5, correspond à la zone C1 et C2 des première et seconde courbes SI et S2 représentées à la figure 2. En comparant les courbes SI et S2 de la figure 2, il peut être remarqué que la zone B de la courbe S2 permet d'accentuer la progressivité entre les zones A2 et C2 et donc d'améliorer le couplage entre les passagers et leurs moyens de retenue. De plus la zone B permet de diminuer la zone C2 d'une valeur C' correspondant à l'aire de la surface B'(représentée en hachurée) de ladite zone B. Cette diminution de la zone C2 permet donc de o0 limiter la longueur de l'écrasement du véhicule lors de l'absorption complète de l'énergie spécifique du véhicule automobile et plus particulièrement de diminuer le temps d'exposition des passagers à un niveau d'accélération élévé. De plus le gain sur la longueur d'écrasement du véhicule diminue le risque d'intrusion du groupe motopropulseur 10 dans l'habitacle. De façon générale le dispositif d'absorption complémentaire 13 peut être porté par des éléments ayant une masse importante, et plus particulièrement si celle-ci est suspendue, et susceptible de générer une quantité d'énergie cinétique importante lors d'une collision du véhicule automobile contre un obstacle. Afin d'optimiser la dissipation de l'énergie spécifique il peut être utilisé plusieurs dispositifs d'absorption complémentaire 13. - 10- REVENDICATIONS 1) Agencement, dans un véhicule automobile, d'un dispositif d'absorption de l'énergie cinétique due à une collision contre un obstacle, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption (13) de l'énergie cinétique est localisé entre un élément du groupe motopropulseur (10) et un ensemble bouclier (2) délimitant la partie avant du véhicule. 2) Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption (13) est porté par l'ensemble bouclier (2). 3) Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption (13) est porté par un longeron (3a) et/ou (3b). 4) Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption (13) est porté par le groupe motopropulseur (10). ) Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption (13) est porté par la boîte de vitesse (12). 6) Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption (13) à une capacité d'absorption d'énergie cinétique maximale pour une direction de la contrainte orienté selon un angle de plus ou moins 20 par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. 7) Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'absorption (13) est dimensionné pour absorber au moins l'énergie cinétique du groupe motopropulseur (10).