Brevet FR2791626A1 — publié le 20001006

La présente invention concerne de façon générale des éléments de structure porteuse pour véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un élément de structure du type de ceux qui comprennent un corps creux au moins partiellement limité par une paroi susceptible de se déformer en cas de choc et définissant au moins un premier caisson de rigidification. Ces éléments de structure sont bien connus dans l'art antérieur et correspondent à une technologie notamment utilisée pour la réalisation de brancards, de traverses, de longerons, de montants, de pieds milieu et de pieds avant de véhicules automobiles. Le renforcement de la sécurité des occupants de véhicules automobiles est un souci constant, répondant à un besoin relativement ancien, et faisant l'objet de nombreuses études. Néanmoins, la conception et le calcul de nouveaux éléments de structure de véhicules automobiles répondant aux normes de sécurité sans cesse plus exigeantes, et basés sur la déformabilité intrinsèque de ces éléments telle qu'elle peut être prévue par les techniques de décomposition en éléments finis, semblent aujourd'hui avoir atteint des limites difficilement franchissables. L'invention, qui repose sur ce constat, a pour but de proposer un élément de structure perfectionné, susceptible de bénéficier d'une optimisation de conception affranchie d'une partie des contraintes de choix normalement rencontrées. A cette fin, l'élément de structure de l'invention, par ailleurs conforme à la définition qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'absorption d'énergie pour limiter et/ou contrôler la déformation de la paroi. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens d'absorption d'énergie comprennent une masse de gaz enfermée dans le corps creux à une pression déterminée, supérieure ou égale à la pression atmosphérique. Bien que l'emploi de gaz comprimé dans certaines pièces soit déjà connue, notamment par le document EP 0 372 175, le recours à cette technique n'avait pas à ce jour pour objectif de permettre de modifier le comportement au choc d'éléments de structure participant à la rigidité générale d'un véhicule automobile en introduisant de nouveaux paramètres extrinsèques et optimisables dans la conception de tels éléments de structure. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, la masse de gaz est enfermée dans une vessie gonflable ou une pluralité de vessies gonflables, cette vessie ou cette pluralité de vessies étant elle-même enfermée dans le premier caisson et en appui sur la paroi de ce premier caisson. Néanmoins, il est également possible de prévoir que le premier caisson soit étanche et que la masse de gaz soit directement enfermée dans ce premier caisson. Lorsque le corps creux présente une forme relativement allongée, la paroi de ce dernier est de préférence conformée pour définir un second caisson de rigidification, adjacent au premier et lui- même rempli d'une masse de gaz sous pression, les moyens d'absorption d'énergie pouvant alors comprendre des moyens de communication pour mettre en communication, au moins en cas de choc, les masses de gaz respectivement enfermées dans les premier et second caissons. Plus précisément, ces moyens de communication peuvent comprendre un clapet anti-retour ouvrant sélectivement accès à l'un des caissons pour la masse de gaz enfermée dans l'autre caisson. Pour augmenter l'absorption d'énergie en cas de choc en réduisant la déformation de l'élément de structure, la paroi du corps creux peut présenter une interruption locale formant, pour le premier caisson, une ouverture obturée seulement par la vessie ou l'une des vessies, cette dernière étant par exemple constituée d'un matériau polymère et prévue pour éclater à une pression prédéterminée. L'invention est particulièrement conçue pour la réalisation de pièces de véhicule automobile telles que brancards, traverses, longerons, montants, pieds milieu et pieds avant, réalisés par exemple en acier, en aluminium, ou en matériau composite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un élément de structure conforme à l'invention, observé avant toute déformation; - La figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle de l'élément de structure illustré à la figure 1, observé après déformation; - La figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle d'un élément de structure conforme à l'invention, incluant une première caractéristique supplémentaire, non représentée sur les figures précédentes; - La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un élément de structure conforme à l'invention, incluant une seconde caractéristique supplémentaire, non représentée sur les figures précédentes; et - La figure 5 est une vue de dessus partielle de l'élément de structure de la figure 4, observé suivant l'incidence indiquée par la flèche V de la figure 4. L'invention concerne de façon générale un élément de structure 1 pour véhicule automobile, tel qu'un brancard, une traverse, un longeron, un montant, etc., comprenant un corps creux 2 limité par une paroi telle que 21 et 22 principalement réalisée en acier, en aluminium ou en matériau composite. Cette paroi 21, 22 qui définit un ou plusieurs caissons de rigidification tels que 3 et 4, est conçue pour subir, en cas de choc, une déformation limitée tout en absorbant une partie aussi grande que possible de l'énergie cinétique du véhicule. Selon son aspect le plus général, l'invention prévoit des moyens extrinsèques d'absorption d'énergie cinétique pour limiter et/ou contrôler la déformation de la paroi 21, 22. Dans son mode de réalisation préféré, l'invention prévoit plus précisément, en tant que moyen extrinsèque d'absorption d'énergie cinétique, une masse de gaz telle que M1 enfermée dans le caisson 3 du corps creux 2 à une pression P1 déterminée, supérieure ou égale à la pression atmosphérique P0, étant entendu qu'une masse de gaz M2, égale ou non à Ml, peut de même être enfermée dans un caisson adjacent 4, à une pression P2 égale ou non à P1, pourvu qu'elle soit elle-même supérieure ou égale à la pression atmosphérique P0. Dans le mode de réalisation le plus simple de l'invention, la masse de gaz telle que Ml ou M2 peut être directement enfermée dans le caisson tel que 3 ou 4. Cependant, comme le montre plus spécifiquement la figure 4, chaque masse de gaz telle que M1 peut aussi être enfermée dans une ou plusieurs vessie(s) telle(s) que 5, cette ou ces vessies étant elle(s)- même(s) logée(s) dans un caisson tel que 3, et par exemple réalisée(s) dans un matériau polymère. Dans ce dernier cas, la vessie 5 ou les vessies les plus éloignées du centre du caisson dans le cas d'utilisation de plusieurs vessies, sont avantageusement en appui sur la plus grande surface possible de la paroi 21 de ce caisson 3 pour permettre une répartition homogène des efforts de pression exercés par le gaz. Dans le cas d'utilisation de plusieurs vessies dans un même caisson, ces vessies peuvent former un empilement, et certaines au moins de ces vessies peuvent présenter une plus grande dimension, c'est-à-dire un diamètre ou une longueur, comprise entre quelques millimètres et quelques centimètres. Lorsqu'un choc survient et tend à déformer l'élément de structure de l'invention, par exemple par flambage (figure 2), la pression telle que P1 ou P2 appliquée sur la face interne des parois telles que 21 ou 22 des caissons 3 ou 4 s'oppose à la déformation, d'une façon qui augmente d'ailleurs avec la réduction des volumes des caissons, donc avec la déformation elle-même. Dans le cas o l'élément de structure comporte deux ou plusieurs caissons adjacents les uns aux autres, tels que les caissons 3 et 4 sur la figure 3, il peut être utile de prévoir entre eux une communication telle que 6, permettant, en cas de choc, une circulation d'une partie des masses de gaz enfermées dans les caissons 3, 4. Cet agencement permet notamment d'absorber une partie de l'énergie cinétique du véhicule en mettant en mouvement des masses de gaz supérieures à celle qui se trouve dans un seul des caissons, et en tirant parti des effets thermodynamiques qui en découlent. Comme le montre la figure 3, un clapet anti-retour 7 peut être prévu sur la communication 6 pour permettre sélectivement à la masse gazeuse M1 enfermée dans l'un des caissons 3 de se déplacer vers le caisson adjacent 4 sans que l'inverse soit rendu possible. Il est ainsi possible d'introduire des dissymétries dans les modes de déformation de l'élément de stucture de l'invention pour renforcer de façon privilégiée la résistance de cet élément dans la zone occupée par un ou plusieurs caissons. Dans le cas d'utilisation d'au moins une vessie telle que la vessie 5, et comme le montre la figure 4, la paroi 21 du corps creux 2 peut aussi présenter une interruption locale 8 formant, pour un caisson tel que 3, une ouverture 80 obturée seulement par cette vessie. Dans ce cas, la résistance de la vessie telle que , l'épaisseur de sa paroi, et les dimensions de l'ouverture 80 peuvent être choisies pour permettre l'éclatement de cette vessie à travers l'ouverture 80 pour une pression interne donnée du caisson 3, donc pour une déformation donnée de la paroi 21 de ce caisson. REVENDICATIONS 1. Elément de structure (1) pour véhicule automobile, comprenant un corps creux (2) au moins partiellement limité par une paroi (21) susceptible de se déformer en cas de choc et définissant au moins un premier caisson de rigidification (3), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'absorption d'énergie (M1, 6, 7) pour limiter et/ou contrôler la déformation de la paroi (21). 2. Elément de structure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'absorption d'énergie (M1, 6, 7) comprennent une masse de gaz (M1) enfermée dans le corps creux (2) à une pression (P1) déterminée, supérieure ou égale à la pression atmosphérique (P0). 3. Elément de structure suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la masse de gaz (M1) est enfermée dans une vessie (5) ou une pluralité de vessies, cette vessie ou cette pluralité de vessies étant elle-même enfermée dans le premier caisson (3) et en appui sur la paroi (21) de ce premier caisson. 4. Elément de structure suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier caisson (3) est étanche et en ce que la masse de gaz (M1) est directement enfermée dans ce premier caisson (3). 5. Elément de structure suivant la revendication 2 combinée à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (21, 22) du corps creux (2) définit un second caisson de rigidification (4), adjacent au premier (3) et lui-même rempli d'une masse de gaz (M2) sous pression (P2), et en ce que les moyens d'absorption d'énergie (M1, 6, 7) comprennent des moyens de communication (6, 7) pour mettre en communication, au moins en cas de choc, les masses de gaz (M1, M2) respectivement enfermées dans les premier et second caissons (3, 4). 6. Elément de structure suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de communication (6, 7) comprennent un clapet anti-retour (7) ouvrant sélectivement accès à l'un des caissons (4) pour la masse de gaz (M1) enfermée dans l'autre caisson (3). 7. Elément de structure suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi du corps creux (2) présente une interruption locale (8) formant, pour le premier caisson (3), une ouverture (80) obturée seulement par la vessie (5) ou l'une des vessies. 8. Elément de structure suivant la revendication 3 combinée à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque vessie (5) est constituée d'un matériau polymère. 9. Elément de structure suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un empilement de vessies dont certaines au moins présentent une plus grande dimension comprise entre quelques millimètres et quelques centimètres. 10. Elément de structure suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (21, 22) du corps creux (2) est constituée d'un matériau choisi dans le groupe incluant l'acier, l'aluminium et les matériaux composites. 11. Application d'un élément de structure suivant l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisation d'une pièce de véhicule automobile choisie dans le groupe incluant les brancards, les traverses, les longerons, les montants, les pieds milieu et les pieds avant.