Brevet FR2811629A1 — publié le 20020118

Structure d'un véhicule comportant un longeron central à l'avant du véhicule. L'invention concerne une structure d'un véhicule comportant un longeron central à l'avant du véhicule. La structure d'un véhicule automobile à l'avant d'un habitacle doit répondre à des critères importants de résistance mécanique et d'encombrement. Les critères de résistance mécanique sont établis pour que la structure supporte des équipements du véhicule tels que le moteur et la suspension avant, et pour absorber l'énergie d'un choc frontal tout en conservant l'intégrité de l'habitacle. Dans le cas d'un véhicule avec un moteur situé à l'arrière du véhicule, on souhaite en général conserver un volume libre sur la partie avant du véhicule pour aménager un coffre à bagages. Classiquement, pour les véhicules dont le moteur est à l'avant, la structure de l'avant du véhicule comporte deux longerons latéraux reliés à une structure d'habitacle, et qui forment un berceau sur lequel le moteur repose. Des longerons latéraux superposés ou des flancs emboutis complètent la structure de l'avant. Des bras de suspension sont également articulés autour de pivots fixés sur le berceau. On connaît par le document EP-A1-0803383 un véhicule automobile de petites dimensions dont le moteur est installé à l'arrière. La structure du véhicule comporte un châssis pour la partie inférieure de l'habitacle, un longeron central, deux longerons latéraux, un arceau et une traverse frontale pour la partie avant du véhicule. Les longerons latéraux s'étendent dans une direction longitudinale du véhicule et sont fixés à chaque extrémité, d'un part sur le châssis, et d'autre part sur la traverse frontale. Le longeron central s'étend dans une direction longitudinale et plongeante vers l'avant du véhicule. Sa première extrémité est fixée sur la traverse frontale à égale distance des deux longerons latéraux. Sa deuxième extrémité est fixée au sommet de l'arceau. L'arceau est fixé par ses deux extrémités sur les longerons latéraux, à proximité du châssis. La structure proposée par ce document est complexe, en particulier par la présence de l'arceau. De plus, du fait de la position inclinée du longeron central, le volume à l'avant du véhicule est peu exploitable pour aménager un coffre à bagage. C'est un objectif de l'invention de remédier à ces problèmes. Elle vise à proposer une structure simplifiée de l'avant d'un véhicule, qui absorbe les chocs en particulier frontaux, qui soit simple à réaliser et qui laisse un volume disponible pour aménager un coffre à bagage. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une structure d'un véhicule comportant un longeron central à l'avant du véhicule et un plancher d'habitacle, caractérisée en ce que le plancher d'habitacle comporte un tunnel central qui a une direction sensiblement longitudinale et dans lequel le longeron central s'emboîte, le longeron central étant tubulaire. L'emboîtement du longeron central selon l'invention dans un tunnel du plancher d'habitacle sur une longueur suffisante assure un bon encastrement du longeron central. Il est donc capable de reprendre une grande partie des efforts de flexion sollicitant l'avant du véhicule. Le longeron central remplace alors avantageusement deux longerons latéraux. La structure du véhicule est donc simplifiée. Le longeron central étant tubulaire, il est très simple à réaliser et il offre une très bonne résistance mécanique pour une masse minimale. La production de tube, par exemple de section circulaire, est très courante et peu onéreuse. De plus, comme le longeron central est dans l'alignement du plancher de l'habitacle, il est situé dans une partie très basse du véhicule. Il laisse donc libre au-dessus de lui un espace qui pourra être utilisé pour l'aménagement d'un coffre à bagages. Selon un premier mode de réalisation, le longeron central est monté serré dans le tunnel central pour, en cas de choc frontal sur le véhicule provoquant le déplacement du longeron central par rapport au plancher d'habitacle, absorber l'énergie par le frottement du longeron central sur les parois internes du tunnel. Le longeron central tubulaire est emmanché à force dans le tunnel du plancher d'habitacle. Une fois en place, le serrage du tunnel sur le longeron central crée un frottement lorsque le longeron coulisse dans le tunnel. On réalise ainsi de manière simple un absorbeur d'énergie efficace. Selon un deuxième mode de réalisation, le longeron central ou le tunnel a des moyens déformables pour que, lors d'un choc frontal sur le véhicule, le longeron central coulisse dans le tunnel et provoque la déformation des moyens déformables pour absorber l'énergie du choc. Sur une portion commune, le longeron central et le tunnel ont des sections qui s'emboîtent. Lors d'un choc frontal, des efforts importants sollicitent le longeron central pour l'enfoncer plus profondément dans le tunnel. Si le tunnel a des moyens déformables sous la forme d'une section différente au-delà de la portion commune, le longeron central doit se déformer ou déformer le tunnel pour pénétrer plus profondément dans le tunnel. Cette déformation absorbe également une quantité importante d'énergie. De manière similaire, en complément ou en remplacement, le longeron central peut avoir des moyens déformables sous la forme d'une section différente de celle de la portion commune. Lors d'un choc, le même phénomène de déformation du tunnel et du longeron central a lieu au niveau de la partie du tunnel la plus en avant. Pour garantir la stabilité de l'assemblage du longeron central dans le tunnel dans les deux premiers modes de réalisation, quelques points de liaison peuvent être réalisés. Ces points de liaison peuvent être des points de soudure, des rivets ou des vis. Ces points de liaison ont une résistance suffisante pour résister lors de l'utilisation courante du véhicule, mais rompent lors du choc pour permettre le coulissement du longeron et l'absorption d'énergie. Selon un troisième mode de réalisation le longeron central est monté rigidement dans le tunnel central et comporte des amorces de pliage pour absorber l'énergie d'un choc frontal sur le véhicule par la déformation du longeron central. Les amorces de pliage peuvent être des réductions de sections annelées sur le tube du longeron central. Lors d'un choc frontal sur le véhicule le tube se déforme préférentiellement à cet endroit pour réduire de longueur. De préférence, le tunnel a une section de forme polygonale. Ainsi, si le longeron central est un tube circulaire, le tube est appuyé sur chacune des faces du tunnel polygonal. La force de cet appui peut être augmentée avec un diamètre de tube augmenté, ce qui fait que chacune des faces est plus fléchie, sans risquer l'éclatement du tunnel à cause de contraintes trop importantes. Plus particulièrement, le tunnel a une section de forme hexagonale. Selon d'autres caractéristiques, - la structure comporte en outre deux longerons latéraux et une traverse frontale, la traverse frontale reliant les deux longerons latéraux et étant reliée au longeron central. - le longeron central est relié à la traverse frontale par deux traverses de liaison obliques fixées aux extrémités de la traverse frontale, les traverses de liaison étant situées dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction du longeron central. De cette manière, en cas de choc frontal décalé par rapport à l'axe longitudinal du véhicule, le longeron central peut participer à l'absorption d'énergie. En effet, l'une des traverses obliques peut s'appuyer sur le longeron central et lui transmettre des efforts qui peuvent entraîner le déplacement du longeron dans le tunnel ou sa déformation. - les longerons latéraux sont également fixés sur une structure d'habitacle qui comporte le plancher d'habitacle et un tablier. - un pare-chocs est fixé sur l'extrémité avant du longeron central et les extrémités de la traverse frontale. - des bras de suspension sont montés pivotants sur le longeron central autour d'axes parallèles au longeron central. L'axe de pivotement des bras de suspension est ainsi très proche de l'axe longitudinal du véhicule et les bras de suspension sont plus longs que dans le cas d'une articulation sur un berceau. Ceci améliore la cinématique de la suspension. En effet, la trajectoire de l'extrémité du bras de suspension, qui supporte la fusée de roue, a un rayon supérieur. Pour un même débattement en hauteur, la fusée de roue a un déplacement transversal inférieur, ce qui est un avantage pour la tenue de route du véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une structure conforme à l'invention selon une première version et un premier mode de réalisation; - la figure 2 est une vue de dessous d'une structure sur laquelle est montée une suspension; la figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation du longeron central; - la figure 4 est une vue en coupe du longeron central et du tunnel selon la flèche F7 de la figure 3; - la figure 5 est une vue en perspective d'une structure et d'une partie de la carrosserie de l'avant du véhicule selon une deuxième version; - la figure 6 est une vue latérale de la structure de la figure 5; - la figure 7 est une vue du longeron central dans un troisième mode de réalisation selon le détail VII de la figure 6. Une structure conforme à l'invention selon une première version est montrée sur la figure 1. Une structure d'habitacle 2 d'un véhicule automobile comporte un plancher d'habitacle 20, un tunnel central 21 de section hexagonale et un tablier 22 à l'avant de l'habitacle. Le tunnel a une direction qui est sensiblement la direction longitudinale du véhicule. Une structure avant 1 du véhicule comporte un longeron central 11 qui s'emboîte dans le tunnel 21. Dans un premier mode de réalisation, le longeron central 11 a par exemple une section circulaire qui s'inscrit dans la section hexagonale du tunnel 21. L'emboîtement est réalisé par exemple à force sur une longueur de 200 à 400 mm. Le diamètre du tube est légèrement supérieur au diamètre du cercle inscrit dans la section hexagonale du tunnel 21, pour induire un serrage du tunnel sur le tube. Les sections d'entrée peuvent être légèrement adaptées pour faciliter le début de l'emboîtement. Ainsi, en cas de choc frontal sur l'avant du véhicule, le longeron central 11 est sollicité pour s'enfoncer plus profondément dans le tunnel 21. Le longeron glisse alors tout en frottant fortement sur les parois internes du tunnel. Ce frottement réalise une absorption d'énergie du choc, qui permet de réduire les conséquences du choc pour les passagers du véhicule. Dans un deuxième mode de réalisation, les sections du tunnel et du longeron central ne sont pas continues. Par exemple, comme le montrent les figures 3 et 4, la partie d'emboîtement 112 du longeron central 11 peut être conformée par déformation pour que sa section soit sensiblement hexagonale et puisse coulisser dans le tunnel 21. Par contre en dehors de cette partie d'emboîtement, la section du longeron central reste circulaire. Ainsi, en cas de choc sur l'avant du véhicule, le longeron central 11 est sollicité pour s'enfoncer plus profondément dans le tunnel 21. La partie d'emboîtement 112 coulisse librement dans le tunnel 21, mais la partie circulaire et la section hexagonale du tunnel 21 se déforment l'une l'autre pour que le longeron central puisse s'enfoncer dans le tunnel. Dans un troisième mode de réalisation, le longeron central est fixé rigidement dans le tunnel, par exemple par soudure. Il comporte des amorces de pliage sous la forme d'annelures 113, montrées sur la figure 7, selon une technique connue en soi. En cas de choc frontal, le longeron central 11 est sollicité dans un sens de compression axiale. Le longeron central s'affaisse sur lui-même au niveau des amorces de pliage 113 pour réduire de longueur tout en opposant un effort. Ceci réalise une absorption d'énergie du choc. La structure avant 1 comporte en outre deux longerons latéraux 12, 12', de direction sensiblement parallèle à celle du longeron central 11, et qui sont reliés au tablier 22 par une première extrémité 120. Une traverse frontale 15, de direction sensiblement orthogonale à celle du longeron central 11 relie les longerons latéraux 12, 12' entre eux par leurs deuxièmes extrémités 121. Deux traverses de liaison 13, 13' relient également lesdites deuxièmes extrémités 121 à l'extrémité avant 111 du longeron central 11, dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction du longeron central 11. Dans le cas d'un choc frontal décalé, c'est-à- dire qui sollicite uniquement l'un des longerons latéraux, par exemple le longeron latéral 12, ce longeron flambe sous l'effet du choc. Il entraîne avec lui dans sa déformation à la fois la traverse frontale 15, la traverse de liaison oblique 13 et, par conséquent le longeron central 11. L'extrémité avant 111 du longeron central se rapproche alors du plancher 20, ce qui fait participer le longeron central 11 à une absorption d'énergie du choc par le glissement ou le raccourcissement du longeron central, en fonction de son mode de réalisation. Sur la figure 2, la structure n'est montrée qu'avec le plancher d'habitacle 21, le tablier 22 et le longeron central 11. Un bras de suspension 4 en forme de Y est destiné à supporter une roue 40. Il est monté sur le longeron central, pivotant autour de l'axe A d'un pivot de suspension 110 par l'intermédiaire de deux branches 41, 42 du bras de suspension, l'axe A du pivot de suspension 110 étant sensiblement parallèle à la direction du longeron central 11. L'autre extrémité 43 du bras de suspension supporte la roue 40. Un ensemble ressort-amortisseur non représenté, monté sensiblement verticalement, sollicite le bras de suspension 4 au niveau de l'extrémité 43 pour supporter le poids du véhicule. Le bras de suspension symétrique n'a pas été représenté. Lors de la circulation du véhicule, le bras de suspension 4 oscille autour du pivot 110 pour amortir les irrégularités de la route. L'extrémité 43 décrit Il un arc de cercle au cours de ces oscillations. En vue de dessus, l'extrémité 43 se déplace dans une direction transversale au véhicule, ce qui modifie la position de la roue 40 dans cette direction, ce qui est un inconvénient pour la qualité du guidage du véhicule. Cependant, comme le bras de suspension 4 s'étend sensiblement sur une demi-largeur du véhicule, ce déplacement est plus faible que si le bras de suspension 4 était articulé sur un longeron latéral et donc était plus court. Dans une deuxième version, montrée sur les figures 5 et 6, la structure avant ne comporte pas de traverses de liaison obliques, et les longerons latéraux ne sont pas reliés directement au tablier 22. La structure avant comporte des montants 16, 16' sensiblement verticaux, situés contre le tablier 22 dans le même plan que les longerons latéraux 12, 12'. De plus des premiers bras de liaison 17, 17' obliques relient les montants 16, 16' dans leurs extrémités supérieures 160, 160' aux longerons latéraux 12, 12' De même, des deuxièmes bras de liaison 14, 14' relient les longerons latéraux 12, 12' aux montants 16, 16' dans leurs extrémités inférieures 161, 161' ainsi qu'au plancher d'habitacle. Un pare-chocs 5 relie les extrémités 120 des longerons latéraux et 111 du longeron central par l'intermédiaire de supports de pare-chocs 51, 52, 52'. Le pare-chocs est prolongé vers le haut par un capot 6. Un tel parechocs peut également être monté sur la structure avant de la première version. REVENDICATIONS 1. Structure d'un véhicule comportant un longeron central (11) à l'avant du véhicule et un plancher d'habitacle (20), caractérisée en ce que le plancher d'habitacle comporte un tunnel central (21) qui a une direction sensiblement longitudinale et dans lequel le longeron central (11) s'emboîte, le longeron central étant tubulaire. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le longeron central (11) est monté serré dans le tunnel central (21) pour, en cas de choc frontal sur le véhicule provoquant le déplacement du longeron central par rapport au plancher d'habitacle (20), absorber l'énergie par le frottement du longeron central (11) sur les parois internes du tunnel (21). 3. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le longeron central (11) ou le tunnel (21) ont des moyens déformables pour que, lors d'un choc frontal sur le véhicule, le longeron central (11) coulisse dans le tunnel (21) et provoque la déformation des moyens déformables pour absorber l'énergie du choc. 4. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le longeron central (11) est monté rigidement dans le tunnel central (21) et comporte des amorces de pliage (113) pour absorber l'énergie d'un choc frontal sur le véhicule par la déformation du longeron central (11). 5. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tunnel (21) a une section de forme polygonale. 6. Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que le tunnel (21) a une section de forme hexagonale. 7. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre deux longerons latéraux (12, 12') et une traverse frontale (15), la traverse frontale reliant les deux longerons latéraux et étant reliée au longeron central (11). 8. Structure selon la revendication 7, caractérisée en ce que le longeron central (11) est relié à la traverse frontale (15) par deux traverses de liaison (13, 13') obliques fixées aux extrémités de la traverse frontale, les traverses de liaison (13, 13') étant situées dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction du longeron central (11). 9. Structure selon la revendication 7, caractérisée en ce que les longerons latéraux (12, 12') sont également fixés sur une structure d'habitacle (2) qui comporte le plancher d'habitacle (20) et un tablier (22). 10.Structure selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'un parechocs (5) est fixé sur l'extrémité avant (111) du longeron central (11) et les extrémités (150) de la traverse frontale (15). 11.Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que des bras de suspension (4) sont montés pivotants sur le longeron central (11) autour d'axes (A) parallèles au longeron central.