Brevet FR2813267A1 — publié le 20020301

"Ensemble de structure de caisse comportant des longerons inférieurs renforcés" L'invention concerne un ensemble de structure de caisse de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un ensemble de structure de caisse de véhicule automobile, du type qui comporte une partie avant qui forme notamment support pour des organes du véhicule, et une partie arrière rigide formant notamment habitacle du véhicule automobile, du type qui comporte un îo premier élément, tubulaire et compressible longitudinalement lors d'un choc, qui comporte au moins une zone de fixation à au moins une des parties. On connaît de nombreux exemples d'ensembles de structure de caisse de ce type. Il s'agit par exemple d'ensembles de structure de caisse pour lesquels, par exemple et de manière non limitative de l'invention, la partie avant comporte, dans un premier plan horizontal supérieur, au moins deux longerons longitudinaux supérieurs qui s'étendent vers l'avant à partir de la partie arrière et, dans un second plan horizontal inférieur, deux longerons longitudinaux inférieurs formant des premiers éléments, qui s'étendent parallèlement en dessous des longerons supérieurs, dont des extrémités avant sont fixées rigidement à des jambes de suspension fixées à des extrémités avant des longerons supérieurs, dont des parties intermédiaires sont liées chacune au longeron supérieur associé par au moins un tirant, et dont des extrémités arrière sont agencées avec jeu en regard d'éléments de réception qui sont portés par exemple par un berceau moteur solidaire de la partie arrière pour dévier, en cas de choc 3o longitudinal, les efforts de déformation des longerons supérieurs. De tels ensembles montés sur un premier véhicule, permettent, en cas de choc longitudinal avec un deuxième véhicule venant en sens inverse, d'accrocher des organes mécaniques du deuxième véhicule à l'aide des longerons inférieurs pour éviter que, au moment du choc, le premier véhicule ne chevauche le deuxième véhicule ou ne pénètre le deuxième véhicule. Les longerons inférieurs, dont des extrémités avant sont liées aux jambes de suspension liées rigidement aux longerons supérieurs et dont les extrémités arrière sont enfilées avec jeu sur des éléments de réception du berceau moteur, permettent par ailleurs de décharger les longerons supérieurs des efforts de déformation résultant du choc en les dirigeant vers le berceau moteur, créant ainsi une voie de passage d'efforts vers io celui-ci. Lors d'un choc longitudinal, le jeu qui sépare les extrémités arrière des longerons inférieurs des éléments de réception du berceau moteur est absorbé du fait du chargement en effort des jambes de suspension et des longerons inférieurs. De ce fait, les extrémités arrière des longerons inférieurs sont soumises à un effort de compression longitudinal d'intensité très élevée. Il importe donc d'éviter que les longerons inférieurs ne puissent se plier par flambage, ce qui compromettrait leur capacité à absorber l'énergie résultant du choc, notamment si leur déformation conduisait les longerons inférieurs à quitter les éléments de réception du berceau moteur. Pour éviter ce risque, I'invention propose un ensemble de structure de caisse du type décrit précédemment, comportant des longerons inférieurs comportant une partie avant compressible longitudinalement et une partie arrière présentant une rigidité accrue. Plus généralement l'invention trouve à s'appliquer à tout premier élément, compressible en cas de choc, destiné à être fixé à une partie d'un véhicule et comportant une partie de rigidité eélevée. Dans ce but, I'invention propose un ensemble de structure de caisse du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le premier élément comporte, sur au moins une partie de sa longueur, au moins un tube complémentaire intérieur de doublure destiné à le rigidifier partiellement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le premier élément est fixé rigidement à la partie avant et en ce que chaque tube complémentaire intérieur est agencé à l'extrémité arrière du premier élément qu'il double, de manière à le renforcer dans l'éventualité d'un contact avec un deuxième élément porté par la partie arrière rigide, - le tube complémentaire intérieur de doublure est io emmanché à force à l'intérieur du premier élément, - des parois intérieures du premier élément tubulaire comportent des nervures en saillie destinées à assurer la rétention du tube complémentaire intérieur de doublure associé, - le tube complémentaire intérieur de doublure est creux et comporte intérieurement au moins une entretoise de rigidification qui s'étend transversalement entre les parois intérieures du tube complémentaire, - I'entretoise comporte un évidement qui est agencé en regard de perçages coaxiaux du premier élément et du tube complémentaire et qui est destiné à permettre le passage d'une vis de fixation d'axe transversal qui traverse lesdits perçages pour permettre la fixation d'un troisième élément sur le premier élément, - I'évidement est constitué d'un alésage taraudé de réception de la vis, - le premier élément et le tube complémentaire intérieur de doublure sont réalisés sous la forme de tronçons de profilés en aluminium, - la partie avant comporte, dans un premier plan horizontal 3o supérieur, au moins deux longerons longitudinaux supérieurs qui s'étendent vers l'avant à partir de la partie arrière et, dans un second plan horizontal inférieur, deux longerons longitudinaux inférieurs formant des premiers éléments, qui s'étendent parallèlement en dessous des longerons supérieurs, dont des extrémités avant sont fixées rigidement à des jambes de suspension fixées à des extrémités avant des longerons supérieurs, dont des parties intermédiaires sont liées chacune au longeron supérieur associé par au moins un tirant formant le troisième élément, et dont des extrémités arrière sont agencées avec jeu en regard d'éléments de réception qui sont portés par la partie arrière et qui forment les deuxième éléments pour dévier, en cas de choc longitudinal, les efforts de déformation des longerons supérieurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un élément de structure de caisse selon l'invention, - la figure 2a est une vue de détail en perspective d'un longeron inférieur selon l'invention, - la figure 2b est une vue de détail en perspective de l'entretoise, et - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un longeron inférieur selon l'invention. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. Comme l'illustre la figure 1, de manière connue, un ensemble de structure de caisse est formé d'une partie arrière rigide 11 formant habitacle du véhicule automobile, en avant de laquelle s'étend une partie avant 10 de direction sensiblement longitudinale "L". La partie avant 10 est par exemple soudée au point sur la partie arrière 11 au niveau de son extrémité arrière 12, qui est représentée à droite de la figure 1. La partie avant 10 de structure de caisse comporte, dans un premier plan "Pl" horizontal supérieur, au moins deux longerons 14 longitudinaux supérieurs qui s'étendent vers l'avant à partir de la partie arrière 11 formant habitacle. Les extrémités avant 16 des longerons 14 sont réunies par une poutre transversale 18, qui peut notamment servir de support pour un bouclier et/ou une façade avant (non représentés) du véhicule. Les longerons 14 sont compressibles en cas de choc de manière à dissiper l'énergie cinétique résultant du choc. Dans un second plan "P2" horizontal inférieur, la partie avant 10 de structure de caisse comporte un berceau moteur inférieur 20 qui s'étend vers l'avant à partir de la partie arrière 11 io à laquelle il est fixé. Dans ce même plan "P2", la partie avant 10 comporte deux premiers éléments longitudinaux 22, notamment deux longerons 22 longitudinaux inférieurs qui s'étendent en dessous et parallèlement aux longerons supérieurs 14. Les longerons inférieurs 22 sont également compressibles en cas de choc de manière à dissiper l'énergie cinétique résultant du choc. Les longerons inférieurs 22 sont fixés au niveau de leurs extrémités avant 24 à des jambes de suspension 26 qui sont fixées aux extrémités avant 16 des longerons supérieurs 14. Les extrémités arrière 32 des longerons inférieurs 22 sont agencées avec un jeu "J" en regard de deuxièmes éléments 34 de l'ensemble de structure de caisse, notamment des éléments 34 de réception du berceau moteur 20, pour dévier des longerons supérieurs 14 les efforts "F" de déformation résultant d'un choc longitudinal. Par ailleurs, les parties intermédiaires 28 des longerons inférieurs 22 sont liées chacune au longeron supérieur associé 14 par au moins un troisième élément, notamment un tirant 30. L'inconvénient des longerons inférieurs 22 conventionnels est que, en cas de choc, les extrémités arrière 32 des longerons 3o inférieurs sont soumises à un effort de compression longitudinal d'intensité très élevée. En effet, lorsque l'effort "F" de déformation longitudinal, ayant provoqué l'écrasement partiel des longerons supérieurs 14, est transmis aux longerons inférieurs 22, ceux-ci sont sollicités en compression sur toute leur longueur entre leurs extrémités avant 24, liées aux jambes de suspension 26, et leurs extrémités arrière 32 qui sont reçues par les éléments 34 de réception du berceau moteur 20 après avoir rattrapé le jeu "J". Il importe donc d'éviter que les longerons inférieurs 22 ne puissent se plier par flambage, ce qui compromettrait leur capacité à absorber l'énergie résultant du choc, notamment si leur déformation conduisait les longerons inférieurs 22 à quitter les éléments de réception 34 du berceau moteur 20. o0 Conformément à l'invention, chaque longeron inférieur 22 formant le premier élément comporte, sur au moins une partie de sa longueur, au moins un tube complémentaire intérieur de doublure 36 destiné à le rigidifier partiellement. Cette configuration est représentée aux la figure 2a et 2b. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, et de façon non limitative de celle-ci, les longerons inférieurs 22 et les tubes complémentaires intérieurs 36 de doublure sont réalisés sous la forme de profilés en aluminium et présentent notamment une section rectangulaire dans le plan transversal de direction "T". Chaque tube 36 complémentaire intérieur est agencé à l'extrémité arrière 32 du longeron inférieur 22 qu'il double, de manière à le renforcer dans l'éventualité d'un contact avec l'élément associé 34 de réception du berceau moteur 20, dont une partie a été représentée à la figure 2a. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, au moins un tube 36 complémentaire intérieur de doublure est emmanché à force à l'intérieur du longeron inférieur 22 associé. A cet effet, comme l'illustre la figure 3, des parois 3o intérieures 38 de chaque longeron inférieur 22 tubulaire comportent des nervures 40 en saillie qui sont destinées à assurer la rétention du tube complémentaire intérieur 36 de doublure à l'intérieur du longeron inférieur 22 associé. Les nervures 40 sont, à titre d'exemple et de façon non limitative de I'invention, réalisés par découpe ou poinçonnage des parois 38, ou bien sont issus du processus de formation par filière des longerons 22. Lors de l'emmanchement du tube complémentaire intérieur 36 de doublure à l'intérieur du longeron inférieur 22, les nervures pénètrent le matériau du tube complémentaire intérieur 36 de doublure de façon à l'immobiliser. Cette disposition n'est pas limitative de l'invention, et le tube 36 complémentaire intérieur de doublure pourrait être soudé io ou encore immobilisé par un moyen mécanique de fixation à l'intérieur du longeron inférieur 22 associé. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, comme l'illustre la figure 2b, chaque tube complémentaire intérieur 36 de doublure est creux et comporte intérieurement au moins une i5 entretoise 42 transversale de rigidification qui est montée entre les parois intérieures transversales du tube 36. Cette entretoise permet avantageusement, dans la zone d'extrémité arrière 32 du longeron inférieur 22, qui est la zone plus sollicitée, d'éviter tout phénomène de flambage du profilé lorsque le longeron inférieur 22, en se déformant par compression, rattrape le jeu J qui le sépare de l'élément de réception 34. Comme il a été illustré à la figure 1, les tirants 30 formant les troisièmes éléments sont fixés sur les longerons inférieurs 22 par des vis 23 d'axes transversaux A et B, et de ce fait chaque longeron inférieur 22 comporte des perçages associés 25 pour le passage des vis 23, comme représenté aux figure 2a et 2b. Lorsqu'au moins un des perçages 25 est agencé à proximité de la zone d'extrémité arrière 32 du longeron inférieur 22 qui comporte le tube 36 complémentaire intérieur de doublure, I'entretoise 42 est agencée préférentiellement au voisinage de la vis 23. Plus particulièrement, I'entretoise 42 comporte un évidement 44 qui est agencé en regard des perçages coaxiaux 25 du premier élément 22 et 27 du tube complémentaire 36 et qui est destiné à permettre le passage d'une vis 23 de fixation d'axe B transversal qui traverse lesdits perçages 25, 27 pour permettre la fixation du tirant 30 formant le troisième élément sur le longeron inférieur 22. Avantageusement, I'évidement 44 est par exemple constitué d'un alésage taraudé de réception de la vis 23. Ceci permet avantageusement d'améliorer la rigidité du longeron inférieur 22 sur une longueur élevée tout en permettant l'implantation d'un point de fixation des tirants 30 à proximité de l'extrémité arrière 32 du longeron inférieur 22. De la sorte le longeron inférieur 22 présente une rigidité continue sur toute la longueur de tube 36 complémentaire intérieur de doublure. L'invention permet avantageusement de bénéficier d'un ensemble de structure de caisse qui est à même de transmettre des effort importants au berceau moteur 20 du véhicule. L'invention peut avantageusement trouver à s'appliquer à tout premier élément 22 travaillant en compression. REVENDICATIONS 1. Ensemble de structure de caisse de véhicule automobile, du type qui comporte une partie avant (10) qui forme notamment support pour des organes du véhicule, et une partie arrière rigide (11) formant notamment habitacle du véhicule automobile, du type qui comporte un premier élément (22), tubulaire et compressible longitudinalement lors d'un choc, qui comporte au moins une zone de fixation à au moins une des parties, caractérisé en ce que le premier élément (22) comporte, sur au moins une' partie de sa longueur, au moins un tube (36) complémentaire intérieur de doublure destiné à le rigidifier partiellement. 2. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier élément est fixé rigidement à la partie avant et en ce que chaque tube complémentaire (36) intérieur est agencé à l'extrémité arrière (32) du premier élément (22) qu'il double, de manière à le renforcer dans l'éventualité d'un contact avec un deuxième élément (34) porté par la partie arrière (11) rigide. 3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube (36) complémentaire intérieur de doublure est emmanché à force à l'intérieur du premier élément (22). 4. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que des parois intérieures (38) du premier élément tubulaire (22) comportent des nervures (40) en saillie destinées à assurer la rétention du tube complémentaire (36) intérieur de doublure associé. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube complémentaire (36) intérieur de doublure est creux et comporte intérieurement au moins une entretoise (42) de rigidification qui s'étend transversa- lement entre les parois intérieures du tube complémentaire (36). 6. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'entretoise (42) comporte un évidement (44) qui est agencé en regard de perçages (25, 27) coaxiaux du premier élément (22) et du tube complémentaire (36) et qui est destiné à permettre le passage d'une vis (23) de fixation d'axe (B) transversal qui traverse lesdits perçages (25, 27) pour permettre la fixation d'un troisième élément (30) sur le premier élément (22). 7. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'évidement (44) est constitué d'un alésage taraudé de io réception de la vis (23). 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément (22) et le tube complémentaire (36) intérieur de doublure sont réalisés sous la forme de tronçons de profilés en aluminium. 9. Ensemble de structure de caisse de véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie avant (10) comporte, dans un premier plan horizontal (Pl) supérieur, au moins deux longerons longitudinaux supérieurs (14) qui s'étendent vers l'avant à partir de la partie arrière (11) et, dans un second plan horizontal (P2) inférieur, deux longerons longitudinaux inférieurs formant des premiers éléments (22), qui s'étendent parallèlement en dessous des longerons (14) supé- rieurs, dont des extrémités avant (24) sont fixées rigidement à des jambes (26) de suspension fixées à des extrémités (16) avant des longerons supérieurs, dont des parties (28) intermédiaires sont liées chacune au longeron supérieur (14) associé par au moins un tirant (30) formant le troisième élément, et dont des extrémités arrière (32) sont agencées avec jeu en regard d'éléments de réception (34) qui sont portés par la partie arrière et qui forment les deuxième éléments pour dévier, en cas de choc longitudinal, les efforts de déformation des longerons supérieurs (14).