Brevet FR2827827A1 — publié le 20030131

STRUCTURE AMONT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE A MOTEUR ET TRACTION ARRIERE La présente invention concerne la structure de la partie avant d'un véhicule automobile à moteur et traction arrière. Classiquement, dans ce type de véhicule, la structure porteuse des organes de suspension et de direction pour les roues avant est un ensemble mécanosoudé constitué de poutres et de tôles en acier, qui ne répond que très médiocrement aux divers objectifs que les constructeurs se fixent aujourd'hui. L'un de ces objectifs est le gain de poids, qui conduit donc vers, d'une part, l'utilisation de matériaux légers, tels que des alliages d'aluminium, et d'autre part la définition des éléments de structure au plus juste au vu des différentes contraintes qu'ils devront subir. Un autre de ces objectifs est la sécurité, et audelà, une résistance et une déformation contrôlées en cas de chocs, en fonction de leur importance, de leur orientation et de la zone d'impact. A ces deux objectifs majeurs, s'ajoute un objectif économique lié au prix de revient, et donc au processus de fabrication. A ce sujet, il faut savoir que la présente invention a été plus spécialement ciblée sur des productions de petite série, autrement dit sur des lignes de fabrication légères, dont les cadences sont par exemple de l'ordre de 50 véhicules/jour. Pour atteindre ces différents objectifs, l'invention consiste en une structure amont d'un véhicule automobile à traction et moteur arrière, caractérisée en ce qu'elle comprend deux cadres latéraux réunis par des traverses, chaque cadre comportant des longerons supérieur et inférieur porteurs respectivement des bras inférieur et supérieur de suspension de roue, réunis en leurs extrémités arrière par un support de direction, et en leurs extrémités avant par un support de bouclier, et en ce que ces éléments de ladite structure sont des tronçons de profilé en alliage léger dont la forme et le dimensionnement du profil sont définis pour chacun en fonction de leur destination, et au moins pour certains, en fonction du comportement attendu d'eux en cas de choc. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les traverses réunissant lesdits cadres latéraux comprennent deux traverses arrière supérieure et inférieure formant avec lesdits supports de direction un autre cadre. Selon d'autres caractéristiques préférentielles de l'invention : - lesdits longerons supérieur et inférieur sont des profilés creux de section rectangulaire ; - ledit longeron inférieur comporte intérieurement une paroi intermédiaire horizontale définissant deux compartiments, et présente dans sa partie avant une découpe correspondant à la suppression des parois du compartiment inférieur à l'exception de ladite paroi intermédiaire ; - lesdits supports de direction sont des tronçons de profilé creux et relativement plat dont la section droite définit une pluralité de compartiments superposés, séparés par des parois intermédiaires ; un compartiment intermédiaire ayant avantageusement sa paroi avant décalée vers l'arrière par rapport aux autres, le renfoncement créé servant au passage des organes de direction ; - lesdits supports de bouclier sont des tronçons de profilé creux de section rectangulaire, dont la paroi avant se prolonge de chaque côté pour former des ailes intérieure et extérieure ; - de chaque côté, le longeron inférieur et le support de direction rejoignent le corbeau ; - le longeron supérieur et le support de direction de même côté ont des parois horizontales sensiblement dans le prolongement l'une de l'autre ; - lesdits longerons supérieur et inférieur, supports de direction et supports de bouclier présentent des trous destinés à la fixation rapide d'éléments qu'ils ont à supporter. Ces caractéristiques et avantages de l'invention, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement dans la description suivante et les dessins joints, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une structure amont de véhicule selon l'invention représentée en ses éléments essentiels ; la Fig. 2 est une vue schématique en perspective, de derrière, d'une partie latérale de la structure de la Fig. 1, représentée avec des bras haut et bas de suspension de roue ; la Fig. 3 représente en éclaté, et toujours en perspective, mais de l'avant comme la Fig. 1, des éléments de la Fig. 2 ; les Figs. 4a et 4b sont respectivement une vue de profil et une vue de face d'un élément de support de direction faisant partie de la même structure ; et la Fig. 5 est une vue schématique en perspective illustrant la disposition de cet élément de support de direction par rapport à deux autres éléments de la structure. Considérant d'abord la Fig. 1, elle représente les éléments essentiels, c'est-à-dire l'ossature d'une structure amont d'un véhicule automobile à moteur et traction arrière, par rapport aux axes en x, y, Z de celui-ci, dans une forme de réalisation selon l'invention. Ces éléments sont une traverse supérieure 1 et une traverse inférieure 2, deux supports de direction 3, deux longerons supérieurs 4, deux longerons inférieurs 5, deux supports de bouclier 6 et une traverse 7. A la Fig. 1, apparaît en outre le corbeau gauche C du véhicule qui supporte une partie du tablier T, lequel est ici monobloc et se prolonge de chaque côté jusqu'à former les protège-roue. Les longerons inférieurs 5 et les supports de direction 3 rejoignent les corbeaux C. Ladite structure est agencée de telle manière que deux cadres latéraux sont formés chacun par un longeron supérieur 4, un longeron inférieur 5 et, en extrémité de ceux-ci, un support de direction 3 et un support de bouclier 6, lesquels cadres latéraux s'étendent vers l'avant à partir d'un cadre transversal formé par les traverses supérieure 1 et inférieure 2 et les supports de direction 3, la traverse 7 reliant les longerons inférieurs 5 sensiblement au niveau de leur partie médiane. Conformément à l'invention, tous les éléments 1 à 7 de la structure sont des tronçons de profilé en alliage léger dont le profil ou section droite est déterminé en fonction de leur destination, et pour au moins certains d'entre eux, en fonction également de leur comportement attendu en cas de choc. D'autre part, ils sont assemblés entre eux par soudure et de préférence préparés à l'avance, notamment percés et/ou découpés localement en vue des fixations (rapides et sans soudure) et des passages de pièces ainsi que de leur accessibilité. La traverse supérieure 1 est un profilé creux à section rectangulaire dont la paroi verticale arrière faisant la jonction avec le tablier T est prolongée par des ailes supérieure et inférieure 10. Dans la cornière inférieure ainsi formée, viennent s'adapter les supports de direction 3. Les deux traverses inférieures 2 et 7 sont des profilés creux de section rectangulaire, découpées en leurs extrémités comme le montre la Fig. 1 pour faciliter et renforcer leur jonction aux longerons inférieurs 5. Les supports de direction 3 sont des tronçons découpés obliquement dans un profilé creux et relativement plat dont la section droite définit quatre compartiments de forme générale rectangulaire superposés 30a à 30d, Fig. 4a, tous sensiblement de même hauteur, et séparés par des parois intermédiaires, respectivement 31 à 33. Un compartiment intermédiaire, soit ici le compartiment 30c immédiatement au-dessus du compartiment inférieur 30d a sa paroi décalée vers l'arrière par rapport aux autres, le renfoncement 34 ainsi formé étant prévu pour permettre le passage des organes de direction tels que crémaillère. De plus, la paroi arrière des supports 3 comporte des plis de renfort haut et bas 35 et 36. La Fig. 4b montre d'autre part que les côtés latéraux des supports 3 sont découpés de biais par rapport à la direction longitudinale, de manière à être ouverts vers l'avant pour faciliter le passage d'outils d'assemblage. La découpe arrondie 37 dans le côté intérieur est prévue pour épouser le contour des ouvertures que présente le tablier T pour le passage (à droite ou à gauche) de la colonne de direction. Les trous 38 servent à la fixation rapide des organes de direction. Le longeron supérieur 4 est un profilé creux à section rectangulaire, dont la paroi verticale intérieure est prolongée vers le bas par une aile 40, comme le montre plus clairement les Figs. 3 et 5. On voit également sur ces dessins que le longeron inférieur 5 a lui aussi une section rectangulaire définissant un double compartiment par une paroi intermédiaire 51, ainsi qu'une aile 50 prolongeant sa paroi verticale extérieure. Sur une certaine longueur depuis son extrémité avant, le longeron inférieur est dépourvu par découpe des parois du compartiment inférieur, avec conservation de la paroi intermédiaire 51, dans le but de ne pas gêner le débattement des roues avant en préservant un angle d'attaque normal, et dans le but également de constituer dans le longeron inférieur 5 une zone avant de moindre résistance susceptible dans certaines conditions de choc de subir des déformations qui, de ce fait n'affecteront pas la partie plus aval du longeron et de la structure. Les longerons 4 et 5 comportent d'autre part des trous respectivement 42 et 52 dans leurs parois, pour le montage rapide, par exemple par vissage, de fixations de bras de suspension de roue, telles les fixations 90a et 90b des Figs. 2 et 3 pour les triangles 9a et 9b. Les supports de bouclier 6 sont des tronçons de profilé creux de section rectangulaire, dont la paroi avant 60 se prolonge de chaque côté pour former des ailes intérieure et extérieure 61 présentant une succession de trous 63 pour la fixation d'un bouclier. Dans l'exemple représenté, les supports 6 ont leurs extrémités supérieure et inférieure découpées de biais pour être placés obliquement par rapport à la verticale. Les supports de bouclier 6 sont soudés aux extrémités des longerons 4 et 5 par leur paroi arrière 62 opposée à la paroi avant 60,61 de montage du bouclier, laquelle est donc préservée contre les déformations sous l'effet de la chaleur de soudure. D'autre part, le corps creux des supports 6 constitue une première zone de déformabilité de la structure pour les petits chocs. Considérant la Fig. 5, elle illustre comment sont assemblés de chaque côté les longerons supérieur 4 et inférieur 5 avec le support de direction 3, à savoir que celui-ci est appuyé par sa paroi d'extrémité inférieure sur la paroi de dessus du longeron inférieur 5, ces deux parois se trouvant avantageusement dans la continuité d'une paroi de même niveau du corbeau C. Le longeron supérieur 4 est quant à lui soudé à cheval sur le haut de la paroi avant du support de direction 3 et sur la traverse supérieure 1, comme le montre mieux la Fig. 1. Avantageusement, la paroi horizontale inférieure du longeron 4 est placée sensiblement dans le prolongement de la paroi intermédiaire 31 du support de direction 3. Le longeron supérieur 4 et le longeron inférieur 5 de même côté sont donc décalés transversalement, d'une manière telle qu'une tôle de fermeture sensiblement verticale 8 vienne s'appuyer contre l'aile intérieure 40 du longeron supérieur 4 et l'aile extérieure 50 du longeron inférieur 5. La tôle 8 présente une échancrure 80 dans son côté arrière, venant en correspondance avec le renfoncement 34 du support 3 pour le passage des organes de direction. L'espace délimité par les traverses 2 et 7 et les longerons inférieurs 5 peut être utilisé pour aménager un compartiment étanche destiné à loger par exemple l'alimentation électrique et l'électronique de commande du véhicule. REVENDICATIONS 1) Structure amont d'un véhicule automobile à traction et moteur arrière, caractérisée en ce qu'elle comprend deux cadres latéraux réunis par des traverses, chaque cadre comportant des longerons inférieur (5) et supérieur (4) porteurs respectivement des bras inférieur et supérieur de suspension de roue, réunis en leurs extrémités arrière par un support de direction (3), et en leurs extrémités avant par un support de bouclier (6), et en ce que ces éléments de ladite structure sont des tronçons de profilé en alliage léger dont la forme et le dimensionnement du profil sont définis pour chacun en fonction de leur destination, et au moins pour certains, en fonction du comportement attendu d'eux en cas de choc. 2) Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les traverses réunissant lesdits cadres latéraux comprennent deux traverses arrière inférieure (2) et supérieure (1) formant avec lesdits supports de direction (3) un autre cadre. 3) Structure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits longerons supérieur (4) et inférieur (5) sont des profilés creux de section rectangulaire. 4) Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit longeron inférieur (5) comporte intérieurement une paroi intermédiaire horizontale (51) définissant deux compartiments, et présente dans sa partie avant une découpe correspondant à la suppression des parois du compartiment inférieur à l'exception de ladite paroi intermédiaire. 5) Structure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits supports de direction (3) sont des tronçons de profilé creux et plat dont la section droite définit une pluralité de compartiments superposés (30a à 30d), séparés par des parois intermédiaires (31 à 33). 6) Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un compartiment intermédiaire (30c) dans les supports de direction (3) a sa paroi avant décalée vers l'arrière par rapport aux autres, le renfoncement créé (34) servant au passage des organes de direction. 7) Structure selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les supports de bouclier (6) sont des tronçons de profilé creux de section rectangulaire, dont la paroi avant (60) se prolonge de chaque côté pour former des ailes intérieure et extérieure (61). 8) Structure selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les longerons inférieurs (5) et les supports de direction (3) rejoignent les corbeaux (C). 9) Structure selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que de chaque côté, ledit longeron supérieur (4) et ledit support de direction (3) ont des parois horizontales sensiblement dans le prolongement l'une de l'autre. 10) Structure selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que lesdits longerons supérieur (4) et inférieur (5), lesdits supports de direction (3) et lesdits supports de bouclier (6) présentent des trous (42,52, 38,63) destinés à la fixation rapide d'éléments qu'ils ont à supporter. 11) Structure selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que, de chaque côté, une tôle de fermeture (8) s'appuie contre une aile (40) prolongeant le longeron supérieur (4) et une aile (50) prolongeant le longeron inférieur (5). 12) Structure selon la revendication 11, caractérisée en ce que, de chaque côté, les longerons supérieurs (4) et les longerons inférieurs (5) sont fixés de telle façon que leur prolongement respectif (40,50) se trouve dans un plan sensiblement vertical.