Brevet FR2836434A1 — publié le 20030829

Poutre pare-chocs à absorption d'énergie et face avant intégrant cette poutre L'invention concerne une poutre pare-chocs, notamment une poutre pare-chocs destinée à être intégrée à une face avant de véhicule automobile, comprenant un profilé rigide et un bouclier supporté par le profilé. Elle concerne également une face avant de véhicule automobile intégrant une telle poutre pare-chocs. Cette dernière est généralement constituée d'un profilé mécanique en forme de U ou de C dont les branches sont horizontales, rapporté sur la face avant du véhicule. La poutre pare-chocs a plusieurs rôles. Elle participe à la structure du véhicule et doit protéger les passagers du véhicule en cas de choc avec un obstacle extérieur, ainsi que les équipements du véhicule, notamment afin de réduire le coût des réparations en cas d'accident. Inversement, la poutre pare-chocs doit permettre de diminuer l'agressivité du véhicule, notamment envers les piétons, en absorbant autant que possible l'énergie du choc de manière à minimiser la gravité des blessures infligées à ces derniers. Il existe d'ores et déjà des normes qui réglementent les chocs avec les piétons. Elles prévoient notamment pour la jambe que l'angle de flexion du genou ne devra pas dépasser 15 , que le cisaillement du genou devra être inférieur à 6 mm et que l'accélération du tibia devra rester inférieure à 150 g. Afin de satisfaire à ces exigences, il a déjà été proposé d'interposer un bloc de mousse entre le profilé de la poutre pare-chocs et le bouclier, notamment de la mousse de polyuréthanne ou de polypropylène. Cette solution se révèle assez efficace, mais elle est très onéreuse en raison du coût de la mousse elle-même. Par ailleurs, elle nécessite un moule spécial pour la mise en forme de la mousse. Enfin, il faut prévoir des opérations d'assemblage de la mousse et du profilé. L'invention a pour objet une poutre pare-chocs qui remédie à ces inconvénients. Elle propose une poutre pare-chocs peu coûteuse à réaliser, qui ne nécessite ni moule spécial ni opération supplémentaire d'assemblage. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait qu'au moins une lamelle constituant un absorbeur de l'énergie d'un choc avec un piéton est interposée entre le profilé et le bouclier. De préférence, la ou les lamelles sont solidarisées au profilé par une technique d'hybridation entre la matière du profilé et la matière des lamelles. Par"technique d'hybridation", on entend désigner toute technique qui permet d'associer étroitement une matière plastique à un insert, le plus souvent métallique, supprimant ainsi toute opération de fixation ou de montage. Il est également possible de solidariser la ou les lamelles au profilé par moulage, la matière des lamelles étant identique à la matière du profilé. Grâce à ces caractéristiques, l'absorption de l'énergie d'un choc avec un piéton est obtenue au moyen d'une lamelle réalisée en un matériau peu coûteux. La fabrication de cette lamelle ne nécessite pas de moule spécial, et elle peut être intégrée au profilé sans aucune opération de montage supplémentaire. Il en résulte par conséquent une réduction importante du coût de fabrication de la poutre pare-chocs. La ou les lamelles peuvent être horizontales, c'est-à-dire parallèles au sol. Elles peuvent être également inclinées vers le bas ou vers le haut par rapport à l'horizontale, c'est-à-dire dirigées vers le sol ou vers le ciel. L'inclinaison des lamelles vers le sol ou vers le ciel permet de modifier le point de rotation de la jambe et par conséquent d'améliorer les critères de rotation et de cisaillement. C'est la position de la poutre pare-chocs par rapport au genou qui déterminera le choix de l'inclinaison des lamelles. De préférence, l'angle d'inclinaison des lamelles avec le sol est compris entre 20 0 et 45 . Les lamelles peuvent également être reliées entre elles par des nervures de renfort verticales ou croisées. De préférence, le profilé est réalisé en une matière métallique. Dans une réalisation avantageuse, le profilé est rempli intérieurement d'une matière de moulage qui forme des nervures de rigidification. Avantageusement, les lamelles et/ou les nervures de rigidification sont en une matière moulable choisie parmi les matières thermoplastiques et les matières thermodurcissables, avec ou sans renfort. La matière moulable est de préférence choisie parmi les polyamides, en particulier le polyamide-6, et les polypropylènes, en particulier le polypropylène EPDM et le polypropylène GF30. L'épaisseur de la ou des lamelles est de préférence comprise entre 1 mm et 3 mm. La longueur P des lamelles projetée sur l'axe longitudinal x du véhicule est de préférence supérieure ou égale à 50 mm. Dans une réalisation préférée, le bouclier comporte une ou des lamelles constituant un absorbeur d'énergie d'un choc avec un piéton. L'invention concerne par ailleurs une face avant de véhicule, comprenant deux montants latéraux et une poutre pare-chocs qui dépend des montants latéraux. La poutre pare-chocs est réalisée conformément à l'invention. Avantageusement, le profilé est intégré aux montants latéraux par une technique d'hybridation entre la matière du profilé et la matière des montants. Avantageusement encore, les montants de la face avant, les lamelles d'absorption d'énergie et éventuellement les nervures de rigidification sont réalisés en une même matière moulable. Avantageusement, le bouclier monté devant le profilé comporte une ou des lamelles constituant un absorbeur d'énergie complémentaire d'un choc avec un piéton. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures : la Figure 1 est une vue générale en perspective d'une face avant de véhicule automobile ; la Figure 2 est une vue en perspective d'un mode de réali- sation d'un profilé conforme à la présente invention, susceptible de s'adapter sur les montants de la face avant de la Figure 1 ; la Figure 3 est une vue arrière en perspective d'une variante de réalisation du profilé représenté sur la Figure 2 ; la Figure 4 est une vue arrière en perspective d'une variante de réalisation du profilé représenté sur la Figure 3 ; la Figure 5a est une vue en section transversale d'un profilé comportant des lamelles inclinées vers le sol ; la figure 5b est une vue en section transversale d'un profilé comportant des lamelles inclinées vers le sol ; la Figure 6 est une vue schématique en coupe montrant un bouclier équipé de lamelles d'absorption d'énergie ; la Figure 7 est une vue en perspective d'un profilé tel que représenté sur la figure 3, muni en outre de nervures de renfort des lamelles ; la Figure 8 est une vue analogue à la figure 7 illustrant une variante du profilé. La face avant représentée sur la Figure 1 comprend une traverse supérieure 10 dont les extrémités respectives 12 sont coudées et destinées à être fixées sur des longerons supérieurs 14 d'un véhicule automobile. Pour cela, chacune des extrémités 12 comprend un trou traversant 16 permettant le passage d'une vis ou analogue. Dans l'exemple de réalisation représenté, la face avant est réalisée en deux parties, à savoir une partie supérieure 18 qui intègre la traverse supérieure 10 et une partie inférieure 20 qui intègre une poutre pare-chocs 22. La partie supérieure 18 est réalisée sous la forme d'un élément monobloc, en particulier sous la forme d'un élément composite métal/plastique. De la traverse 10 dépendent les parties supérieures respectives 24a de deux montants latéraux 24, ou jambages, dont les parties inférieures respectives 24b sont intégrées à la poutre pare-chocs. Les parties supérieures 24a des montants latéraux s'étendent vers le bas à partir de la traverse 10 et sont sensiblement verticales. Elles sont raccordées chacune aux extrémités respectives 12 de la traverse 10 par des montants obliques 26 pour délimiter deux logements 28 destinés à recevoir les projecteurs (non représentés) du véhicule. Les parties inférieures 24b sont sensiblement verticales et sont munies en partie supérieure d'une plaque de fixation 30 destinée à coopérer chacune avec un montant oblique 26. Chacune des plaques 30 comporte des trous 32 destinés à venir en regard avec des trous 34 correspondants du montant oblique 26 pour permettre leur fixation par des vis ou analogue. Par ailleurs, chacune des parties inférieures 24b d'un montant comprend une plaque de fixation 36 destinée à être fixée à l'extrémité d'un longeron inférieur 38 du véhicule, représenté schématiquement. La poutre pare-chocs 22 est, dans l'exemple, un profilé ayant sensiblement une section en forme de U. Ce profilé est avantageusement métallique et il possède une forme incurvée adaptée à la forme du pare-chocs, ou bouclier, proprement dit (non représenté) qui est destiné à être fixé ultérieurement sur la poutre pare-chocs. La poutre pare-chocs peut être un élément rapporté, c'est-àdire fixé sur la face avant. Toutefois, de préférence, elle est intégrée aux deux montants 24, c'est-à-dire ici aux parties inférieures 24b des montants, par une technique d'hybridation entre la matière de la poutre pare-chocs et la matière des montants. Comme exposé précédemment, une technique d'hybridation est une technique connue, en particulier une technique de surmoulage, de moulage par compression ou encore de moulage d'une matière, qui permet d'intégrer une matière plastique sur un insert, lequel est lui-même une matière métallique ou une matière plastique. La poutre pare-chocs 22 constitue un insert autour duquel sont moulées les parties inférieures 24b des montants. On utilise ici avantageusement une technique de surmoulage. A cet effet, l'âme de la poutre pare-chocs 22 comprend des trous traversants 40 pour le passage de la matière des montants. Les montants sont réalisés avantageusement en une matière composite qui peut être soit une matière thermoplastique, soit une matière thermodurcissable. On préfère tout particulièrement utiliser une matière plastique du type polypropylène ou polyamide, et notamment du polyamide-6 avec renfort en fibres de verre ou de carbone. Lors de l'opération de surmoulage, la matière plastique des montants vient s'intégrer étroitement autour de la poutre pare-chocs 22. Une partie de cette matière vient traverser la poutre pare-chocs grâce aux trous 40 précités. On a représenté sur la Figure 2 une vue de trois quarts face d'une poutre pare-chocs conforme à la présente invention destinée, par exemple, à être intégrée dans une face avant de véhicule automobile telle que la face avant représentée sur la Figure 1. La poutre pare-chocs 22 comprend un profilé 42 en forme de C ou de U couché sur l'horizontale comprenant une âme verticale 43 et deux ailes horizontales 44. Une lamelle 46 constituant un absorbeur de l'énergie d'un choc, notamment d'un choc avec un piéton, est solidarisée au profilé 44. La lamelle 46 peut être solidarisée au profilé 42 par différents moyens. Un moyen classique consiste à réaliser d'une seule pièce le profilé 44 et la lamelle 46 par moulage d'une matière plastique commune aux deux éléments. On peut également utiliser une technique d'hybridation permettant d'associer étroitement la matière de la lamelle, généralement une matière plastique, et la matière du profilé 42, généralement une matière métallique telle que l'acier. L'utilisation d'une telle technique d'hybridation permet de supprimer toute opération de fixation ou de montage. L'hybridation peut être réalisée par une technique de surmoulage d'une matière plastique sur le profilé métallique 42 constituant un insert. Des nervures 48 de rigidification inclinées sensiblement à 45 par rapport à l'horizontale sont prévues à l'intérieur du profilé. Les nervures 48 peuvent être réalisées par une technique d'hybridation en même temps que la lamelle 46. Elles peuvent être réalisées de la même matière plastique que la lamelle 46 ou, éventuellement, d'une autre matière plastique. On a représenté sur la Figure 3 une vue de trois quarts arrière d'une variante de réalisation de la poutre pare-chocs 22 représentée sur la Figure 2. La section du profilé 42 est identique. Elle est constituée d'une âme verticale 43 et de deux ailes 44 perpendiculaires à la face 43. On peut apprécier, sur la Figure 3, la forme des nervures croisées 48 de rigidification. En outre, la variante de réalisation de la Figure 3 se distingue par le fait qu'elle comporte deux lamelles 46 au lieu d'une seule. Dans ces deux modes de réalisation, les lamelles 46 sont horizontales, c'est-à-dire parallèles au sol lorsque la poutre pare-chocs est montée sur la face avant du véhicule. On a représenté sur la Figure 4 une vue de trois quarts arrière en perspective qui montre une variante de réalisation des nervures de rigidification. Dans cette variante, les nervures 49 sont verticales. Elles peuvent être renforcées, optionnellement, par une ou plusieurs nervures horizontales 50 disposées perpendiculairement aux nervures 49. On a représenté sur la Figure 5a une vue en section transversale d'un profilé 42 comportant deux lamelles 46 inclinées vers le bas d'un angle 52 par rapport à l'horizontale 54. Dans la variante de la figure 5b les lamelles 46 sont inclinées vers le haut d'un angle 52 par rapport à l'horizontale 54. L'angle 52 est de préférence compris entre 20 0 et 45 . On a représenté sur la Figure 6 une vue schématique en section transversale d'une poutre pare-chocs 22 et d'un bouclier 56. La poutre 22, ici de section fermée, comporte deux lamelles 26 légèrement inclinées vers le sol. Le bouclier 56 comporte également deux lamelles 58 légèrement inclinées vers le sol. Les lamelles 58 constituent un absorbeur d'énergie complémentaire de l'absorbeur d'énergie constitué par les lamelles 26. Les lamelles 58 permettent ainsi d'abaisser le pic d'effort. Exemples de réalisation On a réalisé diverses poutres pare-chocs en faisant varier la matière des lamelles, leur géométrie, ainsi que la nature des nervures de renfort des lamelles. Il a été constaté, notamment, que l'inclinaison des lamelles vers le sol permet d'abaisser le point de rotation de la jambe et par conséquent les critères de rotation et de cisaillement. De préférence, les lamelles doivent être inclinées entre 20 0 et 45 0 en fonction de la rigidité de la structure (nervures de rigidification en croisillons ou nervures verticales) et de la position de la jambe. Dans cette étude, la position du genou par rapport à l'axe vertical Z du véhicule était située au-dessous de la poutre. C'est pourquoi les lamelles étaient inclinées vers le bas. Dans un autre cas, si la position du genou par rapport à l'axe vertical Z du véhicule était au-dessus de la poutre, les lamelles seraient inclinées vers le bas. Il a également été constaté que la structure et la géométrie des renforts de lamelles peuvent permettre d'utiliser des nervures plus ou moins épaisses. Par exemple, des nervures croisées 61 (figure 8) permettent d'obtenir de bons résultats avec des nervures plus fines que dans le cas de nervures verticales 60 (figure 7). Le matériau des lamelles doit autoriser un allongement à la rupture important afin de permettre d'atteindre les critères de la norme. Les caractéristiques (Re, Rm, phénomène de plateau, allongement à la rupture) du matériau sont prépondérantes quant au critère d'accélération. La structure et la géométrie des lamelles, ainsi que leur épaisseur, contribuent également à réduire l'accélération. De préférence, l'épaisseur des lamelles doit être comprise entre 1 et 3 mm, en fonction de leur géométrie. Un matériau tel que le polypropylène EPDM permet d'abaisser le critère d'accélération en dessous de 150 g. L'épaisseur des lamelles et des nervures doit être inférieure ou égale à 3 mm. Le tableau ci-dessous synthétise les résultats de la présente étude. Dans ce tableau : PP signifie polypropylène, EPDM signifie éthylène propylène diène monomère et PPGF30 signifie polypropylène chargé à 30 % de fibres de verre. La mousse A est une mousse de polyuréthanne de densité 0,96 g/cm3 et la mousse B est une mousse de polyuréthanne de densité 0,66 g/cm3. Type Nervures de Cisaillement Rotation Accélération renfort des (en mm) (en 0) (en g) lamelles Norme Poutre pare-chocs 7 25 251 seule Poutre Mousse A 7 24 117 pare-chocs + mousse Mousse B 7 27 197 PP-EPDM/épaisseur Verticales 5 15 134 2 mm/20 0 PP-EPDM/épaisseur Verticales 6 16 137 3 mm/45 PP-EPDM/épaisseur Croisillons 5 13 129 Poutre 2 mm/45 pare-chocs + lamelles PP-EPDM/épaisseur Croisillons 5 15 147 2 mm/20 0 PPGF30/épaisseur Verticales 6,6 16 247 1 mm PPGF30/épaisseur Verticales 5,7 15 192 3 mm Revendications 1. Poutre pare-chocs, notamment pour une face avant de véhicule automobile, comprenant un profilé (44) rigide, destiné à s'adapter à la face avant, caractérisée en ce qu'au moins une lamelle (46) constituant un absorbeur de l'énergie d'un choc est solidarisée au profilé (44). 2. Poutre pare-chocs selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les lamelles (46) sont solidarisées au profilé (44) par une technique d'hybridation de la matière du profilé (44) et de la matière des lamelles (46). 3. Poutre pare-chocs selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les lamelles (46) sont solidarisées au profilé (44) par moulage, la matière des lamelles (46) étant identique à la matière du profilé (44). 4. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou les lamelles (46) sont horizontales. 5. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les lamelles (46) sont inclinées vers le bas par rapport à l'horizontale. 6. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les lamelles (46) sont inclinées vers le haut par rapport à l'horizontale. 7. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que la ou les lamelles (46) présentent un angle d'inclinaison avec l'horizontale compris entre 20 0 et 45 o. 8. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les lamelles sont reliées entre elles par des nervures de renfort verticales ou croisées. 9. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le profilé (44) est réalisé en un matériau métallique. 10. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le profilé (44) est réalisé en matière plastique. 11. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le profilé (44) est rempli intérieurement d'une matière de moulage qui forme des nervures (48,50) de rigidification. 12. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les lamelles (46) et/ou les nervures de rigidification (48,50) sont réalisées en une matière moulable choisie parmi les matières thermoplastiques et les matières thermodurcissables, avec ou sans renfort. 13. Poutre pare-chocs selon la revendication 12, caractérisée en ce que la matière moulable est choisie parmi les polyamides, en particulier le polyamide-6, et les polypropylènes, en particulier le polypropylène EPDM et le polypropylène GF30. 14. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que l'épaisseur de la ou des lamelles (46) est comprise entre 1 mm et 3 mm. 15. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisée en ce que l'épaisseur des nervures de renfort est comprise entre 1 mm et 3 mm. 16. Poutre pare-chocs selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la longueur des lamelles projetée sur l'axe longitudinal du véhicule est supérieure ou égale à 50 mm. 17. Bouclier (56) pour une poutre pare-chocs (22) selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une lamelle (58) d'absorption d'énergie constituant un absorbeur d'énergie d'un choc avec un piéton. 18. Face avant de véhicule automobile comprenant deux montants latéraux (24) et une poutre pare-chocs (22) qui dépend des montants latéraux (24), caractérisée en ce que la poutre pare-chocs est conforme à l'une des revendications 1 à 16. 19. Face avant selon la revendication 18, caractérisée en ce que le profilé (44) est intégré aux montants latéraux (24) par une technique d'hybridation entre la matière du profilé (44) et la matière des montants (24). 20. Face avant selon l'une des revendications 18 et 19, caractérisée en ce que l'on utilise la même matière pour réaliser les lamelles (46) et les montants (24). 21. Face avant selon l'une des revendications 18 à 20, caractérisée en ce que le bouclier (56) monté devant le profilé (22) comporte une ou des lamelles (58) constituant un absorbeur d'énergie complémentaire d'un choc avec un piéton.