Brevet FR2836878A1 — publié le 20030912

La présente invention concerne un absorbeur d'énergie et un ensemble constitué d'un absorbeur d'énergie et d'une poutre rigide. On sait qu'un pare-chocs comprend une enveloppe décorative externe, appelée peau, et un système interne d'absorption d'énergie qui, en se déformant, consomme le plus possible de l'énergie d'un choc afin d'en transmettre le moins possible au véhicule. En matière de chocs, les constructeurs automobiles s'imposent un cahier des charges qui envisage trois catégories d'impacts, à savoir : les chocs à haute vitesse qui correspondent à un impact frontal du véhicule contre un obstacle rigide ou déformable à une vitesse de 56 à 64 km/h, les chocs assurances tels que celui connu sous le nom de Danner , à 15 km/h contre un mur fixe, et les petits chocs, ou chocs parking à une vitesse comprise entre 4 et 8 km/h, comme celui défini par la norme ECE R42. Les chocs à haute vitesse sont traités avec un objectif de protection des occupants du véhicule, tandis que les chocs assurances et parking , c'est-à-dire les petits chocs , correspondent plutôt à un objectif de réduction des coûts de réparation. Les chocs parkings sont traités par des systèmes d'absorbeur placés entre la peau et la poutre du véhicule, sous la forme de structures en nid d'abeilles injectés, constituées d'un entrecroisement de nervures perpendiculaires entre elles et parallèles à la direction du choc. En général, ces nervures, également désignées toiles , sont verticales et horizontales, une fois l'absorbeur monté sur le véhicule. Les chocs assurances sont traités par la combinaison de prolonges de longerons et de la poutre de chocs du véhicule. Enfin, la structure du véhicule associée aux systèmes de sécurité inclus dans l'habitacle traitent les chocs à haute vitesse. A ces types de chocs, vient s'ajouter un nouveau cahier des charges : le choc Piéton. Le traitement de ce choc nécessite un assouplissement des systèmes et un comportement uniforme de ceux-ci sur toute la largeur du véhicule, car un tel choc doit respecter la jambe du piéton afin de l'endommager le moins possible. A cet effet, on utilise généralement une mousse obtenue par expansion de thermoplastique (mousse PPE). Pour concilier les exigences relatives aux chocs déjà mentionnés et aux chocs piétons, on procède habituellement à un empilement d'un système traditionnel et d'une couche de mousse. La mousse absorbe l'énergie des chocs piétons, tandis que le système fonctionne en cas de choc à plus haute énergie, après enfoncement de la mousse. Un des problèmes d'un tel empilement est son coût, qui est très élevé, notamment en raison du prix de la mousse et des manipulations nécessaires à sa mise en place sur le système. Un autre problème résulte de la profondeur qui est nécessaire à l'efficacité de la couche de mousse. Cette donnée est directement liée aux caractéristiques intrinsèques du matériau qui définissent sa capacité à absorber de l'énergie et son taux de compression maximal. Ceci entraîne un encombrement relativement important à l'avant du véhicule. Par ailleurs, les structures en nid d'abeille présentent un inconvénient supplémentaire consistant en ce que leur raideur n'est pas uniforme car, suivant que l'impact a lieu au droit d'une toile verticale ou entre deux toiles verticales, la résistance du nid d'abeille n'est pas la même. La présente invention vise à proposer une nouvelle configuration d'absorbeurs qui respecte le cahier des charges relatif aux chocs pour toutes les catégories de chocs mentionnées ci-dessus, mais qui est particulièrement simple et beaucoup plus économique à réaliser. La présente invention a pour objet un absorbeur d'énergie destiné à s'intercaler entre une poutre rigide et une peau de pare-chocs pour absorber, par compression, l'énergie de chocs dirigés selon une direction d'écrasement, comportant un ensemble de nervures dont chacune s'étend parallèlement à la direction d'écrasement et possède un bord libre destiné à s'appuyer contre la poutre. Cet absorbeur est caractérisé en ce que ledit ensemble de nervures comprend au moins une nervure agencée pour que, en cas de choc, son bord libre demeure en appui contre la poutre tandis que ladite nervure flambe et au moins une nervure agencée pour que, en cas de choc, son bord libre échappe de la poutre, tandis que ladite nervure fléchit. L'absorbeur d'énergie selon l'invention ne requiert la présence d'aucune mousse et peut être obtenu directement par moulage de matière plastique dans les mêmes conditions que la structure en nid d'abeille de l'état de la technique. Pour cette raison, l'absorbeur d'énergie selon l'invention est très économique à réaliser. L'originalité de l'absorbeur d'énergie selon l'invention réside dans le fait qu'il comporte deux types de nervures, à savoir une ou plusieurs nervures à flambage qui, comme dans un nid d'abeille, absorbent l'énergie du choc en se comprimant axialement et des nervures à flexion qui, contrairement à des nervures de nid d'abeille, glissent sur la poutre avec une force de frottement croissante à mesure que la poutre s'approche de la base de la nervure considérée, ladite nervure formant un angle croissant avec la direction du choc. L'intérêt de ces nervures à flexion est qu'elles offrent une résistance à la déformation qui va croissant à mesure de l'enfoncement de l'absorbeur, ce qui est le comportement inverse d'une nervure à flambage. On parvient ainsi à reproduire le comportement d'une mousse sans devoir recourir à un tel matériau. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'une au moins des nervures comporte une portion de base, opposée à son bord libre, munie de moyens de rigidification transversaux. Ces moyens de rigidification transversaux reconstituent une structure de nid d'abeille dans la portion de base de la nervure. Il est important selon l'invention que cette portion de base ne s'étende pas sur toute la nervure car cette dernière doit comporter une portion d'extrémité apte à flamber ou à fléchir dans la direction verticale. La présente invention a également pour objet un ensemble constitué d'un absorbeur d'énergie et d'une poutre rigide, destinée à être placée derrière une peau de pare-chocs pour absorber l'énergie de chocs dirigés selon une direction d'écrasement, l'absorbeur comportant un ensemble de nervures dont chacune s'étend parallèlement à la direction d'écrasement et possède un bord libre s'appuyant contre la poutre, cet ensemble étant caractérisé en ce que la poutre présente, en regard de l'absorbeur, d'une part, un angle offrant une surface sur laquelle le bord libre d'une nervure de l'absorbeur peut glisser latéralement, d'autre part, une surface d'appui conformée pour que le bord libre d'une nervure ne puisse pas glisser dessus latéralement et en ce que ledit ensemble de nervures comprend au moins une nervure dont le bord libre prend appui contre ladite surface de l'angle de la poutre et au moins une nervure dont le bord libre prend appui contre ladite surface d'appui de la poutre. Avantageusement, la surface d'appui de la poutre est constituée par une forme concave qui retient les extrémités libres des nervures destinées à flamber pour les empêcher d'échapper de poutre et de se comporter comme des nervures à flexion. Dans le but de faciliter la compréhension de l'invention, on va maintenant en décrire un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, à l'aide des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un absorbeur selon l'invention, - la figure 2 est une vue en section de l'absorbeur de la figure 1 monté dans une peau de pare-chocs devant une poutre de choc, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 montrant le système d'absorption en cours d'écrasement, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 à un stade ultérieur de l'écrasement, - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 à un stade ultérieur de l'écrasement. L'absorbeur 1 de la figure 1 présente une direction longitudinale Y qui correspond à la direction transversale du véhicule. Il a été réalisé par injection de polypropylène dans des conditions classiques d'injection de thermoplastique. Il comporte une plaque frontale 2 et trois nervures ou toiles longitudinales 3,4, 5 parallèles entre elles et horizontales lorsque l'absorbeur est monté sur le véhicule. Dans l'exemple illustré, les nervures supérieure 5 et inférieure 3 sont munies de nervures verticales de renfort 6 sur leur portion de base, qui s'étend ici environ sur la moitié de chaque nervure. La nervure médiane 4 ne comporte aucune nervure verticale de renfort. Comme on le voit mieux sur la section de la figure 2, la nervure médiane 4 est légèrement plus longue que les nervures supérieure et inférieure. Cette différence de longueur se justifie par la forme de la poutre de chocs 7 contre laquelle l'absorbeur vient se positionner lorsqu'il est monté dans la peau de pare-chocs 8. En effet, la poutre 7 présente une surface d'appui 9 pour l'absorbeur, constituée par une forme concave, le creux de cette concavité recevant la nervure médiane 4, et étant bordé par deux angles, supérieur 11 et inférieur 10, offrant chacun une surface d'échappement légèrement chanfreinée. On va maintenant décrire le comportement en cas de choc contre un obstacle 12 de l'ensemble d'absorption d'énergie formé par la poutre de chocs 7, l'absorbeur 1 et la peau 8. En début de choc, la peau de pare-chocs 8 s'enfonce et la plaque 2 de l'absorbeur se rapproche de la poutre de chocs. Les nervures supérieure 5 et inférieure 3 glissent sur la surface d'échappement de l'angle 11, 10 de la poutre correspondant et s'escamotent respectivement vers le haut et vers le bas du fait des chanfreins. Simultanément, la nervure médiane 4, qui est centrée sur la poutre de chocs, vient en butée contre le fond du creux 9 et flambe en demeurant en appui contre ce fond. Au cours du choc, les nervures supérieure 5 et inférieure 3 qui glissent sur les angles de la poutre de chocs s'écartent de plus en plus de la direction horizontale du fait que l'angle supérieur 11 est plus haut que la nervure supérieure 5 et que l'angle inférieur 10 est plus bas que la nervure inférieure 4. Le glissement de chaque toile sur chaque angle s'accompagne, par conséquent, d'un frottement qui va croissant à mesure de l'enfoncement de l'absorbeur sur la traverse. Les toiles supérieure 5 et inférieure 3 sont des nervures à flexion. Simultanément, la toile médiane 4 qui flambe en demeurant dans le creux 9 de la surface d'appui de la poutre, résiste de moins en moins à l'écrasement et absorbe en conséquence une quantité décroissante d'énergie. Des essais réalisés avec le système d'absorption d'énergie décrit ci-dessus en comparaison avec un absorbeur muni d'une mousse et un absorbeur muni d'un réseau de nervures en nid d'abeille montrent que la configuration de l'absorbeur selon l'invention donne des résultats tout à fait satisfaisants et comparables, voire supérieurs dans certains cas, aux absorbeurs de l'état de la technique. Il est bien entendu que les modes de réalisation décrits ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif et pourront recevoir toute modification souhaitable sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Absorbeur d'énergie destiné à s'intercaler entre une poutre rigide (7) et une peau de pare-chocs (8) pour absorber par compression l'énergie de chocs dirigés selon une direction d'écrasement, comportant un ensemble de nervures (3,4, 5) dont chacune s'étend parallèlement à la direction d'écrasement et possède un bord libre destiné à s'appuyer contre la poutre, caractérisé en ce que ledit ensemble de nervures comprend au moins une nervure (4) agencée pour que, en cas de choc, son bord libre demeure en appui contre la poutre (7) tandis que ladite nervure flambe et au moins une nervure (3,5) agencée pour que, en cas de choc, son bord libre échappe de la poutre tandis que ladite nervure fléchit. 2. Absorbeur d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des nervures comporte une portion de base, opposée à son bord libre, munie de moyens de rigidification transversaux. 3. Ensemble constitué d'un absorbeur d'énergie (1) et d'une poutre rigide (7), destiné à être placé derrière une peau de pare-chocs (8) pour absorber l'énergie de chocs dirigés selon une direction d'écrasement, l'absorbeur comportant un ensemble de nervures (3,4, 5) dont chacune s'étend parallèlement à la direction d'écrasement et possède un bord libre s'appuyant contre la poutre, caractérisé en ce que la poutre présente, en regard de l'absorbeur, d'une part un angle offrant une surface sur laquelle le bord libre d'une nervure de l'absorbeur peut glisser latéralement, d'autre part une portée d'appui conformée pour que le bord libre d'une nervure ne puisse pas glisser dessus latéralement et en ce que ledit ensemble de nervures comprend au moins une nervure dont le bord libre prend appui contre ladite surface de l'angle de la poutre et au moins une nervure dont le bord libre prend appui contre ladite portée d'appui de la poutre. 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portée d'appui de la poutre est constituée par une forme concave.