Brevet FR2849416A1 — publié le 20040702

VTM1423.FRD Boîtier absorbeur d'énergie pour poutre pare-chocs de véhicule automobile L'invention se rapporte à un boîtier absorbeur d'énergie destiné à être placé entre l'extrémité d'un longeron de véhicule automobile et une poutre pare-chocs. Elle concerne plus particulièrement un boîtier absorbeur d'énergie pour poutre pare-chocs de véhicule automobile, comprenant une enveloppe constituée par un profilé creux qui présente une première extrémité propre à être rattachée à la poutre pare-chocs et une deuxième extrémité propre à être 15 fixée en bout d'un longeron de véhicule automobile. Les véhicules actuels reçoivent une face avant susceptible d'intégrer divers équipements du véhicule tels que les projecteurs, les clignotants, l'avertisseur sonore, etc. La 20 face avant constitue un élément modulaire prêt à être monté sur le véhicule. Son montage se fait par raccordement à des éléments de structure latéraux du véhicule, tels que les longerons, puis par la mise en place d'un pare-chocs rapporté sur le module. Des boîtiers absorbeurs d'énergie sont 25 disposés entre chacun des longerons et la poutre pare-chocs. Ces boîtiers absorbeurs doivent répondre à des normes strictes afin d'être capables d'absorber l'énergie d'un choc normalisé connu sous le nom de choc Danner correspondant à l'impact du véhicule contre un obstacle fixe à une vitesse de 30 16 km/h. L'absorption de l'énergie doit être obtenue sans que le pic d'effort enregistré dans le boîtier dépasse une limite maximale par exemple l2OkN. D'autre part, le cot des assurances automobiles est calculé 35 en fonction du cot des réparations à apporter aux véhicules après un choc frontal à 16 km/heure. Plus le cot des réparations est important, plus le montant de la prime d'assurance sera élevé. Il est donc important, afin de limiter le montant de cette prime pour un véhicule donné, que ce dernier soit capable de subir un tel choc frontal sans enregistrer de dommages importants. Enfin, les véhicules modernes sont de plus en plus compacts, 5 ce qui implique de nouvelles contraintes pour la réalisation des boîtiers absorbeurs d'énergie qui doivent absorber une énergie constante dans un volume de plus en plus réduit. La présente invention a précisément pour objet de répondre à 10 ces diverses difficultés. Son but est de maximaliser les ratios d'énergie absorbée rapportée à la masse de l'absorbeur d'énergie (ratio d'énergie par masse) et l'énergie absorbée rapportée à l'intrusion de l'objet qui percute le véhicule ou contre lequel le véhicule percute (ratio d'énergie par 15 intrusion). La maximalisation de ces ratios permet de réduire les dégâts occasionnés dans une face avant de véhicule lors d'un choc frontal et par suite le cot des réparations et la prime d'assurance. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que l'enveloppe est garnie d'une mousse métallique ayant des propriétés d'absorption d'énergie dont la densité est comprise entre 0,1 g/cm3 et 0, 4 g/cm3. Grâce à l'interaction de la mousse et de la déformation de l'enveloppe, on maximalise l'énergie absorbée par un boîtier d'absorption d'énergie d'un volume réduit. Il en résulte une réduction de l'encombrement du véhicule. Par ailleurs, la mousse permet de réduire l'épaisseur de l'enveloppe et par 30 conséquent la masse du boîtier absorbeur, ainsi que le porteà-faux du véhicule. Dans une réalisation avantageuse, la section de l'enveloppe est rectangulaire, notamment carrée. Dans une autre réalisa35 tion, la section transversale de l'enveloppe est circulaire. Le boîtier peut être réalisé en aluminium ou en acier. Lorsque la section du boîtier est carrée, le côté de ce carré est avantageusement compris entre 50 et 80 mm, ce qui correspond à une surface transversale comprise entre 2500 mm2 et 6400 mm2 La longueur du boîtier est avantageusement comprise entre 80 mm et 200 mm et son épaisseur entre 1,5 mm et 3 mm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en 10 référence aux figures annexées. Sur ces figures: la figure 1 est une vue d'ensemble d'une poutre pare-chocs et d'un boîtier absorbeur d'énergie monté sur une face avant de véhicule automobile; la figure 2 est une vue en perspective d'un boîtier amortisseur d'énergie conforme à la présente invention; les figures 3 à 8 sont des courbes qui représentent les 20 variations de l'énergie par masse et de l'énergie par intrusion en fonction de la densité de la mousse pour différentes valeurs de paramètres du boîtier. On a représenté schématiquement sur la figure 1 une poutre 25 pare-chocs 2 constituée par un profilé creux, par exemple de section ouverte (C ou U) ou bien de section fermée, dans lequel vient se loger au moins en partie un boîtier absorbeur d'énergie 4. Ce boîtier 4 est fixé à la structure d'un véhicule automobile, ici à l'extrémité d'un longeron infé30 rieur 6 sur laquelle est aussi fixé un module de face avant 8. La poutre pare-chocs est destinée à recevoir un pare-chocs 10, encore appelé bouclier frontal. On a représenté sur la figure 2 une vue schématique en 35 perspective du boîtier amortisseur d'énergie 4 de la figure 1. Dans l'exemple représenté, le boîtier 4 possède une section carrée, mais cette section pourrait également être rectangulaire ou circulaire. Le boîtier 4 possède une longueur L et le côté de sa section transversale a été désigné par la lettre a. L'enveloppe du boîtier, par exemple réalisée en aluminium, possède une épaisseur e. L'intérieur du boîtier est garni d'une mousse 12 possédant des propriétés d'absorption d'énergie. L'alliage utilisé pour réaliser le 5 boîtier 4 est de préférence un aluminium issu de la série 6000 (6060, 6106 et 6082). Différents traitements thermiques sont possibles, notamment ceux connus sous les appellations T4, T5, T51 ou T6 selon les normes en vigueur. Le boîtier peut également être réalisé en acier. On a réalisé un boîtier amortisseur d'énergie en aluminium possédant une épaisseur de 2,9 mm et une longueur L de 130 mm. Le poids de ce boîtier est de 460 grammes. Le boîtier intégrant l'anneau de remorquage a une masse de 540 grammes. 15 On a réalisé également un boîtier amortisseur en acier d'épaisseur 1,8 mm et de longueur L comprise entre 100 et 120 mm. Le poids de ce boîtier est de 0,8 kg de 1,12 kg pour le boîtier intégrant l'anneau de remorquage. Exemple nol On a réalisé un boîtier absorbeur d'énergie ayant une section transversale carrée de 2500 mm2 (côté de 50 mm). La densité de la mousse est comprise entre 0,2 et 0,4 g/cm3. Dans ces 25 conditions, pour une longueur L inférieure ou égale à 80 mm et une épaisseur e du boîtier comprise entre 2,2 mm et 3 mm, le ratio d'énergie par masse est inférieur ou égal à 40 et le ratio d'énergie par intrusion est inférieur ou égal à 120. On a représenté sur la figure 3 les variations des ratios d'énergie par masse (SEA) et d'énergie par intrusion (SEI) pour deux alliages d'aluminium donnés issus de la série 6000, à savoir respectivement l'alliage 6060, correspondant aux courbes SEA 57 et SEI 57 et l'alliage 6082 correspondant aux 35 courbes SEA 300 et SEI 300. Les variations sont exprimées en fonction de la densité D en g/cm3 de la mousse métallique. Comme on peut le constater, pour l'alliage 6000, le ratio d'énergie par masse est compris sensiblement entre 10,71 et 27,49 et le ratio d'énergie par intrusion est compris sensiblement entre 22,48 et 65,64. Pour l'alliage 6082, le ratio d'énergie par masse est compris entre sensiblement 34,5 et 36,7, tandis que le ratio d'énergie par intrusion est compris sensiblement entre 77 et 89. Pour une longueur L du boîtier comprise entre 80 et 140 mm et une épaisseur e comprise entre 1,5 mm et 2,3 mm, le ratio d'énergie par masse est compris entre 20 et 40 et/ou le ratio d'énergie par intrusion est compris entre 75 et 120. On 10 obtient des performances optimisées pour une densité D comprise entre 0,2 et 0,4 g/cm3. On a représenté sur la figure 4 les variations de ces deux ratios pour une densité de mousse comprise entre 0,1 et 0,5 15 g/cm3, pour un absorbeur carré de 50 mm de côté et de 140 mm de longueur. Le ratio d'énergie par masse est compris sensiblement entre 24,13 et 24,56, tandis que le ratio d'énergie par intrusion est compris sensiblement entre 61,79 et 79. Pour un boîtier absorbeur d'énergie dont la longueur L est comprise entre 140 mm et 200 mm et dont l'épaisseur e est comprise entre 1,5 mm et 2,3 mm, le ratio d'absorption d'énergie par masse est compris entre 10 et 20 et/ou le ratio 25 d'énergie par intrusion est compris entre 45 et 75. On a représenté sur la figure 5 les variations de ces deux ratios pour un boîtier de section carrée de 50 mm de côté et de longueur L égale à 200 mm pour une densité de mousse 30 comprise entre 0,1 et 0,4 g/cm3. Le ratio d'énergie par masse est compris entre 20,38 et 19,62, tandis que le ratio d'énergie par intrusion est compris entre 57,27 et 69,73. Exemple n02 On a réalisé plusieurs boîtiers absorbeurs d'énergie de section carrée ayant une surface comprise entre 2500 mm2 et 6400 m2, ce qui correspond à un carré de côté compris entre mm et 80 mm, la densité de la mousse variant entre 0,2 g/cm3 et 0,4 g/cm3. Pour un boîtier ayant une longueur L inférieure ou égale à 80 5 mm et une épaisseur e comprise entre 2,2 mm et 3 mm, le ratio d'absorption par masse est inférieur ou égal à 25 et/ou le ratio d'énergie par intrusion est inférieur ou égal à 105. On a représenté sur la figure 6 les variations de ces deux 10 rapports pour deux alliages d'aluminium, à savoir l'alliage 6060 correspondant aux courbes SEA 57 et SEI 57 et l'alliage 6082 correspondant aux courbes SEA 300 et SEI 300 pour des densités de mousse comprises entre 0,15 et 0,3 grammes par cm3. Pour l'alliage de la série 6060, le ratio d'énergie par 15 absorption est compris entre 18,8 et 18, 42, tandis que le ratio d'énergie par intrusion est compris entre 52,38 et 89,7. Pour l'alliage de la série 6082, le ratio d'énergie par absorption SEA 300 est compris entre 25,89 et 18,62, tandis que le ratio d'énergie par intrusion SEI 300 est compris 20 entre 83,72 et 113,55. Pour un boîtier dont la longueur L est comprise entre 80 mm et 140 mm et dont l'épaisseur e est comprise entre 1,5 mm et 2,3 mm, le ratio d'énergie par absorption est compris entre 25 12 et 25 et/ou le ratio d'énergie par intrusion est compris entre 65 et 105. On a représenté sur la figure 7 les variations de ces deux ratios pour deux alliages d'aluminium, à savoir respective30 ment l'alliage 6060 correspondant aux courbes SEA 57 ET SEI 57 et l'alliage 6082 correspondant aux courbes SEA 300 et SEI 300. Pour l'alliage de la série 6060, le ratio d'énergie par absorption est compris entre 13,36 et 12,48, tandis que le ratio d'énergie par intrusion est compris entre 58,35 et 35 99,66. Pour l'alliage de la série 6082, le ratio d'énergie par masse est compris entre 15,7 et 14,38, tandis que le ratio d'énergie par intrusion est compris entre 84,17 et 121,14, pour des densités comprises entre 0,2 g/cm3 et 0,4 g/cm3. Pour un boîtier dont la longueur L est comprise entre 140 mm et 200 mm et dont l'épaisseur e est comprise entre 1,5 mm et 2,3 mm, le ratio d'énergie par masse est compris entre 10 et 15 et/ou le ratio d'énergie par intrusion est compris entre 5 55 et 85 pour une densité de mousse métallique absorbante 3 3 comprise entre 0,15 g/cm3 et 0,35 g/cm On a représenté sur la figure 8 les variations de ces deux ratios pour les deux alliages 6060 et 6082. Pour l'alliage de 10 la série 6060 le ratio d'énergie par masse SEA 57 est compris entre 14,13 et 12,61, tandis que le ratio d'énergie par intrusion SEI 57 est compris entre 44,5 et 88,58. Pour l'alliage de la série 6082, le ratio d'énergie par masse SEA 300 est compris entre 17,32 et 14,35, tandis que le ratio 15 d'énergie par intrusion SEI 300 est compris entre 78,34 et 91,01. Dans tous les cas, une optimisation des performances est obtenue pour une densité de la mousse métallique comprise 20 entre 0,1 et 0, 4 g/cm3. Revendications 1 - Boîtier absorbeur d'énergie (4) pour poutre pare-chocs 5 (2) de véhicule automobile, comprenant une enveloppe constituée par un profilé creux qui présente une première extrémité propre à être rattachée à la poutre pare-chocs (2) et une deuxième extrémité propre à être fixée en bout d'un longeron longitudinal (6) du véhicule automobile, caractérisé en ce 10 que l'enveloppe est garnie d'une mousse métallique ayant des propriétés d'absorption de l'énergie dont la densité est comprise entre 0, 1 et 0,4 g/cm3. 2 - Boîtier absorbeur d'énergie selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que le profilé creux présente une section rectangulaire, notamment carrée. 3 - Boîtier absorbeur d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profilé creux présente une section 20 circulaire. 4 - Boîtier absorbeur d'énergie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le profilé creux est réalisé en aluminium. - Boîtier absorbeur d'énergie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le profilé creux est réalisé en acier. 6 - Boîtier absorbeur d'énergie selon l'une des revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisé en ce que le profilé creux présente une section carrée ayant un côté (a) compris entre mm et 80 mm. 7 - Boîtier absorbeur d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la longueur (L) du profilé creux est comprise entre 80 mm et 200 mm. 8 - Boîtier absorbeur d'énergie selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'épaisseur (e) du profilé creux est comprise entre 1,5 mm et 3 mm.