Brevet FR2869583A1 — publié le 20051104

STRUCTURE AVANT DE VEHICULE AUTOMOBILE ET TRAVERSE DE CHOCS POUR CETTE STRUCTURE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne une structure avant de véhicule automobile comprenant un berceau destiné à être monté sur le châssis de ce véhicule par l'intermédiaire d'une suspension filtrant les vibrations, le berceau vibrant selon des modes de vibration solides et selon des modes de vibration élastiques. La plupart des véhicules actuels comportent un berceau sur lequel sont montés certains éléments du véhicule comme les bras de suspension, la crémaillère de direction et les barres anti-roulis mais surtout le moteur du véhicule. Ce berceau constitue un sous ensemble qui est monté pardessous le châssis. Afin d'éviter que les vibrations produites notamment par le moteur ne se transmettent au châssis du véhicule, le berceau est monté sur ce dernier par l'intermédiaire d'une suspension filtrante, par exemple des blocs en caoutchouc encore appelés "silent blocks". Par ailleurs, afin d'atténuer les conséquences d'un choc contre un obstacle fixe ou mobile, on prévoit à l'avant de ce dernier une traverse de chocs. Cette dernière est également montée sur le berceau. Comme tout solide déformable possédant six degrés de liberté, le berceau vibre selon des modes de vibration solides et élastiques. Comme cela est déjà connu les modes de vibration solides correspondent à un déplacement du berceau dans son ensemble tandis que les modes de vibration élastiques correspondent à des déformations élastique du berceau autour d'un ou plusieurs noeuds de vibration. Les fréquences de modes de vibration solides sont notablement plus basse que les fréquences des modes élastique de telle sorte que ces fréquences sont disjointes et qu'elles ne produisent pas dans une même bande de fréquence. Cette caractéristique est avantageuse pour la mise au point de l'isolation acoustique du berceau par rapport au châssis du véhicule. Toutefois, lorsque l'on ajoute une traverse de chocs à la partie antérieure du berceau, les fréquences de vibration des modes solides et élastiques sont modifiées. La fréquence des modes de vibration solides baisse légèrement tandis que la fréquence des modes de vibration élastiques baisse de manière très importante. En conséquence, dans le cas où une traverse de chocs est fixée à la partie antérieure du berceau, les fréquences des deux modes de vibration se rapprochent considérablement au point de se trouver sur une même bande de fréquence. Cette situation est très désavantageuse parce que les fréquences des modes de vibration élastiques et solides sont concentrées sur une plage de fréquence peu étendue et il devient très difficile d'isoler acoustiquement le berceau par rapport au châssis. Afin de remédier à cet inconvénient, l'invention propose une structure avant de véhicule équipée d'un berceau comportant une traverse de chocs dans laquelle les fréquences de vibration des modes élastiques et solides sont disjointes. Ces buts sont atteints conformément à l'invention, par le fait que le berceau comporte une traverse de chocs montée par l'intermédiaire de moyens de fixation assurant un découplage de la traverse par rapport au berceau pour les modes de vibration élastiques du berceau. En particulier, les moyens de fixation assurent un découplage par rapport au berceau en translation selon une direction verticale et en rotation selon un axe transversal du véhicule. Ces deux degrés de liberté (un degré de liberté en translation et un degré de liberté en rotation) correspondent à des modes de vibration élastiques du berceau. En revanche la traverse de chocs n'est pas découplée par rapport au berceau en translation selon une direction avant- arrière du véhicule ni selon une direction transversale du véhicule. En conséquence, la fréquence des modes de vibration solides baisse légèrement par la suite de l'ajout d'une masse supplémentaire constituée par la traverse. En revanche, par suite du découplage de la traverse de chocs par rapport au berceau, les fréquences des modes de vibration élastiques du berceau ne sont pas sensiblement modifiées. Elles restent donc constantes. Au total, l'écart entre les fréquences des modes de vibration solides et élastiques n'est pas diminué en dépit de la présence d'une masse supplémentaire constituée par la traverse de chocs. Cet écart augmente même légèrement. Par suite, la mise au point de l'isolation acoustique du berceau par rapport au châssis est facilitée. On concilie ainsi les avantages de la présence d'une traverse de chocs montée sur le berceau avec une qualité d'isolation acoustique au moins égale à ce qu'elle serait sans la présence de traverse de chocs. Dans un premier mode de réalisation les moyens de fixation comprennent un tirant sensiblement vertical ayant une extrémité inférieure fixée sur la traverse et une extrémité supérieure fixée sur le châssis du véhicule. Avantageusement, le tirant vertical est complété par un tirant sensiblement horizontal ayant une extrémité arrière fixée sur le berceau et une extrémité avant fixée sur la traverse. Avantageusement, le tirant horizontal présente une faible inertie en flexion dans un plan vertical. Selon un autre mode de réalisation, la traverse est raccordée au berceau par au moins une paroi située dans un plan passant par un noeud de vibration élastiques du berceau. Selon un mode de réalisation préféré, la traverse comporte une paroi supérieure dans laquelle est découpée un couteau supérieur et une paroi inférieure dans laquelle est découpée un couteau inférieur, le couteau supérieur et le couteau inférieur étant pliés respectivement par rapport à la paroi supérieure et à la paroi inférieure de manière à être situés dans un plan passant par un noeud de vibration élastiques du berceau. Avantageusement la longueur et la largeur des couteaux inférieurs et supérieurs sont choisies telles que la fréquence propre de la traverse soit basse. Cette fréquence propre est par exemple inférieure à 100Hz. Dans un mode de réalisation le couteau inférieur et le couteau supérieur possèdent chacun un bord d'extrémité soudé sur une plaque de fixation. Avantageusement, et pour chacun des deux modes de réalisation précédents, le berceau peut comporter deux logements de réception ayant une section correspondant à celle des extrémités de la traverse, chaque extrémité de la traverse étant engagée dans l'un de ces logement de réception. Avantageusement, une plaque de saturation est fixée rigidement à chaque extrémité de la traverse cette plaque de saturation présentant une extrémité faisant saillie vers l'extérieur de la traverse fixée avec un jeu sur le berceau. L'extrémité faisant saillie de la plaque de saturation est, par exemple, fixée sur le berceau par un boulon passant dans un trou traversant de la plaque de saturation. Enfin, l'invention concerne également une traverse de chocs pour un berceau conforme à l'invention. 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 référence aux figures annexées. Sur ces figures: - la figure 1 est une vue générale en perspective d'une structure conforme à l'invention montée sous un châssis de véhicule automobile; - la figure 2 est une représentation de la structure de la figure 1 qui illustre les modes de vibration élastiques. - La figure 3 est une vue partielle en 10 perspective d'un premier mode de réalisation des moyens de fixation de la traverse de chocs sur le berceau; - la figure 4 est une vue en coupe par un plan horizontal de l'extrémité de la traverse représentée sur la figure 3; - la figure 5 est un schéma de principe qui illustre un second mode de réalisation des moyens de fixation de l'invention; - la figure 6 est une vue partielle en perspective du mode de réalisation de la figure 5; - la figure 7 est une vue de dessus du dispositif représenté sur la figure 6 illustrant le fonctionnement de la plaque de saturation; - la figure 8 est une variante de réalisation des moyens de fixation représenté sur les 25 figures 3 et 4. Sur la figure 1, le berceau représenté schématiquement et désigné dans son ensemble par la référence générale 2, est monté sous le châssis 4 du véhicule par l'intermédiaire de moyens de fixation, par exemple quatre boulons de fort diamètre 6. Afin d'isoler acoustiquement le berceau 2 du châssis 4, des 20 éléments filtrant 8 sont disposés autour des boulons 6. Ces éléments 8 sont constitués par exemple par des blocs de caoutchouc encore appelés silent blocks. Une traverse de chocs 12 représentée schématiquement est fixée à la partie antérieure du berceau 2 selon la direction avant- arrière du véhicule figurée par l'axe X. L'axe Z, représente la direction verticale tandis que l'axe Y, perpendiculaire au plan contenant les axes X et Z représente la direction transversale du véhicule. Conformément à l'invention, la traverse de chocs 12 est montée sur le berceau 2 par l'intermédiaire de moyens de fixation assurant un découplage de la traverse par rapport au berceau pour les modes de vibration élastiques du berceau. Le berceau 2 peut se déplacer par rapport au châssis 4 selon six degrés de liberté, à savoir trois degrés de liberté en translation correspondant aux trois axes X, Y et Z et trois degrés de liberté en rotation correspondant à des rotations autour de chacun des trois axes X, Y et Z. Lorsque le berceau se déplace en bloc selon chacun de ces degrés de liberté on parle de modes de vibration solides. Au contraire, comme représenté sur la figure 2, le berceau peut se déformer élastiquement, par exemple en rotation, autour de deux axes 14 et 16 s'étendant parallèlement à l'axe Y selon la direction transversale du véhicule. On parle alors de mode de vibration élastiques. Selon l'invention, les moyens de fixation de la traverse de chocs 12 sur le berceau 2 assurent au moins un découplage de cette traverse en translation selon la direction verticale Z et en rotation selon un ou plusieurs axes transversaux du véhicule. On a représenté sur les figures 3 et 4 respectivement une vue en perspective et une vue en coupe d'un premier mode de réalisation des moyens de fixation de la traverse sur le berceau conforme à l'invention. Ces moyens comprennent un tirant 18 disposé sensiblement selon la direction verticale Z ayant une extrémité inférieure 20 fixée sur la traverse de chocs 12 par exemple par un boulon 21 et une extrémité supérieure 22 fixée sur le châssis 4 du véhicule, par exemple par l'intermédiaire d'un boulon 23. Les moyens de fixation comprennent en outre un tirant sensiblement horizontal 24 ayant une extrémité arrière 26 fixée sur le berceau 2, par exemple au moyen d'une vis ou d'un boulon 27 et une extrémité avant 28 fixée sur la traverse de chocs 12, par exemple au moyen d'une vis ou d'un boulon 29. Dans cette réalisation la traverse de chocs 12 est constituée par un profilé de section fermé, rectangulaire ou carré, possédant deux extrémités 12a repliées à 90 . Le tirant horizontal 24 est disposé à l'intérieur du profilé. En outre, comme on peut le voir la figure 4, qui représente une vue en coupe selon le plan 4 de la figure 3, un renfoncement 32 est formé dans la partie coudée du profilé afin de ménager une surface plane 33 parallèle à l'extrémité 35 du berceau 2 pour la fixation de l'extrémité avant 28 du tirant horizontal 24. En outre, comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 4, le berceau 2 comporte un logement de réception 36 à chacune des extrémités repliées de la traverse 12. Chacun de ces logements de réception présente une section qui correspond à celle de l'extrémité de la traverse. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, la section des logements de réception 36 est de forme carré ou rectangulaire pour s'adapter à la section du profilé constituant la traverse. L'extrémité 12a de la traverse s'engage avec léger jeu dans le logement de réception 36. De la même manière l'autre extrémité (non représentée), de la traverse s'engage dans un logement de réception correspondant. La fonction des logements de réception 36 est de maintenir l'extrémité 12a et l'extrémité correspondante opposée de la traverse selon la direction transversale Y du véhicule en cas de choc. En effet, en l'absence de ce logement, ces extrémités s'ouvriraient et glisseraient par rapport à la plaque d'extrémité 35. Le dispositif de fixation qui vient d'être décrit permet un découplage dé la traverse 12 par rapport au berceau pour les modes de vibration élastiques du berceau, et plus particulièrement en translation selon la direction verticale Z et en rotation autour d'un axe transversal Y du véhicule. En effet, selon une direction avant-arrière du véhicule la traverse de chocs 12 est solidement maintenu sur le berceau 2 par le tirant horizontal 24 qui travaille en traction. Au contraire, selon la direction verticale Z, le tirant 24 peut fléchir étant donné qu'il présente une faible inertie en flexion dans le plan vertical de telle sorte que la traverse 12 est désodarisée, à la fréquence de vibration correspondante, du berceau 2. Par ailleurs, le tirant vertical 18 est fixé, comme on l'a expliqué précédemment, sur le châssis 4 et non sur le berceau 2. La traverse de chocs 12 est ainsi maintenue selon une direction verticale Z par rapport au châssis, mais non par rapport au berceau. On a représenté sur les figures 5 à 7 un second de réalisation du dispositif de fixation de la traverse de chocs sur le berceau conforme à l'invention. Un couteau 38 est formé dans la paroi supérieure 40 du profilé rectangulaire constituant la traverse 12 au moyen de deux découpes 42 présentant une extrémité arrondie 44. De la même manière un couteau 46 est formé dans la paroi inférieure 48 du profilé constituant la traverse 12 en réalisant deux découpes 42 présentant une extrémité arrondie 44. Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 5 les couteaux 38 et 46 sont situé dans un plan qui passe par le noeud de vibration 14 (voir figure 2). En variante de réalisation, les plans 38 et 46 pourraient être contenus dans un plan passant par le noeud de vibration 16. Le couteau 38 et le couteau 46 sont fixés par des soudures 52 sur une plaque de fixation 50 qui est elle-même vissée au moyen de vis passant dans les trous 54 sur la plaque d'extrémité 35 située à la partie antérieure du berceau 2 (voir figure 4). La longueur et la largeur du couteau supérieur 38 et du couteau inférieur 46 sont choisies de telle manière que la fréquence propre de la traverse de chocs 12 soit basse. Les parois verticales 45 du profilé rectangulaire constituant la traverse de chocs 12 ne sont pas fixées sur la plaque de fixation 50 mais sur une autre plaque 56, appelée plaque de saturation, par des cordons de soudure verticaux 58. La plaque de saturation 56 comporte une extrémité 60 faisant saillie vers l'extérieur de la traverse 12. Cette extrémité 60 est fixée sur le berceau 2 avec un jeu qui autorise un certain débattement. Cette fixation est réalisée par exemple par des boulons 62 passant dans des trous 64 de l'extrémité 60 de la plaque de saturation 56 et par des trous traversant 66 de la plaque de fixation 50 (voir fig. 7). En variante de réalisation, l'extrémité faisant saillie 60 peut être fixée directement sur la plaque de fixation 50, qui est elle-même fixée sur l'extrémité du berceau 2. Comme représenté sur la figure 8, le premier mode de réalisation (figures 3 et 4) peut également comporter une plaque de saturation 56. Dans l'exemple représenté, l'extrémité 60 de la plaque de saturation faisant saillie vers l'extérieur est fixée au moyen d'un boulon 62 sur la plaque d'extrémité 35 du berceau 2. La fonction de la plaque de saturation est de maintenir l'extrémité de la traverse, particulièrement la partie extérieur de l'extrémité 12a sur le berceau 12, tout en autorisant un débattement selon la direction avant-arrière du véhicule. REVENDICATIONS 1. Structure avant de véhicule automobile comprenant un berceau destiné à être monté sur le châssis de ce véhicule par l'intermédiaire d'une suspension filtrant les vibrations, le berceau (2) vibrant selon des modes de vibration solides et selon des modes de vibration élastiques, caractérisée en ce qu'il comporte une traverse de chocs (12) montée sur le berceau (2) par l'intermédiaire de moyens de fixation assurant un découplage de la traverse par rapport au berceau pour les modes de vibration élastique du berceau. 2. Structure avant selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de fixation assurent un découplage de la traverse (12) par rapport au berceau en translation selon la verticale et en rotation selon un axe transversal du véhicule. 3. Structure avant selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de fixation comprennent un tirant (18) sensiblement vertical ayant une extrémité inférieure (20) fixée sur la traverse (12) et une extrémité supérieure (22) fixée sur le châssis (4) du véhicule. 4. Structure avant selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de fixation comprennent en outre un tirant (24) sensiblement horizontal ayant une extrémité (26) arrière fixée sur le berceau (2) et une extrémité avant (28) fixée sur la traverse (12). 5. Structure avant selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tirant horizontal (24) présente une faible inertie en flexion dans le plan vertical. 6 Structure avant selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la traverse (12) est raccordée au berceau (2) par au moins une paroi (38, 46) située dans un plan passant par un noeud de vibration élastique (14, 16) du berceau (2). 7. Structure avant selon la revendication 6, caractérisée en ce que la traverse (12) comporte une paroi supérieure (40) dans laquelle est découpé un couteau supérieur (38) et une paroi inférieure (48) dans laquelle est découpé un couteau inférieur (46), le couteau supérieur et le couteau inférieur étant pliés respectivement par rapport à la paroi supérieure (40) et à la paroi inférieure (48) de manière à être situés dans un plan passant par un noeud de vibration élastique du berceau. 8. Structure avant selon la revendication 7, caractérisée en ce que la longueur et la largeur des couteau inférieur et supérieur sont choisies telles que la fréquence propre de la traverse soit basse. 9. Structure avant selon la revendication 8, caractérisée en ce que la fréquence propre de la traverse (12) est inférieure à 100Hz. 10. Structure avant selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que le couteau supérieur et le couteau inférieur (38, 46) possèdent chacun un bord d'extrémité soudé sur une plaque de fixation (50). 11. Structure avant selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le berceau comporte deux logements de réception (36) ayant une section correspondant à celles des extrémités (12a) de la traverse (12), chaque extrémité de la traverse étant engagée dans l'un de ces logements de réception. 12. Structure avant selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'une plaque de saturation (56) est fixée rigidement à chaque extrémité (12a) de la traverse, cette plaque de saturation (56) présentant une extrémité (60) faisant saillie vers l'extérieur de la traverse, l'extrémité faisant saillie (60) étant fixée avec un jeu sur le berceau. 13. Structure avant selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'extrémité (60) faisant saillie de la plaque de saturation (56) est fixée sur le berceau (2) par un boulon (62) passant dans un trou traversant de la plaque de saturation. 14. Traverse de chocs pour une structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.