Brevet FR2894206A1 — publié le 20070608

La présente invention a trait à un dispositif d'absorption d'énergie pour un véhicule automobile et à un véhicule automobile équipé d'un tel dispositif. Les constructeurs automobiles ont pour préoccupation d'améliorer la sécurité des passagers, de réduire les coûts de réparation des véhicules en cas de chocs dits urbains , c'est-à-dire à faible vitesse, et de limiter l'agressivité des véhicules vis-à-vis des autres usagers de la route et notamment des piétons. Dans ce contexte, les véhicules automobiles doivent satisfaire à plusieurs réglementations et subir des procédures d'essais, notamment pour le choc dit piéton et le choc dit de réparabilité . Le choc piéton permet d'estimer les dommages corporels d'un individu en situation de choc sur un véhicule. Pour limiter ces dommages corporels, il est nécessaire d'absorber l'énergie cinétique sous un effort limité, ce qui se traduit, en terme d'architecture du véhicule, par la présence d'un élément absorbant mou au voisinage de la couche avant du pare-chocs. Le choc de réparabilité consiste à estimer le coût des réparations sur un véhicule testé, lorsqu'il percute un butoir rigide à faible vitesse, de l'ordre de 15 km/h. La conception du véhicule vise à réduire les coûts de réparation résultant d'un tel choc à faible vitesse en intégrant une zone, placée à l'avant du véhicule, spécialement destinée à absorber l'énergie cinétique libérée au cours de ce choc. L'effort associé à un tel choc correspond à la limite au-delà de laquelle la structure du véhicule est endommagée. Pour répondre à ces deux configurations de chocs, le pare-chocs d'un véhicule automobile est le plus souvent constitué de deux zones distinctes de raideurs différentes, disposées l'une derrière l'autre. Une première zone de faible raideur vise à limiter les dommages corporels dans le cas d'un choc piéton, alors qu'une seconde zone, plus raide que la précédente, est dimensionnée pour le choc de réparabilité. La disposition de ces deux zones l'une derrière l'autre entraîne un encombrement et un porte-à-faux relativement importants à l'avant du véhicule. Il est par ailleurs connu de JP-B-59 038 155 de disposer, à l'intérieur d'un pare-chocs de véhicule, des rangées superposées de ressorts et de sphères de caoutchouc. Ce dispositif vise à absorber l'énergie cinétique libérée au cours d'un choc mais impose, comme les dispositifs précédents, un encombrement et un porte-à-faux importants à l'avant du véhicule. C'est à cet inconvénient qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un dispositif d'absorption d'énergie qui satisfait aux critères de sécurité lors d'un choc piéton et lors d'un choc de réparabilité à faible vitesse, tout en ayant un encombrement limité et, de ce fait, limitant le porte-à-faux à l'avant du véhicule automobile. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'absorption d'énergie pour un véhicule automobile, comprenant une poutre reliée au châssis du véhicule, caractérisé en ce que cette poutre porte, du côté opposé au châssis, un caisson contenant une rangée de corps sphériques ou cylindriques alignés selon l'axe longitudinal du caisson et apte à se déplacer les uns par rapport aux autres selon cet axe. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - des moyens de rappel élastique sont fixés entre chaque extrémité latérale du caisson et le corps adjacent ; - les moyens de rappel élastique sont des ressorts de compression de raideur comprise entre environ 0,01 et 0,1 N/mm, de préférence de l'ordre de 0,05 N/mm ; - le diamètre des corps est compris entre environ 100 mm et 160 mm; - les corps sont rigides de manière à sensiblement ne pas se comprimer sous l'effet d'un effort inférieur à environ 1 500 daN ; - les corps sont réalisés en polymère chargé en fibres de verre ; - le caisson est réalisé en polypropylène injecté ; - les corps ont une marge de débattement selon leur axe d'alignement comprise entre environ 80 et 120 mm, de préférence de l'ordre de 100 mm; - ce dispositif d'absorption d'énergie est intégré au pare-chocs du 30 véhicule. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un dispositif d'absorption d'énergie tel que décrit ci-dessus.25 Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un dispositif d'absorption d'énergie conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif d'absorption d'énergie conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, dont le caisson est représenté en traits fantômes pour une meilleure visibilité ; - la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1, lors d'un choc piéton ; 10 - la figure 3A est une coupe analogue à la figure 2 mais à plus petite échelle, lors d'un choc de réparabilité ; - la figure 3B est une coupe analogue à la figure 3, lors d'un choc urbain dit parking ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 pour un dispositif 15 d'absorption d'énergie conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le dispositif d'absorption d'énergie 1, représenté à la figure 1, comprend une poutre 3 d'absorption d'énergie dont la face arrière 3B est fixée par des moyens appropriés, non représentés sur les figures, sur les deux longerons 20 avant 4 du châssis d'un véhicule automobile V. La poutre 3 porte sur sa face avant 3A un caisson 5 contenant une rangée de sphères 7. Dans cette description, les termes avant et arrière s'entendent par rapport au sens de la marche normale du véhicule automobile. Le caisson 5 du dispositif d'absorption d'énergie 1 est réalisé en 25 polypropylène injecté et dimensionné pour permettre un déplacement des sphères 7 uniquement selon l'axe longitudinal X5 du caisson 5. L'axe X5 est parallèle à l'axe longitudinal X3 de la poutre 3. Tel que représenté à la figure 3, le caisson 5 est de forme parallélépipédique. En variante, le caisson 5 peut être de forme tubulaire ou prismatique. 30 Selon la masse du véhicule automobile équipé du dispositif d'absorption d'énergie 1, le diamètre des sphères 7 est compris entre environ 100 et 160 mm. Les sphères 7 sont réalisées dans un matériau composite, du type polymère chargé en fibres de verre. Ainsi, les sphères 7 sont suffisamment rigides pour5 sensiblement ne pas se comprimer sous l'effet d'un effort inférieur à environ 1500 daN, tout en étant suffisamment légères pour que la masse du dispositif 1 soit acceptable. Le nombre des sphères 7 disposées dans le caisson 5 est adapté pour que les sphères 7 aient une marge de débattement selon l'axe X5 de l'ordre de 100 mm. Un ressort 9 de compression est fixé entre chaque extrémité latérale 5E du caisson 5 et la sphère 7 adjacente. Les ressorts 9 permettent de maintenir les sphères 7 en contact les unes contre les autres et d'atténuer les mouvements latéraux des sphères 7 en roulage. De manière avantageuse, la raideur des ressorts 9 est comprise entre 0,01 et 0,1 N/mm, de préférence de l'ordre de 0,05 N/mm. Lors d'un choc piéton, I'impacteur, qui correspond à un segment corporel, peut être modélisé par un cylindre 6 d'environ 135 mm de diamètre. Cet impacteur cylindrique 6 rencontre la partie la plus avant du dispositif 1 constituant le pare-chocs du véhicule automobile, c'est-à-dire le caisson 5. L'intrusion de l'impacteur cylindrique 6 écarte les sphères 7 contenues dans le caisson 5, comme représenté à la figure 2. La marge de débattement des sphères 7, qui vaut environ 100 mm, est adaptée pour permettre l'intrusion d'un tel impacteur cylindrique 6 entre deux sphères 7 voisines. Dans la configuration écartée des sphères 7, la raideur résultante du dispositif 1 est relativement faible, conformément aux exigences de sécurité dans le cas d'un choc avec un piéton. Lors d'un choc normalisé de réparabilité à une vitesse de 15 km/h environ, l'impacteur est un butoir 81 de rayon de courbure de l'ordre de 150 mm et qui impacte environ 40 % de la longueur du dispositif 1, comme représenté à la figure 3A. Une autre configuration de choc urbain est le choc dit parking à une vitesse de 4 km/h environ, dans lequel l'impacteur est un obstacle 83 de grande dimension, comme représenté à la figure 3B, tel qu'un mur ou un autre véhicule. De tels impacteurs 81 et 83, lorsqu'ils rencontrent le caisson 5 du dispositif 1, ne permettent plus l'écartement des sphères 7. Ces dernières forment un ensemble d'entretoises vis-à-vis de la poutre d'absorption 3. Dans ces conditions, la raideur résultante du dispositif 1 est maximale. Le caisson 5, les sphères 7 et la poutre 3, dont la raideur et les dimensions sont adaptées de manière à satisfaire aux exigences de la réglementation pour le choc de réparabilité, peuvent se déformer en fonction de l'intensité du choc. Le dispositif d'absorption d'énergie 1 conforme à l'invention permet ainsi de satisfaire aux critères de sécurité lors d'un choc piéton et lors d'un choc urbain ou de réparabilité à faible vitesse. De plus, puisque la raideur du caisson 5 et des sphères 7 est modulable en fonction de la géométrie et de la taille de l'impacteur, la zone de raideur faible allouée au choc piéton, qui correspond à une configuration écartée des sphères 7, est incluse dans la zone de raideur élevée destinée au choc de réparabilité, lorsque les sphères 7 forment un ensemble d'entretoises vis-à-vis de la poutre 3. De manière avantageuse, le dispositif 1 permet de générer des écarts de raideur beaucoup plus importants que les écarts de taille entre impacteurs. Une raideur faible est opposée à un impacteur cylindrique 6 de diamètre inférieur ou égal à 135 mm, tel qu'un segment corporel d'un piéton ou un poteau lors d'une manoeuvre de stationnement, alors qu'une raideur élevée est opposée à un impacteur 81 ou 83 de grande dimension, rencontré lors d'un choc urbain. Compte tenu de la compacité du dispositif 1, un pare-chocs de véhicule automobile utilisant ce dispositif a un encombrement sensiblement réduit, ce qui permet de limiter le porte-à-faux à l'avant du véhicule. Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention, représenté à la figure 4, le dispositif d'absorption d'énergie 11 comprend une poutre d'absorption d'énergie 13 fixée sur les longerons avant 14 du châssis d'un véhicule automobile V. La poutre 13 porte sur sa face avant 13A un caisson 15 contenant une rangée de cylindres 17 alignés selon l'axe longitudinal X15 du caisson 15. L'axe longitudinal de chaque cylindre 17 est sensiblement perpendiculaire à l'axe X15 et à l'axe longitudinal X14 d'un longeron 14. La forme et les dimensions du caisson 15 sont adaptées de manière à permettre le déplacement des cylindres 17 uniquement selon l'axe X15. Les matériaux constitutifs du caisson 15 et des cylindres 17 sont similaires aux matériaux utilisés pour le caisson 5 et les sphères 7 du mode de réalisation précédent. Selon la masse du véhicule automobile équipé du dispositif 11, les cylindres 17 ont un diamètre compris entre environ 100 et 160 mm et une hauteur comprise entre environ 80 et 100 mm. Comme dans le premier mode de réalisation, le nombre de cylindres 17 placés dans le caisson 15 est adapté de manière à fournir une marge de débattement des cylindres 17 de l'ordre de 100 mm, les cylindres étant maintenus en contact les uns contre les autres au moyen de deux ressorts 19 de compression, fixés respectivement entre chaque extrémité latérale 15E du caisson 15 et le cylindre 17 adjacent. Le dispositif 11 permet une modulation de la raideur vue par un impacteur en fonction de la géométrie et de la taille de cet impacteur. Le dispositif 11 est ainsi conforme aux critères de sécurité pour un choc piéton et pour un choc urbain ou de réparabilité à faible vitesse, tout en conférant à un pare-chocs de véhicule automobile utilisant ce dispositif un encombrement relativement faible. Selon une variante non représentée de l'invention, les dispositifs d'absorption d'énergie 1 et 11 peuvent également être implantés à l'arrière du véhicule automobile V, la poutre 3 ou 13 étant alors fixée sur les longerons arrière du véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'absorption d'énergie (1 ; 11) pour véhicule automobile (V), comprenant une poutre (3 ; 13) reliée au châssis (4 ; 14) du véhicule, caractérisé en ce que cette poutre porte, du côté (3A ; 13A) opposé au châssis, un caisson (5 ; 15) contenant une rangée de corps sphériques (7) ou cylindriques (17) alignés selon l'axe (X5 ; X15) longitudinal du caisson et aptes à se déplacer les uns par rapport aux autres selon cet axe (X5 ; X15). 2. Dispositif d'absorption d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens (9 ; 19) de rappel élastique sont fixés entre chaque extrémité (5E ; 15E) latérale du caisson (5 ; 15) et le corps (7 ; 17) adjacent. 3. Dispositif d'absorption d'énergie selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique sont des ressorts (9 ; 19) de compression de raideur comprise entre environ 0,01 et 0,1 N/mm, de préférence de l'ordre de 0,05 N/mm. 4. Dispositif d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre des corps (7 ; 17) est compris entre environ 100 mm et 160 mm. 5. Dispositif d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les corps (7 ; 17) sont rigides de manière à sensiblement ne pas se comprimer sous l'effet d'un effort inférieur à environ 1 500 daN. 6. Dispositif d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les corps (7 ; 17) sont réalisés en polymère chargé en fibres de verre. 7. Dispositif d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit caisson (5 ; 15) est réalisé en polypropylène injecté. 8. Dispositif d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les corps (7 ; 17) ont une marge de débattement selon leur axe d'alignement (X5 ; X15) comprise entre environ 80 et 120 mm, de préférence de l'ordre de 100 mm. 9. Dispositif d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est intégré au pare-chocs du véhicule (V). 10. Véhicule automobile (V), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif 5 d'absorption d'énergie (1 ; 11) selon l'une quelconque des revendications précédentes.