Brevet FR2895955A1 — publié le 20070713

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 préoccupations de réduire les coûts de réparation des véhicules en cas de chocs à faible vitesse et de limiter l'agressivité des véhicules vis-à-vis des autres usagers de la route, 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 heurté par 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 obstacle rigide à une vitesse faible, inférieure à 20 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 structures distinctes de raideurs différentes, disposées l'une derrière l'autre. La différence de raideur entre deux structures correspond à la différence de déformation de ces structures sous l'effet 2 d'un même effort, une structure de raideur faible se déformant de manière plus importante qu'une structure de raideur élevée. Dans les dispositifs connus, une première structure de raideur relativement faible vise à limiter les dommages corporels dans le cas d'un choc piéton, alors qu'une seconde structure de raideur plus élevée est dimensionnée pour absorber l'énergie d'un choc de réparabilité. La disposition de ces deux structures l'une derrière l'autre entraîne un encombrement et un porte-à- faux relativement important à l'avant ou à l'arrière 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 limitant le porte-à-faux à l'avant ou à l'arrière 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 est montée pivotante sur le châssis autour d'un axe longitudinal de la poutre, entre une première position dans laquelle elle a une première raideur, relativement faible, selon une direction parallèle à un axe longitudinal du véhicule et une deuxième position dans laquelle elle a une deuxième raideur, plus élevée que la première raideur, selon cette direction. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - le dispositif d'absorption d'énergie comprend au moins une structure d'absorption de chocs intercalée entre l'extrémité de chaque longeron du châssis et la 3 poutre, et la poutre est montée pivotante sur cette structure ; - le dispositif d'absorption d'énergie comprend une pièce de liaison reliant les structures d'absorption d'énergie ; - la poutre comprend une partie de raideur relativement élevée bordée par une partie de raideur plus faible dont l'épaisseur varie autour de l'axe longitudinal de la poutre ; - la partie de raideur relativement élevée est constituée d'une armature métallique, alors que la partie de raideur plus faible est constituée d'une structure alvéolaire ; - la poutre comporte une cavité, creuse ou remplie d'un remplissage adéquat, ménagée entre la partie de raideur relativement élevée et la partie de raideur plus faible, au voisinage d'une zone dans laquelle l'épaisseur de la partie de raideur plus faible est maximale ; - le dispositif d'absorption d'énergie comprend au moins un actionneur apte à faire pivoter la poutre entre la première position et la deuxième position ; - le dispositif d'absorption d'énergie comprend des moyens de pilotage de l'actionneur en fonction de la vitesse du véhicule. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un dispositif d'absorption d'énergie tel que décrit ci-dessus. De manière avantageuse, un tel véhicule comprend un habillage extérieur recouvrant le dispositif d'absorption d'énergie, cet habillage étant percé d'au moins une ouverture d'entrée d'air et la poutre étant apte à obturer sélectivement l'ouverture lorsqu'elle est dans l'une des première ou deuxième positions et à libérer cette ouverture lorsqu'elle est dans l'autre position. 4 Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre deux 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 par l'arrière d'un dispositif d'absorption d'énergie conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, monté à l'avant d'un véhicule conforme à l'invention, lorsque la vitesse du véhicule est comprise entre 20 km/h et 40 km/h ; - la figure 2 est une coupe selon le plan II à la figure 1 ; - la figure 3 est une coupe analogue à la figure 15 2, lorsque la vitesse du véhicule est comprise entre 0 km/h et 20 km/h ou supérieure à 40 km/h ; - la figure 4 est une coupe analogue à la figure 2 mais à plus petite échelle pour un dispositif d'absorption d'énergie conforme à un deuxième mode de 20 réalisation de l'invention, lorsque la vitesse du véhicule est comprise entre 20 km/h et 40 km/h ; - la figure 5 est une coupe analogue à la figure 4, lorsque la vitesse du véhicule est comprise entre 0 km/h et 20 km/h ou supérieure à 40 km/h. 25 Le dispositif d'absorption d'énergie 1, représenté à la figure 1, comprend deux absorbeurs de chocs 5 fixés par des moyens appropriés, non représentés sur les figures, sur les deux longerons avant 4 du châssis d'un véhicule automobile V. Le dispositif 1 comprend également une poutre 30 3, montée pivotante sur les absorbeurs de chocs 5 autour d'un axe longitudinal X3 de la poutre, au moyen de deux supports pivotants 35. La poutre 3 comporte une armature en acier 31, bordée sur deux de ses faces externes, 31A et 31B, orientées sensiblement perpendiculairement l'une par rapport à l'autre, par une enveloppe 33 de raideur plus faible. Dans le mode de réalisation décrit, l'enveloppe 33 est constituée de mousse relativement dense, apte à se déformer 5 sous un effort limité. Selon une variante non représentée sur les figures, l'enveloppe 33 peut être constituée d'une structure en nid d'abeilles ou de nervures entre lesquelles sont ménagés des espaces creux. En variante, l'armature 31 peut également être constituée en tout matériau apte à supporter les efforts mis en jeu au cours d'un choc. L'épaisseur e33 de l'enveloppe 33 est variable autour de l'axe X3. Plus précisément, la partie 33A de l'enveloppe 33 qui borde la face 31A de l'armature 31 a une épaisseur inférieure à l'épaisseur de la partie 33B qui borde la face 31B de l'armature 31. De plus, une cavité 33C est ménagée entre la face 31B et la partie 33B. Dans le mode de réalisation décrit, la cavité 33C est creuse. En variante, la cavité 33C peut être remplie avec un remplissage adéquat. La présence de cette cavité 33C permet une déformation importante de la partie 33B sous l'effet d'un effort. Ainsi, la poutre 3 a une raideur résultante élevée selon une direction sensiblement perpendiculaire à la face 31A de l'armature 31 et une raideur résultante plus faible selon une direction sensiblement perpendiculaire à la face 31B de l'armature 31. Le pivotement de la poutre 3 autour de l'axe X3 est commandé au moyen de deux vérins hydrauliques 7 installés entre une partie du véhicule fixe par rapport aux longerons 4 et l'armature 31 de la poutre. Tel que représenté sur les figures, le corps 71 de chaque vérin 7 est articulé sur la partie inférieure 51 d'un absorbeur de chocs 5, alors que la tige 73 de chaque vérin 7 est articulée sur l'armature 31. 6 En variante, le corps 71 peut être relié à l'armature 31 et la tige 73 à l' absorbeur de chocs 5. Selon une autre variante non représentée de l'invention, les vérins 7 peuvent également être articulés entre la partie supérieure 53 des absorbeurs de chocs 5 et l'armature 31. Selon une autre variante également non représentée de l'invention, un seul vérin 7 peut être utilisé et articulé sur une extrémité latérale de la poutre 3, entre l'armature 31 et un absorbeur de chocs 5, ou encore dans une région centrale de la poutre 3, entre l'armature 31 et une traverse du châssis du véhicule V, telle que par exemple la traverse de berceau du véhicule ou le support des radiateurs. Les vérins 7 commandent le pivotement de la poutre 3 entre les deux positions représentées respectivement aux figures 2 et 3. Dans la première position de la figure 2, la poutre 3 a une raideur relativement faible selon une direction parallèle à un axe longitudinal Xv du véhicule V. Une telle direction correspond à une direction d'avance normale du véhicule V. Dans cette position, la face 31B de l'armature 31 est orientée sensiblement perpendiculairement à la direction Xv. Dans la deuxième position à raideur plus élevée selon une direction parallèle à l'axe Xv, qui est représentée à la figure 3, la face 31A de l'armature 31 est orientée sensiblement perpendiculairement à l'axe Xv. Les vérins 7 sont commandés par un système de pilotage électronique qui traite l'information de vitesse fournie par le calculateur de bord du véhicule et transmet cette information à un régulateur de pression du fluide alimentant les vérins 7. Ainsi, le positionnement de la poutre 3 entre les première et deuxième positions est piloté en fonction de la vitesse du véhicule V. Plus précisément, le système de pilotage est prévu pour placer la poutre 3 dans la première position à raideur relativement faible parallèlement à l'axe Xv lorsque la 7 vitesse du véhicule V est comprise entre environ 20 km/h et environ 40 km/h, et pour placer la poutre 3 dans la deuxième position à raideur plus élevée parallèlement à l'axe X, lorsque la vitesse du véhicule V est comprise entre 0 km/h et environ 20 km/h, ou supérieure à environ 40 km/h. Le pivotement de la poutre 3 peut être progressif ou du type tout ou rien . Une peau 8 d'habillage extérieur de la poutre 3 recouvre l'avant du dispositif 1. Les dimensions internes de la peau 8 sont telles qu'elles permettent le basculement de la poutre 3 entre les première et deuxième positions. Une tige de liaison 9 a ses extrémités fixées à chacun des absorbeurs de chocs 5. Cette tige 9 permet d'assurer la stabilité du dispositif d'absorption d'énergie 1 en cas de chocs ou lors d'opérations de manutention du véhicule V. 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 à faible vitesse. En effet, les vérins 7 sont commandés pour placer la poutre 3 dans la deuxième position à raideur relativement élevée parallèlement à l'axe Xv lorsque la vitesse du véhicule V est comprise entre 0 km/h et 20 km/h environ, qui correspond à la plage de vitesse associée à des chocs urbains, tels que le choc de réparabilité ou le choc parking. La raideur et les dimensions des absorbeurs de chocs 5 et de la poutre 3 dans la deuxième position à raideur relativement élevée parallèlement à l'axe Xv sont adaptées de manière à satisfaire aux exigences de la réglementation pour le choc de réparabilité. Lorsque la vitesse du véhicule V est comprise entre 20 km/h et 40 km/h environ, ce qui correspond à la plage de vitesse dans laquelle intervient la majorité des chocs avec des piétons, les vérins 7 font basculer la poutre 3 dans la première position à raideur relativement faible 8 parallèlement à l'axe X,. Dans cette position, la raideur résultante, parallèlement à l'axe X,ä du dispositif 1 comprenant les absorbeurs de chocs 5 et la poutre 3 est relativement faible, conformément aux exigences de sécurité dans le cas d'un choc piéton. Enfin, lorsque la vitesse du véhicule V est supérieure à 40 km/h environ, les vérins 7 placent la poutre 3 dans la deuxième position à raideur relativement élevée parallèlement à l'axe Xiä de manière à protéger la structure du véhicule V en cas de chocs avec un obstacle rigide à cette vitesse. Par ailleurs, le fait que la face 31B et la partie 33B, de raideur résultante relativement faible conformément aux exigences pour le choc piéton, sont orientées sensiblement perpendiculairement à la face 31A et à la partie 33A, de raideur résultante relativement élevée et adaptée pour le choc de réparabilité, permet d'obtenir un dispositif d'absorption d'énergie 1 compact dans la direction de l'axe longitudinal Xv du véhicule V. Grâce à l'invention, un pare-chocs de véhicule automobile utilisant le dispositif 1 a donc un porte-à-faux relativement faible à l'avant du véhicule. Selon une variante non représentée de l'invention, le dispositif d'absorption d'énergie 1 peut également être implanté à l'arrière du véhicule automobile V, les absorbeurs de chocs 5 étant alors fixés sur les longerons arrière ou longeronnets du véhicule. Dans le deuxième mode de réalisation, représenté aux figures 4 et 5, le dispositif d'absorption d'énergie 11 comprend deux absorbeurs de chocs 15 fixés sur les longerons avant 14 du châssis d'un véhicule automobile V. Une poutre 13, analogue à la poutre 3 du mode de réalisation précèdent, est montée pivotante sur les absorbeurs de chocs 15, entre une première position à 9 raideur relativement faible selon une direction parallèle à un axe longitudinal X, du véhicule V, visible à la figure 4, et une deuxième position à raideur plus élevée selon cette direction, visible à la figure 5. La poutre 13 est sélectivement déplaçable entre ces deux positions au moyen de deux vérins hydrauliques 17, articulés respectivement entre la poutre 13 et chacun des absorbeurs de chocs 15. Une peau 18 d'habillage extérieur de la poutre 13 est prévue pour recouvrir l'avant du dispositif 11. Les dimensions internes de la peau 18 sont telles qu'elles permettent le pivotement de la poutre 13 entre les première et deuxième positions. La peau 18 comprend en outre deux ouvertures, percées respectivement dans sa partie supérieure et inférieure. L'ouverture 181 ménagée dans la partie supérieure de la peau 18 permet une entrée d'air à l'intérieur de la peau 18 lorsque la poutre 13 est dans la première position à raideur relativement faible parallèlement à l'axe Xv, alors que l'ouverture 183 ménagée dans la partie inférieure de la peau 18 permet une entrée d'air à l'intérieur de la peau 18 lorsque la poutre 13 est dans la deuxième position à raideur relativement élevée parallèlement à l'axe Xv. Il est ainsi possible de faire varier la surface d'entrée d'air en direction du compartiment moteur du véhicule en fonction de la vitesse du véhicule V et de modifier les conditions aérodynamiques et de refroidissement du moteur du véhicule V en fonction de sa vitesse. Selon une variante non représentée de l'invention, la peau 18 peut être pourvue d'une seule ouverture 181 ou 183 30 dans sa partie inférieure ou supérieure. Le dispositif d'absorption d'énergie 11 est ainsi conforme aux critères de sécurité pour un choc piéton et pour un choc de réparabilité à faible vitesse, tout en conférant à un pare-chocs de véhicule automobile utilisant 10 ce dispositif un porte-à-faux relativement faible à l'avant du véhicule. De plus, le dispositif 11 permet de faire varier la surface d'entrée d'air en fonction de la vitesse du véhicule V. Les entrées d'air peuvent ainsi être modulées en fonction des besoins aérodynamiques et de refroidissement du véhicule V. Dans les deux modes de réalisation décrits, les actionneurs 7 ou 17 sont des vérins hydrauliques. Cependant, d'autres types d'actionneurs peuvent être utilisés, notamment des vérins pneumatiques ou électromagnétiques. Dans ce dernier cas, l'information de vitesse traité par le système de pilotage électronique des vérins est transmise à un régulateur d'intensité électrique alimentant les vérins. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'absorption automobile (V), comprenant une châssis (4 ; 14) du véhicule, poutre est montée pivotante sur longitudinal (X3) de la poutre, entre raideur, selon ladite direction (Xv). 2. Dispositif d'absorption d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins 15 une structure (5 ; 15) d'absorption de chocs intercalée entre l'extrémité de chaque longeron (4 ; 14) du châssis et ladite poutre (3 ; 13), et en ce que ladite poutre est montée pivotante sur ladite structure. 3. Dispositif d'absorption d'énergie selon la 20 revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce (9) de liaison reliant lesdites structures (5 ; 15) d'absorption d'énergie. 4. Dispositif d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 25 ce que ladite poutre (3 ; 13) comprend une partie (31) de raideur relativement élevée bordée par une partie (33) de raideur plus faible dont l'épaisseur (e33) varie autour dudit axe longitudinal (X3) de la poutre. 5. Dispositif d'absorption d'énergie selon la 30 revendication 4, caractérisé en ce que ladite partie (31) de raideur relativement élevée est constituée d'une armature métallique, alors que ladite partie (33) de raideur plus faible est constituée d'une structure alvéolaire. d'énergie (1) pour véhicule poutre (3 ; 13) reliée au caractérisé en ce que la le châssis autour d'un axe faible, (Xv) du a une dans laquelle elle a une première véhicule et une deuxième position dans laquelle elle deuxième raideur, plus élevée que la première selon une direction parallèle une première position raideur, relativement à un axe longitudinal 12 6. Dispositif d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite poutre (3 ; 13) comporte une cavité (33C), creuse ou remplie d'un remplissage adéquat, ménagée entre ladite partie (31) de raideur relativement élevée et ladite partie (33) de raideur plus faible au voisinage d'une zone (33B) dans laquelle l'épaisseur (e33) de ladite partie (33) de raideur plus faible est maximale. 7. Dispositif d'absorption d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un actionneur (7 ; 17) apte à faire pivoter ladite poutre (3 ; 13) entre ladite première position et ladite deuxième position. 8. Dispositif d'absorption d'énergie selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pilotage dudit actionneur (7 ; 17) en fonction de la vitesse du véhicule (V). 9. Véhicule automobile (V) caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'absorption d'énergie (1 ; 11) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Véhicule automobile (V) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un habillage extérieur (18) recouvrant ledit dispositif d'absorption d'énergie (11), ledit habillage étant percé d'au moins une ouverture (181, 183) d'entrée d'air, ladite poutre (13) étant apte à obturer sélectivement l'ouverture lorsqu'elle est dans l'une desdites première ou deuxième positions et à libérer l'ouverture lorsqu'elle est dans l'autre position.