Brevet FR2897584A1 — publié le 20070824

La présente invention concerne une structure de véhicule automobile, du type comprenant une ossature composée de membrures métalliques solidaires les unes aux autres ayant des moyens destinés à limiter les vibrations de la caisse. L'ossature d'un véhicule automobile est soumise à des vibrations provenant notamment des liaisons au sol et du moteur du véhicule. Ces vibrations sont peu agréables pour les passagers du véhicule. Le véhicule en roulage est sollicité par différentes sollicitations vibratoires : - venant de la route par les irrégularités générant des vibrations qui se propagent vers la caisse à travers les liaisons au sol. La prestation considérée est attachée au confort vibratoire en roulage ; - venant du groupe moto-propulseur et transmises par les plots de suspension. La prestation considérée est l'absence de vibrations au ralenti moteur. Pour les silhouettes de véhicule avec une superstructure fermée les deux prestations sont concernées. Dans le cas d'un cabriolet, véhicule découvrable (par exemple pick- up), l'absence de toit assoupli la structure du véhicule. La fréquence du premier mode global de torsion de caisse est abaissée. Dans ce cas la prestation de confort vibratoire est dimensionnante et beaucoup plus critique. L'intensité des excitations qui agissent sur le véhicule décroît avec la fréquence. Les spécifications techniques demandent à ce que la fréquence du mode de torsion ne soit pas inférieure à une valeur objective. Pour répondre à cette demande, jusqu'à présent les ingénieurs raidissent la structure de la caisse, ce qui crée des problèmes concernant la fréquence, la masse et le coût du véhicule. Un but de l'invention est de fournir une structure de véhicule automobile permettant de limiter les transmissions de vibrations, tout en limitant les coûts de fabrication et le poids de la structure. A cet effet, l'invention a pour objet une structure de véhicule automobile du type précité, caractérisée en ce que les membrures métalliques comprennent deux membrures longitudinales disposées latéralement de part et d'autre de la structure du véhicule et au moins des éléments allongés rigides qui s'étendent en direction transversale en étant sensiblement coaxiaux et qui sont reliés entre eux par au moins un amortisseur, lesquels éléments allongés rigides sont reliés rigidement à leurs extrémités opposées aux membrures métalliques du véhicule. Au lieu de déplacer le mode de torsion vers la haute fréquence par l'augmentation de la raideur de la caisse, la stratégie proposée selon l'invention prévoit de limiter les déplacements par l'augmentation de l'amortissement de la structure. L'amortissement est apporté par un système souple qui se trouve entre au moins deux éléments rigides allongés s'étendant sensiblement en direction transversale de la caisse, lesquels sont liés au reste de la structure depuis leurs extrémités opposées à l'amortisseur. Suivant des modes particuliers de réalisation, la structure comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'amortisseur comprend au moins un organe propre à dissiper de l'énergie vibratoire lors de mouvements relatifs suivant l'axe des éléments allongés rigides et/ou en torsion autour de l'axe des éléments allongés rigides ; - elle comprend deux paires d'éléments allongés rigides qui s'étendent en direction transversale en étant sensiblement coaxiaux deux à deux et qui sont reliés entre eux par au moins un amortisseur, lesquels éléments allongés rigides sont reliés rigidement à leurs extrémités opposées aux membrures longitudinales du véhicule, les paires d'éléments allongés rigides et les membrures longitudinales formant un cadre ; - au moins une membrure longitudinale est en liaison avec au moins 25 un pied d'une membrure métallique s'étendant généralement verticalement de la structure du véhicule ; - l'amortisseur comprend un matériau élastique interposé entre deux surfaces définies sur les éléments allongés rigides transversaux d'une même paire d'éléments allongés rigides ; 30 - au moins deux éléments allongés rigides transversaux reliés par un amortisseur présentent des sections différentes, l'un des éléments étant partiellement reçu dans l'autre élément et l'amortisseur est constitué d'un manchon déformable interposé circonférentiellement entre les deux éléments allongés rigides transversaux; - l'amortisseur comprend un matériau viscoélastique ; et -ledit amortisseur est obtenu par dépôt d'un produit viscoélastique est déposé sur une surface définie d'au moins un élément allongé rigide transversal, pour donner lieu, notamment par cuisson à une expansion de ce produit, qui vient adhérer à une surface de l'autre des deux éléments rigides transversaux. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant une caisse de véhicule comprenant une structure telle que définie ci-dessus. Suivant un mode particulier de réalisation, la structure est telle que la raideur globale de la caisse du véhicule soit sensiblement égale à celle de la caisse du véhicule dépourvue des éléments allongés rigides transversaux. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention vont maintenant être décrits de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés donnés à titre illustratif et non limitatif et dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une partie de la caisse d'un véhicule de type cabriolet ; - la figure 2 est une vue en perspective simplifiée d'une partie médiane d'une structure d'un véhicule cabriolet délimitant une partie inférieure de l'habitacle ; et - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en coupe, respectivement longitudinales et transversales de deux barres raccordées par un matériau amortissant selon le principe de l'invention. La partie de caisse illustrée sur la figure 1 est la partie arrière droite de l'habitacle d'un véhicule. La caisse est constituée de tôles pliées ou pré-formées en emboutissage et assemblé par des liaisons soudées discrètes ou continues.. La partie représentée est propre à recevoir une banquette arrière et forme une partie de la structure du véhicule. Elle comporte deux traverses creuses 1, 2 s'étendant parallèlement l'une à l'autre et chacune reliée à ses extrémités sur deux longerons 3, 4 dont un seul est visible sur la figure 1. Chaque traverse est formée d'une poutre évidée délimitant un conduit généralement rectiligne. Un voile 5 de support de l'assise est prévu entre les deux traverses. A l'intersection des longerons 3, 4 et des traverses 1, 2 est solidarisé rigidement à des montants généralement verticaux 6, 7 en un pied milieu et un pied arrière 7. Entre ceux-ci est fixé un panneau métallique 8 formant un flanc de la carrosserie. 4 En avant de la traverse 1, la caisse se prolonge par un plancher 9 sur lequel sont fixés les sièges avant du véhicule. Selon un mode de réalisation préféré, des barres de torsion transversales 10, 11, équipées chacune d'un amortisseur médian 12, 13 sont disposées dans les traverses 1 et 2. Ces barres de torsion sont reliées rigidement à leurs extrémités à deux membrures longitudinales 3A, 4A s'étendant latéralement de part et d'autre de la structure du véhicule, comme illustré sur la figure 2. Les membrures 3A, 4A sont disposées par exemple dans les longerons 3, 4 et sont reliées rigidement aux pieds des montants 6, 7. En variante, les membrures 3A, 4A sont formées par les longerons 3, 4 eux-mêmes reliés aux montants 6, 7. Un cadre rectangulaire complet comprenant les deux barres de torsion 10, 11 et les deux membrures longitudinales 3A, 4A est ainsi disposé dans la caisse en partie inférieure de l'habitacle. On retrouve sur la figure 2 une partie de l'ossature du véhicule comprenant d'abord les deux membrures longitudinales 3A, 4A qui s'étendent chacune sur un des deux côtés de fa caisse et qui sont sensiblement parallèles l'un à l'autre ainsi que les pieds milieu et les pieds arrière. Les barres de torsion 10, 11 comportent des tiges ou tubes creux allongés rigides 14, 15 ; 16, 17 respectivement qui s'étendent en direction transversale entre les deux pieds milieu et les deux pieds arrière. Les tubes rigides 14, 15 ; 16, 17 d'une même barre de torsion sont disposés coaxialement. Chacun des deux tubes creux 14, 15 ; 16, 17 est raccordé rigidement depuis un bout extérieur à une membrure longitudinale 3A, 4A respectivement. Environ à mi-distance entre les deux pieds opposés 6, 7, les deux tubes 14, 15 ; 16, 17 rigides d'une même paire sont reliés par l'amortisseur 12, 13 interposé entre eux. Cet amortisseur 12, 13 comprend par exemple un matériau visco- élastique propre à dissiper de l'énergie vibratoire lors de mouvements relatifs des deux tubes 14, 15 ; 16, 17 en translation suivant leur axe et/ou en torsion autour de cet axe. Tandis que les deux tubes 14, 15 ; 16, 17 raccordés avec des éléments existants de la structure de la caisse, notamment avec les longerons 3, 4, forment des éléments de renfort rigides, l'amortisseur 12, 13 disposé entre les deux tubes 14, 15 forme une liaison souple qui permet la dissipation de l'énergie vibratoire. Les deux paires de tubes allongés rigides 14, 15 ; 16, 17 qui 5 s'étendent en direction transversale, et sont disposées à distance l'une à l'autre formant avec les deux membrures longitudinales 3A, 4A un cadre rectangulaire. Les figures 3 et 4 sont des vues schématiques de l'amortisseur 12 reliant les deux tubes 14, 15. Dans cet exemple, les deux tubes ont, sur l'essentiel de leur longueur, des sections identiques. Ils forment chacun un contour fermé en section et sont sensiblement coaxiaux. A son extrémité de liaison à l'autre tube, le tube 14 présente un tronçon 14A de diamètre réduit. Ce tronçon est engagé dans le tube 15 associé. L'amortisseur 12 est formé d'un manchon déformable 20 entourant le tronçon 14A de diamètre réduit et engagé dans l'extrémité du tube 15. Le manchon est lié suivant ces surfaces cylindriques intérieure et extérieure aux surfaces respectivement extérieure et intérieure des tubes 14 et 15. Pour la fabrication des barres de torsion, le matériau amortisseur 20 est constitué dans sa version la plus simple de produit visco-élastique. Le matériau constituant l'amortisseur 20 est déposé par exemple par collage ou clipsage sur un insert en matière plastique. Cet insert est relié à la surface extérieure du tronçon de plus faible section 14A. Un jeu fonctionnel variable par exemple de 3 à 5 mm est de préférence défini avec le tube 15 de plus grande section. Lors de la cuisson en procédure de peinture dans un bain cataphorèse, le produit visco-élastique s'expanse et adhère sur la surface intérieure du tube 15. Le jeu fonctionnel maintenu au montage permet le passage de la cataphorèse. Selon une variante de réalisation non représentée, des barres de torsion transversales sont disposées dans les traverses. L'une des barres est équipée d'un amortisseur médian. Ces barres de torsion sont reliées rigidement à leurs extrémités aux pieds milieu et arrière, s'étendant latéralement de part et d'autre de la structure du véhicule Selon une autre variante de réalisation, une seule barre de torsion transversale, est disposée dans la traverse. La barre de torsion est équipée d'un amortisseur médian et est reliée rigidement à ses extrémités à des membrures longitudinales. De préférence, les moyens destinés à limiter les vibrations de la caisse comprennent des éléments de renfort rigides et des systèmes amortissants afin que la raideur globale de la caisse soit sensiblement égale à la raideur de la caisse du véhicule dépourvue des éléments allongés rigides transversaux. REVENDICATIONS 1. Structure de véhicule automobile, du type comprenant une ossature comprenant des membrures métalliques (3, 4, 6, 7) solidaires les unes des autres et des moyens destinés à limiter les vibrations de la structure, caractérisée en que les membrures métalliques comprennent deux membrures longitudinales (3A, 4A) disposées latéralement de part et d'autre de la structure du véhicule et au moins des éléments allongés rigides (14, 15 ; 16, 17) qui s'étendent en direction transversale en étant sensiblement coaxiaux et qui sont reliés entre eux par au moins un amortisseur (12, 13), lesquels éléments allongés rigides (14, 15 16, 17) sont reliés rigidement à leurs extrémités opposées aux membrures métalliques (3, 4, 6, 7) du véhicule. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'amortisseur (12, 13) comprend au moins un organe propre à dissiper de l'énergie vibratoire lors de mouvements relatifs suivant l'axe des éléments allongés rigides (14, 15 ; 16, 17) et/ou en torsion autour de l'axe des éléments allongés rigides (14, 15 ; 16, 17). 3. Structure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend deux paires d'éléments allongés rigides (14, 15 ; 16, 17) qui s'étendent en direction transversale en étant sensiblement coaxiaux deux à deux et qui sont reliés entre eux par au moins un amortisseur (12, 13), lesquels éléments allongés rigides sont reliés rigidement à leurs extrémités opposées aux membrures longitudinales (3A, 4A) du véhicule, les paires d'éléments allongés rigides et les membrures longitudinales formant un cadre. 4. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que au moins une membrure longitudinale (3A, 4A) est en liaison avec au moins un pied d'une membrure métallique (6, 7) s'étendant généralement verticalement de la structure du véhicule. 5. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'amortisseur (12, 13) comprend un matériau élastique interposé entre deux surfaces définies sur les éléments allongés rigides transversaux (14, 15 ; 16, 17) d'une même paire d'éléments allongés rigides. 6. Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'au moins deux éléments allongés rigides transversaux (14, 15 ; 16, 17) reliés par un amortisseur (11, 12) présentent des sections différentes, l'un des éléments étantpartiellement reçu dans l'autre élément et l'amortisseur (12, 13) est constitué d'un manchon déformable interposé circonférentiellement entre les deux éléments allongés rigides transversaux (14, 15 ; 16, 17). 7. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisée en ce que l'amortisseur (12, 13) comprend un matériau viscoélastique. 8. Structure selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit amortisseur (12, 13) est obtenu par dépôt d'un produit viscoélastique est déposé sur une surface définie d'au moins un élément allongé rigide transversal (14, 15 ; 10 16, 17), pour donner lieu, notamment par cuisson à une expansion de ce produit, qui vient adhérer à une surface de l'autre des deux éléments rigides transversaux (16). 9 Véhicule automobile comprenant une caisse de véhicule comprenant une structure selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que la structure est telle que la raideur globale de la caisse du véhicule soit sensiblement égale à celle de la caisse du véhicule dépourvue des éléments allongés rigides transversaux.