Brevet FR2897829A1 — publié le 20070831

La présente invention concerne une structure de véhicule automobile du type comprenant une ossature d'éléments métalliques reliés les uns aux autres. Le confort acoustique dans les véhicules est un enjeu économique majeur pour l'ensemble des constructeurs automobiles. Une grande partie du bruit perçu par les passagers résulte des vibrations dues au moteur et au contact des roues sur la chaussée. Ces vibrations se propagent à travers l'ossature du véhicule (montants, traverses, longerons, etc...) et atteignent les panneaux d'habitacle (pare-brise, pavillon, plancher, etc...). Il se produit alors une dégradation du confort en raison de la perception de ces vibrations par les pieds sur le plancher, les mains sur le volant, les sièges, etc... De plus, lorsque les panneaux vibrent, ils agissent comme des membranes de haut-parleurs et rayonnent un bruit gênant qu'entendent les passagers. Une analyse plus profonde des phénomènes physiques montre que les excitations mécaniques subies par la caisse excitent ses modes globaux de torsion et de flexion en basse fréquence, dans la gamme de 0 à 100 Hz. Les déformations de la caisse associées à ces modes résonants contribuent fortement à la réponse vibratoire du véhicule. L'une des techniques utilisées aujourd'hui consiste à rigidifier la caisse du véhicule pour augmenter leur fréquence, ce qui peut poser des problèmes de masse et de coût. Un but de l'invention est donc 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 qu'au moins un premier élément métallique comprend un élément préformé en tôle, notamment embouti à la presse, et ce que le raccordement entre ledit élément préformé et au moins un deuxième élément de l'ossature comprend au moins un amortisseur de vibrations. La solution selon la présente invention propose donc l'amortissement de ses modes globaux, pour atténuer la réponse vibratoire du véhicule et améliorer le confort. De préférence, l'amortisseur comprend une couche d'un matériau élastique, notamment un matériau polymère viscoélastique, présentant un fort pouvoir amortissant. Par exemple, des couches viscoélastiques travaillant selon un processus de cisaillement permettent d'amortir efficacement les vibrations. L'énergie de déformation du matériau polymère viscoélastique est convertie en énergie thermique. Pour des températures comprises entre -10 C et +40 , le module de rigidité de l'amortisseur peut-être compris entre 0,1 et 500 MPa, et de préférence entre 0,5 et 10 MPa; son facteur de perte peut-être compris entre 0,1 et 1,5, et de préférence entre 0,3 et 1,5. Ainsi, suivant l'invention, on exploite d'abord le déplacement relatif entre les deux éléments de l'ossature que l'on souhaite amortir. On place au niveau de la liaison entre ces deux éléments, un matériau amortissant dont les propriétés sont adaptées à la fréquence du mode à traiter et au taux de déformation qui lui sera imposé. Il s'agit donc d'un dispositif passif qui ne nécessite aucun apport d'énergie extérieur. Suivant d'autres caractéristiques : - l'élément préformé en tôle est une cuvette de roue 30 de secours ; - ledit deuxième élément est raccordé à l'élément préformé en tôle de manière à ce qu'il ferme un côté ouvert dudit élément préformé; - ledit deuxième élément s'étend sensiblement en direction transversale du véhicule ; - il s'agit d'une structure de véhicule de type coupé cabriolet. La présente invention s'applique notamment au cas des coupés cabriolets, dont la caisse présente une faiblesse de rigidité en torsion, en raison de l'absence de superstructure au-dessus de la ceinture du véhicule. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant une structure telle que définie ci-dessus. 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 représente une vue en perspective de deux membrures métalliques d'un véhicule suivant l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe 20 verticale longitudinale correspondanté; et - la figure 3 représente une vue en perspective de la partie arrière du véhicule; L'invention est décrite en référence à un véhicule de type coupé cabriolet. Les orientations se réfèrent à la 25 structure du véhicule. Le principe de l'invention est expliqué en se référant d'abord à la figure 1, qui représente deux éléments métalliques 1, 3 d'une structure d'un véhicule automobile à raccorder au moyen d'un amortisseur afin de limiter les 30 vibrations transmises lorsque le véhicule roule. Dans l'exemple selon la figure 1, il s'agit d'une cuvette de roue de secours arrière 1 et d'un élément de fermeture arrière 3 pour cette cuvette de roue de secours. La cuvette 1 est constituée d'une pièce préformée en tôle, notamment emboutie à la presse. La cuvette 1 comprend un récipient 7 adapté à recevoir une roue de secours, entouré par un rebord supérieur 9 qui s'étend dans un plan perpendiculaire à la paroi latérale 11 du récipient 7. Le récipient 7 est ouvert sur son côté frontal arrière. L'élément de fermeture 3 est destiné à être raccordé à la surface frontale arrière 5 de la cuvette 1. L'élément de fermeture 3 est aussi constitué par une pièce en tôle préformée, notamment emboutie à la presse. Le roulage du véhicule engendre des déplacements relatifs des deux pièces 1, 3 dans le sens des deux flèches 13, 15 de la figure 1, équivalent à un mouvement en torsion autour de l'axe longitudinal 17 du véhicule. L'analyse numérique de la déformée du premier mode de torsion de caisse, notamment sur un coupé cabriolet, montre un déplacement relatif important entre la cuvette de roue de secours 1 et son élément de fermeture 3, ainsi qu'une concentration d'énergie de déformation dans leur liaison, après l'assemblage des éléments de la caisse. La présente -invention propose de placer au moins un amortisseur 19 le long de la liaison entre ces deux parties 1, 3. De préférence, cet amortisseur 19 est constitué d'une fine couche d'un matériau élastique amortissant, notamment d'un matériau polymère viscoélastique, qui s'étend tout le long de la surface frontale 5, de manière sensiblement linéique. Pour des températures comprises entre -10 C et +40 C, le module de rigidité de l'amortisseur 19 peut être compris entre 0,1 et 500 MPa, et de préférence entre 0,5 et 1OMPa; son facteur de perte peut être compris entre 0,1 et 1,5, et de préférence entre 0,3 et 1,5. L'amortisseur 19 remplace un raccordement rigide entre les deux pièces 1, 3, notamment des points de soudure électrique. L'amortisseur 19 peut être autoadhésif ou adhérer sur les pièces 1 et 3 par réticulation lors de son exposition à l'air ou lors de son passage en cataphorèse. La pièce 3 est fixée à d'autres éléments de la structure du véhicule notamment au passage de roue et aux longeronnets arrière. La figure 3 représente une vue de la partie arrière d'un véhicule, vue en perspective de dessous et de l'arrière. La cuvette de roue de secours 1 et son élément de fermeture 3 sont représentés sur la figure 3 après l'assemblage des éléments de la caisse. En outre, on voit une partie du coffre 23, un passage de roue 25, ainsi qu'une partie du dessous de caisse 27. Le pare-choc arrière 29 peut être fixé sur une partie sensiblement verticale 20 de l'élément de fermeture 3. Après le raccordement des deux pièces 1, 3, une liaison élastique entre la cuvette 1 et l'élément de fermeture est réalisée, permettant d'amortir, lors du roulage, notamment les vibrations en torsion autour de l'axe 17 représenté sur la figure 1. L'amortisseur 19 travaille essentiellement en cisaillement. Bien évidemment, le dispositif amortisseur de l'invention peut-être disposé entre d'autres pièces de la structure du véhicule subissant des vibrations. REVENDICATIONS 1. Structure de véhicule automobile, du type comprenant une ossature d'éléments métalliques (1,3) reliés les uns aux autres, caractérisée en ce qu'au moins un premier élément métallique (1, 3) comprend un élément préformé en tôle, notamment embouti à la presse, et en ce que le raccordement entre ledit élément préformé (1) et au moins un deuxième élément (3) de l'ossature comprend au moins un amortisseur de vibrations(19). 2. Structure de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'amortisseur (19) comprend une couche d'un matériau élastique amortissant. 3. Structure de véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisée en ce que la couche de matériau élastique (19) comprend un matériau polymère viscoélastique. 4. Structure de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'amortisseur (19) présente un module de rigidité compris entre 0,1 et 500 MPa, et de préférence entre 0,5 et 10 MPa pour des températures comprises entre -10 c et +40 C. 5. Structure de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'amortisseur (19) présente un facteur de perte compris . 25 entre 0,1 et 1,5, et de préférence entre 0,3 et 1,5 pour des températures comprises entre -10 c et +40 C. 6. Structure du véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément préformé (1) en tôle est une cuvette de roue de secours. 30 7. Structure de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au moins ledit deuxième élément (3) est raccordé à l'élément préformé (1) en tôle de manière à ce qu'il ferme un côté dudit élément préformé (1) 8. Structure de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit deuxième élément (3) s'étend sensiblement en direction transversale du véhicule. 9. Structure de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une structure de véhicule de type coupé cabriolet. 10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il 10 comprend une structure suivant l'une quelconque des revendications précédentes.