Brevet FR2894207A1 — publié le 20070608

La présente invention concerne une poutre d'absorption d'énergie pour pare-chocs de véhicule automobile, et un véhicule automobile équipé d'au moins une telle poutre. Les constructeurs de véhicules automobiles ont pour soucis d'améliorer la sécurité des passagers et de réduire les coûts de réparation des véhicules en cas de chocs. Pour la sécurité, notamment lors d'un choc frontal, les constructeurs optimisent les différentes parties du véhicule de façon à garantir un maximum d'absorption d'énergie cinétique par déformation mécanique des zones éloignées de l'habitacle et à renforcer l'habitacle de façon à préserver les passagers. A cet effet, les véhicules automobiles sont équipés de longerons dont la déformation progressive des extrémités absorbent l'énergie cinétique du véhicule, les zones des longerons situées près de l'habitacle et l'habitacle lui- même étant conçus de façon à être très peu déformable. Mais, étant donné l'encombrement limité des véhicules, les constructeurs sont amenés à développer des structures garantissant un bon niveau d'absorption d'énergie depuis l'extrémité du véhicule jusqu'à la zone indéformable, tout en évitant des zones mortes, c'est à dire des zones qui ne peuvent se déformer axialement en absorbant un travail de déformation important. Par ailleurs, les constructeurs ont réduit les coûts des réparations lors de chocs à faible vitesse en modifiant les pare-chocs ou les boucliers des véhicules et notamment en renforçant la poutre des pare-chocs et en intercalant, entre cette poutre et les longerons, des éléments mécaniques déformables appelés absorbeurs d'énergie qui sont conçus pour s'écraser sous en effort sensiblement inférieur à celui de la déformation des longerons. A cet effet, on connaît des pare-chocs qui comportent une poutre formée par un caisson renfermant une mousse d'absorption d'énergie ou une structure dite alvéolaire à déformation de cloison. Mais, ce type de poutre d'absorption d'énergie ne travaille que par flambage ou par compression dans la zone d'impact, et de plus, l'encombrement d'un tel agencement est relativement important augmentant ainsi le porte à faux. L'évolution technique des dispositifs d'absorption d'énergie est aujourd'hui guidée par deux préoccupations, à savoir celle d'augmenter leur performance en terme d'absorbeur d'énergie et celle de donner des dimensions aussi modestes que possible, tout en s'intégrant dans le style du véhicule. L'invention a pour but de proposer une poutre d'absorption d'énergie qui permet d'éviter les inconvénients précédemment mentionnés et de satisfaire aux critères de sécurité, tout en permettant de réduire son encombrement. L'invention a donc pour objet une poutre d'absorption d'énergie pour pare-chocs de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps formé de deux demi-coquilles ménageant entre elles un espace interne fermé contenant un fluide incompressible et comportant des cloisons verticales délimitant des compartiments dans ledit espace et dont les contours déterminent des moyens de régulation du déplacement du fluide dans lesdits compartiments en fonction du choc pour absorber le maximum d'énergie. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les cloisons sont formées par des cloisons portées par chacune des deux demi-coquilles, - certaines desdites cloisons comprennent deux parois parallèles, portées par l'une des deux demi-coquilles et ménageant entre elles un intervalle de passage d'une cloison portée par l'autre desdites demi-coquilles, - les moyens de régulation du déplacement du fluide sont formés par le bord libre de chacune des cloisons et dont le profil est déterminé en fonction du débit souhaité du fluide entre deux compartiments adjacents, - le bord libre d'au moins une cloison comporte au moins une encoche, - au moins une demi-coquille comporte, dans au moins un compartiment, au moins une nervure horizontale, - au moins une demi-coquille comporte, dans au moins un compartiment, au moins un bossage de rigidification, - la demicoquille dirigée vers l'intérieur du véhicule est réalisée en un matériau plus rigide que le matériau de l'autre demi-coquille, - les deux demicoquilles sont recouvertes d'une enveloppe étanche, et - le fluide incompressible est formé par un gel. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant au moins une poutre d'absorption d'énergie, caractérisé en ce que 10 ladite poutre est une poutre telle que précédemment mentionnée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une 15 poutre d'absorption d'énergie conforme à l'invention - la Fig. 2 est une vue schématique en perspective d'une première demi-coquille de la poutre d'absorption d'énergie, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective d'une seconde demi-coquille de la poutre d'absorption d'énergie, 20 - la Fig.4 est une vue schématique en perspective d'une variante de la première demi-coquille de la poutre d'absorption d'énergie, - la Fig. 5 est une vue schématique en coupe longitudinale montrant la déformation de la poutre d'absorption d'énergie lors d'un choc local, - la Fig. 6 est une vue schématique en coupe longitudinale de la 25 poutre d'absorption d'énergie montrant la déformation lors d'un choc étendu, - les Figs. 7A A 7C sont des vues schématiques en coupe transversale montrant la position des cloisons respectivement avant un choc, dans une zone enfoncée sous un impact et dans une zone hors de la zone soumise à l'impact, 30 - les Figs.8A à 8C sont des vues schématiques en coupe transversale d'une variante des Figs. 7A A 7C,5 - la Fig. 9 est une vue d'une variante de la poutre d'absorption d'énergie, - la Fig. 10 est une vue schématique en coupe transversale d'une deuxième variante de la poutre d'absorption d'énergie, et - la Fig. 11 est une vue schématique en coupe transversale d'une troisième variante de la poutre d'absorption d'énergie. Dans la description qui suit, les orientations utilisées sont les orientations habituelles d'un véhicule automobile et les termes "avant" et "arrière" s'entendent par rapport au sens de la marche normale du véhicule automobile. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une poutre d'absorption d'énergie, notamment pour un pare-chocs de véhicule automobile, désigné dans son ensemble par la référence 1 et qui est destiné à être fixé par des moyens appropriés sur des longerons, non représentés, du châssis du véhicule automobile. Cette poutre 1 comprend un corps formé de deux éléments, une première demi-coquille 10 dirigée vers l'avant du véhicule automobile, c'est à dire vers l'extérieur de ce véhicule, et une seconde demi- coquille 20 dirigée vers l'arrière du véhicule, c'est à dire vers l'intérieur de ce véhicule. Ainsi que montré sur les Figs. 2 et 3, les deux demi-coquilles 10 20 et 20 présentent chacune une section transversale en forme de U et sont réalisées en un matériau thermoplastique et/ou en élastomère. Les demi-coquilles 10 et 20 sont fixées l'une sur l'autre par exemple par collage ou par tous autres moyens appropriés de type connu, et ménagent entre elles un espace interne 30 fermé contenant un fluide 25 incompressible ou quasi incompressible sous les efforts mis en jeu lors d'un choc subi par le véhicule. Ce fluide est par exemple un gel. Ainsi que montré sur les Fig. 1 à 3, la demi-coquille 10 comporte intérieurement des cloisons verticales 11 et la demi-coquille 20 comporte également intérieurement des cloisons verticales 21 qui, lorsque les deux demicoquilles 10 et 20 sont assemblées, délimitent des compartiments 31 dans l'espace 30. Certaines cloisons 21 de la demi-coquille 20 comprennent deux parois parallèles 21a (Fig. 3) ménageant entre elles un intervalle 22 de passage d'une cloison 11 portée par la demi-coquille 10. Cette configuration peut également se retrouver sur les parois 11 de la demi-coquille 10. D'une manière générale, le contour et plus particulièrement la forme des bords libres 13 et 23 des cloisons, respectivement 11 et 21 de chacune des demi-coquilles 10 et 20, détermine des moyens de régulation du déplacement du fluide dans les compartiments 31 en fonction du choc pour absorber le maximum d'énergie. En effet, lors d'un choc local et rapide avec un obstacle 1 (Fig. 5) constitué par exemple par une jambe d'un piéton, la demi-coquille 10 extérieure se déforme localement. Sous l'effet de cette déformation, les parois de la demi-coquille 10 extérieure, ainsi que les cloisons 11 portées par cette demi-coquille 10 se déplacent vers l'intérieur du véhicule, ce qui a pour effet de modifier les passages 3 ménagés entre les bords libres 13 et 23 des cloisons 11 et 21 et les parois verticales de chacune des deux demi-coquilles 10 et 20 dans la zone où se produit le choc avec l'obstacle 1. Ainsi, au début du choc, le fluide, dans la zone déformée se déplace entre les compartiments 31 et le mouvement de compression dans cette zone progresse doucement et les parois de la demi-coquille 10 se gonflent lentement. Lors d'un choc avec un obstacle 2 plus important (Fig. 6), la compression d'un plus grand nombre de cloisons 11 et 21 intervient plus rapidement. De ce fait, dans la zone de contact avec l'obstacle 2, le fluide est rapidement bloqué dans les compartiments 31 et la mise en charge est donc plus rapide dans cette zone. De part et d'autre de la zone de contact, les parois de la demi-coquille 10 extérieure se gonflent sous l'effet du déplacement du fluide dans les compartiments 31 par l'intermédiaire des passages 3 ménagés entre les bords libres 13 et 23 des cloisons 11 et 21 et les parois des deux demi-coquilles 10 et 20. D'une manière générale, la géométrie des bords libres 13 et 23 des cloisons 11 et 21 est déterminée en fonction du débit souhaité par déformation qui dépend de la vitesse et de la surface de l'impact sur la demi-30 coquille 10 extérieure lors d'un choc. Le déplacement du fluide incompressible apporte une absorption d'énergie supplémentaire par rapport aux poutres d'absorption d'énergie utilisées jusqu'à présent ce qui permet de réduire la course d'absorption. Différentes géométries de bords libres 13 et 23 des cloisons 11 et 21 sont envisageables, ainsi que montrées sur la Fig. 4. Sur cette figure, on a représenté la demi-coquille 10 extérieure dont les cloisons 11 sont montrées sous différentes configurations. Ces configurations sont également applicables sur les cloisons 21 de la demi-coquille 20 intérieure. Comme représenté sur cette Fig. 4, la cloison 11 peut comporter au moins une encoche 14 située sur le bord libre 13 ou en partie haute ou en partie basse de ce bord libre 13. Le bord libre 13 peut être également en retrait et/ou droit et /ou incliné. D'autres configurations sont bien entendues envisageables. L'une ou les deux demi-coquilles 10 et 20 peuvent comporter localement dans un ou plusieurs compartiments 31, un bossage 15 de rigidification (Figs. 1 et 4). Sur les Figs. 7A à 7C et 8A à 8C, on a représenté plusieurs exemples de fonctionnement des cloisons 11 et 21 des demi-coquilles 10 et 20. Selon un premier exemple représenté sur les Figs. 7A A 7C, les cloisons 11 et 21 des demi-coquilles 10 et 20 ménagent entre elles, avant un choc, plusieurs passages 3, ainsi que montré à la Fig. 7A. Lors d'un choc avec un obstacle 2, ainsi que montré à la Fig. 7B, les passages 3 du fluide diminuent dans cette zone jusqu'à se fermer complètement en fonction de l'enfoncement et la forme des cloisons 11 et 21. Hors de la zone soumise à l'impact, comme montré à la Fig. 7C, la déformation de la demi-coquille 10 extérieure qui en se gonflant sous la poussée du fluide, augmente la dimension des passages 3 de ce fluide ce qui facilite l'écoulement du fluide afin de solliciter en gonflement les zones de la poutre d'absorption d'énergie en dehors de la zone soumise au choc. Selon une autre configuration représentée à la Fig. 8A, les cloisons 11 et 21, en position normale ménagent entre elles des passages 3. A l'inverse de la précédente configuration, lors d'un choc avec un obstacle 2, ainsi que montré à la Fig. 8B, la forme des bords libres 13 et 23 des cloisons 11 et 21 permet d'augmenter les passages 3 du fluide en fonction de la compression de la demi-coquille 10 extérieure. Dans les zones situées hors de la zone soumise au choc avec l'obstacle 2, la forme des bords libres 13 et 23 des cloisons 11 et 21 permet également d'augmenter plus rapidement les passages 3 du fluide ce qui facilite l'écoulement de ce fluide. Selon une variante représentée à la Fig. 9, les deux demi- coquilles 10 et 20 peuvent être insérées dans une enveloppe étanche 40 par exemple en élastomère ou en caoutchouc naturel adhérisée ou non sur ces deux demi-coquilles. Selon une autre variante représentée à la Fig. 10, la demi-coquille 20 intérieure peut comporter dans un ou plusieurs compartiments 31, une ou plusieurs nervures 41 horizontales. Des nervures horizontales 41 peuvent également être ménagées dans la demi-coquille 10 extérieure. Selon encore une autre variante représentée à la Fig. 11, la demi-coquille 20 intérieure peut être en appui sur une traverse 42 solidaire de la structure du véhicule automobile. La demi-coquille 20 intérieure peut être réalisée en un matériau plus rigide que le matériau de l'autre demi-coquille 10, tout en restant léger. Par exemple, la demi-coquille 20 intérieure peut être réalisée en aluminium ou en un matériau composite thermodur ou tout autre matériau assurant une bonne rigidité. La poutre selon l'invention destinée à former un pare-chocs avant ou arrière d'un véhicule automobile permet d'améliorer, par des moyens simples à mettre en oeuvre, les performances de ce véhicule en cas de choc et de diminuer les coûts de réparation, tout en présentant un haut niveau d'absorption d'énergie.25 REVENDICATIONS 1. Poutre d'absorption d'énergie pour pare-chocs de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps formé de deux demi-coquilles (10, 20) ménageant entre elles un espace interne (30) fermé contenant un fluide incompressible et comportant des cloisons verticales (II, 21) délimitant entre elles des compartiments (31) dans ledit espace (30) et dont les contours déterminent des moyens de régulation du déplacement du fluide dans lesdits compartiments (31) en fonction du choc pour absorber le maximum d'énergie. 2. Poutre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cloisons sont formées par des cloisons (11, 21) portées par chacune des deux demi-coquilles (10, 20). 3. Poutre selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que certaines desdites cloisons (11, 21) comprennent deux parois parallèles (21a) portées par l'une des deux demi-coquilles (10, 20) et ménageant entre elles un intervalle (22) de passage d'une cloison (11, 21) portée par l'autre desdites demi-coquilles (10, 20). 4. Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens de régulation du déplacement du fluide sont formés par le bord libre (13, 23) de chacune des cloisons (11, 21) et dont le profil est déterminé en fonction du débit souhaité du fluide entre deux compartiments (31) adjacents. 5. Poutre selon la revendication 4, caractérisée en ce que le bord libre (13, 23) d'au moins une cloison (11, 21) comporte au moins une encoche (14). 6. Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'au moins une demi-coquille (10, 20) comporte, dans au moins un compartiment (31) au moins une nervure horizontale (41). 7. Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au moins une demi-coquille (10, 20) comporte, dans au moins un compartiment (31), au moins un bossage (15) de rigidification. 8. Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la demi-coquille (20) située vers l'intérieur du véhicule est réalisée en un matériau plus rigide que le matériau de l'autre demi-coquille (10). 9. Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les deux demi-coquilles (10, 20) sont recouvertes d'une enveloppe étanche (40). 10. Poutre selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le fluide incompressible est formé par un gel. 11. Véhicule automobile comprenant au moins une poutre 10 d'absorption d'énergie (1), caractérisé en ce que ladite poutre est une poutre selon l'une quelconque des revendications précédentes.