Brevet FR2907751A3 — publié le 20080502

FR 2907751 A3 20080502 FR 0654557 A 20061026 1 ACCROISSEMENT DE LA RIGIDITE EN TORSION DE CAISSE D'UN VEHICULE L'invention concerne une structure de caisse d'un véhicule. L'invention concerne plus particulièrement une structure de caisse d'un véhicule comportant des moyens de rigidification en torsion. La raideur d'une structure de caisse est une caractéristique essentielle dont dépend la tenue de route et le comportement d'un véhicule surtout dans des conditions extrêmes telles que par exemple les virages à grande vitesse. Le véhicule est alors d'autant plus stable et plus facile à contrôler que la raideur de sa structure de caisse est élevée. Dans une structure de caisse spécifique avec un moteur à l'arrière par exemple, des chapelles de suspensions sont situées à une certaine hauteur par rapport au niveau des longerons, et sont ancrées dans le cadre de la structure de caisse. Lorsque le véhicule roule, les suspensions sont chargées par différents efforts qui se transmettent en partie aux chapelles de suspensions associées. Ces chapelles de suspensions induisent alors des déformations à la caisse sur laquelle elles sont fixées, et le cadre de la structure de caisse peut par exemple être assujetti à des mouvements de pivotement. Pour minimiser et éviter que les déformations de caisse ne soient trop importantes, les épaisseurs des éléments de structure de caisse sont par exemple augmentées pour rigidifier en torsion la structure de caisse. Des renforts du type barre anti-rapprochement peuvent également être utilisés. Un autre moyen permettant de rigidifier la structure de caisse en torsion d'un véhicule a été notamment proposée dans le document US5374081. Dans ce document, les éléments qui rigidifient la structure de caisse sont constitués d'un premier et d'un deuxième 2907751 2 entretoisement en forme de V, reliés rigidement l'un à l'autre dans un noeud de structure. Le premier entretoisement est disposé dans un plan horizontal s'étendant dans la direction longitudinale du véhicule, et le deuxième entretoisement est disposé dans un plan vertical. Les 5 extrémités libres de ces éléments rigidifiant la carrosserie sont d'une part reliées aux longerons et/ou à un dessous de caisse, et reliées d'autre part à des éléments de dessous de caisse. Toutefois une telle structure de caisse du véhicule nécessite un procédé de fabrication plus long, plus coûteux et n'est pas adaptée à toute structure de 10 caisse, notamment à une structure de caisse avec un moteur à l'arrière. Un but de l'invention est de proposer des moyens de renforts permettant d'améliorer la rigidification en torsion d'une telle structure de caisse et qui permet également de bloquer les mouvements 15 d'efforts de la suspension. Dans ce but, l'invention propose une structure de caisse d'un véhicule, comportant une structure porteuse comportant une traverse extérieure, formant la base de la structure de caisse, et reliée à un cadre, par l'intermédiaire d'au moins deux pieds latéraux et de deux 20 montants gauche et droit, le plan contenant le cadre constituant la face supérieure de la structure de caisse et le plan sensiblement vertical et orthogonal à la structure porteuse contenant la traverse extérieure et les montants gauche et droit, constituant la face arrière de la structure de caisse des chapelles d'amortisseurs, des moyens 25 de rigidification en torsion de caisse caractérisé en ce que chaque moyen de rigidification est fixé entre deux éléments adjacents de la structure de caisse de sorte qu'une extrémité d'un moyen de rigidification est disposée à proximité des chapelles d'amortisseurs. Une telle structure de caisse comportant ces moyens de 30 renforts orthogonaux permet de brider les chapelles de suspension, 2907751 3 et des déformations importantes de la structure de caisse du véhicule sont alors réduites et peuvent être évitées. Un autre avantage est que ces moyens de rigidification en torsion permettent de bloquer les mouvements du cadre de la 5 structure de caisse tout en étant légers, ce qui permet de ne pas trop alourdir le véhicule, et simples à fabriquer. Selon d'autres caractéristiques de l'invention les moyens de rigidification comportent au moins un élément de renfort fixé entre deux éléments adjacents de la face supérieure de la structure de caisse, - les moyens de rigidification comportent au moins un élément de renfort fixé entre deux éléments adjacents de la face arrière de la structure de caisse, - les moyens de rigidification comportent deux éléments de renfort fixés entre deux éléments adjacents de la face supérieure de ladite structure de caisse et deux éléments de renfort fixés entre deux éléments adjacents de la face arrière de ladite structure de caisse, - chaque moyen de rigidification forme un triangle avec les éléments adjacents de la structure de caisse, - les moyens de rigidification sont soudés à la structure de caisse, - le cadre a une forme sensiblement en U. L'invention concerne également un véhicule comportant une 25 telle structure de caisse et de tels moyens de rigidification. L'invention sera mieux comprise par la description ci-après de modes de réalisation donnés à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente la structure de caisse du véhicule 10 15 20 30 sans éléments de rigidification, 2907751 4 la figure 2 représente une vue de dessus de la structure de caisse 1 comportant des moyens de rigidification, la figure 3 représente une vue de la face arrière de la structure de caisse 1 comportant des éléments de 5 rigidification. On a également représenté sur la figure 1 les trois axes géométriques principaux du véhicule, c'est-à-dire l'axe longitudinal X, l'axe horizontal Y et l'axe vertical Z. Sur la figure 1, une structure de caisse 1 d'un véhicule 10 comporte une structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13) formant la base de la structure de caisse 1, et un cadre (20, 21, 22) en contact l'une sur l'autre, et au moins quatre pieds latéraux permettant de relier le cadre (20, 21, 22) à l a structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13). La structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13) est reliée au châssis et a 15 une forme sensiblement trapézoïdale comportant également au moins une paire d'éléments longitudinaux droit et gauche (10,11) tels que des longerons d'une part, et au moins une paire d'éléments transversaux parallèles de longueur différente, tels que par exemple une traverse avant 12 et une traverse extérieure 13 d'autre part. 20 Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, la traverse extérieure 13 a une longueur plus petite que celle de la traverse avant 12. Il sera compris que la traverse extérieure peut être de toute autre longueur et qu'elle peut par exemple être de même longueur que la traverse avant 12. 25 Le longeron gauche 10 relie l'extrémité gauche de la traverse avant 12 à l'extrémité gauche correspondante de la traverse extérieure 13 d'une part, et le longeron droit 11 relie l'extrémité droite de la traverse avant 12 à l'extrémité droite associée de la traverse extérieure 13. 30 Le cadre (20, 21, 22) est un élément sensiblement en forme de U comportant deux branches latérales (20, 21) situées selon l'axe 2907751 5 longitudinal du véhicule et une base 22 de longueur sensiblement égale à la longueur de la traverse avant 12 située selon l'axe transversal du véhicule. La base 22 du cadre (20, 21, 22) est reliée par ses deux 5 extrémités, aux extrémités correspondantes de la traverse avant 12 de l a structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13) par l'intermédiaire de deux pieds sensiblement verticaux (30, 32). La base 22 du cadre (20, 21, 22), la traverse avant 12 de la structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13) et les pieds sensiblement 10 verticaux (30, 32) constituent la face avant de la structure de caisse (1) et forment ainsi un plan sensiblement orthogonal au plan contenant la structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13). Deux montants (33, 34) relient respectivement la branche latérale gauche 20 du cadre (20, 21, 22) à l'extrémité gauche de la 15 traverse extérieure 13 de la structure porteuse (10, 11, 12, 13), et la branche latérale droite 21 du cadre (20, 21, 22) à l'extrémité droite de l a traverse extérieure 1 3 de l a structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13). La traverse extérieure 13 et les deux montants 33,34 forment alors un plan sensiblement orthogonal au plan du cadre (20, 21, 22) 20 de la structure de caisse 1. Deux chapelles de suspensions (2, 3) sont ancrées dans la structure de caisse 1, chacune des chapelles de suspensions (2, 3) étant reliées à la fois au cadre (20, 21, 22), à la structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13) et au montant (33, 34) correspondant. 25 Des moyens de rigidification (4, 5, 6, 7) permettent de renforcer la structure de caisse 1. A cet effet, un premier élément de rigidification 4 est conformément à la figure 2, assemblé par exemple par soudure d'une part à la base 22 et d'autre part à la branche latérale gauche 20 du cadre (20, 21, 22). Un deuxième élément de 30 rigidification 5, de même structure que le premier élément de rigidification, est également soudé par exemple, d'une part à la base 2907751 6 22 et d'autre part à la branche latérale droite 21 du cadre (20, 21, 22). La partie supérieure des éléments de rigidification verticales (33, 34) est sensiblement dans le même plan que les éléments de rigidification horizontales (4, 5). 5 Deux triangles rectangles sont ainsi formés dans le plan contenant le cadre (20, 21, 22). Ce plan constitue la face supérieure de la structure de caisse 1. Les éléments de rigidification (4, 5) permettent de brider les chapelles de suspensions (4, 5) dans un plan orthogonal. Un élément 10 de renfort profilé, en aluminium et soudé au cadre (20, 30, 40) permet par exemple d'améliorer la raideur en torsion de caisse de 12% pour un surpoids de structure de seulement 0,8kg. Conformément à la figure 3, un troisième et un quatrième élément de rigidification (6, 7) sont d'une part reliés à la traverse 15 extérieure 13, et d'autre part respectivement reliés au montant gauche 33 et au montant droit 34 dans un plan sensiblement vertical et orthogonal au plan comportant le cadre (20, 21, 22) de la structure de caisse 1. Le même renfort cité en exemple ci-dessus, et placé dans le 20 plan sensiblement vertical et orthogonal à la face supérieure de la structure de caisse 1 permet d'augmenter la rigidification en torsion de caisse de 13% pour un surpoids de seulement 1,5 kg. Il est avantageux de renforcer la structure de caisse 1 à la fois par l'intermédiaire d'éléments de rigidification (4, 5) placés sur la 25 face supérieure de la structure de caisse 1, et à la fois par l'intermédiaire d'éléments de rigidification (6, 7) situés sur une face arrière de la structure de caisse 1, la face arrière étant constituée par la traverse extérieure 13, et les montants gauche 33 et droit 34, dans le plan sensiblement vertical et orthogonal à la structure 30 porteuse de la structure de caisse 1. En effet, la combinaison des moyens de rigidification permet avantageusement de bloquer même 2907751 7 les plus petits mouvements dans ces deux plans et permet également d'accroître la rigidité en torsion de caisse. Les éléments de renforts cités en exemple ci-dessus permettent lorsqu'ils sont combinés d'accroître la rigidité en torsion de caisse d'au moins 35% pour un 5 surpoids de 2,4 kg. Les éléments de la structure de caisse 1 et les éléments de rigidification conformément au mode de réalisation ci-dessus sont de préférence soudés les uns aux autres. Il sera compris qu'ils peuvent également être fixées les uns aux autres par tout autre moyen de fixation, tels que des vis par exemple. Des chapes peuvent 10 être soudées sur les éléments de renfort, puis vissées sur la structure de caisse 1, afin de permettre le démontage de l'ensemble formé par les éléments de renfort et les chapelles d'amortisseurs, et permettre avantageusement un meilleur accès à toute l'architecture intérieure de la structure de caisse 1 rigidifiée. 15 L'accroissement de la rigidité en torsion de caisse souhaité dépend de la dimension et du positionnement des moyens de rigidification (4, 5, 6, 7) assemblés à la structure. Ainsi ces éléments de renforts peuvent avoir sensiblement une forme en V. L'intégration de moyens de rigidification dans la structure de 20 caisse 1 dans une zone aussi proche que possible de la fixation des amortisseurs permet avantageusement d'éviter des bras de levier qui pourraient agir sur les éléments de rigidification. Dans un autre mode de réalisation non représenté, la structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13) de la structure de caisse 1 a sensiblement 25 une forme rectangulaire. La branche latérale gauche 20 du cadre (20, 21, 22) et le longeron gauche 1 0 de l a structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13) d'une part, et la branche latérale droite 21 du cadre (20, 21, 22) et le longeron droit 11 de l a structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13) d'autre 30 part, forment alors des plans sensiblement orthogonaux à la structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13). 2907751 8 Il sera compris qu'une telle structure de caisse ainsi rigidifiée peut également être située à l'avant du véhicule. Une telle rigidification en torsion de caisse comportant ces renforts permet de brider les chapelles de suspension, et de 5 minimiser les éventuelles déformations importantes de la structure de caisse du véhicule. Ces moyens de rigidification en torsion sont simples à réaliser et permettent avantageusement de bloquer les mouvements du cadre de la structure de caisse sans alourdir le véhicule. 10 REVENDICATIONS 1. Structure de caisse (1) d'un véhicule, comportant i . une structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13), comportant une traverse extérieure (13), formant la base de la structure de caisse (1), et reliée à ii. un cadre (20, 21, 22), par l'intermédiaire d'au moins deux pieds latéraux (30, 32) et de deux montants gauche et droit (33, 34), le plan contenant le cadre (20, 21, 22) constituant la face supérieure de la structure de caisse (1) et le plan sensiblement vertical et orthogonal à la structure porteuse ( 1 0 , 1 1 , 12, 13) contenant la traverse extérieure (13) et les montants gauche (33) et droit (34), constituant la face arrière de la structure de caisse (1) iii. des chapelles d'amortisseurs (4, 5, 6, 7), iv. des moyens de rigidification en torsion de caisse caractérisé en ce que chaque moyen de rigidification est fixé entre deux éléments adjacents de la structure de caisse (1) de sorte qu'une extrémité d'un moyen de rigidification est disposée à proximité des chapelles d'amortisseurs (4, 5, 6, 7). 2. Structure de caisse (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de rigidification comportent au moins un élément de renfort (4, 5) fixé entre deux éléments adjacents de la face supérieure de la structure de caisse (1) 3. Structure de caisse (1) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens de rigidification comportent au moins un élément de renfort (6, 7) fixé entre deux éléments adjacents de la face arrière de la structure de caisse (1). 2907751 10 4. Structure de caisse (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de rigidification comportent deux éléments de renfort (4, 5) fixés entre deux 5 éléments adjacents de la face supérieure de ladite structure de caisse (1) et deux éléments de renfort (6, 7) fixés entre deux éléments adjacents de la face arrière de ladite structure de caisse (1). 10 5. Structure de caisse (1) d'un véhicule selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque moyen de rigidification (4, 5, 6, 7) forme un triangle avec les éléments adjacents de la structure de caisse (1). 15 6. Structure de caisse (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de rigidification (4, 5, 6, 7) sont soudés à la structure de caisse (1). 7. Structure de caisse (1) selon l'une des revendications 20 précédentes caractérisé en ce que le cadre (20, 21, 22) a une forme sensiblement en U. 8. Véhicule automobile comportant une structure de caisse (1) et des moyens de rigidification selon l'une des revendications 25 précédentes.