Brevet FR2906214A1 — publié le 20080328

Structure de caisse de véhicule automobile. L'invention concerne les structures de caisses de véhicules automobiles. L'invention concerne plus particulièrement une structure de caisse de véhicule automobile comportant : - deux longerons supérieurs longitudinaux sensiblement parallèles comprenant chacun une jambe de suspension s'étendant vers le bas, lesdits longerons étant fixés à un pare-choc par l'intermédiaire de premiers éléments d'absorption d'énergie, - deux longerons inférieurs, qui s'étendent sensiblement parallèlement aux longerons supérieurs, chaque longeron inférieur étant fixé à une des jambes de suspension. Le document FR-A-2 813 270 décrit un exemple d'une telle structure. La présente invention a pour but de perfectionner les structures de caisse de ce type, notamment pour éviter une déformation permanente des jambes de suspension lorsque le véhicule automobile subit un choc avant à relativement basse vitesse. A cet effet, conformément à l'invention chaque longeron inférieur est relié au pare-choc par l'intermédiaire d'un deuxième élément d'absorption d'énergie et est fixé à la jambe de suspension correspondante par une liaison frangible adaptée pour se rompre sous un effort longitudinal de cisaillement prédéterminé inférieur à 15000 Newtons. Grâce à ces dispositions, on assure que lors d'un choc longitudinal, par exemple avec un véhicule venant en sens inverse, avec une vitesse relative inférieure à une vitesse limite Vlim le pare-choc appuie sur les extrémités de longerons supérieurs et inférieurs par l'intermédiaire des premiers et deuxièmes éléments d'absorption qui se déforment et se compriment en absorbant une première 2906214 2 quantité importante de l'énergie du choc. Pour un effort sur la liaison frangible supérieur à un effort prédéterminé, intervenant pour une vitesse relative inférieure à ladite vitesse limite Vlim, la liaison 5 frangible se rompt pour éviter en particulier de soumettre les jambes de suspension à une contrainte risquant de les déformer de manière permanente. Par cette structure de caisse, il est ainsi possible d'éviter que pour des chocs inférieurs à la 10 vitesse Vlim les longerons supérieurs et leurs jambes de suspension aient des déformations permanentes, rendant la structure de caisse réparable pour un coût acceptable. Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à 15 l'autre des dispositions suivantes : - l'effort prédéterminé est inférieur à un effort limite qui, s'il était appliqué à la jambe de suspension au niveau de sa jonction avec le longeron inférieur, provoquerait une déformation plastique permanente de ladite 20 jambe de suspension ; - la structure de caisse de véhicule automobile comprend en outre des moyens de guidage des longerons inférieurs par rapport à la jambe de suspension adaptés pour permettre aux longerons inférieurs de se déplacer vers 25 l'arrière sur une première distance déterminée lorsque la liaison frangible est rompue, jusqu'à une position de butée où lesdits longerons inférieurs sont destinés à venir en appui sur un berceau moteur ; - ladite première distance est comprise entre 5 mm 30 et 20 mm ; - la structure de caisse de véhicule automobile comprend en outre une traverse, et les moyens de guidage comprennent deux coulisseaux et chaque liaison frangible solidarise ensemble l'un des coulisseaux avec l'un des 35 longerons inférieurs et la traverse, chaque coulisseau étant solidarisé avec l'une des jambes de suspension ; 2906214 3 - chaque liaison frangible comprend deux organes de fixation frangibles qui sont deux rivets ; -chaque longeron inférieur comprend un premier profilé longitudinal et un deuxième profilé transversal 5 solidarisés ensemble, et la traverse pénètre dans chacun des deuxièmes profilés transversaux ; - chaque coulisseau a une forme de profilé en T inversé comprenant deux branches transversales et une branche verticale, les deux branches latérales étant en 10 appui sous la traverse et la branche verticale étant engagée dans une rainure longitudinale de la traverse et dans une rainure longitudinale de l'un des longerons inférieurs ; - chaque coulisseau est percé d'un trou traversé 15 par une vis solidarisant ledit coulisseau à un écrou de la jambe de suspension. L'invention se rapporte également à un véhicule automobile comprenant : - une cellule formant un habitacle du véhicule, 20 - un berceau moteur inférieur s'étendant vers l'avant à partir de ladite cellule, - une structure de caisse telle que définie ci-dessus, dans laquelle les longerons supérieurs sont solidarisés avec ladite cellule et ledit berceau moteur 25 est à une première distance non nulle de l'extrémité arrière de chacun des longerons inférieurs ; - les longerons inférieurs sont adaptés pour pouvoir se déplacer vers l'arrière sur une première distance déterminée lorsque la liaison frangible est 30 rompue, jusqu'à une position de butée où lesdits longerons inférieurs sont empêchés de se déplacer vers l'arrière par le berceau moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description 35 suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. 2906214 4 Sur les dessins . - la figure 1 est une vue écorchée en perspective d'un véhicule automobile avec une structure de caisse conforme à l'invention, 5 - la figure 2 est une vue partielle en perspective à échelle agrandie de la structure de caisse de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective à échelle encore agrandie de la structure de caisse de la figure 2 10 sans le longeron supérieur et la jambe de suspension, - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 sans le longeron inférieur, -la figure 5 est une vue en perspective du coulisseau avec la liaison frangible, 15 - la figure 6 est une vue similaire à la figure 3, montrant la structure de caisse après un choc suffisant pour rompre la liaison frangible susmentionnée, - la figure 7 est une vue partielle en coupe transversale de la structure de caisse selon la ligne 20 repérée VII-VII à la figure 3, montrant la liaison frangible de la figure 3 et une vis de fixation du coulisseau susmentionné à la jambe de suspension. La figure 1 est une vue en perspective d'un véhicule automobile 1 comportant une cellule 2 d'habitacle 25 automobile, une structure de caisse 4 pour supporter des organes mécaniques du véhicule comme un moteur à combustion interne avec une boite de vitesses, ladite structure de caisse 4 étant située en avant de la cellule 2, et un berceau moteur 3 inférieur s'étendant vers l'avant du 30 véhicule depuis la cellule 2. La structure de caisse 2 est visible d'une manière plus détaillée en figure 2 et est constituée de deux longerons supérieurs 10 sensiblement parallèles solidarisés à la cellule 2 et la supportant en passant sous ladite 35 cellule 2 par une forme en échelon, lesdits longerons supérieurs comprenant chacun à leur extrémité avant 11 une 2906214 5 jambe de suspension 13 s'étendant vers le bas. Les extrémités avant des longerons supérieurs sont fixées à un pare-choc 30 (schématiquement et partiellement représenté) par l'intermédiaire de premiers éléments d'absorption 5 d'énergie 12, de type connu. La structure de caisse 4 comprend en outre deux longerons inférieurs 20, qui s'étendent sensiblement parallèlement aux longerons supérieurs 10, chaque longeron inférieur 20 étant fixé à une des jambes de suspension 13. 10 Ladite structure de caisse 4 comprend en outre avantageusement une traverse 50 reliant les extrémités avant des deux longerons inférieurs. Cette traverse 50 est couramment utilisée pour supporter par exemple le radiateur du véhicule 1. 15 Les extrémités avant 21 de chaque longeron inférieur 20 sont aussi reliées au pare-choc 30 par l'intermédiaire de deuxièmes éléments d'absorption d'énergie 23. Lesdites extrémités avant 21 sont liées aux jambes 20 de suspension 13, ellesmêmes liées rigidement aux longerons supérieurs 10, tandis que les extrémités arrière desdits longerons inférieurs 20 font face à des extrémités du berceau 3 avec une première distance dl. En variante, les extrémités arrière desdits longerons inférieurs 25 pourraient être enfilées avec jeu sur des éléments de réception du berceau moteur 3. Cette structure de caisse permet notamment, en cas de choc longitudinal avec un deuxième véhicule venant en sens inverse, d'accrocher des organes mécaniques du 30 deuxième véhicule à l'aide des longerons inférieurs pour éviter que, au moment du choc le premier véhicule ne chevauche le deuxième véhicule ou ne pénètre le deuxième véhicule. En outre, ladite structure permet une absorption 35 d'énergie cinétique particulièrement importante lors des chocs à basse vitesse inférieurs à une vitesse limite Vlim, 2906214 6 par exemple de environ 15 km/h, grâce à la présence des éléments d'absorption d'énergie 12, 23. De plus, la structure de caisse décrite ici permet un certain recul des longerons inférieurs 20 sans imposer 5 de déformation plastique aux jambes de suspension 13, ce qui limite les frais de réparation du véhicule. A cet effet, lesdites jambes de suspension 13 sont reliées aux longerons inférieurs 20 par des liaisons frangibles 40, bien visibles sur les figures 3 à 5. Chaque 10 liaison frangible 40 comprend dans ce mode de réalisation deux organes de fixation frangibles 42, par exemple des rivets. Un coulisseau 41 entièrement visible dans la perspective de la figure 5 présente une forme générale de 15 profilé en T inversé allongée selon la. direction longitudinale et percée en son centre par un trou 43 permettant de solidariser la branche verticale du T dudit coulisseau 41 grâce à une vis 46 traversant ledit trou 43 et venant en prise avec un écrou intégré dans la partie 20 inférieure des jambes de suspension 13. Ce mode de fixation donné à titre d'exemple est représenté en figure 7. Dans le mode de réalisation présenté notamment en figure 3, le longeron inférieur 20 est constitué d'un premier profilé longitudinal 26 et d'un deuxième profilé 25 transversal 27, solidarisés entre eux par exemple par un cordon de soudure 28. Le deuxième profilé transversal 27 du longeron inférieur 20 permet d'accueillir transversalement la traverse 50 à travers une ouverture d'extrémité dudit deuxième profilé transversal 27, et permet d'accueillir le 30 coulisseau 41 verticalement à travers des fenêtres inférieures dudit deuxième profilé transversal 27 et de la traverse 50. Deux branches latérales du coulisseau 41 en forme de profilé en T inversé se positionnent en appui sous la 35 paroi supérieure du profilé de la traverse 50 et la branche verticale du coulisseau 41 est engagée dans une rainure 2906214 7 longitudinale 45 de la traverse 50 (visible en figure 4) et dans une rainure longitudinale 25 du longeron inférieur 20 (visible en figures 3 et 6). Les organes de fixation frangibles 42 traversent et solidarisent ensemble les 5 coulisseaux 41, la traverse 50 et les longerons inférieurs 20, formant ainsi un cadre rigide en forme de U. Comme cela est visible dans la vue en coupe transversale de la figure 7, la vis 46 solidarise quant à elle, le coulisseau 41 avec un écrou intégré à une des 10 jambes de suspension 13. Dans la position assemblée, de la figure 3, une deuxième distance d2 sépare une première surface 24 du longeron inférieur 20 en regard d'une deuxième surface 44 du coulisseau 41, ladite deuxième distance d2 étant 15 supérieure à la première distance dl entre les longerons inférieurs 20 et le berceau moteur 3. Lors d'un choc d'intensité suffisante, c'est-à-dire provoquant sur la liaison frangible 40 un effort longitudinal de cisaillement prédéterminé supérieur à un 20 effort de rupture et inférieur à un effort de 15000 Newtons, ladite liaison frangible 40 se rompt et permet le glissement du longeron inférieur 20 et de la traverse 50 dans les rainures longitudinales 25, 45, de ladite première distance déterminée dl jusqu'à une position de butée, où 25 lesdits longerons inférieurs 20 viennent en butée contre le berceau moteur 3. Ledit effort prédéterminé se produit lors d'un choc à une vitesse inférieure à la vitesse limite Vlim non nulle, et est supérieur à un effort minimum de 7500 Newtons en dessous duquel la structure de caisse n'est pas 30 affectée par ledit choc, par exemple :L'effort produit lorsque le véhicule impacte un piéton. Lorsque la liaison frangible 40 est rompue et les longerons inférieurs 20 en butée contre le berceau moteur 3, représenté en figure 6, la première surface 24 du 35 longeron inférieur 20 et la deuxième surface 44 du coulisseau 41 sont alors distantes d'une troisième distance 2906214 8 d3 sensiblement égale à la différence entre ladite deuxième distance d2 et ladite première distance dl. Dans cette position de butée, la liaison frangible 40 permet de décharger les longerons supérieurs 10 des 5 efforts de déformation résultant du choc en les dirigeant vers le berceau moteur 3, créant ainsi une voie de passage d'efforts vers celui-ci et permettant d'éviter d'avoir des déformations permanentes de la jambe de suspension 13 après un tel choc, rendant la structure de caisse réparable. 10 Pour un choc à une vitesse supérieure à Vii., les déformations de la structure de caisse augmentent, la rendant dans la plupart des cas non réparable. Bien entendu, le mode de réalisation décrit précédemment n'est nullement limitatif. Il est notamment 15 possible de réaliser une liaison frangible 40 entourant le longeron inférieur 20, contrairement au mode de réalisation décrit ci-dessus pour lequel le longeron inférieur 20 entoure la liaison frangible 40. REVENDICATIONS 1. Structure de caisse de véhicule automobile comportant . - deux longerons supérieurs (10) longitudinaux sensiblement parallèles comprenant chacun une jambe de suspension (13) s'étendant vers le bas, lesdits longerons étant fixés à un pare-choc (30) par l'intermédiaire de premiers éléments d'absorption d'énergie (12), - deux longerons inférieurs (20), qui s'étendent sensiblement parallèlement aux longerons supérieurs (10), chaque longeron inférieur (20) étant fixé à une des jambes de suspension (13), caractérisé en ce que chaque longeron inférieur (20) est relié au pare-choc (30) par l'intermédiaire d'un deuxième élément d'absorption d'énergie (23) et est fixé à la jambe de suspension (13) correspondante par une liaison frangible (40) adaptée pour se rompre sous un effort longitudinal de cisaillement prédéterminé inférieur à 15000 Newtons. 2. Structure de caisse de véhicule automobile selon la revendication 1, dans laquelle l'effort prédéterminé est inférieur à un effort limite qui, s'il était appliqué à la jambe de suspension (13) au niveau de sa jonction avec le longeron inférieur (20), provoquerait une déformation plastique permanente de ladite jambe de suspension (13). 3. Structure de caisse de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens de guidage des longerons inférieurs (20) par rapport à la jambe de suspension (13) adaptés pour permettre aux longerons inférieurs (20) de se déplacer vers l'arrière sur une première distance déterminée (dl) lorsque la liaison frangible (40) est rompue, jusqu'à une position de butée où lesdits longerons inférieurs (20) sont destinés à venir en appui sur un berceau moteur (3). 4. Structure de caisse de véhicule automobile selon la revendication précédente, dans laquelle ladite première 2906214 10 distance (dl) est comprise entre 5 mm et 20 mm. 5. Structure de caisse de véhicule automobile selon la revendication 3 ou 4, comprenant en outre une traverse (50) dans laquelle les moyens de guidage comprennent deux 5 coulisseaux (41) et chaque liaison frangible (40) solidarise ensemble l'un des coulisseaux (41) avec l'un des longerons inférieurs (20) et la traverse (50), chaque coulisseau (41) étant solidarisé avec l'une des jambes de suspension (13). 10 6. Structure de caisse de véhicule automobile selon la revendication précédente, dans laquelle chaque liaison frangible (40) comprend deux organes de fixation frangibles (42) qui sont deux rivets. 7. Structure de caisse de véhicule automobile selon 15 l'une quelconque des revendications 5 à 6, dans laquelle chaque longeron inférieur (20) comprend un premier (26) profilé longitudinal et un deuxième profilé (27) transversal solidarisés ensemble, et dans laquelle la traverse (50) pénètre dans chacun des deuxièmes profilés 20 transversaux (27). 8. Structure de caisse de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans laquelle chaque coulisseau (41) a une forme de profilé en T inversé comprenant deux branches transversales et une branche 25 verticale, les deux branches latérales étant en appui sous la traverse (50) et la branche verticale étant engagée dans une rainure longitudinale de la traverse (45) et dans une rainure longitudinale de l'un des longerons inférieurs (25). 9. Structure de caisse de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans laquelle chaque coulisseau (41) est percé d'un trou (43) traversé par une vis (46) solidarisant ledit coulisseau (41) à un écrou de la jambe de suspension (13). 10. Véhicule automobile comprenant : - une cellule (2) formant un habitacle du véhicule, 30 35 2906214 11 - un berceau moteur (3) inférieur s'étendant vers l'avant à partir de ladite cellule (2). - une structure de caisse (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle 5 les longerons supérieurs (10) sont solidarisés avec ladite cellule (2) et ledit berceau moteur (3) est à une première distance (dl) non nulle de l'extrémité arrière de chacun des longerons inférieurs (20). 11. Véhicule automobile selon la revendication 10 précédente, dans lequel les longerons inférieurs (20) sont adaptés pour pouvoir se déplacer vers l'arrière sur une première distance déterminée (dl) lorsque la liaison frangible est rompue, jusqu'à une position de butée où lesdits longerons inférieurs (20) sont empêchés de se 15 déplacer vers l'arrière par le berceau moteur (:3).