Brevet FR2902068A1 — publié le 20071214

-1- Domaine technique : La présente invention concerne une pièce de structure pour bloc avant de véhicule automobile. Etat de la technique : On sait qu'un bloc avant doit être suffisamment rigide pour transmettre des efforts reçus par l'extrémité avant du véhicule, afin de diminuer les coûts de réparation du véhicule en cas de petit choc. Les efforts reçus sont transmis à l'avant de la caisse en blanc du véhicule dans leur plus grande partie par l'intermédiaire d'une voie haute de transmission, comprenant la poutre de chocs et l'avant des longerons principaux auxquels elle est raccordée. La caisse en blanc désigne la structure du véhicule comprenant les longerons, le tablier, le plancher, le pavillon et ses montants, l'extension avant supportant le moteur et les trains roulants, comprenant notamment le berceau moteur. Le berceau moteur désigne une pièce structurelle qui supporte le moteur et éventuellement d'autres éléments du bloc moteur du véhicule. Une partie des efforts reçus par l'extrémité avant peut en outre être transmise à la caisse en blanc par l'intermédiaire d'une voie basse de transmission, comprenant une pièce de structure agencée en dessous des longerons. Cette pièce comprend deux prolonges métalliques, appelées prolonges du berceau , s'étendant sensiblement dans la direction longitudinale depuis le berceau moteur vers l'extrémité avant du véhicule, sensiblement parallèlement aux longerons. Grâce aux prolonges de berceau, le bloc avant dispose d'une voie basse de transmission d'efforts, qui vient s'ajouter à la voie haute principale. Il en résulte que les efforts sont mieux transmis à la caisse en blanc, et leur transmission est répartie en davantage de points de la caisse en blanc. Comme ces prolonges de berceau sont utilisées pour transmettre des efforts à la caisse en blanc, elles sont rigides. Lorsque l'effort est très important, par exemple lors d'un choc à haute vitesse, elles sont conçues pour pouvoir flamber, notamment en leur donnant une forme longue et mince, et en intégrant des zones de faiblesse. On entend par choc à faible vitesse un choc à une vitesse inférieure ou égale à 16 km/h (kilomètres par heure), par exemple un choc réparabilité , appelé encore choc assurance , et par choc à haute vitesse, un choc ayant lieu à plus de 16 km/h. Problème posé par cet état de la technique : Le bloc avant de l'état de la technique est suffisamment rigide pour transmettre les efforts reçus. -2-Toutefois, outre les qualités de transmission d'effort, les constructeurs automobiles recherchent un bloc avant capable de se déformer pour absorber le plus d'énergie possible, et ainsi diminuer la quantité d'énergie transmise à la caisse en blanc, afin de préserver les occupants du véhicule. Solution proposée par l'invention : La présente invention vise à répondre à cette préoccupation. A cet effet, l'invention a pour objet une pièce de structure pour bloc avant de véhicule automobile, s'étendant depuis un berceau moteur vers l'extrémité avant du véhicule, configurée de manière à transmettre des efforts reçus par l'extrémité avant au berceau moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend majoritairement de la matière plastique. Par majoritairement , on entend que plus de la moitié du volume de la pièce de structure est réalisée en matière plastique. On inclut dans matière plastique les matériaux composites dont la matrice est réalisée en matière plastique. Le volume de métal ou de matière plastique est calculé en divisant la masse de métal ou de matière plastique par sa masse volumique. Ainsi, la pièce de structure peut comporter du métal, mais ce métal est présent en quantité minoritaire. La matière plastique majoritaire est disposée dans la pièce de structure de façon à absorber l'énergie d'un choc à haute vitesse, en se déformant. En revanche, cette matière plastique ne se déforme pas lors d'un choc à faible vitesse, elle remplit uniquement une fonction de transmission d'effort. Cette fonction de rigidité est obtenue par la conformation de la pièce de structure, notamment par la présence de nervures. La fonction d'absorption d'énergie est obtenue par la compression de la pièce de structure sur elle-même sensiblement dans la direction longitudinale du véhicule, au moyen de sa géométrie, des matériaux utilisés et de réseaux de nervures. Les inventeurs à l'origine de cette invention ont eu l'idée d'utiliser une pièce dont la fonction traditionnelle est structurelle pour en faire une pièce capable d'absorber de l'énergie. Cette pièce possède les mêmes qualités de transmission d'effort que les prolonges de berceau de l'état de la technique, tout en offrant des qualités supplémentaires d'absorption d'énergie, ces propriétés étant générées par la présence majoritaire de matière plastique dans la pièce de structure. En effet, la pièce de structure est capable de transmettre des efforts au berceau du véhicule, c'est-à-dire qu'elle est particulièrement rigide, suffisamment pour ne 35 pas se déformer à faible vitesse. Ainsi, elle peut servir de cellule rigide pour épargner -3- certaines pièces, ce qui est particulièrement intéressant du point de vue des coûts de réparabilité lors d'un choc à faible vitesse. Parmi les avantages de l'invention, on notera en outre que la pièce de structure permet d'alléger le bloc avant du véhicule, puisque l'utilisation de matière plastique permet d'utiliser moins de métal. Par ailleurs, l'utilisation de matière plastique autorise une fabrication plus aisée et moins coûteuse de la pièce de structure. Modes de réalisation particuliers avantaqeux : L'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - La pièce de structure comprend deux prolonges s'étendant chacune entre le berceau et l'avant du véhicule. Ces prolonges constituent une voie de transmission supplémentaire des efforts reçus par l'avant du véhicule vers le berceau. - La pièce de structure est constituée par ou comprend un plateau configuré pour s'étendre sensiblement depuis le berceau vers l'avant du véhicule. Ce plateau constitue de préférence un cloisonnement du bloc moteur. Il a pour avantage de transmettre les efforts reçus lors d'un choc par l'avant du véhicule vers toute la partie transversale du berceau. Le cas où la pièce comprend à la fois les prolonges et le plateau est particulièrement intéressant car il permet de transmettre une partie des efforts reçus par les prolonges dans ce plateau, et vice-versa. Ce gain en rigidité encourage l'utilisation de matière plastique à la place du métal. - Les prolonges et le plateau sont réalisés d'un seul tenant. Le nombre de pièces à monter sur le bloc avant est donc diminué. Par l'assemblage du plateau et des prolonges, les inventeurs à l'origine de cette invention ont eu l'idée de rassembler en une seule pièce deux fonctions assurées auparavant de façon indépendante par des pièces distinctes, à savoir la fonction structurelle des prolonges et la fonction de protection du bloc moteur assurée par un plateau. - La liaison entre les prolonges et le plateau comporte des moyens de renfort, notamment des nervures. Ces moyens permettent de dissiper davantage les efforts reçus par les prolonges dans le plateau, et vice-versa. - La pièce de structure est obtenue par moulage, notamment par injection et/ou compression. Il en ressort que son coût de fabrication et de montage est particulièrement intéressant. En particulier, on peut intégrer, notamment par surmoulage, des éléments de fixation de la pièce de structure avec d'autres éléments du véhicule. -4-La pièce de structure est intégralement réalisée dans un matériau non métallique, ce qui fournit une pièce encore plus légère et de fabrication particulièrement aisée. - La pièce de structure comprend des moyens de rigidification tels que des nervures ou un insert métallique. En particulier, un insert métallique peut servir à la fixation d'un élément sur la pièce de structure. - La pièce de structure comprend des moyens de fixation au berceau moteur. Elle est donc directement montée sur ce berceau. - La pièce de structure comprend des moyens de fixation à un absorbeur de chocs inférieur, destiné à traiter des chocs piétons. Cet absorbeur de chocs comprend par exemple une traverse inférieure, agencée à hauteur du tibia d'un piéton, destinée à épargner son genou en cas de choc. Les moyens de fixation comprennent par exemple deux platines, de préférence réalisées d'un seul tenant avec l'extrémité avant de chacune des prolonges. - La pièce de structure intègre des organes fonctionnels choisis parmi des moyens d'isolation thermique, acoustique ou chimique, des moyens anti-gravillonnage, une trappe d'accès au moteur, un conduit d'air, un convergent inférieur du véhicule. Ainsi, comme la pièce de structure comprend de la matière plastique, il est facile, en prévoyant des logements spécifiques ou des moyens de fixation spécifique, ou bien par surmoulage, d'équiper la pièce de structure d'organes fonctionnels habituellement agencés sous un moteur. Il en ressort que l'on peut monter ces organes fonctionnels sur la pièce de structure hors de la chaîne de montage, de façon à fournir un module pré-équipé à monter sur le bloc avant, ce qui permet de gagner du temps lors de l'assemblage du véhicule tout en simplifiant cet assemblage. Description d'exemples : Un exemple de pièce de structure selon l'invention est illustré en se référant aux figures qui ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'une pièce de structure selon un premier mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est une vue en perspective d'une pièce de structure selon un second mode de réalisation de l'invention. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la pièce de structure comprend deux prolonges 10 dont l'une est représentée sur la figure 1. Cette prolonge comprend une extrémité arrière 12 fixée au berceau moteur du véhicule par l'intermédiaire de pions d'indexage 14, et une extrémité avant 16, fixée, par -5- l'intermédiaire d'une platine inférieure 18 surmoulée, à un absorbeur destiné à traiter les chocs piétons. La prolonge 10 est réalisée en matière plastique, elle comporte des nervures 20 de rigidification, ainsi qu'un insert métallique 22 surmoulé, tel qu'un écrou fileté, servant par exemple pour la fixation d'une traverse inférieure. Comme on peut le constater sur la figure, le volume de l'insert métallique est relativement faible à coté du volume de matière plastique utilisé pour fabriquer la prolonge 10. Selon un second mode de réalisation, une pièce de structure 26 selon l'invention, représentée sur la figure 2, comprend deux prolonges 28, similaires à la prolonge 10 de la figure 1, réalisées d'un seul tenant avec un plateau 30 assurant le cloisonnement du bloc moteur du véhicule. La liaison entre le plateau 30 et les prolonges 28 est renforcée par des nervures 32. Ce plateau 30 peut intégrer plusieurs organes fonctionnels non représentés. 15 Références Vocabulaire général Désignation dans les exemples sur les figures 10 Pièce de structure Cette pièce comprend deux prolonges identiques à la prolonge 10 12 Extrémité arrière de la pièce de structure 14 Moyen de fixation au berceau Pion d'indexage moteur 16 Extrémité avant de la pièce de structure 18 Moyen de fixation à un Platine inférieure 18 absorbeur de chocs inférieur 20 Moyen de rigidification Nervure 22 Moyen de rigidification Insert métallique 26 Pièce de structure Ensemble des prolonges 28 et du plateau 30 28 Prolonges 30 Plateau Plateau de cloisonnement du bloc REVENDICATIONS 1. Pièce de structure (10 ; 26) pour bloc avant de véhicule automobile, s'étendant depuis un berceau moteur vers l'extrémité avant du véhicule, configurée de manière à transmettre des efforts reçus par l'extrémité avant du véhicule au berceau moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend majoritairement de la matière plastique. 2. Pièce de structure (10 ; 26) selon la revendication 1, comprenant deux prolonges (10 ; 28) s'étendant chacune entre le berceau et l'avant du véhicule. 3. Pièce de structure (26) selon la revendication 1 ou 2, comprenant un plateau (30) configuré pour s'étendre sensiblement horizontalement depuis le berceau vers l'avant du véhicule. 4. Pièce de structure (26) selon les revendications 2 et 3, dans laquelle les prolonges (28) et le plateau (30) sont réalisés d'un seul tenant. 5. Pièce de structure (26) selon la revendication 4, dans laquelle la liaison entre les prolonges (28) et le plateau (30) comporte des moyens de renfort, notamment des nervures (32). 6. Pièce de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, obtenue par moulage. 7. Pièce de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, intégralement réalisée dans un matériau non métallique. 8. Pièce de structure (10 ; 26) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant des moyens de rigidification tels que des nervures (20) ou un insert métallique (22). 9. Pièce de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant des moyens de fixation (14) au berceau moteur. 10. Pièce de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant des moyens de fixation (18) à un absorbeur de chocs inférieur, destiné à traiter des chocs piéton. 11. Pièce de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, intégrant des organes fonctionnels choisis parmi des moyens d'isolation thermique, acoustique ou chimique, des moyens anti-gravillonnage, une trappe d'accès au moteur, un conduit d'air, un convergent inférieur du véhicule.