Brevet FR2915168A1 — publié le 20081024

CAPOT A ZONE CENTRALE RENFORCEE POUR VEHICULE. La présente invention concerne un capot à zone centrale renforcée pour véhicule, en particulier pour 5 véhicule automobile. Les constructeurs de véhicules, en particulier de véhicules automobiles, cherchent à réduire autant que possible l'impact des surfaces avant des véhicules, notamment des capots, lors d'un choc entre un piéton et 10 un véhicule. Cet objectif de sécurité passive pousse les constructeurs à mettre en place des moyens pour mieux protéger le piéton heurté par un véhicule, notamment en cas de heurt entre la tête du piéton et le capot du véhicule. 15 La sécurité des piétons en cas de choc avec un véhicule a fait l'objet d'une réglementation récente, qui sera rendue plus exigeante sur les nouveaux véhicules en 2010. Ceci oblige à apporter des modifications à la conception de la structure avant, au style et aux formes, 20 pour atteindre les nouveaux objectifs. Il importe de rappeler que, sur un capot de véhicule, les contraintes dues aux réglementations sur la sécurité des piétons évoquees ci-dessus viennent s'ajouter aux autres contraintes du cahier des charges, 25 parmi lesquelles les contraintes suivantes : indentation ou sensation de rigidité au toucher, rigidité à la manoeuvre en flexion et en torsion, robustesse du capot en position ouverte, en particulier sur béquille, bon comportement au roulage (pas de 30 vibration, et faible déformation sous l'effet des forces aérodynamiques), maintien non déformé du capot lors du croisement avec un camion, etc. De nombreuses solutions techniques ont déjà été proposées pour que les capots des véhicules répondent aux 35 réglementations en vigueur. La plus grande difficulté rencontrée dans la recherche de ces solutions techniques réside dans la faible distance entre le capot et certains points durs de la structure du véhicule ou du moteur. Une première solution consiste à augmenter cette distance en provoquant l'ouverture du capot avant impact. Cette solution, dite solution active , est très complexe et, par conséquent, très onéreuse, en particulier parce qu'elle nécessite l'installation d'un capteur de détection de chocs au niveau du pare-chocs, un traitement du signal émis par le détecteur et un système d'activation qui vient soulever le capot au niveau de ses charnières d'articulation avant que la tête du piéton ne heurte le capot. On connaît egalement des solutions dites passives , sans activation du capot, qui sont fondées sur une augmentation de l'espace entre la peau du capot et les éléments du moteur. Toutefois, ces solutions limitent les possibilités du design , augmentent le poids du capot et s'avèrent préjudiciables au champ de vision du conducteur. D'autres solutions consistent à rigidifier la structure du capot par l'apport de pièces supplémentaires ou d'éléments d'absorption. Ainsi, le document FR 2 879 148 décrit un capot de véhicule automobile, dans lequel la doublure est nervurée et le document EP 1 504 985 décrit un capot de véhicule avec un panneau de renfort qui comporte des nervures et des absorbeurs. On connaît également, selon le document WO 2005/058656 Al, un capot pour véhicule automobile, qui comporte une paroi formée à partir d'un premier matériau, et une doublure formée à partir d'un second matériau plus fragile que le premier matériau, la doublure comprenant des nervures, parallèles ou perpendiculaires entre elles. Toutefois, la solution décrite dans ce document est inadaptée aux capots de taille moyenne ou grande, aux contraintes spécifiques en situation de croisement de camion, aux problèmes rencontrés au centre du capot où la distance avec le moteur est faible, et ne permet pas d'atteindre les objectifs chiffrés relativement au critère de blessure de tête ou critère HIC (acronyme de Head Injury Criterium ). Le but de la présente invention est de fournir un capot à zone centrale renforcée pour véhicule, en particulier pour véhicule automobile, qui surmonte les inconvénients et difficultés des capots conçus selon les solutions techniques connues de l'art antérieur, en particulier les problèmes en partie centrale du capot. Un autre but de la présente invention est de fournir un tel capot, qui permette de satisfaire, d'une part, les critères imposés par la réglementation relative au choc d'un piéton contre un véhicule et, d'autre part, les contraintes de rigidité et de résistance en situation, par exemple, de croisement de camion. Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un tel capot, qui soit de conception simple, de fabrication aisée, et qui soit économique. Pour parvenir à ces buts, la présente invention conçoit un nouveau capot à zone centrale renforcée pour véhicule, en particulier pour véhicule automobile, qui comprend une peau en un premier matériau et une doublure en un matériau plus fragile que le matériau de la peau, assemblée bord à bord à la peau, la doublure étant pourvue d'un bras de renfort, dont une partie est située dans le centre du capot et d'autres parties à proximité de points durs du moteur. Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, le bras de renfort est un bras en forme de V , et le matériau du bras et de la doublure sont choisis de manière à ce que la doublure résiste lors d'un croisement de camion et casse lors d'un choc piéton dans les conditions des réglementations relatives audit choc piéton. Le bras de renfort présente, de préférence, une section en forme de U , la base du U formant la partie la plus éloignée de la peau du capot. Selon un mode de réalisation préféré également, la doublure est pourvue de renforts locaux supplémentaires situés au droit de points durs du moteur, destinés à venir s'appuyer sur lesdits points durs du moteur, de façon à absorber l'énergie du choc. De préférence, les renforts locaux présentent la forme de pontets. Chaque pontet peut présenter une section en forme de U , la base du U formant la partie la plus éloignée de la peau du capot et la plus rapprochée du point dur. De manière à créer des zones de plus faible résistance mécanique - zones de fragilité - la section en forme de U du bras de renfort ou des renforts locaux n'est pas uniforme. Les zones de fragilité peuvent être obtenues au moyen de sous épaisseurs situées dans les deux branches du U de la section, ou bien au moyen de sur épaisseurs situées dans les parties du U qui ne sont pas les branches du U formant la section. La peau du capot peut être, par exemple, en matériau métallique, tandis que la doublure peut être constituée, par exemple, à partir de matériaux thermoplastiques ou thermodurcissables, renforcés ou non. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 représente, de manière schématique, une doublure de capot automobile avec un bras de renfort en V , - les figures 2 à 6 illustrent un exemple de simulation d'un choc de la tête d'un piéton sur un capot avec doublure comportant un bras de renfort en V , en particulier une situation générale du choc (figure 2), une représentation plus détaillée sur le bras en V (figure 3), une représentation en coupe, schématique, du point de choc sur un point dur du moteur (figure 4), un graphe représentant le calcul du HIC en fonction du temps (figure 5) et un graphe représentant le déplacement de l'intrusion maximale de la tête au cours du choc (figure 6), - les figures 7 à 9 illustrent, de manière schématique, le fonctionnement d'un bras de renfort en V de doublure de capot lors d'un choc avec un piéton, selon la présente invention, - la figure 10 représente, de manière schématique, la section en forme de U du bras de renfort ou d'un pontet de renfort local, selon la présente invention, et - la figure 11 représente, de manière schématique, une variante de la section représentée sur la figure 10. En référence au dessin de la figure 1, on a représenté une doublure de capot de véhicule automobile, de référence générale 1, qui se présente sous la forme d'un cadre de faible épaisseur sensiblement plan et de mêmes dimensions que le capot du véhicule, référencé C. Les références 2 et 3 désignent des parties d'angle sensiblement renforcées dans la zone des charnières d'articulation du capot pour former des raidisseurs. La référence 4 désigne également un élément de renfort ou raidisseur dans la zone du support de gâche du capot. La doublure comporte également un bras de renfort, désigné par la référence 5, en forme de V , qui permet de répartir les efforts sans rupture de la doublure 1 et sert au traitement du choc d'un piéton avec la partie centrale du capot C. Pour certaines motorisations de véhicules, la distance entre les points durs du moteur, tels que le filtre, le cache moteur, etc., et le capot est faible. Dans de tels cas, l'utilisation d'un capot à doublure en forme de cadre seul, sans renfort, c'est-à-dire sans bras en V par exemple, ne pourrait pas être envisagée, parce que la peau du capot ne pourrait pas, à elle seule, atteindre les objectifs fixés par les réglementations en matière de choc piéton, en particulier les objectifs en terme de critère HIC. Le bras de renfort 5 en forme de V est en matériau fragile, comme la doublure 1 elle-même. Le capot de la présente invention, avec une peau en matériau métallique, et une doublure 1 en matériau plus fragile, renforcée par un bras de renfort 5 en matériau également plus fragile, permet d'obtenir un pic d'accélération important en début de choc d'une tête de piéton grâce à la rigidité de la doublure renforcée tout en limitant le second pic d'accélération lorsque la doublure s'est cassée et qu'elle vient en appui sur les points durs du moteur. Le bras de renfort 5, qu'il soit en forme de V ou dans une autre forme, est réalisé de telle manière que l'on peut piloter la hauteur et la durée du pic d'accélération dû au contact avec les points durs du moteur : la doublure 1 ne doit pas casser lors d'un croisement avec un camion, mais elle doit avoir une rupture contrôlée lors d'un choc piéton pour rester à une valeur de HIC de l'ordre de 1000 imposée par la réglementation. Ce pilotage de la valeur de l'accélération est obtenu par l'intégration de sur épaisseurs ou de sous épaisseurs locales dans la doublure, ce qui permet de gérer les points de rigidité ou de fragilité nécessaires à un bon comportement global de la doublure à la fois en statique et en choc piéton, comme il est expliqué plus loin dans le présent texte. L'intégration de renforts locaux sous forme de pontets, de cônes, ou de tout autre dispositif permettant de venir s'appuyer rapidement sur un point dur est également utilisée afin d'absorber l'énergie du choc au plus tôt. Avec cette intégration dans la forme de la doublure 1, l'absorption d'énergie est très tôt favorisée lors d'un choc par les effets de rigidité et de fragilité de l'ensemble constitué. On a représenté, sur les figures 2 à 6, un exemple de simulation d'un choc de la tête d'un piéton sur un capot C de véhicule avec une doublure 1 comportant un bras de renfort en V 5. Le point P de la figure 2 représente le point du choc. La zone du point P sur le bras 5 est également représentée sur la figure 3, de manière plus détaillée. La figure 4 est une représentation en coupe, schématique, du point P de choc de la tête d'un piéton, référencée T , sur le capot C d'un véhicule. Le capot C comporte une peau métallique, une doublure 1 avec un bras de renfort 5 en matériau composite. La flèche F représente la direction du choc et du déplacement de l'intrusion de la tête T du piéton lors du choc, en direction du moteur M du véhicule. La simulation est illustrée également par les graphes des figures 5 et 6. Le graphe de la figure 5 représente la mesure de l'accélération G de la tête T du piéton en fonction du temps au niveau du point P du bras de renfort 5. Deux simulations sont faites, G1 et G2, la deuxième simulation G2 étant obtenue en modifiant légèrement les hypothèses sous capot (simulation d'une petite différence de position de l'ordre de 1,5 mm liée aux dispersions de fabrication) de manière à vérifier la robustesse du concept de l'invention. Le graphe de la figure 6 représente la mesure de l'accélération G en fonction de l'intrusion I de la tête T dans le plan initial du capot, exprimée en mm. Deux simulations sont également faites, I1 et I2, la deuxième simulation I2 étant, comme précédemment, obtenue en modifiant légèrement les mêmes hypothèses sous capot évoquées ci-dessus. Le graphe de la figure 5 permet de calculer le critère HIC de blessure de tête en fonction du temps. Le graphe de la figure 6 permet de voir le déplacement I et l'intrusion maximale de la tête du piéton, qui est une donnée complémentaire parce que le critère HIC n'est pas fonction du déplacement I. La solution de la présente invention assure un gain en intrusion I par rapport à une solution conventionnelle 5 de doublure de capot en tôle. La cinématique de fonctionnement du bras de renfort 5 en forme de V est représentée, de manière schématique, sur les dessins des figures 7 à 9. Sur la figure 7, la tête T du piéton heurte le bras de renfort 5 10 au dessus d'un point dur du moteur illustré par la référence 10, puis provoque l'enfoncement du bras de renfort 5 dans la zone de choc et l'intrusion de la tête T dans la direction de la flèche F avec cassure d'une première branche 5a de la section du bras de renfort 5 15 (figure 8). Enfin, il y a heurt de la tête T de piéton sur le point dur 10 du moteur avec interposition du bras de renfort 5 ou d'un renfort local intégré au bras de renfort 5, la cassure de l'autre branche 5c de la section en forme de U et la cassure de la base 5b de la 20 section en forme de U permettent une forte absorption d'énergie très tôt dans le choc (figure 9). L'intégration de sur épaisseurs ou de sous épaisseurs dans la section du bras de renfort 5 ou, en variante, dans des renforts locaux intégrés au bras de 25 renfort 5, comme mentionné précédemment, est mieux représentée sur les dessins des figures 10 et 11. Sur le dessin de la figure 10, on a représenté la section en forme de U du bras de renfort 5, étant entendu que la même section en forme de U peut être 30 celle de renforts locaux en forme de pontets. La section comprend deux branches 5a et 5c autour d'une base 5b et de parties de socle 5d. Les deux branches 5a et 5c présentent des sous épaisseurs 6a et 6c, respectivement, qui constituent des zones de fragilité, afin de provoquer 35 la cassure de la section et d'absorber ainsi l'énergie du choc. On a représenté sur le dessin de la figure 11 une variante de réalisation de la figure 10, dans laquelle les sous épaisseurs sont remplacées par des sur épaisseurs désignées e sur les parties de base 5b et de socle 5d de la section en forme de U , les branches du U , 5a et 5c, étant alors des zones de fragilité, ayant pour fonction de permettre l'absorption d'énergie au plus tôt dans le choc. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ci-dessus à titre d'exemples ; d'autres modes de réalisation peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Capot à zone centrale renforcée pour véhicule, en particulier pour véhicule automobile, qui comprend une peau en un premier matériau et une doublure (1) en un matériau plus fragile que le matériau de la peau, assemblée bord à bord à la peau, caractérisé en ce que la doublure (1) est pourvue d'un bras de renfort (5), dont une partie est située dans le centre du capot et d'autres parties à proximité de points durs du moteur. 2. Capot selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit bras de renf_o.r., (5) est un bras de renfort en forme de V . 3. Capot selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau du bras de renfort (5) et de la doublure (1) sont choisis de manière à ce que la doublure (1) résiste lors d'un croisement de camion et casse lors d'un choc piéton dans les conditions des règlements relatifs audit choc piéton. 4. Capot selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bras de renfort (5) présente une section en forme de U , la base (5b) du formant la partie la plus éloignée de la peau du capot. 5. Capot selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la doublure (1) est pourvue de renforts locaux situés au droit de points durs du moteur, destinés à venir s'appuyer sur lesdits points durs du moteur, de façon à absorber l'énergie du choc. 6. Capot selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits renforts locaux présentent la forme de pontets. 7. Capot selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque pontet présente une section en forme de U , la base du U formant la partie la plus éloignée de la peau du capot. 8. Capot selon l'une quelconque des revendications 4 et 7, caractérisé en ce l'épaisseur de la section enforme de U n'est pas uniforme, de manière à créer des zones de fragilité mécanique. 9. Capot selon la revendication 8, caractérisé en ce que les zones de fragilité mécanique sont prévues au moyen de sous épaisseurs (6a, 6c) situées dans les deux branches (5a, 5c) du U formant la section en forme de U . 10. Capot selon la revendication 8, caractérisé en ce que les zones de fragilité mécanique sont prévues au moyen de sur épaisseurs (e) situées dans les parties du U formant la section en forme de U qui ne sont pas les branches du U . 11. Capot selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la peau est en matériau ou 15 alliage métallique. 12. Capot selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la doublure (1) est en matériau thermoplastique ou thermodurcissable, renforcé ou non.