Brevet FR2933652A1 — publié le 20100115

DISPOSITIF ABSORBEUR DE CHOC POUR VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif permettant d'absorber l'énergie produite au cours d'un choc. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine automobile. Il est connu de protéger la structure de caisse d'un véhicule automobile en 10 plaçant des dispositifs absorbeurs de chocs entre les pare-chocs et la structure de caisse. L'idée est de dissiper au maximum l'énergie de choc avant qu'elle n'atteigne la structure de caisse, évitant ainsi à cette dernière de se déformer notamment au niveau des longerons qui sont traditionnellement intégrés dans le plancher du véhicule. 15 Parmi les dispositifs absorbeurs de chocs connus de l'état de la technique, on distingue ceux dans lesquels la dissipation de l'énergie de choc s'opère par déformation d'une structure alvéolaire en matériau thermoplastique. Un tel dispositif absorbeur de choc se présente généralement sous la forme d'une poutre 20 qui est solidarisée transversalement sur la structure de caisse, au niveau du plancher du véhicule, et qui est par ailleurs en appui contre les extrémités des longerons. Dans le détail, la structure alvéolaire consiste en une juxtaposition de 25 cellules hexaédriques, qui sont le plus souvent réparties en plusieurs couches superposées. Ces cellules sont par ailleurs séparées les unes des autres par des parois latérales qui sont orientées parallèlement et perpendiculairement par rapport à la direction suivant laquelle le dispositif absorbeur de choc a la plus grande probabilité de subir un choc, c'est-à-dire l'axe du véhicule dans le cas d'un 30 absorbeur de choc associé à un pare-choc.5 Quoi qu'il en soit, ce type de dispositif absorbeur de choc présente l'inconvénient d'offrir des performances peu satisfaisantes en terme d'absorption d'énergie, en raison essentiellement du fait que les cellules travaillent de manière hétérogène dans une telle structure alvéolaire. Au cours d'un choc, les cellules proches des longerons vont en effet s'écraser avant les cellules placés du côté du choc, tandis que les cellules du milieu vont pour leur part avoir tendance à ne pas se comprimer du tout. Un tel comportement oblige par conséquent à multiplier le nombre de cellules et/ou à augmenter l'épaisseur des parois latérales, ce qui conduit au final à alourdir excessivement la pièce dans son ensemble. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention, est de proposer un dispositif absorbeur de choc pour véhicule automobile, comportant au moins un bloc de structure alvéolaire consistant en une juxtaposition de cellules destinées à se déformer suivant une direction privilégiée, dite direction de déformation, les cellules étant séparées latéralement par des parois longitudinales qui s'étendent de manière sensiblement parallèle à la direction de déformation, ainsi que par des parois transversales qui s'étendent de manière sensiblement perpendiculaire à ladite direction de déformation, dispositif absorbeur de choc qui permettrait d'éviter les problèmes de l'état de la technique en offrant notamment une masse sensiblement réduite, tout en garantissant des performances équivalentes à leurs homologues de l'art antérieur. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que les cellules sont organisées en une pluralité de rangées sensiblement parallèles à la direction de déformation, et en ce que les parois longitudinales sont disposées de façon coplanaires dans chaque rangée, tandis que les parois transversales sont positionnées de manière décalée entre deux rangées directement adjacentes. L'invention est applicable à tout type de dispositif absorbeur de choc, comme par exemple un absorbeur pour pare-choc avant, un absorbeur pour pare- choc arrière, un caisson déformable communément appelé crash box, ou un élément de rembourrage tel qu'un padding de pied, un padding de porte, un poussoir de bassin, etc. La structure alvéolaire conforme à l'invention peut concerner indifféremment tout ou partie du dispositif absorbeur de choc. Mais de manière particulièrement avantageuse, on la retrouvera au moins au niveau de chaque bloc du dispositif absorbeur de choc, qui est destinée à prendre appui contre un élément rigide de la structure de caisse, comme un longeron par exemple. L'important est que parallèlement à la direction de déformation, les cellules soient alignées de manière continue, et que perpendiculairement à cette même direction, lesdites cellules soient sensiblement décalées. Cela signifie qu'une structure constituée exclusivement de cellules identiques, mais décalées longitudinalement pour ne pas que leurs parois transversales soient coplanaires, s'avère parfaitement compatible avec l'invention. Cependant, les cellules composant une même structure alvéolaire peuvent aussi présenter des formes et/ou des tailles distinctes les unes des autres, sous réserve que les parois les séparant soient orientées correctement par rapport à la direction de déformation du bloc correspondant, et que leur positionnement relatif implique un alignement des parois longitudinales et un décalage des parois transversales. Enfin, il est entendu que dans l'ensemble de ce texte, la direction de déformation est celle suivant laquelle le bloc de structure alvéolaire a la plus grande probabilité de subir un impact. Dans le cas par exemple d'un dispositif absorbeur de choc associé à un pare-choc arrière, cette direction de déformation correspondra à l'axe du véhicule. Quoi qu'il en soit, l'invention telle qu'ainsi définie présente l'avantage de pouvoir absorber de l'énergie de choc plus efficacement que ses homologues de l'art antérieur. En effet, en cas d'impact suivant la direction de déformation, le positionnement décalé des parois transversales va avoir naturellement tendance à provoquer l'apparition de moments de forces au sein de toute la structure alvéolaire. Ces moments de forces vont alors immanquablement déformer la structure alvéolaire par enroulement progressif de ses différentes parois latérales, générant par là même un écrasement relativement homogène de l'ensemble des cellules. Ainsi donc, on note plus particulièrement que les cellules proches de la structure de caisse vont se comprimer concomitamment à celles placées du côté du choc, tandis que les cellules situées dans la zone intermédiaire vont enfin être mises à contribution pour dissiper l'énergie. Avec une telle amélioration du rendement de la structure alvéolaire en terme de capacité d'absorption de l'énergie de choc, il est possible d'alléger significativement le dispositif absorbeur de choc, tout en préservant un niveau de performance compatible avec les normes de choc en vigueur. Cet allègement peut consister en une suppression de parois longitudinales et/ou de parois transversales, mais aussi de manière complémentaire ou alternative en une réduction de l'épaisseur desdites parois. C'est ainsi que dans la pratique, il est parfaitement envisageable d'obtenir un gain de masse d'au moins 20%. Bien entendu, le premier intérêt de l'utilisation d'une moindre quantité de matière est de réduire le prix de revient intrinsèque du dispositif absorbeur de choc. Mais la suppression de parois latérales a également pour conséquence avantageuse de faciliter la fabrication du dispositif absorbeur de choc, sachant qu'une telle structure alvéolaire est généralement réalisée par moulage. Pour un bloc de dimensions données, un moins grand nombre de parois de séparation signifie en effet que les cellules présentent de sections plus importantes, ce qui permet de respecter d'autant plus facilement les contraintes de fabrication par moulage. La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniques possibles. Cette description, donnée à titre d'exemple non limitatif, est destinée à mieux faire comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Elle est par ailleurs donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de dessus d'un dispositif absorbeur de choc de l'art antérieur. la figure 2 montre en vue de dessus, la structure alvéolaire d'une des extrémités du dispositif absorbeur de choc de la figure 1, préalablement à la survenue d'un choc. la figure 3 est une vue similaire à la figure 2, mais avec un dispositif absorbeur de choc conforme à l'invention. la figure 4 représente le dispositif absorbeur de choc de la figure 2 au cours du choc. la figure 5 constitue une vue analogue à la figure 4, mais avec le dispositif absorbeur de choc selon l'invention. la figure 6 fait apparaître le dispositif absorbeur de choc de la figure 2 en fin de choc. la figure 7 est une vue similaire à la figure 6, mais avec le dispositif absorbeur de choc selon l'invention. Pour des raisons de clarté, les mêmes éléments ont été désignés par des références identiques. De même, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés, et ceci sans respect de l'échelle et de manière schématique. La figure 1 illustre un dispositif absorbeur de choc 1 qui est voué à prendre place entre un pare-choc arrière et la structure de caisse d'un véhicule automobile. Dans le détail, cette pièce longiligne est destinée à être fixée transversalement à l'arrière de la structure de caisse, et plus précisément au niveau du plancher du véhicule afin de pouvoir prendre appui contre les longerons qui y sont intégrés. Le dispositif absorbeur de choc 1 se présente globalement sous la forme d'une poutre 2 en matériau thermoplastique, dont la structure est entièrement alvéolaire. Cette dernière consiste en une juxtaposition de cellules 3 de formes sensiblement hexaédriques, qui sont par ailleurs réparties en plusieurs couches superposées. Toujours sur cette première représentation, on observe plus particulièrement la présence de deux blocs tampons 10, 11 dont la structure alvéolaire est beaucoup plus dense que celles des autres parties de la poutre 2. Ces blocs 10, 11, composés eux aussi de cellules hexaédriques accolées 20, 21, constituent en fait les parties du dispositif absorbeur de choc 1 qui sont spécialement prévues pour prendre appui contre les longerons de la structure de caisse, et donc pour encaisser un maximum d'énergie de choc en cas d'impact sur le dispositif absorbeur de choc 1. Ainsi qu'on peut le voir plus clairement à la figure 2, la structure alvéolaire de chaque bloc tampon 10, 11 est conformée de manière à se déformer suivant une direction privilégiée, dite direction de déformation, qui est ici sensiblement orthogonale à l'axe de la poutre 2. C'est ainsi que les cellules juxtaposées 20, 21 sont séparées latéralement, d'une part, par des parois longitudinales 30 qui s'étendent de manière sensiblement parallèle à la direction de déformation, ainsi que par des parois transversales 40 qui s'étendent de manière sensiblement perpendiculaire à ladite direction de déformation. La figure 3 concerne quant à elle un dispositif absorbeur de choc 100 conforme à l'invention, qui est relativement proche de celui précédemment décrit puisqu'il diffère uniquement au niveau de la structure alvéolaire de ses blocs tampons 110. Ceci étant, on retrouve tout de même pour chaque bloc 110, une structure alvéolaire consistant en une juxtaposition de cellules 120 destinées à se déformer suivant une direction privilégiée, dite direction de déformation. De même, les cellules 120 sont également séparées latéralement par des parois longitudinales 130 qui s'étendent de manière sensiblement parallèle à la direction de déformation, ainsi que par des parois transversales 140 qui s'étendent de manière sensiblement perpendiculaire à ladite direction de déformation. Mais Conformément à l'objet de la présente invention, les cellules 120 sont en outre organisées en une pluralité de rangées 150 qui sont orientées de façon sensiblement parallèle à la direction de déformation. Et l'ensemble est par ailleurs agencé de telle sorte que les parois longitudinales 130 soient disposées de façon coplanaires dans chaque rangée 150 de cellules 120, tandis que les parois transversales 140 sont positionnées de manière décalée lorsque l'on considère deux rangées 150 directement adjacentes. De manière particulièrement avantageuse, le dispositif absorbeur de choc 100 est réalisé par moulage. Il est cependant entendu que toute autre technique de fabrication connue de l'état de la technique pourrait être employée de manière équivalente. De préférence, le dispositif absorbeur de choc 100 est réalisé en matériau thermoplastique en raison du prix de revient relativement faible d'une telle matière, notamment comparé à du métal. Il n'en demeure pas moins que l'utilisation de tout autre matériau reste parfaitement envisageable, comme par exemple de l'aluminium.30 Selon une particularité de l'invention, chaque bloc 110 de structure alvéolaire comporte au moins une cellule 120 en forme d'hexaèdre droit. On sait que les cellules 120 présentent intrinsèquement une forme hexaédrique du fait que les parois latérales 130, 140 qui les délimitent sont par définition sensiblement perpendiculaires. C'est pourquoi avec cette nouvelle caractéristique, on spécifie simplement que les cellules 120 ne sont pas obliques, mais s'étendent ici suivant une directrice bien verticale. On comprend bien qu'une telle spécificité s'avère particulièrement avantageuse dès lors que le dispositif absorbeur de choc 100 est fabriqué par moulage. Selon une autre particularité de l'invention, chaque bloc 110 de structure alvéolaire comporte au moins une cellule 120 en forme de parallélépipède rectangle. Il s'agit là d'une forme quasi idéale étant donné qu'elle garantit que les parois longitudinales 130 sont alors parfaitement orthogonales aux parois transversales 140. Ces dernières peuvent dès lors être orientées de manière optimale par rapport à la direction de déformation, ce qui renforce la capacité d'absorption de la structure alvéolaire. Les figures 4 et 5 d'une part, et 6 et 7 d'autre part, permettent de comparer directement les comportements des deux types de structures alvéolaires en cas d'impact suivant la direction de déformation. Conformément à la figure 5, on remarque tout d'abord que dès le début de choc, les cellules 120 du dispositif absorbeur de choc 100 travaillent de manière relativement homogène. Grâce au positionnement décalé des parois transversales 140, des moments de forces apparaissent dans toute la structure alvéolaire, ce qui tend à déformer progressivement l'ensemble des parois latérales 130, 140. Ce n'est absolument pas le cas sur la figure 4 où certaines cellules 20 du dispositif absorbeur de choc 1 sont déjà complètement écrasées, à l'instar des cellules 20a proches de la structure de caisse ou des cellules 20b situées du côté du choc, alors que d'autres cellules 20 ne sont pas vraiment sollicitées, à l'image des cellules 20c placées au milieu. Ces différentes observations sont confirmées par les figures 6 et 7 qui correspondent à la fin du choc. On observe notamment sur la figure 7 que l'écrasement des cellules 120 est généralisé en ce qui concerne le dispositif absorbeur de choc 100. Cela signifie que l'absorption de l'énergie de choc a été optimale avec la structure alvéolaire selon l'invention. C'est tout le contraire pour le dispositif de référence 1 visible à la figure 6. Bien entendu, l'invention concerne plus généralement tout véhicule 15 automobile doté d'au moins un dispositif absorbeur de choc 100 tel que précédemment décrit. REVENDICATIONS1. Dispositif absorbeur de choc (100) pour véhicule automobile, comportant au moins un bloc (110) de structure alvéolaire consistant en une juxtaposition de cellules (120) destinées à se déformer suivant une direction privilégiée, dite direction de déformation, les cellules (120) étant séparées latéralement par des parois longitudinales (130) qui s'étendent de manière sensiblement parallèle à la direction de déformation, ainsi que par des parois transversales (140) qui s'étendent de manière sensiblement perpendiculaire à ladite direction de déformation, caractérisé en ce que les cellules (120) sont organisées en une pluralité de rangées (150) sensiblement parallèles à la direction de déformation, et en ce que les parois longitudinales (130) sont disposées de façon coplanaires dans chaque rangée (150), tandis que les parois transversales (140) sont positionnées de manière décalée entre deux rangées (150) directement adjacentes. 2. Dispositif d'absorption de choc (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bloc (110) de structure alvéolaire comporte au moins une cellule (120) en forme d'hexaèdre droit. 3. Dispositif d'absorption de choc (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque bloc (110) de structure alvéolaire comporte au moins une cellule (120) en forme de parallélépipède rectangle. 4. Dispositif d'absorption de choc (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est réalisé par moulage. 5. Dispositif d'absorption de choc (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est réalisé en matériau thermoplastique.30 6. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif absorbeur de choc (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes.