Brevet FR2927591A1 — publié le 20090821

Module structurel d'absorption d'énergie pour véhicule automobile La présente invention concerne un module structurel de véhicule automobile destiné à absorber par déformation 5 une énergie lors d'un choc. Plus précisément, l'invention concerne un module structurel comprenant une pluralité d'éléments parmi lesquels une poutre s'étendant globalement suivant une direction transversale et, un premier tube et un deuxième 10 tube s'étendant tous deux suivant une direction longitudinale sensiblement perpendiculaire à la direction transversale, lesdits tubes étant distants l'un de l'autre et fixés sur la poutre. Le module structurel est destiné à être fixé sur la caisse du véhicule, généralement sur les 15 longerons du véhicule à une extrémité des tubes. La poutre est destinée à être disposée derrière le bouclier du véhicule. Le module structurel sert à absorber l'énergie cinétique du véhicule en cas de choc en se déformant. L'invention vise à améliorer les qualités 20 d'absorption d'énergie du module optionnel, tout en réduisant son coût. Pour ce faire, conformément à l'invention, l'un au moins des premier tube et deuxième tube présente deux bourrelets et est fixé par sertissage à un autre élément de 25 la pluralité d'éléments qui est pincé entre lesdits bourrelets. La fixation par sertissage des éléments du module structurel permet d'améliorer l'absorption du choc par le module structurel, en particulier la constance de l'effort 30 résistant et la quantité d'énergie absorbée, et de réduire la dispersion d'absorption d'énergie entre les modules structurels d'une même série. Selon une autre caractéristique conforme à l'invention, de préférence une portion annulaire s'étendant entre les deux bourrelets est radialement contrainte contre ledit autre élément. Le maintien des éléments est ainsi amélioré. Selon une autre caractéristique conforme à l'invention, le sertissage est de préférence réalisé par déplacement de matière par impulsion magnétique. La fixation d'éléments par déplacement de matière par impulsion magnétique se révèle particulièrement avantageuse dans le cas de la réalisation du module structurel d'absorption de choc, du fait de l'obtention de gains inattendus dans l'amélioration de l'absorption de choc par rapport à une fixation par soudure. Selon encore une autre caractéristique conforme à l'invention, les éléments fixés entre eux par sertissage ne 15 sont de préférence pas soudés entre eux. Les qualités d'absorption d'énergie du module structurel sont ainsi encore améliorées. Dans divers modes de réalisation, l'invention pourra avantageusement présenter l'une et/ou l'autre des 20 dispositions suivantes . ù le premier tube s'étend suivant la direction longitudinale entre une première extrémité à proximité de laquelle le premier tube est fixé sur la poutre et une deuxième extrémité, ledit premier tube délimite entre la 25 première extrémité et la deuxième extrémité une cavité dans laquelle est disposé un insert de fixation, ledit insert de fixation est fixé au premier tube par sertissage du premier tube et se présente globalement sous la forme d'une plaque d'épaisseur sensiblement constante s'étendant 30 perpendiculairement à la direction longitudinale et traversée par un trou de fixation, ladite poutre présentant un trou de passage aligné avec le trou de fixation suivant la direction d'allongement ; ù ledit insert de fixation intègre un collet qui 35 borde le trou de fixation et qui est taraudé ; ù l'insert de fixation est en acier, tandis que le premier tube et le deuxième tube sont en aluminium ; ù l'insert de fixation est disposé à l'écart de la première extrémité et de la deuxième extrémité, et la cavité du premier tube est dépourvue de tout élément entre l'insert de fixation et la première extrémité. ù le module structurel comprend en outre un insert de soutien se présentant globalement sous la forme d'une plaque s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale et traversée par un trou de guidage, le trou de guidage de l'insert de soutien étant légèrement plus grand que le trou de fixation de l'insert de fixation et aligné avec le trou de fixation et le trou de passage de la poutre, l'insert de soutien étant fixé au premier tube par sertissage du premier tube à proximité de la première extrémité et l'insert de fixation étant disposé à l'écart de l'insert de soutien, entre l'insert de soutien et la deuxième extrémité. ù le premier tube et le deuxième tube s'étendent chacun suivant la direction longitudinale entre une première extrémité et une deuxième extrémité respectives, chacun des premier et deuxième tubes est fixé à proximité de la première extrémité respective sur la poutre et présente à proximité de la deuxième extrémité deux bourrelets, et le module structurel comprend en outre une première platine et une deuxième platine s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale et autour respectivement du premier tube et du deuxième tube et pincées entre lesdits bourrelets respectifs, de sorte que lesdites première et deuxième platines sont fixées respectivement sur les premier et deuxième tubes par sertissage ; ù la première platine et la deuxième platine sont constituées par des plaques d'épaisseur sensiblement constante s'étendant globalement perpendiculairement à la direction longitudinale et intégrant chacune un collet tubulaire s'étendant suivant la direction d'allongement par lequel elles sont fixées respectivement au premier tube et au deuxième tube ; ù le premier tube et le deuxième tube sont en aluminium, et la première platine et la deuxième platine sont en acier ; ù le premier tube et le deuxième tube sont fixés 10 sur la poutre par sertissage ; ù la poutre est en aluminium. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée suivante, se référant aux dessins annexés dans 15 lesquels : ù la figure 1 illustre en perspective un module structurel conforme à l'invention, ù la figure 2 illustre en coupe médiane de dessus le module structurel de la figure 1, 20 ù la figure 3A représente à échelle agrandie la zone repérée III à la figure 2, avant sertissage, ù la figure 3B représente à échelle agrandie la zone repérée III à la figure 2, après sertissage, ù la figure 4A représente à échelle agrandie la 25 zone repérée IV à la figure 2, avant sertissage, ù la figure 4B représente à échelle agrandie la zone repérée IV à la figure 2, après sertissage, ù la figure 5A représente à échelle agrandie la zone repérée V à la figure 2, avant sertissage, 30 ù la figure 5B représente à échelle agrandie la zone repérée V à la figure 2, après sertissage, ù la figure 6A représente à échelle agrandie la zone repérée VI à la figure 2, avant sertissage, ù la figure 6B représente à échelle agrandie la zone repérée VI à la figure 2, après sertissage, ù la figure 7 représente à échelle agrandie la zone repérée VII à la figure 2, ù la figure 8 représente, conformément à la figure 7, une variante de réalisation. Les figures 1 et 2 illustrent dans son ensemble un module structurel 1 comprenant essentiellement une poutre 2, deux tubes 10, 20 et deux platines 22, 24. Les tubes 10, 20 s'étendent suivant une direction longitudinale X entre une première extrémité 10a, 20a à proximité de laquelle ils sont fixés à la poutre 2 et une deuxième extrémité 10b, 20b à laquelle sont fixées les platines 22, 24. Les platines 22, 24 sont symétriques l'une de l'autre et se présentent sous forme de plaques d'épaisseur sensiblement constante s'étendant globalement perpendiculairement à la direction longitudinale X. Elles présentent un collet 26, 28 constitué par une portion de 20 matière déformée pour constituer une portion tubulaire s'étendant suivant la direction longitudinale X autour du tube 10 à l'extrémité 10b. Elles comportent des trous destinés à les fixer sur le châssis d'un véhicule et plus particulièrement sur une extrémité des longerons du 25 véhicule, de sorte que les tubes 10, 20 s'étendent dans le prolongement des longerons respectivement droit et gauche, la direction longitudinale X s'étendant ainsi entre l'avant et l'arrière du véhicule. La poutre 2 s'étend globalement suivant une 30 direction transversale Y perpendiculaire à la direction longitudinale X et présente une forme légèrement arquée suivant la direction longitudinale X. La poutre 2 est sensiblement symétrique entre le côté droit auquel est fixé le tube 10 et le côté gauche auquel est fixé le tube 20. 10 15 Elle est destinée à s'étendre à l'avant ou à l'arrière du véhicule derrière un bouclier, avec éventuellement un bloc de mousse interposé entre le bouclier et la poutre 2. Elle possède, dans ce mode de réalisation, une forme de profilé de section constante, sensiblement rectangulaire (quasiment carrée) présentant une surface frontale 2a faisant face au choc à absorber et une surface dorsale 2b, opposée à la surface frontale et par laquelle les tubes 10, 20 sont fixés à la poutre 2. Dans ce mode de réalisation, la section transversale de la poutre 2 n'est pas rigoureusement rectangulaire, la surface frontale 2a présentant en partie centrale un léger retrait optionnel. Les tubes 10, 20 présentent en section transversale une forme sensiblement carrée et délimitent intérieurement entre leurs extrémités 10a, 20a ; 10b, 20b une cavité respectivement 12, 30. L'extrémité 10a, 20a des tubes 10, 20 est insérée dans des ouvertures 8, 9 pratiquées dans la surface dorsale 2b de la poutre 2. Les figures 3A et 3B illustrent la fixation du tube 20 sur la poutre 2. La fixation du tube 10 sur la poutre 2 est analogue, ou plus précisément symétrique puisque les tubes 10, 20 sont disposés symétriquement sur la poutre 2. Tel qu'illustré à la figure 3A, l'extrémité 20a du tube 20 est insérée dans l'ouverture 9 de la surface dorsale 2b de la poutre 2. L'ouverture 9 est plus grande de quelques dixièmes de millimètres que la section extérieure du tube 20, de sorte qu'il existe un léger jeu entre le tube 20 et le bord de l'ouverture 9. Un générateur de champ magnétique 6 est positionné dans la cavité 30 du tube 20, en regard de l'ouverture 9. Lorsqu'un champ magnétique est généré sous forme d'impulsions par le générateur 6, il se crée un courant induit dans le tube 20. Le tube 20 subit alors localement une force radiale dirigée vers l'extérieur, tel qu'illustré par les flèches 32. Tel qu'illustré à la figure 3B, le tube 20 se déforme par expansion radiale, jusqu'à ce qu'une portion annulaire 21c vienne se plaquer contre le bord de l'ouverture 9. Deux bourrelets annulaires 21a, 21b sont alors générés par déformation locale du tube. La surface dorsale 2b de la poutre 2 est alors pincée entre les bourrelets annulaires 21a, 21b. La portion radiale 21c s'étendant entre les bourrelets 21a, 21b est radialement contrainte contre le bord de l'ouverture 9. La surface dorsale 2b de la poutre 2 est ainsi sertie sur le tube 20. Le procédé de déplacement de matière par impulsion magnétique est connu en soi, il ne sera pas détaillé ici et on pourra notamment se reporter au document US 6 630 649 pour une description plus détaillée. Toutefois, selon le mode de réalisation conforme à l'invention, l'intensité des impulsions magnétiques sont de préférence réduites par rapport à la pratique habituelle, de sorte à créer un sertissage sans soudure entre les éléments. La cavité 30 du tube 20 est dépourvue de tout élément. Le tube 10 se différencie du tube 20 en ce qu'il comporte en outre un insert de fixation 14 et un insert de 14 est constitué par une soutien 18 disposés dans sa cavité 12 interne, qu'illustré à la figure 7. Ledit insert de fixation tel plaque d'épaisseur sensiblement sensiblement perpendiculairement constante s'étendant à la direction longitudinale X et présentant sensiblement en son centre un trou de fixation 16 taraudé et délimité par un collet 13 formant une portion tubulaire s'étendant suivant la direction longitudinale X. L'insert de fixation 14 est disposé dans une partie sensiblement centrale du tube 10 suivant la direction longitudinale X. L'insert de soutien 18 est optionnel et est constitué par une plaque plane disposée à l'extrémité 10a du tube 10 et s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale X. L'insert de soutien 18 présente sensiblement en son centre un trou de guidage 19 traversant. Le trou de guidage 19, le trou de fixation 16 et un trou de passage 4 réalisé sur la face frontale 2a de la poutre sont alignés suivant la direction longitudinale X. Le trou de guidage 19 est très légèrement plus grand que le trou de fixation 16. Il est destiné à supporter une tige de remorquage vissée dans le trou de fixation 16 et traversant le trou de passage 4. Les figures 4A et 4B illustrent la fixation de l'insert de soutien 18 dans le tube 10 à l'extrémité 10a. Tel qu'illustré à la figure 4A, l'insert de soutien 18 est inséré dans la cavité 12 du tube 10, à l'extrémité 10a. La section intérieure du tube 10 est plus grande de quelques dixièmes de millimètres que la section extérieure de l'insert de soutien 18, de sorte à ménager un léger jeu entre l'insert de soutien 18 et le tube 10. Un générateur de champ magnétique 6 annulaire est positionné autour du tube 10, en regard de l'insert de soutien 18. Le champ magnétique généré par le générateur 6, soumet le tube 10 localement à une force radiale dirigée vers l'intérieur, tel qu'illustré par les flèches 32. Tel qu'illustré à la figure 4B, le tube 10 se déforme par compression radiale, jusqu'à ce qu'une portion annulaire 17c vienne se plaquer contre la périphérie de l'insert de guidage 18. Deux bourrelets annulaires 17a, 17b sont alors générés par déformation locale du tube. L'insert de guidage 18 est alors pincé entre les bourrelets annulaires 17a, 17b. La portion radiale 17c s'étendant entre les bourrelets 17a, 17b est radialement contrainte contre la périphérie de l'insert de guidage 18, de sorte à l'enserrer. Le tube 10 est ainsi serti sur l'insert de guidage 18. Les figures 5A et 5B illustrent ensuite la fixation 35 de l'insert de fixation 14 dans le tube 10. Tel qu'illustré à la figure 5A, l'insert de fixation 14 est disposé dans la cavité 12 du tube 10, entre l'insert de guidage 18 et l'extrémité 10b. Un léger jeu est ménagé entre la périphérie de l'insert de soutien 18 et le tube 10. Le champ magnétique généré par un générateur 6 annulaire positionné autour du tube 10, en regard de l'insert de fixation 14, soumet le tube 10 localement à une force radiale dirigée vers l'intérieur, tel qu'illustré par les flèches 32. Tel qu'illustré à la figure 5B, le tube 10 se déforme par compression radiale. Deux bourrelets annulaires 15a, 15b sont alors générés par déformation locale du tube. L'insert de fixation 14 est alors pincé entre les bourrelets annulaires 15a, 15b. La portion radiale 15c s'étendant entre les bourrelets 15a, 15b enserre la périphérie de l'insert de fixation 14. Le tube 10 est ainsi serti sur l'insert de fixation 14. Les figures 6A et 6B illustrent enfin la fixation de la platine 22 par l'intermédiaire du collet 26 sur le tube 10 à l'extrémité 10b. La fixation de la platine 24 sur le tube 20 à l'extrémité 20b est analogue. Tel qu'illustré à la figure 6A, l'extrémité 10b du tube 10 est insérée dans le collet 26 de la platine 22. Un léger jeu radial est ménagé entre le tube 10 et le collet 26. Le champ magnétique généré par un générateur 6 positionné dans la cavité 12 du tube 10, à l'extrémité 10b, en regard du collet 26, soumet le tube 10 localement à une force radiale dirigée vers l'extérieur, tel qu'illustré par les flèches 32. Tel qu'illustré à la figure 5B, le tube 10 se déforme par expansion radiale. Deux bourrelets annulaires 23a, 23b sont alors générés par déformation locale du tube. Le collet 26 de la platine 22 est pincé entre les bourrelets annulaires 23a, 23b. La portion radiale 23c s'étendant entre les bourrelets 23a, 23b est radialement contrainte contre le collet 26. La platine 22 est ainsi sertie sur le tube 10. La fixation de la platine 24 sur le tube 20 à l'extrémité 20b est analogue. Le tube 20 est ainsi serti sur la platine 24 du fait de la déformation locale du tube 20 de part et d'autre du collet 28. De préférence, la poutre 2 et les tubes 10, 20 destinés à se déformer pour absorber l'énergie cinétique du véhicule en cas de choc sont réalisés en aluminium, tandis que les platines 22, 24, l'insert de fixation 14 et l'insert de guidage 18 servant de support ou de fixation sont réalisés en acier. La figure 8 illustre une variante de réalisation de module structurel se différenciant du module structurel 1 illustré aux figures 1 à 7 en ce qu'il est dépourvu de l'insert de guidage 18. Ainsi, dans la variante de réalisation illustrée à la figure 8, la cavité 12 du tube 10 ne renferme que l'insert de fixation 14, disposé à l'écart de l'extrémité 10a, sensiblement en partie centrale du tube 10 selon la direction d'allongement X. Le tube 10 ne se distingue alors plus du tube 20 que par l'insert de fixation 14 disposé dans la cavité 12, alors que rien n'est disposé dans la cavité 30 du tube 20, autrement dit la cavité 30 présente une section constante entre ses extrémités 20a, 20b. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre illustratif non limitatif. Ainsi, le tube 10 pourrait comprendre des parois s'étendant suivant la direction longitudinale X séparant la cavité en plusieurs chambres et séparées les unes des autres perpendiculairement à la direction longitudinale. La paroi de fixation 14 et éventuellement la paroi de guidage 18 pourrait alors ne s'étendre que dans l'une desdites chambres. En outre, bien que cela ne soit pas préféré tous les éléments constituant le module structurel ne sont pas nécessairement assemblés par sertissage. Par ailleurs, certains au moins des éléments pourraient être fixés entre eux non seulement par sertissage, mais aussi par soudage, même si cela n'apparaît pas préférable conformément à l'invention. Le sertissage pourrait également être réalisé par d'autres techniques que le déplacement de matière par l0 impulsion magnétique. REVENDICATIONS 1. Module structurel (1) de véhicule automobile destiné à absorber par déformation une énergie lors d'un choc comprenant une pluralité d'éléments parmi lesquels une poutre (2) s'étendant globalement suivant une direction transversale (Y) et, un premier tube (10) et un deuxième tube (20) s'étendant tous deux suivant une direction longitudinale (X) sensiblement perpendiculaire à la direction transversale (Y), lesdits tubes (10, 20) étant distants l'un de l'autre et fixés sur la poutre (2), ledit module structurel étant caractérisé en ce que l'un au moins des premier tube (10) et deuxième tube (20) présente deux bourrelets (11a, 11b ; 15a, 15b ; 17a, 17b ; 21a, 21b ; 23a, 23b) et est fixé par sertissage à un autre élément (2, 14, 18, 22, 24) de la pluralité d'éléments qui est pincé entre lesdits bourrelets (11a, 11b ; 15a, 15b ; 17a, 17b ; 21a, 21b ; 23a, 23b). 2.Module structurel selon la revendication 1, dans lequel une portion annulaire (11c, 15c, 17c, 21c, 23c) s'étendant entre les deux bourrelets (11a, 11b ; 15a, 15b ; 17a, 17b ; 21a, 21b ; 23a, 23b) est radialement contrainte contre ledit autre élément (2, 14, 18, 22, 24). 3. Module structurel selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel le sertissage est réalisé par 25 déplacement de matière par impulsion magnétique. 4.Module selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les éléments (2, 10, 14, 18, 20, 22, 24) fixés entre eux par sertissage ne sont pas soudés entre eux. 30 5.Module selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les deux bourrelets sont annulaires (11a, 11b ; 15a, 15b ; 17a, 17b ; 21a, 21b ; 23a, 23b). 6.Module structurel selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier tube(10) s'étend suivant la direction longitudinale (X) entre une première extrémité (10a) à proximité de laquelle le premier tube (10) est fixé sur la poutre (2) et une deuxième extrémité (10b), ledit premier tube (10) délimite entre la première extrémité (10a) et la deuxième extrémité (10b) une cavité (12) dans laquelle est disposé un insert de fixation (14), ledit insert de fixation (14) est fixé au premier tube (10) par sertissage du premier tube (10) et se présente globalement sous la forme d'une plaque d'épaisseur sensiblement constante s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale (X) et traversée par un trou de fixation (16), ladite poutre (2) présentant un trou de passage (4) aligné avec le trou de fixation (16) suivant la direction d'allongement (X). 7.Module structurel selon la revendication 6, dans lequel ledit insert de fixation (14) intègre un collet (13) qui borde le trou de fixation (16) et qui est taraudé. 8. Module structurel selon la revendication 6 ou la revendication 7, dans lequel l'insert de fixation (14) est en acier, tandis que le premier tube (10) et le deuxième tube (20) sont en aluminium. 9.Module structurel selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel l'insert de fixation (14) est disposé à l'écart de la première extrémité (10a) et de la deuxième extrémité (10b), et la cavité (12) du premier tube (10) est dépourvue de tout élément entre l'insert de fixation (14) et la première extrémité (10a). 10.Module structurel selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant en outre un insert de soutien (18) se présentant globalement sous la forme d'une plaque s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale (X) et traversée par un trou de guidage (19), le trou de guidage (19) de l'insert de soutien (18) étant légèrement plus grand que le trou de fixation (16) de l'insert de fixation (14) et aligné avec le trou defixation (14) et le trou de passage (4) de la poutre (2), l'insert de soutien (18) étant fixé au premier tube (10) par sertissage du premier tube (10) à proximité de la première extrémité (10a) et l'insert de fixation (14) étant disposé à l'écart de l'insert de soutien (18), entre l'insert de soutien (18) et la deuxième extrémité (10b). 11.Module structurel selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : ù le premier tube (10) et le deuxième tube (20) s'étendent chacun suivant la direction longitudinale (X) entre une première extrémité (10a, 20a) et une deuxième extrémité (10b, 20b) respectives, ù chacun des premier (10) et deuxième (20) tubes est fixé à proximité de la première extrémité (10a, 20a) respective sur la poutre (2), et présente à proximité de la deuxième extrémité (10b, 20b) deux bourrelets (21a, 21b ; 23a, 23b), et ù le module structurel (1) comprend en outre une première platine (22) et une deuxième platine (24) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale (X) et autour respectivement du premier tube (10) et du deuxième tube (20) et pincées entre lesdits bourrelets (21a, 21b ; 23a, 23b) respectifs, de sorte que lesdites première (22) et deuxième (24) platines sont fixées respectivement sur le premier tube (10) et le deuxième tube (20) par sertissage (23a, 23b ; 25a, 25b). 12.Module structurel selon la revendication 11, dans lequel la première platine (22) et la deuxième platine (24) sont constituées par des plaques d'épaisseur sensiblement constante s'étendant globalement perpendiculairement à la direction longitudinale (X) et intégrant chacune un collet (26, 28) tubulaire s'étendant suivant la direction d'allongement (X) par lequel ellessont fixées respectivement au premier tube (10) et au deuxième tube (2 0) . 13. Module structurel selon la revendication 11 ou la revendication 12, dans lequel : ù le premier tube (10) et le deuxième tube (20) sont en aluminium, et ù la première platine (22) et la deuxième platine (24) sont en acier. 14.Module structurel selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes, dans lequel le premier tube (10) et le deuxième tube (20) sont fixés sur la poutre (2) sertissage (11a, 11b ; 21a, 21b). 15.Module structurel selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la poutre (2) est 15 en aluminium.