Brevet FR2940779A1 — publié le 20100709

La présente invention concerne un châssis automobile renforcé de conception une modularité et une simple et économique et présentant grande stabilité aux déformations notamment à la torsion véhicules tout terrain ou coût. de préférence destiné à des des utilitaires légers à bas Dans le secteur automobile, on sait que la quasi-totalité des véhicules actuels n'ont plus de châssis porteur classique avec des longerons, mais une carrosserie dite autoportante dans laquelle tous les éléments constitutifs de ladite carrosserie, y compris le pare-brise lorsqu'il est collé, participent à la tenue du véhicule à la déformation. De façon analogue, pour les véhicules utilitaires légers, dont le poids total autorisé en charge (PTAC) est inférieur ou égal à 3,5 tonnes, on construit le véhicule en réalisant un habillage autour d'un plancher cabine. Toutefois, comme dans le passé, pour de nombreux utilitaires légers et lourds, on dispose d'un châssis appelé � châssis échelle � et constitué le plus souvent de deux longerons globalement parallèles placés dans le sens de la longueur du véhicule et reliés par des liaisons tubulaires ou des longerons de moindres dimensions issus perpendiculairement desdits longerons longitudinaux. Ce type de châssis n'est cependant pas satisfaisant en automobile car il ne permet pas d'accrocher efficacement la cabine ou un arceau de sécurité et il résiste mal aux sollicitations de torsion, ce qui pose des problèmes pour des utilisations extrêmes telles que le rallye-raid. En outre, la plupart des châssis connus ne permet d'accueillir qu'une seule configuration de véhicule. La présente invention a pour but de proposer un châssis de conception simple et économique, possédant des MCIXXI-FR-1 TEXTE DEPOSE_RG/CD - 2 - caractéristiques mécaniques élevées et étant apte à recevoir différentes configurations de véhicules en jouant par exemple sur la position et le type de moteur. A cet égard, la présente invention a pour objet un châssis renforcé, notamment destiné à des véhicules tout terrain ou des utilitaires légers de type à bas coût, remarquable en ce qu'il comporte une partie centrale de forme globalement parallélépipédique dont la section horizontale a une forme générale de trapèze régulier, deux parties latérales se fixant de part et d'autre de la partie centrale et une partie d'extrémité de forme globalement parallélépipédique dont la section horizontale a une forme générale de trapèze régulier et se fixant dans le prolongement de la partie centrale et de manière à ce que les extrémités les plus étroites desdites parties centrale et d'extrémité soient en contact et en ce que la partie centrale se compose de deux longerons internes disposés de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal du châssis et comportant chacun au moins trois portions, à savoir une première, une deuxième et une troisième portion, pour lesquelles l'angle dans un plan horizontal entre chacun des longerons internes est respectivement a, 3, x. Selon une autre caractéristique, le châssis selon l'invention peut accueillir un berceau avant et/ou des montants et des traverses de rigidification et/ou un habillage en tôle de sa partie centrale. On décrira ci-après à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est une vue en perspective d'un châssis nu selon l'invention, - la figure 2 est une demi-vue de dessus partielle du châssis de la figure précédente, - la figure 3 est une vue en perspective éclatée du MCLXXI-FR-1_TEXTE DEPOSE_RG/CD - 3 - châssis de la figure précédente avec différents équipements supplémentaires, - la figure 4 est une vue en perspective du châssis de la figure précédente. On a représenté sur les figures 1 et 2 un châssis 1 renforcé, selon l'invention, comportant une partie centrale 2 de forme globalement parallélépipédique dont la section horizontale a une forme générale de trapèze régulier, deux parties latérales 3, 3' venant se fixer de part et d'autre de la partie centrale 2 et une partie d'extrémité 4 de forme globalement parallélépipédique dont la section horizontale a une forme générale de trapèze régulier et venant se fixer dans le prolongement de la partie centrale 2 et de manière à ce que les extrémités les plus étroites desdites parties centrale et d'extrémité 2, 4 soient en contact. La partie centrale 2 se compose de deux longerons internes 5, 5' comprenant chacun un ensemble d'un longeron inférieur 6, 6' et un longeron supérieur 7, 7', lesdits longerons internes 5, 5' étant disposés de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal 8 du châssis 1, lesdits longerons inférieurs et supérieurs 6, 6', 7, 7' étant superposés et globalement parallèles entre eux de sorte que le longeron inférieur 6, 6' de chaque longeron interne 5, 5' soit placé en-dessous du longeron supérieur 7, 7'. Les deux longerons internes 5, 5' se composent chacun de trois portions, à savoir une première, une deuxième et une troisième portion 51, 51', 52, 52', 53, 53', où l'angle dans un plan horizontal entre chacun des longerons internes 5, 5' varie. Ainsi, dans la première portion 51, 51', dite avant, les longerons internes 5, 5' sont orientés de manière à former un angle a entre eux et à être plus proches l'un de l'autre du coté de la deuxième portion, dans la deuxième MCLXX1-FR-1 TEXTE DEPOSE_RG/CD - 4 - portion 52, 52', dite médiane, les longerons internes 5, 5' sont orientés de manière à former un angle R entre eux et à être plus proches l'un de l'autre du coté de la troisième portion et enfin dans la troisième portion, dite arrière, les longerons internes 5, 5' sont orientés de manière à former un angle x entre eux et à se rapprocher l'un de l'autre à l'extrémité libre desdits longerons internes 5, 5'. Dans un mode préférentiel de réalisation, les angles a, x sont égaux et l'angle R est supérieur à l'angle a. Les longerons internes 5, 5' sont reliés entre eux par une pluralité de pièces faisant office d'entretoises pour assurer leur rigidité, leur écartement et leur symétrie par rapport à l'axe longitudinal 8 du châssis 1. Ainsi, à l'extrémité libre de leur portion arrière 53, 53', les longerons internes 5, 5' sont reliés par une arche 9 en forme générale de U inversé. Cette arche 9 se compose de profilés verticaux avantageusement identiques assemblés à leur extrémité supérieure par un profilé horizontal ; lesdits profilés sont de préférence des tubes en acier de section en forme de quadrilatère et notamment un rectangle, assemblés par soudure. L'arche 9 est telle que sa hauteur est égale à la hauteur hors tout de chacun des longerons internes 5, 5', c'est-à-dire la hauteur hors tout des longerons inférieurs et supérieurs 6, 6', 7, 7'. De même, au voisinage du milieu de leurs portions arrière 53, 53' et médiane 52, 52', les longerons internes 5, 5' comportent respectivement une première entretoise 10 et une deuxième entretoise 11 reliant le longeron inférieur 6, 6' de chaque longeron interne 5, 5'. Lesdites première et deuxième entretoises 10, 11 sont horizontales et globalement perpendiculaires à l'axe MCLXXI-FR-1_TEXTE DEPOSE_RG/CD - 5 - longitudinal 8 du châssis 1. Enfin, les longerons internes 5, 5' sont également reliés par une troisième entretoise 12 traversant de part en part la partie inférieure des profilés verticaux de l'arche 9, ladite troisième entretoise 12 a pour objet de garantir l'écartement entre lesdits profilés verticaux et de renforcer ladite arche 9. Ladite troisième entretoise 12 est horizontale et globalement perpendiculaire à l'axe longitudinal 8 du châssis 1 et s'étend de part et d'autre de la partie centrale 2. Lesdites première, deuxième et troisième entretoises 10, 11, 12 sont de préférence des tubes en acier de section ronde, assemblées par soudure aux longerons internes 5, 5' et à l'arche 9. Les longerons inférieurs et supérieurs 6, 6', 7, 7' sont également de préférence des tubes en acier de section en forme de quadrilatère assemblés par soudure. Ainsi les longerons inférieurs 6, 6' ont une section en forme de rectangle verticalement allongé et les longerons supérieurs 7, 7' sont de section carrée et tels que leur largeur soit égale à celle des longerons inférieurs 6, 6'. De plus, chacun des longerons internes 5, 5' est muni à l'extrémité libre de leur portion avant, d'au moins un moyen de fixations 13. Ce moyen de fixations 13 est de préférence une broche en acier ou un système de chapes s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal 8 du châssis 1, possédant au moins une partie filetée permettant la fixation d'un équipement complémentaire tel qu'un berceau (non représenté). Dans le cas d'une utilisation tourisme, ce berceau peut être à résistance différenciée pour satisfaire, si nécessaire, aux exigences d'un crash test. Dans un mode préférentiel de réalisation, chacun des longerons inférieurs et supérieurs 6, 6', 7, 7' est muni MCLXXI-FR-1 _TEXTE DEPOSE_RG/CD - 6 - d'un moyen de fixation 13. En outre, pour garantir l'écartement entre chacun des longerons inférieurs 6, 6' et chacun des longerons supérieurs 7, 7', des quatrièmes entretoises 14, 14' globalement verticales sont disposées à différentes positions entre lesdits longerons inférieurs et supérieurs 6, 6', 7, 7'. Lesdites quatrièmes entretoises 14, 14' sont de préférence des tubes en acier de section en forme de quadrilatère, assemblées par soudure entre lesdits longerons inférieurs et supérieurs 6, 6', 7, 7' à raison de trois par longeron interne 5, 5'. Ainsi, pour des raisons de rigidité et/ou afin d'éviter notamment la création de moments de flexion intempestifs, on disposera de préférence quatre desdites quatrièmes entretoises 14, 14' dans le même plan vertical que les première et deuxième entretoises 10, 11 et les deux dernières au voisinage de l'extrémité libre des premiers et deuxièmes longerons 6, 6', 7, 7'. Le châssis 1, selon l'invention, comporte également deux parties latérales 3, 3' venant se fixer de part et d'autre de la partie centrale 2. Chaque partie latérale 3, 3' comprend un longeron externe 15, 15' globalement horizontal et parallèle à l'axe longitudinal 8 du châssis 1 et d'au moins une première traverse 16, 16' globalement horizontale et perpendiculaire audit axe longitudinal 8. Chaque première traverse 16, 16' est de préférence un tube en acier de section en forme de cercle ou de carré et est fixée à l'une de ses extrémités au longeron inférieur 6, 6' au voisinage du milieu de la portion avant 51, 51' de chacun des longerons internes 5, 5'. Pour accroître la résistance mécanique et notamment en torsion, chaque partie latérale 3, 3' comprend en outre une deuxième traverse 17, 17' non perpendiculaire audit axe MCLXX7-FR-1 TEXTE DEPOSE_RG/CD - 7 - longitudinal 8 et fixée à l'une de ses extrémités au longeron supérieur 7, 7'dans le même plan vertical que les quatrièmes entretoises 14, 14' situées à l'extrémité de la portion avant 51, 51' de chacun des longerons internes 5, 5'. Chaque deuxième traverse 17, 17' est de préférence un tube en acier de section en forme de rectangle horizontalement allongé. Chaque longeron externe 15, 15' est de préférence un tube en acier de section en forme de rectangle verticalement allongé, qui est positionné de telle sorte que sa face horizontale inférieure soit dans le même plan horizontal que la face horizontale inférieure des longerons inférieurs 6, 6' et qui est fixé, par exemple par soudure, à l'une de ses extrémités aux extrémités libres des premières et deuxièmes traverses 16, 16', 17 17' et à l'autre extrémité à l'extrémité libre de la troisième entretoise 12 de la partie centrale 2 du châssis 1. Le châssis 1, selon l'invention, comporte également une partie d'extrémité 4 fixée sur l'arche 9 dans le prolongement de ladite partie centrale 2. La partie d'extrémité 4 comporte deux longerons 18 disposés de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal 8 du châssis 1 et s'étendant chacun horizontalement de la partie inférieure des profilés verticaux de l'arche 9 de manière à former un angle 8 entre eux et à avoir un écartement entre eux plus important à leur extrémité libre qu'au niveau de ladite arche 9. Sur la figure 2, on comprend bien que les angles a, 03, x, 8 représentés sont en fait des demi-angles car ladite figure 2 est une demi-vue de dessus du châssis 1 selon l'invention. La partie d'extrémité 4 comprend en outre une traverse 19 globalement horizontale et perpendiculaire audit axe longitudinal 8 du châssis 1 et reliant les MCLXX1-fR-1 TEXTE DEPOSE_RG/CD - 8 - extrémités libres des deux longerons 18. Les longerons 18 et la traverse 19 sont de préférence des tubes en acier de section en forme de quadrilatère et notamment de carré et sont assemblés, par exemple par soudure.0n comprend que, pour des raisons de résistances mécaniques à la flexion, la partie d'extrémité 4 comprend aussi des goussets 20 de préférence en acier et en forme générale de triangle rectangle et fixés par exemple par soudure, sur le long de tout ou partie de chaque longeron 18 et des profilés verticaux de l'arche 9. Ces goussets 20 sont de préférence ajourés afin de ne pas augmenter le poids du châssis 1 de façon excessive. En référence aux figures 3 et 4, le châssis 1 selon l'invention est en outre muni, pour accroître sa rigidité et permettre la fixation des autres éléments du véhicule, notamment la carrosserie (non représentée) et/ou des attaches de ceintures de sécurité, de montants verticaux avant et arrières 21, 21', 22, 22', de traverses avant et arrières 23, 24, 24' de rigidification et d'un habillage 25 de renfort latéral venant chapeauter tout ou partie de la portion arrière 53, 53' des longerons internes 5, 5' de la partie centrale 2 dudit châssis 1. Les montants verticaux avant arrières 21, 21', 22, 22' sont de préférence des verticaux en forme de tronc de pyramide. Les verticaux avants 21, 21' et les montants verticaux arrières, 22, 22' sont fixés perpendiculairement respectivement sur le dessus de l'extrémité libre avant des longerons externes 15, 15' et sur le dessus de l'extrémité libre arrière des longerons externes 15, 15'. Pour augmenter la rigidité du châssis 1, les montants verticaux avant 21, 21' sont reliés par la traverse avant 23 qui est globalement horizontale et fixée perpendiculairement à l'axe longitudinal 8 du châssis 1 sur MCLXX1-FR-1_TEXTE DEPOSE_RG/CD et profilés montants - 9 - l'extrémité libre desdits montants verticaux avants 21, 21'. De même, les montants verticaux arrières 22, 22' sont reliés par les traverses arrières 24, 24' globalement horizontale et fixées perpendiculairement à l'axe longitudinal 8 du châssis 1 entre l'extrémité libre du profilé horizontal de l'arche 9 et lesdits montants verticaux arrières 22, 22' de chaque coté de ladite arche 9. Dans le cas d'une utilisation en compétition, les montants avant et arrières 21, 21', 22, 22' peuvent être remplacés, par exemple, par les pieds d'un arceau de sécurité 4 points. L'habillage 25 de renfort latéral est avantageusement une tôle pliée dont la section verticale a une forme générale de U inversé. En outre, l'habillage 25 vient chapeauter tout ou partie de la portion arrière de la partie centrale 2 dudit châssis 1, il a donc des dimensions intérieures légèrement supérieures aux dimensions extérieures de ladite portion arrière de la partie centrale 2. Enfin pour réduire le poids du châssis 1, l'habillage 25, qui est avantageusement fixé par soudure sur la partie centrale 2, est muni d'ajourements 26. Selon une seconde variante de réalisation, les angles a,(3, x sont égaux et par conséquent les longerons internes 5, 5' sont rectilignes. L'Homme du métier n'aura aucune difficulté pour dimensionner les différents éléments constitutifs du châssis 1 et choisir le type d'acier approprié en fonction de l'utilisation dudit châssis 1 telle que par exemple utilisation pour un véhicule tout terrain de tourisme ou de rallye raid, ou encore pour un véhicule utilitaire léger. On pourra réaliser le châssis 1 avec tout autre MCLXX1-fR-1_TEXTE DEPOSE_RG/CD - 10 - matériau que l'acier tel que par exemple un alliage d'aluminium ou un matériau composite pour des raisons évidentes de légèreté sans sortir du cadre de la présente invention. De même, on pourra remplacer les tubes constitutifs du châssis 1 par des assemblages de tôles profilées sans sortir du cadre de la présente invention. On comprend bien l'intérêt économique du châssis 1 selon l'invention, car ce dernier est essentiellement constitué de profilés standards, de section ronde, carrée ou rectangulaire, assemblés par soudure et ne nécessite pas d'outillage particulier pour sa réalisation. Avec une telle géométrie, le châssis 1 devient la colonne vertébrale du véhicule sur laquelle on vient fixer différents équipements. Ainsi, on peut placer entre les deux longerons internes 5, 5' un moteur en long et sa boite de vitesse à différentes positions et placer à l'arrière un pont ou une boîte-pont à l'avant pour obtenir plusieurs configurations, mais aussi plusieurs empattements. On pourra également placer le moteur à l'arrière en utilisant le châssis 1 de façon inverse, le moteur étant toujours entre les longerons internes 5, 5' et la partie d'extrémité 4 devenant l'avant du véhicule. En outre, le châssis 1 peut recevoir tout type de motorisation. Ainsi, on pourra loger dans l'espace entre les longerons internes 5, 5' et les longerons externes 15, 15' des batteries électriques ou des réservoirs de fluides, selon que l'on souhaite avoir une motorisation électrique ou à gaz ou encore à air comprimé. Enfin, il va de soi que les exemples de châssis conforme à l'invention qui vient d'être décrit n'est qu'une illustration particulière, en aucun cas limitative de l'invention. MCLXXI-FR-1 TEXTE DEPOSE_RG/CD REVENDICATIONS1 - Châssis (1) renforcé, notamment destiné à des véhicules tout terrain ou des utilitaires légers à bas coût, caractérisé en ce qu'il comporte une partie centrale (2) de forme globalement parallélépipédique dont la section horizontale a une forme générale de trapèze régulier, deux parties latérales (3, 3') se fixant de part et d'autre de la partie centrale (2) et une partie d'extrémité (4) de forme globalement parallélépipédique dont la section horizontale a une forme générale de trapèze régulier et se fixant dans le prolongement de la partie centrale (2) et de manière à ce que les extrémités les plus étroites desdites parties centrale et d'extrémité (2, 4) soient en contact et en ce que la partie centrale (2) se compose de deux longerons internes (5, 5') disposés de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal (8) du châssis (1) et comportant chacun au moins trois portions, à savoir une première, une deuxième et une troisième portion (51, 51' ; 52, 52' ; 53, 53'), pour lesquelles l'angle dans un plan horizontal entre chacun des longerons internes (5, 5') est respectivement a, 13, x. 2 - Châssis (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les angles a, x sont égaux et l'angle est supérieur à l'angle a. 3 - Châssis (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les angles a, (3, x sont égaux 4 - Châssis (1) selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce que les longerons internes (5, 5') comprennent chacun un ensemble d'un longeron inférieur (6, 6') et un longeron MCLXXI-FR-1 TEXTE DEPOSE_RG/CD 2940779 - 12 - supérieur (7, 7'), lesdits longerons inférieurs et supérieurs (6, 6' ; 7, 7') étant superposés et globalement parallèles entre eux de sorte que le longeron inférieur (6, 6') de chaque longeron interne (5, 5') soit 5 placé en-dessous du longeron supérieur (7, 7'). 5 - Châssis (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les longerons internes (5, 5') sont, pour assurer leur rigidité, leur écartement et leur 10 symétrie par rapport à l'axe longitudinal (8) du châssis (1), par une arche (9) en forme générale de U inversé, une première entretoise (10) reliant le longeron inférieur (6, 6') au voisinage du milieu de la partie médiane (52, 52'), une deuxième entretoise (11) reliant le 15 longeron inférieur (6, 6') au voisinage du milieu de la partie arrière (53, 53') et une troisième entretoise (12) traversant de part en part la partie inférieure de l'arche (9), lesdites première, deuxième et troisième entretoises (10, 11, 12) étant horizontales et globalement 20 perpendiculaires à l'axe longitudinal (8) du châssis (1). 6 - Châssis (1) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les longerons internes (5, 5') comportent des quatrièmes 25 entretoises (14, 14') fixées entre les longerons inférieurs et supérieurs (6, 6' ; 7, 7'), pour garantir l'écartement desdits longerons inférieurs et supérieurs (6, 6' ; 7, 7'). 7 - Châssis (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque partie latérale (3, 3') comprend un longeron externe (15, 15') globalement horizontal et parallèle à l'axe longitudinal (8) du châssis (1) et au moins une traverse (16, 16' ; 17, 17') globalement horizontale et MCLXX1-FR-1 TEXTE DEPOSE_RG/CD- 13 - perpendiculaire audit axe longitudinal (8). 8 - Châssis (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque partie latérale (3, 3') comprend une première traverse (16, 16') et une deuxième traverse (17, 17'). 9 - Châssis (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les longerons externes (15, 15') sont fixés à la partie centrale (2) par les premières et deuxièmes traverses (16, 16' ;17, 17') et la troisième entretoise (12) de ladite partie centrale (2). 10 - Châssis (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la partie d'extrémité (4) comporte deux longerons (18) disposés de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal (8) du châssis 1 et s'étendant chacun horizontalement de la partie inférieure de l'arche (9) de manière à former un angle (b) entre eux, une traverse (19) globalement horizontale et perpendiculaire audit axe longitudinal (8) du châssis (1) et reliant les extrémités libres des deux longerons (18) et des goussets (20) en forme général de triangle à angle droit et fixés sur le long de tout ou partie de chaque longeron (18) et de l'arche (9). 11 - Châssis (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, pour accroître sa rigidité et permettre la fixation des autres éléments du véhicule, des montants verticaux avant et arrières (21, 21' ; 22, 22'), des traverses avant et arrières (23 ; 24, 24') de rigidification et un habillage (25) de renfort latéral venant chapeauter tout ou partie de la portion MCLXXI-FR-1 TEXTE DEPOSE_RG/CD- 14 - arrière (53, 53') des longerons internes (5, 5') de la partie centrale (2). 12 - Châssis (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les montants verticaux avant et arrières (21, 21' ; 22, 22') sont des profilés verticaux en forme de tronc de pyramide, les montants verticaux avants (21, 21') et les montants verticaux arrières (22, 22') sont fixés perpendiculairement respectivement sur le dessus de l'extrémité libre avant des longerons externes (15, 15') et sur le dessus de l'extrémité libre arrière des longerons externes (15, 15'). 13 - Châssis (1) selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la traverse avant (23) est globalement horizontale et fixée perpendiculairement à l'axe longitudinal (8) du châssis (1) sur l'extrémité libre des montants verticaux avants (21, 21'). 14 - Châssis (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les traverses arrières (24, 24') sont globalement horizontale et fixées perpendiculairement à l'axe longitudinal (8) du châssis (1) entre l'arche (9) et les montants verticaux arrières (22, 22'). 15 - Châssis (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'habillage (25) de renfort latéral est avantageusement une tôle pliée dont la section verticale a une forme générale de U inversé. 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