Brevet FR2941192A1 — publié le 20100723

PARE-CHOCS POUR UN VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un pare-chocs pour un véhicule automobile avec une traverse pouvant être fixée transversalement aux longerons du châssis de véhicule automobile et des boîtes-tampons qui sont incorporées entre la traverse et les longerons. Des pare-chocs sont intégrés en standard sur des véhicules automobiles côté avant ainsi que côté arrière afin d'absorber l'énergie de choc de petites collisions de sorte que la structure portante réelle du véhicule automobile ne soit autant que possible pas endommagée. Un pare-chocs se compose généralement d'une traverse qui peut être fixée, en intégrant des boîtes-tampons, transversalement aux longerons du châssis de véhicule automobile. La traverse sert à introduire l'énergie résultant d'une collision dans les boîtes-tampons, où l'énergie de choc doit être convertie en travail de déformation. On connaît une pluralité de pare-chocs conçus différemment. Les pare-chocs doivent satisfaire aux règlements légaux tout comme aux exigences posées par des organisations de protection des consommateurs en ce qui concerne une protection des piétons. En outre, les exigences provenant du test de classification des assureurs (VCAR, GDV) doivent être satisfaites. On s'efforce par conséquent de construire les pare-chocs pour l'absorption d'énergie définie à partir de composants individuels adaptés de manière optimale les uns aux autres. En outre, l'effort de réduction des émissions de CO2 exige une conversion conséquente de la construction légère lors du développement de véhicule. Il est de la plus haute importance qu'une bonne performance en cas de choc subsiste pour un poids aussi faible que possible du pare-chocs. Pour la liaison de traverses et de boîtes-tampons, celles-ci sont assemblées par liaison de matière ou assemblées au moyen de vis ou de boulons ou de rivets. En cas d'accessibilité unilatérale des éléments de composants, le vissage direct ou le rivetage aveugle est utilisé. Les techniques de liaison précitées nécessitent toutefois un prépoinçonnage. Cela est complexe en terme de procédé ainsi que cher et les éléments de liaison sont relativement lourds. On connaît les liaisons dites par clous, comme elles sont décrites dans le document WO 2007/082714 Al ou le document WO 2008/125312 Al. Cette technique de liaison correspond à un haut potentiel de rationalisation également pour l'industrie automobile. La présente invention a par conséquent pour objectif, en partant de l'état de la technique, de proposer un pare-chocs pouvant être fabriqué de manière rationnelle, qui permet une réduction supplémentaire du poids et autorise de plus de la manière la plus simple la combinaison de différents appariements de matériaux pour l'optimisation spécifique au composant de la capacité d'absorption d'énergie. L'atteinte de cet objectif consiste selon l'invention en un pare-chocs pour un véhicule automobile avec une traverse pouvant être fixée transversalement aux longerons du châssis de véhicule automobile et des boîtes-tampons, qui sont incorporées entre la traverse et les longerons, caractérisé en ce que chaque boîte-tampon est assemblée à la traverse au moyen de chevilles à scellement par explosif ou implusion, sans prépoinçonnage. Les boîtes-tampons sont ainsi assemblées à la traverse au moyen de chevilles à scellement par explosif ou implusion, sans prépoinçonnage. L'invention adopte ici la connaissance que le chevillage constitue une technique d'assemblage optimisée pour la liaison de la traverse et des boîtes-tampons sans que des opérations de prépoinçonnage ne soient nécessaires. La liaison des composants est possible même si ceux-ci ne sont accessibles que d'un côté. Pour la liaison de la traverse et des boîtes-tampons, des chevilles à scellement par explosif ou impulsion, qui sont conçues comme des clous, sont enfoncées à haute vitesse dans les composants. Les parois de la traverse et de la boîte-tampon sont ici transpercées. La cheville à scellement par explosif ou impulsion évince le matériau des composants à assembler. Pendant la pénétration, le matériau des boîtes-tampons et de la traverse subit dans la zone de liaison une déformation plastique élevée. En raison des vitesses élevées lors de l'enfoncement des chevilles à scellement par explosif ou impulsion, il se produit un échauffement local élevé des composants. Après le chevillage, donc à la fin du processus d'enfoncement, des forces de rappel de la déformation plastique agissent sur les chevilles à scellement par explosif ou impulsion. Le mécanisme de liaison de la liaison par chevilles à scellement par explosif ou impulsion se compose simultanément d'engagement par friction, de liaison de matière et de liaison à complémentarité de forme. La procédure proposée rend possible une fabrication rationnelle de pare-chocs ou la liaison de la traverse aux boîtes-tampons à des cadences brèves. De manière avantageuse, des traverses peuvent également être fabriquées en constructions mixtes et liaisons multicouches. Par rapport à l'utilisation de boulons filetés ou de rivets traditionnels, un prépoinçonnage n'est pas requis. En outre, du poids peut être économisé par rapport aux techniques de liaison conventionnelles et une résistance plus élevée de la liaison obtenue. Des configurations avantageuses de l'invention comprennent, l'une au moins des mesures techniques présentées ci-dessous. Pour générer la liaison à force et/ou complémentarité de forme sur le système de pare-chocs, on met en oeuvre un procédé de chevillage pulsé, pour lequel les chevilles à scellement par explosif ou impulsion en forme de clous sont poussées à haute vitesse et d'un côté au travers des composants à relier. De par la vitesse élevée des chevilles, des matériaux difficilement déformables à température ambiante tels que des aciers durcis, formés à chaud ou composants de magnésium peuvent également être reliés. Il est aussi concevable que la boîte-tampon se compose de métal léger ou d'un alliage de métal léger par exemple d'aluminium et que la traverse se compose d'un acier formé à chaud le plus résistant possible. La traverse peut donc être composée de différents matériaux, ainsi que les boîtes-tampons. En outre, la traverse peut présenter des portions avec des épaisseurs de paroi différentes, en particulier être réalisée en une tôle partiellement laminée ou une dite � Tailor Rolled Blank �. La traverse peut être formée aussi à partir d'une tôle d'acier roulée, en particulier comme un profilé creux dans une réalisation à une ou plusieurs chambres. De préférence, la traverse se compose d'une tôle d'acier formée à chaud, très résistante, en particulier avec une résistance supérieure ou égale à 1 500 MPa et les boîtes-tampons d'un alliage d'aluminium très résistant. Cet appariement de matériaux peut être assemblé de manière particulièrement avantageuse au moyen de chevilles à scellement par explosif. En particulier parce que l'acier et l'aluminium ne peuvent pas être soudés l'un à l'autre ou seulement sous réserve et de manière complexe. La traverse peut également se composer d'un métal léger ou d'un alliage de métal léger, en particulier d'un alliage d'aluminium ou de magnésium très résistant. En outre, il est possible que la traverse se compose d'une matière plastique renforcée par des fibres. De manière particulièrement avantageuse, des composants ou des éléments de composants en métal peuvent être combinés avec des éléments de composants en matière plastique dans le cadre de l'invention. De manière optimale également la liaison entre des éléments métalliques et des éléments synthétiques peut être réalisée avec un assemblage supplémentaire par collage. Les boîtes-tampons peuvent se composer de matériaux en acier. Ici, les boîtes-tampons peuvent être réalisées comme des profilés extrudés ou réalisées dans une construction en coque en tôle. Pour cette dernière, les semi-monocoques peuvent également être assemblées au moyen de liaisons par chevillage. La traverse et/ou les boîtes-tampons du pare-chocs peuvent être pourvues d'un revêtement de surface. Les composants individuels peuvent être revêtus avant l'assemblage. Il est aussi possible de pourvoir le pare-chocs fini dans l'ensemble comme unité d'un revêtement de surface. Des revêtements organiques ou inorganiques par exemple des revêtements à lamelles de zinc ou couches à thermodiffusion peuvent être appliqués ici. Les boîtes-tampon et la traverse peuvent en outre être fixées par une liaison par collage. De cette manière, une combinaison particulièrement avantageuse d'une liaison par collage avec la liaison mécanique par chevillage est possible. La traverse présente de préférence un corps de coque configuré en forme de U qui est fermé par une tôle de fermeture. Des languettes peuvent être réalisées ici sur la traverse, lesquelles sont assemblées avec des sections de fixation des boîtes-tampons, les chevilles à scellement par explosif ou impulsion étant tirées à travers les languettes et les sections de fixation. La traverse et la tôle de fermeture peuvent se composer de différents matériaux, donc par exemple de deux aciers différents avec différentes résistances ou une combinaison d'acier et d'un métal léger. De préférence, les languettes s'étendent du côté avant de la traverse en direction des boîtes-tampons, les sections de fixation des boîtes-tampons étant reçues entre les languettes et une section de paroi de la traverse. Les chevilles à scellement par explosif ou impulsion traversent ensuite les languettes, les sections de fixation et les sections de paroi de la traverse de sorte qu'une liaison multicouche, en particulier une liaison à trois couches soit générée. Il peut être approprié ici d'introduire respectivement une couche de colle entre les couches individuelles de la liaison multicouche. Côté longeron, les boîtes-tampons sont pourvues de brides. Les brides sont également assemblées au moyen de chevilles à scellement par explosif ou impulsion sans prépoinçonnage aux boîtes-tampons. En outre, il est possible d'assembler par collage les brides aux boîtes-tampons. Il existe la possibilité de fabriquer un pare-chocs dans une construction hybride et ainsi un potentiel de construction légère considérable pour des coûts de fabrication réduits, étant donné que des solutions de vissage complexes et onéreuses sont supprimées. Le procédé utilisé du chevillage nécessite juste une accessibilité unilatérale. La combinaison avec la technique de collage présente l'avantage que des matériaux différents avec un potentiel anti-corrosion élevé peuvent aussi être reliés les uns aux autres à force et à complémentarité de formes. Le chevillage pulsé présente en outre l'avantage que les composants ne soient que faiblement sollicités thermiquement. L'assemblage pauvre en chaleur est particulièrement avantageux lors de l'utilisation de composants en matériaux d'acier les plus résistants, en particulier en aciers formés à chaud. Lors de la liaison ou l'assemblage, ceux-ci ne subissent aucune influence thermique négative, comme cela serait par exemple le cas lors du soudage. En outre, des matériaux non soudables, en particulier des métaux légers peuvent également être reliés à eux-mêmes ou à d'autres matériaux. Les chevilles à scellement par explosif ou impulsion possèdent une résistance plus élevée que les tôles comparativement plus souples. Pour éviter la corrosion de contact en raison de la compatibilité électrochimique des partenaires d'assemblage, les chevilles à scellement par explosif ou impulsion peuvent se composer d'un matériau plus noble que les composants à assembler. L'invention est décrite par la suite en référence à des dessins, dont les figures représentent: figure 1 : en perspective, un pare-chocs dans une vue de derrière ; figure 2 : techniquement schématisée, une coupe d'un pare-chocs dans la 30 zone d'une boîte-tampon ; figure 3 : une coupe d'un autre mode de réalisation d'un pare-chocs dans la zone de la boîte-tampon ; figure 4 : une coupe d'un autre mode de réalisation d'un pare-chocs dans la zone d'une extrémité de la traverse ; figure 5 : une coupe d'une boîte-tampon en coque ; figure 6 : en perspective, un détail d'un autre mode de réalisation d'un pare- chocs et figure 7 : également en perspective, un détail d'une autre alternative d'un pare-chocs. La figure 1 représente un pare-chocs 1. Celui-ci présente une traverse 2 pouvant être fixée transversalement aux longerons du véhicule automobile non représentés ici. La traverse 2 s'appuie via des boîtes-tampons 3 sur les longerons. Les boîtes-tampons 3 doivent absorber, outre la traverse 2, l'énergie résultant d'une collision en la convertissant en travail de déformation. La traverse 2 se compose d'un métal, en particulier d'une tôle d'acier façonnée à chaud, très résistante avec une résistance supérieure ou égale à 1 500 MPa et possède une section en forme de U avec un dos 4 et deux branches 5, 6 auxquelles se raccordent des baguettes avant 7, 8 dirigées l'une vers l'autre vers l'intérieur. Le dos 4 de la traverse 2 se trouve sur le côté de la traverse 2 dirigé vers le véhicule automobile. La traverse 2 est fermée côté avant par une tôle de recouvrement ou de fermeture 9 (voir à ce sujet également la figure 2). La figure 1 montre la traverse 2 sans tôle de fermeture 9. Les boîtes-tampons 3 se composent de profilés extrudés, en particulier en un alliage d'aluminium très résistant. Les boîtes-tampons 3 et la traverse 2 sont assemblées au moyen de chevilles à scellement par explosif ou impulsion 10 sans prépoinçonnage. A cet effet, les chevilles à scellement 10 ont été poussées d'un côté, de l'extérieur, à une vitesse élevée au travers de la paroi des boîtes-tampons 3 et de la traverse 2. La cheville à scellement 10 pointue évince le matériau de la boîte-tampon 3 et de la traverse 2 dans la zone de liaison, sachant qu'il se produit une déformation plastique élevée. De cette manière, une liaison stable, très résistante entre les boîtes-tampons 3 et la traverse 2 est assurée. En outre, la tôle de fermeture 9 est également assemblée au moyen de chevilles à scellement par explosif ou impulsion 11 avec la traverse 2. A cet effet, les chevilles à scellement 11 sont poussées au travers de la tôle de fermeture 9 et des baguettes avant 7, 8 de la traverse 2. Les figures 3 et 4 montrent des configurations modifiées d'une traverse 2a et 2b ou d'une tôle de fermeture 9a. La traverse 2a est conçue en forme de chapeau avec un dos 4 et deux branches 5, 6 dirigées vers l'avant. La tôle de fermeture 9a est également conçue en forme de U avec un dos avant 12 et deux branches latérales 13, 14 dirigées en direction de la boîte-tampon 3a. Au moyen de chevilles à scellement par explosif ou impulsion 10, la traverse 2a, la boîte-tampon 3a et la tôle de fermeture 9a sont assemblées. Cette liaison à trois couches est effectuée sans prépoinçonnage des composants d'un côté de l'extérieur. La traverse 2b selon la représentation de la figure 4, présente un profilé de chapeau, pour lequel des brides avant 15, 16 dirigées vers l'extérieur se raccordent aux branches 5, 6. La tôle de fermeture 9a et la traverse 2b sont reliées par des chevilles à scellement par explosif ou impulsion 11 qui sont poussées sans prépoinçonnage à travers la tôle de fermeture 9a et les brides avant 15, 16. La figure 5 représente une section transversale d'une boîte-tampon 3b qui est fabriquée à partir de deux demi-coques 17, 18 en tôle métallique. Les deux demi-coques 17, 18 se chevauchent par endroits le long des arêtes longitudinales 19, 20 de leurs branches latérales 21, 22 et y sont assemblées au moyen de chevilles à scellement par explosif ou impulsion 23. Un autre mode de réalisation d'un pare-chocs la est représenté sur la figure 6. Le pare-chocs la comporte une traverse 2c qui est configurée en forme de U ou de chapeau avec un dos 4a, deux branches 5a, 6a et des baguettes avant 7a, 8a dirigées vers l'extérieur. La traverse 2c est fermée par une tôle de fermeture 9b côté avant. La boîte-tampon 3c est réalisée comme un profilé extrudé et présente côté traverse des sections de fixation 24, 25 avec lesquelles la boîte-tampon 3c entoure la traverse 2c dans la zone de liaison 26. La zone de liaison 26 de la traverse 2c est rétrécie par endroits. L'assemblage entre la boîte-tampon 3c et la traverse 2c est effectué par des chevilles à scellement par explosif ou impulsion 27 sans prépoinçonnage des composants. Une colle peut être appliquée en outre dans la zone de liaison 26 entre les sections de fixation 24, 25 et la traverse 2c. Par là-même, l'ensemble peut être fixé avant l'introduction des chevilles à scellement par explosif ou impulsion, en particulier la résistance de la liaison peut également être augmentée par l'introduction de colle. La tôle de fermeture 9b et la traverse 2c sont également reliées par des chevilles à scellement par explosif ou impulsion 28 qui sont poussées à travers la tôle de fermeture 9b et les baguettes avant 7a, 8a. La figure 7 représente un autre mode de réalisation d'un pare-chocs lb avec une traverse 2d et des boîtes-tampons 3d. Côté traverse, la boîte-tampon 3d présente des sections de fixation 29. Sur la traverse 2d sont réalisées des languettes 30 qui sont relevées depuis le côté avant de la traverse 2d en direction des boîtes-tampons 3d. Les sections de fixation 29 des boîtes-tampons 3d sont reçues entre les languettes 30 et une portion de paroi 31 de la traverse 2d dans la zone de liaison. L'assemblage mécanique est effectué via des chevilles à scellement par explosif ou impulsion 32 qui sont poussées à travers les languettes 30, les sections de fixation 29 et les portions de paroi 31. A cet effet, les chevilles à scellement 32 en forme de clou ont été placées d'un côté de l'extérieur et ont été poussées au travers du matériau des composants à vitesse élevée sans que celui-ci n'ait été prépoinçonné. Une liaison multicouche, dont le comportement de portance ou de résistance peut être augmenté en outre par une colle, est ainsi effectuée. Sinon, le mode de réalisation du pare-chocs lb correspond à celui décrit précédemment de sorte que des composants correspondants ou des éléments de composants portent les mêmes références numériques. Sur la figure 1, on reconnaît encore que les boîtes-tampons 3 sont pourvues côté longerons de brides 33. Les brides 33 peuvent se composer du même matériau que les boîtes-tampons 3. Mais en principe, la combinaison de matériaux différents des boîtes-tampons 3 et des brides 33 est aussi possible. Les brides 33 sont assemblées au moyen de chevilles à scellement par explosif ou impulsion 34 sans prépoinçonnage avec les boîtes-tampons 3. A cet effet, des languettes 35 s'étendent sur les brides 33 en direction des boîtes-tampons 3 sont prévues, lesquelles s'engagent dans les boîtes-tampons 3 ou reposent à l'extérieur. L'assemblage est effectué via les chevilles à scellement par explosif ou impulsion 34. En outre, les boîtes-tampons 3 et les brides 33 peuvent être collées les unes aux autres. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Liste des numéros de référence : 1 Pare-chocs la- Pare-chocs lb- Pare-chocs 2 Traverse 2a- Traverse 2b- Traverse 2c- Traverse 2d Traverse 3 Boîte-tampon 3a- Boîte-tampon 3b- Boîte-tampon 3c- Boîte-tampon 3d- Boîte-tampon 4 Dos 4a- Dos 5 Branche 5a- Branche 6 Branche 6a- Branche 7 Baguette avant 7a- Baguette avant 8 Baguette avant 8a- Baguette avant 9 Tôle de fermeture 9a- Tôle de fermeture 9b- Tôle de fermeture 10 Cheville à scellement par explosif ou impulsion 11 Cheville à scellement par explosif ou impulsion 12 Dos avant 13 Branche latérale 14 Branche latérale REVENDICATIONS1. Pare-chocs pour un véhicule automobile avec une traverse (2, 2a-2d) pouvant être fixée transversalement aux longerons du châssis de véhicule automobile et des boîtes-tampons (3, 3a-3d), qui sont incorporées entre la traverse (2, 2a-2d) et les longerons, caractérisé en ce que chaque boîte-tampon (3, 3a-3d) est assemblée à la traverse (2, 2a-2d) au moyen de chevilles à scellement par explosif ou impulsion (10 ; 27 ; 32) sans prépoinçonnage. 2. Pare-chocs selon la revendication 1, caractérisé en ce que la traverse (2, 2a-2d) et les boîtes-tampons (3, 3a-3d) se composent de matériaux différents. 3. Pare-chocs selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la traverse (2, 2a-2d) se compose de tôle d'acier et les boîtes-tampons (3, 3a-3d) d'un alliage d'aluminium. 4. Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 15 la traverse (2, 2a-2d) est composée de différents matériaux. 5. Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la traverse (2, 2a-2d) présente des portions avec des épaisseurs de paroi différentes. 20 6. Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les boîtes-tampons (3, 3a-3d) et la traverse (2, 2a-2d) sont fixées en outre par une liaison par collage. 7. Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que 25 les boîtes-tampons (3, 3a-3d) et/ou la traverse (2, 2a-2d) sont pourvues d'un revêtement de surface. 8. Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les boîtes-tampons (3, 3a, 3c, 3d) sont réalisées comme des profilés extrudés. 30 9. Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les boîtes-tampons (3b) sont réalisées en coque de tôle. 10. Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que 5 la traverse (2, 2a-2d) est configurée en forme de U et est fermée par une tôle de fermeture (9, 9a-9b). 11. Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la traverse est formée par une tôle d'acier roulée. 12. Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 1l, caractérisé en ce que des languettes (30) sont réalisées sur la traverse (2d), lesquelles sont assemblées avec des sections de fixation (29) des boîtes-tampons (3d). 15 13. Pare-chocs selon la revendication 12, caractérisé en ce que les languettes (30) s'étendent du côté avant de la traverse (2, 2a-2d) en direction des boîtes-tampons (3d) et les sections de fixation (29) des boîtes-tampons (3d) sont reçues entre les languettes (30) et une section de paroi (31) de la traverse (2d) et les chevilles à scellement (32) traversent les languettes (30), les sections de fixation (29) et la 20 section de paroi (31) 14 Pare-chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les boîtes-tampons (3) sont pourvues, côté longeron, de brides (33) et les brides (33) sont assemblées aux boîtes-tampons (3) au moyen de chevilles à scellement par 25 explosif ou impulsion (34) sans prépoinçonnage. 15 Pare-chocs selon la revendication 14, caractérisé en ce que les boîtes-tampons (3) et les brides (33) sont collées les unes aux autres. 10