Brevet FR2986471A1 — publié le 20130809

DISPOSITIF DE FIXATION D'UN BERCEAU A UN BRANCARD, COMPRENANT UN ABSORBEUR DE CHOCS AMELIORE L'invention a trait au domaine de l'automobile, et plus précisément à la fixation d'un groupe motopropulseur à la caisse d'un véhicule. Un groupe motopropulseur est ordinairement monté sur un berceau qui est fixé à la caisse du véhicule, généralement sur un brancard, c'est-à-dire à un longeron du plancher du véhicule. Les caisses de véhicules automobiles se doivent d'assurer une protection efficace des passagers en cas de choc, typiquement en cas de choc frontal. Un exemple de choc frontal est une collision fronto-frontale entre deux véhicules circulant en sens opposés, les deux véhicules étant en recouvrement partiel, c'est-à-dire que les véhicules sont décalés latéralement l'un par rapport à l'autre. Ce type de choc est si fréquent qu'il a fait l'objet d'une modélisation par les Nations unies, sous la référence UN ECE 94 (choc frontal du véhicule à vitesse fixe contre une barrière déformable décalée, avec un recouvrement partiel de 40% de la face avant du véhicule). On peut modéliser le choc fronto-frontal en trois phases principales. D'abord, au début du choc, l'ensemble de la partie avant du véhicule absorbe une partie de l'énergie du choc par déformation du brancard. Ensuite, le moteur vient au contact de l'obstacle tandis que l'ensemble du véhicule, y compris l'habitacle, poursuit son avancée. Enfin, le plancher absorbe l'énergie résiduelle. Un objectif principal dans la conception des véhicules en prévision des chocs est d'éviter les intrusions du moteur dans l'habitacle. La fixation du berceau au brancard est conçue à cet effet, cf. par exemple le document EP 2 189 317 (Peugeot Citroën Automobiles SA), qui propose un support de groupe motopropulseur à rupture programmée. Les transmissions d'effort du berceau au brancard sont plus directes dans les véhicules de type berline que dans les véhicules à plancher surélevé, en raison du décalage entre le berceau et le plancher. Il est connu de fixer le berceau au brancard par 35 l'intermédiaire d'un support, qui peut jouer un rôle d'absorbeur d'énergie en cas de choc. Mais les conceptions connues présentent un certain nombre d'inconvénients. Premièrement, le niveau d'effort que subit le support est difficilement contrôlable, notamment en raison de voies d'efforts circulant obliquement par rapport à la direction générale longitudinale du choc fronto-frontal. Deuxièmement, on note dans le support, en cas de choc, la survenue de pics d'effort dynamique élevés, localisés notamment dans des zones à géométrie tourmentée. Troisièmement, la transmission des efforts du berceau au brancard est insuffisante, de sorte que le brancard ne peut remplir complètement sa fonction d'absorbeur, alors que la raideur du véhicule en fin de choc dépend de cette qualité. Un premier objectif est d'optimiser la capacité d'un véhicule à absorber les efforts en cas de choc, notamment fronto-frontal. Un deuxième objectif est d'améliorer la transmission des efforts au niveau d'un support interposé entre un berceau de groupe motopropulseur et un brancard de caisse. Un troisième objectif est de minimiser, voire oblitérer, les pics d'efforts à l'interface entre le berceau et le support. Un quatrième objectif est de limiter la raideur du véhicule en fin de choc. Il est par conséquent proposé, en premier lieu, un dispositif de fixation d'un berceau de groupe motopropulseur à un brancard de caisse d'un véhicule automobile, ce dispositif comprenant un support interposé entre le berceau et le brancard, destiné à absorber de l'énergie lors d'un choc suivant une direction longitudinale, le berceau étant accouplé au support dans une zone de fixation de celui-ci par l'intermédiaire d'une tige de fixation, le support étant percé d'un trou pour le passage de la tige, le support étant muni d'une ligne de prédécoupe délimitant une zone frangible oblongue qui s'étend longitudinalement dans le prolongement du trou. Cette zone frangible permet notamment de mieux contrôler la transmission d'efforts à l'interface entre le berceau et le support, particulièrement en début de choc fronto-frontal. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : le support comprend une enveloppe et une plaquette rapportée solidaire de l'enveloppe, et le trou et la ligne de prédécoupe sont formées dans la plaquette ; la plaquette est réalisée dans un matériau métallique, par exemple en acier ; la ligne de prédécoupe est formée par un amincissement local de la matière ; le dispositif comprend un amortisseur logé dans une réserve ménagée dans le support dans le prolongement longitudinal de la zone de fixation ; la réserve forme un décrochement par rapport à la zone de fixation ; l'amortisseur est formé par un profilé alvéolaire qui s'étend longitudinalement dans la réserve ; - l'amortisseur est réalisé dans une matière plastique telle que polypropylène. Il est proposé, en deuxième lieu, un véhicule automobile comprenant un berceau de groupe motopropulseur et un brancard de caisse, ainsi qu'un dispositif de fixation du berceau au brancard tel que présenté ci-dessus. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode préféré de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective illustrant un dispositif de fixation d'un berceau de groupe motopropulseur à un brancard de caisse d'un véhicule automobile ; la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de la figure 1, selon le plan II-II ; la figure 3 est une vue de détail en coupe selon le plan ; Sur la figure 1 est partiellement représenté un véhicule 1 automobile à plancher 2 surélevé (de type 4x4, SUV, fourgonnette, camionnette, etc.). On définit par rapport au véhicule 1 un repère orthogonal XYZ comprenant trois axes perpendiculaires deux à deux, à savoir : un axe X, définissant une direction longitudinale, horizontale, confondue avec la direction générale de déplacement du véhicule 1, un axe Y, définissant une direction transversale, horizontale, qui avec l'axe X définit un plan XY horizontal, un axe Z, définissant une direction verticale, perpendiculaire au plan XY horizontal. On a représenté schématiquement et partiellement sur la figure 1 un bras 3 arrière d'un berceau 4 de groupe motopropulseur et un brancard 5 de caisse du véhicule, formant une poutre longitudinale de support du plancher 2. Le véhicule 1 est équipé d'un dispositif 6 de fixation du bras 3 au brancard 5. Le bras 3 et le brancard 5 s'étendent tous deux suivant l'axe X. Comme cela est visible sur la figure 1, le dispositif 6 de fixation comprend un support 7 interposé entre le berceau 3 et le brancard 5. Ce support 7 est destiné à absorber de l'énergie lors d'un choc selon la direction longitudinale (suivant X). Le support 7 comprend une enveloppe 8 creuse réalisée de préférence dans un matériau métallique (notamment dans une tôle d'acier formée par exemple par emboutissage). Cette enveloppe 8, représentée en arraché partiel sur la figure 1, comprend une paroi 9 avant, tournée vers le berceau 4, une paroi 10 arrière, tournée à l'opposé, une paroi 11 supérieure, par laquelle l'enveloppe 8 est fixée au brancard 5, et un fond 12. Le fond 12 délimite, du côté de la paroi 9 avant, une zone 13 sensiblement horizontale de fixation du bras 3. Cette fixation est réalisée au moyen d'une tige 14 de fixation telle qu'une goupille, un rivet ou, de préférence, une vis. Une ouverture 15 est pratiquée dans la zone 13 de fixation pour permettre le passage de la vis 14, dont on aperçoit sur les figures une extrémité supérieure. Un écrou est vissé à cette extrémité de la vis 14 pour garantir la tenue de l'ensemble. Par souci de clarté, cet écrou n'est pas représenté. Selon un mode préféré de réalisation, cette ouverture 15 est oblongue selon la direction longitudinale, pour des raisons qui apparaîtront ci-après. Comme on le voit bien sur la figure 1, et de manière plus précise dans l'encart circulaire de détail, le support 7 comprend une plaquette 16 rapportée, réalisée de préférence dans un matériau métallique, par exemple dans une tôle d'acier emboutie. Cette plaquette 16 est solidaire de l'enveloppe 8, à laquelle elle est fixée de préférence par soudage sur son pourtour 17, dans la zone 13 de fixation. La plaquette 16 est percée d'un trou 18 pour le passage de la vis 14. La plaquette 16 est étagée, et présente une zone 19 centrale oblongue en relief, formé par emboutissage, surélevée par rapport au pourtour 17 et qui s'étend longitudinalement dans le prolongement du trou 18. La zone 19 est délimitée par une ligne 20 de prédécoupe formée par un amincissement local de la matière de la plaquette 16, c'est-à-dire sur une partie de l'épaisseur de celle-ci. Cette ligne 20 de prédécoupe confère à la zone 19 centrale oblongue un caractère frangible, c'est-à-dire une capacité à être déformée ou rompue progressivement et de manière contrôlée (suivant la ligne 20 de prédécoupe) sous un effort longitudinal exercé vers l'arrière par le bras 3 du berceau 4, cet effort étant transmis par la tige 14 comme illustré par la flèche L1 en pointillé de la figure 1. Le caractère oblong de l'ouverture 15 pratiquée dans l'enveloppe 8 au droit de la plaquette 16 (et plus précisément au droit de la zone 19 frangible) permet de concentrer la déformation du support 7 au niveau de la plaquette 16 (et plus précisément au niveau de la zone 19 frangible), au bénéfice du contrôle de la déformation et de l'absorption de l'énergie du choc. Selon un mode préféré de réalisation illustré sur les figures, le support 7 est muni d'un système secondaire d'absorption des chocs, formé par un amortisseur 21 logé dans une réserve 22 en creux ménagée dans l'enveloppe 8 dans le prolongement longitudinal de la zone 13 de fixation. Comme cela est visible sur les figures 1 et 2, la réserve 22 forme un décrochement vers le bas par rapport à la zone 13 de fixation ; elle est de préférence délimitée vers le haut par un voile 23 horizontal formé dans l'enveloppe 8 (ou rapporté et fixé à celle-ci, par exemple par soudage), de sorte à emprisonner l'amortisseur 21 et éviter son expulsion en cas de choc frontal. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 1, l'amortisseur 21 est formé par un profilé alvéolaire, qui peut être réalisé dans une matière plastique (tel que polypropylène), par exemple par extrusion. Comme on le voit sur la figure 1, le profilé peut comprendre plusieurs alvéoles juxtaposés, qui confèrent à l'amortisseur 21 à la fois une bonne tenue au flambage sous contrainte longitudinale (en X) et une grande légèreté. Lors du montage, l'amortisseur 21 est introduit transversalement (suivant Y, selon la flèche T) dans la réserve 22, où il s'étend alors longitudinalement comme illustré sur la figure 2. Lors d'un choc frontal, le support 7 ouvre deux voies d'efforts longitudinales successives, à savoir : une première voie d'effort au niveau de la zone 19 frangible, cette voie étant matérialisée par la flèche L1 en pointillés de la figure 1 : la zone 19 frangible est progressivement écrasée par le mouvement de recul de la vis 14, et rompt le long de sa ligne 20 de prédécoupe en partant du trou 18, qui constitue de ce fait une amorce de rupture ; une deuxième voie d'effort au niveau de l'amortisseur 21, cette voie étant matérialisée par la flèche L2 en trait plein de la figure 1 : lorsque la zone 19 frangible est complètement écrasée (ou déchirée), la vis 14 étant parvenue à l'extrémité arrière de la zone 19, et dans l'hypothèse où l'énergie du choc n'a pas été complètement absorbée par la rupture de la zone 19 frangible, le bras 3 s'enfonce alors dans la réserve en comprimant l'amortisseur 21. Celui-ci est soumis à un effort de compression axiale tendant à provoquer sa déformation par flambage. Une fois l'amortisseur 21 déformé au maximum de ses capacités d'absorptions, l'énergie résiduelle du choc est transmise par le support 7 au brancard 5, et absorbée par la déformation de celui-ci. Pour compléter l'absorption d'énergie au début du choc, on peut monter la tige 14 dans le bras 3 par l'intermédiaire d'un coussinet 24, réalisé par exemple dans une matière déformable tel qu'un plastique, éventuellement un élastomère. Il résulte de la conception qui vient d'être décrite les avantages suivants. Premièrement, grâce à la zone 19 frangible, le support 7 permet de mieux contrôler le niveau d'effort subi. Deuxièmement, le contrôle de déformation induit par la présence de la zone 19 frangible permet de limiter, voire de supprimer la survenue de pics d'effort dynamique dans le support 7. Troisièmement, les voies d'efforts étant, dans un premier temps, maintenues sensiblement dans l'axe X longitudinal, il en résulte une 10 transmission ultérieure mieux contrôlée des efforts résiduels au brancard 5. De la sorte : la raideur du véhicule en fin de choc se trouve limitée, au bénéfice d'une bonne absorption des chocs, 15 - la transmission des efforts au niveau du support 7 entre le berceau 4 et le brancard 5 est améliorée, la capacité du véhicule 1 à absorber les efforts en cas de choc, notamment fronto-frontal, est améliorée. REVENDICATIONS1. Dispositif (6) de fixation d'un berceau (4) de groupe motopropulseur à un brancard (5) de caisse d'un véhicule (1) automobile, ce dispositif (6) comprenant un support (7) interposé entre le berceau (4) et le brancard (5), destiné à absorber de l'énergie lors d'un choc suivant une direction (X) longitudinale, le berceau (4) étant accouplé au support (7) dans une zone (13) de fixation de celui-ci par l'intermédiaire d'une tige (14) de fixation, le support (7) étant percé d'un trou (18) pour le passage de la tige (14), ce dispositif (6) étant caractérisé en ce que le support (7) est muni d'une ligne (20) de prédécoupe délimitant une zone (19) frangible oblongue qui s'étend longitudinalement dans le prolongement du trou (18). 2. Dispositif (6) de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (7) comprend une enveloppe (8) et une plaquette (16) rapportée solidaire de l'enveloppe (8), et en ce que le trou (18) et la ligne (20) de prédécoupe sont formées dans la plaquette (16). 3. Dispositif (6) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaquette (16) est réalisée dans un matériau métallique. 4. Dispositif (6) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaquette (16) est réalisée en acier. 5. Dispositif (6) de fixation selon l'une de revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ligne (20) de prédécoupe est formée par un amincissement local de la matière. 6. Dispositif (6) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un amortisseur (21) logé dans une réserve (22) ménagée dans le support (7) dans le prolongement longitudinal de la zone (13) de fixation. 7. Dispositif (6) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la réserve (22) forme un décrochement par rapport à la zone (13) de fixation. 8. Dispositif (6) selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que l'amortisseur (21) est formé par un profilé alvéolaire qui s'étend longitudinalement dans la réserve (22). 9. Dispositif (6) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'amortisseur (21) est réalisé dans une matière plastique telle que polypropylène. 10. Véhicule (1) automobile comprenant un berceau (4) de groupe motopropulseur et un brancard (5) de caisse, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (6) de fixation du berceau (4) au brancard (5), selon l'une des revendications précédentes.5