Brevet FR2989051A1 — publié le 20131011

CAISSE DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN RENFORT DE PIED MILIEU ELARGI L'invention a trait au domaine de l'automobile, et plus précisément à la rigidification des caisses de véhicules automobiles en vue de les rendre plus résistantes aux chocs, et notamment aux chocs latéraux. La caisse d'un véhicule automobile comprend ordinairement un plancher délimité latéralement par des longerons qui s'étendent longitudinalement de part et d'autre du plancher, depuis un pied avant ou montant A, qui sépare l'habitacle du compartiment moteur, jusqu'à un pied arrière ou montant C, qui sépare l'habitacle d'un coffre arrière. Lorsque le véhicule est à deux rangées de sièges, la caisse comprend généralement, entre les deux rangées (c'est-à-dire derrière la rangée avant) une traverse centrale fixée au plancher pour relier 15 transversalement les longerons, et une traverse arrière, dénommée traverse sous banquette arrière ou planche à talon, écartée de la traverse avant vers l'arrière du véhicule, et qui relie transversalement les longerons au voisinage de leur jonction avec les pieds arrière. La caisse du véhicule à deux rangées de sièges comprend 20 également, au droit de la traverse centrale, une paire de montants centraux appelés montants B ou pieds milieux, qui relient les longerons à des brancards latéraux de toit. Les pieds milieux ont pour fonction première de raidir verticalement l'habitacle en cas de retournement du véhicule. 25 Ordinairement, chaque pied milieu est fixé au longeron par l'intermédiaire d'un renfort de pied milieu, qui se présente classiquement sous forme d'une pièce en T inversé dont un jambage est solidaire du pied milieu, et dont une embase est solidaire du longeron. Le renfort de pied milieu a pour double fonction, en cas de 30 choc latéral, d'absorber par déformation une partie de l'énergie du choc, et de constituer une voie privilégiée d'effort vers la traverse centrale. Le brevet américain US 2008/0001434 décrit une structure de caisse connue. 35 Lorsque le choc est centré sur le pied milieu, le renfort de pied milieu remplit correctement sa fonction de transmission des efforts à la traverse centrale. Lorsque le choc est décalé vers l'arrière ou centré sur le pied arrière, la reprise d'effort est généralement assurée par un renfort de longeron, qui s'étend ordinairement sur toute la longueur du longeron et qui constitue une voie d'effort vers la planche à talon. La longueur du renfort de longeron dépend de l'empattement du véhicule. Sur les véhicules à empattement rallongé (typiquement les monospaces à sept places), le renfort de longeron est plus long que sur les véhicules à empattement court, ce qui nécessite de prévoir des gammes de fabrication différentes et limite par conséquent la standardisation de la production. Un premier objectif est de permettre une meilleure standardisation de la production des véhicules automobiles. Un deuxième objectif est de maximiser le nombre de composants communs aux véhicules à empattement court et long. Un troisième objectif est de maintenir les standards de résistance (ou encore d'améliorer la résistance) de la caisse aux chocs latéraux. Il est proposé, en premier lieu, une caisse de véhicule automobile, comprenant un plancher muni d'une traverse centrale et d'une planche à talon écartée de la traverse centrale vers l'arrière, un longeron bordant longitudinalement le plancher, et un renfort de pied milieu comprenant un jambage central disposé au droit de la traverse centrale, et une embase longitudinale solidaire du longeron, ayant une aile arrière munie d'un raidisseur à section transversale en U qui s'étend jusqu'à une extrémité arrière de l'embase, l'aile arrière de l'embase s'étendant au moins jusqu'au droit de la planche à talon. De la sorte, le renfort de pied milieu assure à la fois la transmission d'effort vers la traverse centrale et vers la planche à talon, tout en raidissant la section du longeron située entre la traverse centrale et la planche à talon, cette fonction de raidissement étant ordinairement assurée par le renfort de longeron. Ainsi dimensionné, le renfort de pied milieu peut se substituer partiellement au renfort de longeron, qu'il est alors possible de standardiser quel que soit l'empattement du véhicule. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : - l'aile arrière de l'embase s'étend jusqu'au-delà de la planche à talon ; - le raidisseur comprend une paroi latérale, ainsi qu'une paroi inférieure et une paroi supérieure évasées à partir de la paroi latérale - la paroi inférieure et la paroi supérieure définissent entre elle un angle de 30° environ ; - le rapport d'une hauteur du raidisseur et d'une hauteur hors tout de l'aile arrière de l'embase, mesurées au voisinage de la planche à talon, est d'environ 1/2 ; le rapport entre une profondeur transversale et la hauteur du raidisseur est d'environ 1/2 ; - l'embase présente une aile avant munie d'un raidisseur qui s'interrompt à distance d'une extrémité avant de l'embase ; - la caisse comprend en outre un renfort avant de longeron, solidaire du longeron et abouté au renfort de pied milieu ; - la caisse comprend un renfort arrière de longeron, solidaire du longeron et abouté au renfort de pied milieu. Il est proposé, en deuxième lieu, un véhicule automobile équipé d'une caisse telle que présentée 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 partielle en perspective montrant une caisse de véhicule depuis l'intérieur ; la figure 2 est une vue partielle en perspective montrant la caisse de la figure 1 depuis l'extérieur ; - la figure 3 est une vue similaire à la figure 1, montrant la caisse partiellement éclatée ; - la figure 4 est une vue de coté de la caisse des figures précédentes ; la figure 5 est une vue en coupe selon le plan V-V de la figure 4. Sur les figures 1 et 2 est représentée une caisse 1 d'un véhicule automobile. Cette caisse 1 définit un habitacle et comprend un plancher 2 délimitant l'habitacle vers le bas, vers l'avant (par une remontée destinée à accueillir les pieds des passagers avant) et vers l'arrière. On définit par rapport à la caisse 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, - 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. Le plancher 2 est destiné à accueillir deux rangées de sièges, à savoir une rangée avant et une rangée arrière. La caisse 1 comprend une paire de longerons 3 à section en U ouverte vers l'extérieur, qui s'étendent longitudinalement (suivant X) de part et d'autre du plancher 2, depuis un pied 4 avant jusqu'à un pied 5 arrière. Une traverse 6 centrale solidaire du plancher 2 relie les longerons 3 entre eux. Le plancher 2 forme vers l'arrière un repli 7 qui définit une traverse sous banquette arrière (suivant Y), également dénommée planche à talon, écartée de la traverse 6 centrale vers l'arrière. La planche 7 à talon délimite l'habitacle vers l'arrière, au niveau des pieds des occupants de la rangée arrière. La planche 7 à talon s'étend sensiblement dans un plan parallèle au plan YZ, en étant éventuellement légèrement inclinée vers l'arrière, comme illustré sur la figure 4. La caisse 1 comprend en outre un pied 8 milieu (en pointillés sur la figure 1) assurant une jonction entre le longeron 3 et un brancard de toit (non représenté), ainsi qu'un renfort 9 de pied milieu par l'intermédiaire duquel le pied 8 milieu est solidaire du longeron 3. Le renfort 9 de pied milieu présente, vu de côté, un profil en T inversé et comprend un jambage 10 central, qui s'étend sensiblement verticalement (suivant Z), par lequel le renfort 9 est solidaire du pied 8 milieu, et une embase 11, qui s'étend longitudinalement (suivant X), par laquelle le renfort 9 est solidaire du longeron 3. L'embase 11 présente une aile 12 avant, qui s'étend du côté du pied 4 avant, et une aile 13 arrière, qui s'étend à l'opposé, du côté du pied 5 arrière. L'embase 11 présente une âme 14 sensiblement plate par laquelle le renfort 9 de pied milieu est solidaire du longeron 3, auquel le renfort 9 est directement fixé (par exemple via une soudure électrique). Comme on le voit sur les figures 1 et 2, l'aile 12 avant est munie d'un raidisseur 15 à section transversale en U qui forme une saillie transversale à partir de l'âme 14. Le raidisseur 15 s'interrompt à distance d'une extrémité 16 avant de l'embase 11, où celle-ci présente une partie plate qui assure une continuité verticale (suivant Z) de l'âme 14 L'aile 13 arrière est également munie d'un raidisseur 17 à section transversale en U. Ce raidisseur 17 s'étend jusqu'à une extrémité 18 arrière de l'embase 11, où le raidisseur 17 débouche. Comme cela est bien visible sur la figure 4, l'aile 13 arrière s'étend au moins jusqu'au droit de la planche 7 à talon. En d'autres termes, le renfort 9 de pied milieu couvre, via son aile 13 arrière, toute la section du longeron 3 comprise entre la traverse 6 centrale et la planche 7 à talon. Deux options sont possibles. Selon une première option, l'aile 13 arrière s'étend jusqu'à la planche 7 à talon, sans la dépasser. Selon une deuxième option, qui correspond à l'exemple illustré, l'aile 13 arrière s'étend jusqu'au-delà de la planche à talon 7 dont elle dépasse longitudinalement (suivant X). Comme on le voit sur la figure 4, le raidisseur 17 est décalé vers le bas de l'aile 13 arrière, en étant plus proche d'un bord inférieur de celle-ci que d'un bord supérieur. Au voisinage de l'extrémité 18 arrière (c'est-à-dire sensiblement au droit de la planche 7 à talon), le raidisseur 17 diminue toutefois de section en direction d'un plan médian de l'aile 13 arrière. Dans cette zone en effet, le raidisseur 17 peut présenter une moindre résistance à la compression de sorte à permettre une transmission des efforts transversaux (suivant Y) à la planche 7 à talon. Le raidisseur 17 comprend une paroi 19 latérale, qui s'étend verticalement et longitudinalement (suivant le plan XZ), bordée vers le bas par une paroi 20 inférieure et vers le haut par une paroi 21 supérieure. La paroi 20 inférieure et la paroi 21 supérieure définissent entre elle un angle de 30° environ, ce qui garantit une bonne raideur aux chocs latéraux (suivant Y) tout en évitant un flambage des parois 20, 21 On note : H1 la hauteur (mesurée verticalement, suivant Z) du raidisseur 17, mesurée au droit de la planche 17 à talon entre les jonctions des parois 20, 21 et la paroi 19 latérale, H2 la hauteur hors tout de l'aile 13 arrière de l'embase 11, également mesurée au droit de la planche 7 à talon, L la profondeur transversale (ou largeur) du raidisseur 17. Selon un mode de réalisation particulier, illustré sur les figures (et plus précisément sur la figure 5), ces hauteurs H1 et H2 sont dans un rapport de 1/2 environ. De même, le rapport de la profondeur L à la hauteur H1 du raidisseur est de préférence de 1/2 environ. Ces rapports confèrent au renfort 9 de pied milieu un bon compromis entre la compressibilité en début de choc, et la raideur en fin de choc. Ainsi conçu et dimensionné, le renfort 9 de pied milieu se substitue ici à une section centrale d'un renfort de longeron ordinaire couvrant longitudinalement la totalité du longeron. De fait, comme on le voit sur les figures, la caisse 1 ne comprend pas de renfort de longeron unitaire, mais plusieurs renforts de longeron localisés, à savoir, en l'espèce : un renfort 22 avant de longeron, qui s'étend localement à la jonction entre le longeron 3 et le pied 4 avant, à cheval sur ces deux éléments, un renfort 23 arrière de longeron, qui s'étend localement à la jonction entre le longeron 3 et le pied 5 arrière, à cheval sur ces deux éléments. Comme on le voit sur la figure 2, les renforts 22, 23 de longeron sont aboutés au renfort 8 de pied milieu, sans chevauchement du côté du renfort 23 arrière. Un éclissage peut être réalisé entre, d'une part, les renforts 22, 23 et, d'autre part, le renfort 8 de pied milieu au moyen d'entretoises 24, 25 emboîtées dans le longeron 3 auquel ces entretoises 24, 25 confèrent une certaine raideur suivant Z tout en étant relativement compressibles transversalement (suivant Y). La caisse 1 qui vient d'être décrite présente les avantages suivants. Premièrement, elle présente une performance aux chocs au moins équivalente à celle d'une caisse classique, dans laquelle un renfort de longeron s'étend sur toute la longueur du longeron. En l'espèce, les efforts subis lors d'un choc latéral sont transmis par l'aile 13 arrière du renfort 9 de pied milieu à la planche 7 à talon, qui présente une grande raideur à la compression et au flambage suivant Y. Le renfort 9 de pied milieu remplace ainsi avantageusement une section centrale d'un renfort de longeron ordinaire. Deuxièmement, le renfort de longeron étant subdivisé en deux composants (les renforts 22 et 23), il est possible, quel que soit l'empattement du véhicule, de standardiser complètement l'un d'entre eux (ici le renfort 22 avant), et partiellement le second (le renfort 23 arrière). Compte tenu de la taille modeste de cette pièce, il en résulte une gestion de production simplifiée (notamment en termes de logistique), avec une banque élargie de composants communs aux véhicules à empattement court et long. REVENDICATIONS1. Caisse (1) de véhicule automobile, comprenant un plancher (2) muni d'une traverse (6) centrale et d'une planche (7) à talon écartée de la traverse (6) centrale vers l'arrière, un longeron (3) bordant longitudinalement le plancher (2), et un renfort (9) de pied milieu comprenant un jambage (10) central disposé au droit de la traverse (6) centrale, et une embase (11) longitudinale solidaire du longeron (3), ayant une aile (13) arrière munie d'un raidisseur (17) à section transversale en U qui s'étend jusqu'à une extrémité (18) arrière de l'embase (11), cette caisse (1) étant caractérisée en ce que l'aile (13) arrière de l'embase (11) s'étend au moins jusqu'au droit de la planche (7) à talon. 2. Caisse (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'aile (13) arrière de l'embase (11) s'étend jusqu'au-delà de la planche (7) à talon. 3. Caisse (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le raidisseur (17) comprend une paroi (19) latérale, ainsi qu'une paroi (20) inférieure et une paroi (21) supérieure évasées à partir de la paroi latérale (19). 4. Caisse (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la paroi (20) inférieure et la paroi (21) supérieure définissent entre elle un angle de 30° environ. 5. Caisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport d'une hauteur (H1) du raidisseur (17) et d'une hauteur (H2) hors tout de l'aile (13) arrière de l'embase (11), mesurées au voisinage de la planche (7) à talon, est d'environ 1/2. 6. Caisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport entre une profondeur (L) transversale et la hauteur (H1) du raidisseur est d'environ 1/2. 7. Caisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'embase (11) présente une aile (12) avant munie d'un raidisseur (15) qui s'interrompt à distance d'une extrémité (16) avant de l'embase (11). 8. Caisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un renfort (22) avant de longeron, solidaire du longeron (3) et abouté au renfort (9) de pied milieu. 9. Caisse (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un renfort (23) arrière de longeron, solidaire du longeron (3) et abouté au renfort (9) de pied milieu. 10. Véhicule automobile équipé d'une caisse (1) selon l'une des revendications précédentes.