Brevet FR2979130A1 — publié le 20130222

Insert de raidissement pour véhicule automobile, notamment pour augmenter la stabilité des corps creux d'un véhicule, et systèmes d'absorption de chocs comprenant un tel insert L'invention a trait au domaine des absorbeurs de chocs pour véhicule automobile. Les absorbeurs de choc permettent de protéger par exemple des surfaces en dissipant tout ou une partie de l'énergie générée lors d'un choc. La dissipation se traduit typiquement par une déformation de l'absorbeur, laquelle peut être réversible ou irréversible. Un absorbeur doit donc pouvoir être déformable pour réduire les efforts de réaction exercés sur la surface à protéger, tout en étant suffisamment rigide pour ne pas s'écraser sur ladite surface. Le document FR 2 274 738 décrit un amortisseur de choc, pour les défenses d'accostage, par exemple sur un navire. L'amortisseur se présente sous la forme d'un corps creux en caoutchouc, fixé à une extrémité à une plaque pour la fixation d'un bouclier de protection et à l'autre extrémité à une plaque pour la fixation sur une paroi à protéger. Lors d'un choc sur le bouclier de protection, le corps creux se déforme en fléchissant vers l'extérieur. Un élément annulaire de frettage est placé au voisinage de la plaque pour la fixation du bouclier pour résister à cette flexion. Une butée auxiliaire élastique, insérée dans le corps creux, limite la course d'écrasement du corps. Les véhicules automobiles comprennent des absorbeurs de chocs, notamment afin de limiter les déformations du véhicule et garantir la sécurité des passagers se trouvant dans l'habitacle du véhicule. En effet, un véhicule comprend généralement un assemblage de pièces creuses, appelées par exemple traverses, longerons et montants, formant la coque du véhicule, et sur lesquels sont rapportés divers éléments du véhicule, tels que le tableau de bord, les portières, les sièges ou encore la garniture. Afin d'alléger la structure du véhicule, l'épaisseur des pièces tubulaires est réduite à son minimum. A cet effet, les pièces tubulaires sont typiquement réalisées en acier dont les propriétés physiques assurent une bonne résistance aux efforts de compression subis par la coque pour une épaisseur minimale. Version : Projet Cependant, la diminution de l'épaisseur de ces pièces entraine une diminution de leur résistance au flambement sous des charges de compression. La stabilité en flexion de ces pièces n'est plus assurée, de sorte que l'on peut alors observer un déplacement de la pièce dans une direction perpendiculaire à celle des efforts de compression. La structure de la coque du véhicule s'en trouve affaiblie, au détriment de la sécurité des passagers. La solution proposée dans le document FR 2 274 737 est incomplète car, si l'élément annulaire de frettage et la butée auxiliaire empêchent localement la flexion du corps creux, son déplacement peut toujours se produire. Il existe donc un besoin de limiter le déplacement des éléments creux de la coque du véhicule susceptibles de subir un choc. Un premier objectif est par conséquent de proposer un insert de raidissement permettant d'augmenter la stabilité de corps creux de la coque d'un véhicule automobile en cas de choc. Un deuxième objectif est de proposer un insert de raidissement permettant de diminuer le poids du véhicule. Un troisième objectif est de proposer un insert de raidissement n'influant pas sur les propriétés de résistance en compression des corps creux de la coque du véhicule. Un quatrième objectif est de proposer un insert de raidissement n'augmentant pas les coûts de fabrication du véhicule. Un cinquième objectif est de proposer un insert de raidissement pouvant être mis en place sur différents éléments de la coque du véhicule. A cet effet, selon un premier aspect, il est proposé un insert de raidissement pour véhicule automobile, l'insert comprenant une extrémité arrière à contour fermé, apte à être solidaire d'un élément du véhicule et une extrémité avant. L'insert comprend en outre une série de lamelles flexibles, s'étendant entre l'extrémité avant et l'extrémité arrière de l'insert, et en ce que les lamelles sont solidaires entre elles selon le contour de l'extrémité arrière de l'insert. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues pour l'insert, seules ou en combinaison : - l'insert est réalisé en polypropylène ou en polyuréthane, - les lamelles sont au nombre de quatre, six ou huit, Version : Projet - à l'extrémité avant de l'insert, chaque lamelle est courbée vers les autres lamelles, - l'extrémité arrière de l'insert comprend un disque formant butée regroupant les lamelles, - à l'extrémité avant de l'insert, chaque lamelle) est courbée à l'opposé des autres lamelles, - l'insert comprend une bande de liaison entre l'extrémité avant et l'extrémité arrière, reliant les lamelles entre elles. Selon un deuxième aspect, il est proposé un système d'absorption des chocs pour un véhicule automobile, le système comprenant une plaque support, apte à être solidaire de la caisse du véhicule, et un amortisseur, l'amortisseur comprenant un corps creux déformable fermé à une extrémité supérieure par une surface frontale, l'extrémité inférieure du corps creux étant fixée sur la plaque support. Le système comprend l'insert de raidissement décrit précédemment, l'extrémité arrière de l'insert étant fixée sur la plaque support, l'insert s'étendant dans le corps déformable creux. Selon un deuxième aspect, il est proposé un système d'absorption des chocs pour un véhicule automobile, le système comprenant un longeron de caisse de véhicule, le longeron étant défini entre une paroi extérieure et une paroi intérieure, et comprenant une entretoise prenant appui d'une part sur la paroi extérieure et d'autre part sur la paroi intérieure. Le système comprend l'insert de raidissement tel que décrit précédemment, l'extrémité arrière de l'insert étant fixée sur l'entretoise. 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 de côté d'un insert de raidissement selon un premier mode de réalisation ; - la figure 2 est une vue de face de l'insert de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective de côté d'un insert de raidissement selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue de face de l'insert de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue en perspective de côté d'un insert de raidissement selon un troisième mode de réalisation ; - la figure 6 est une vue de face de l'insert de la figure 5 ; Version : Projet - les figures 7 à 9 illustrent l'insert des figures 3 et 4 mis en situation pour le renforcement d'un pare-choc d'un véhicule, selon trois états de déformation. - la figure 10 est une illustration de l'insert des figures 5 et 6, mis en situation pour le renforcement d'un longeron latéral d'un véhicule. Sur les figures 1 à 6 est représenté un insert 1 de raidissement selon trois modes de réalisation, pour augmenter la stabilité de corps creux d'un véhicule automobile, notamment en cas de choc. A toutes fins utiles, on définit par rapport au véhicule un repère orthogonal direct comprenant une direction longitudinale X, parallèle au sol et confondu avec la direction générale de déplacement du véhicule ; une direction transversale Y, également parallèle au sol et perpendiculaire à la direction X longitudinale ; une direction verticale Z, perpendiculaire au plan XY horizontal (c'est-à-dire perpendiculaire au sol). L'insert 1 est comprend une extrémité 2 arrière, apte à être fixée à un élément du véhicule, et une extrémité 3 avant qui, comme il sera vu plus loin, reste libre en absence de choc. L'extrémité 2 arrière définit un contour fermé, par exemple, comme illustré sur les figures, un cercle. Ainsi, l'extrémité 2 arrière forme une base 4 sous la forme d'un disque de matière. L'insert 1 comprend une pluralité de lamelles 5 flexibles. Par « flexible », on désigne ici la capacité des lamelles 5 à se 25 déformer sans se rompre sous l'action d'une contrainte maximale définie, par exemple par les normes établies pour le choc dans le domaine des véhicules automobiles. Les lamelles 5 peuvent également être élastiques. Par « élastique », on désigne ici la capacité des lamelles 5 à se 30 déformer sous l'action d'une contrainte maximale définie, comme pour la flexibilité, et à reprendre leur forme initiale en l'absence de contrainte. Les lamelles 5 s'étendent entre l'extrémité 3 avant et l'extrémité 2 arrière de l'insert 1. Elles sont solidaires entre elles selon le contour de 35 l'extrémité 2 arrière, et sont, sur le contour de l'extrémité 2 arrière, sensiblement perpendiculaire à la base 4. Ainsi, par exemple comme illustré sur les figures, les lamelles 5 sont disposées sensiblement en Version : Projet cercle. Elles pourront toutefois adopter toute disposition géométrique définissant un contour fermé, par exemple en carré ou en ovale. Les lamelles 5 sont régulièrement espacées les unes des autres, et, de préférence, elles ne sont pas en contact les unes avec les autres. L'insert 1 est de préférence réalisé en polymère, tels que le polypropylène ou encore le polyuréthane. Le diamètre extérieur de l'insert 1, mesuré par exemple sur sa base 4, est d'environ 80 mm. L'épaisseur de la base 4, à l'extrémité 2 arrière, de l'insert 1 est d'environ 2,5 mm. L'épaisseur des lamelles 5 peut varier par exemple de 1,5 à 2,0 mm, et leur largeur de 15 à 20 mm. Selon le premier mode de réalisation, illustré aux figures 1 et 2, l'insert 1 comprend huit lamelles 5 régulièrement disposées en cercle, solidaires de la base 4 en forme de disque. A l'extrémité 3 avant de l'insert 1, les lamelles 5 sont recourbées les unes vers les autres, de sorte que la dilatance entre les lamelles 5 sur l'extrémité 3 avant est inférieure à celle sur l'extrémité 2 arrière, mais sans toutefois se rejoindre. Selon le deuxième mode de réalisation, illustré aux figures 3 et 4, l'insert 1 comprend quatre lamelles 5 régulièrement disposées en cercle sur la base 4 en forme de disque. Les lamelles 5 sont recourbées comme dans le premier mode de réalisation, et se rejoignent à l'extrémité 3 avant de l'insert 1 selon un deuxième disque de matière, formant butée 6. Sur les figures 7 à 9, on a représenté schématiquement une mise en situation de l'insert 1 selon le deuxième mode de réalisation, dans un système d'absorption de chocs. L'insert 1 est placé dans un amortisseur 7 comprenant un corps 8 creux et une surface 9 frontale fermant le corps 8 creux à une extrémité 10 supérieure. La surface 9 frontale est par exemple destinée à être reliée à un pare-choc du véhicule, et est orientée perpendiculairement à la direction X longitudinale. Le corps 8 creux est fixé à son extrémité 11 inférieure à une plaque 12 support solidaire du véhicule, par exemple sur une surface du véhicule qui doit être protégée, la plaque 12 étant sensiblement parallèle à la surface 9 frontale de l'insert 1. L'insert 1 est placé dans le corps 8 creux, de sorte que la base 4 à l'extrémité 2 arrière soit solidaire de la plaque 12 support, l'extrémité 3 Version : Projet avant de l'insert 1 restant libre, écartée de la surface 9 frontale de l'amortisseur 7, en absence de contraintes, comme illustré sur la figure 7. Lorsqu'un choc survient sur la surface 9 frontale de l'amortisseur 7, le corps 8 absorbe l'énergie des contraintes F de compression, en se déformant selon la direction des contraintes F, c'est-à-dire selon la direction X longitudinale. L'insert 1 n'influe alors pas sur la déformation, la surface 9 frontale n'étant pas en contact avec l'insert 1. Lorsque les contraintes de compression F sont suffisantes, l'amortisseur 7 se déforme jusqu'à ce que la surface 9 frontale vienne en contact avec la butée 6 à l'extrémité 3 avant de l'insert 1. Le corps 8 creux continue alors de se déformer, l'insert 1 n'influant pas, ou peu, sur l'absorption des contraintes de compression (figure 8). Lorsque les contraintes de compression dépassent une valeur, le corps 8 creux a tendance à fléchir dans une direction perpendiculaire à la direction des contraintes F de compression, par exemple dans la direction Z verticale, entrainant ainsi une réduction brusque de la raideur du corps 8 creux. La surface 9 frontale n'est plus orientée perpendiculairement aux contraintes F de compression, de sorte que l'amortisseur 7 n'absorbe plus l'énergie due au choc. La présence de l'insert 1 induit une réaction tendant à empêcher la flexion. Plus précisément, en se déformant, la paroi 13 interne du corps creux vient en contact avec les lamelles 5 flexibles de l'insert, de sorte que le corps 8 creux se redresse et la surface 9 frontale demeure sensiblement perpendiculaire à la direction des contraintes F de compression. Le corps 8 creux peut ainsi continuer de travailler en compression. Les performances de l'amortisseur 7 face aux contraintes F de compression sont ainsi optimisées grâce à la présence de l'insert 1, sans augmenter l'épaisseur du corps 8 creux. Selon le troisième mode de réalisation, illustré aux figures 5 et 6, l'insert 1 comprend six lamelles 5 régulièrement disposées en cercle sur la base 4 en forme de disque. Les lamelles 5 sont recourbées à l'extrémité 3 avant de l'insert 1 à l'opposé les unes des autres, de sorte que la distance entre les lamelles 5 à l'extrémité 3 avant de l'insert 1 est supérieure à celle à l'extrémité 2 arrière de l'insert 1. Version : Projet Avantageusement, l'insert comprend une bande 14 de matière de liaison, par exemple de 3 mm d'épaisseur, placée entre l'extrémité 3 avant et l'extrémité 2 arrière de l'insert 1 et reliant les lamelles 5 entre elles. Sur la figure 10, on a représenté schématiquement une mise en situation de l'insert 1 selon le troisième mode de réalisation dans un système d'absorption de chocs. L'insert 1 est placé dans un longeron 15 de la coque du véhicule. Un tel longeron 15 se trouve par exemple sur un côté du véhicule, au niveau du plancher du véhicule, et est orienté selon la direction X longitudinale. Une traverse 16, orienté selon la direction Y transversale, est fixée au longeron 15, sur laquelle les sièges pourront par exemple être fixés. Un montant, orienté selon la direction Z verticale et appelé pied milieu, peut également être solidaire du longeron 15. Le longeron 15 comprend deux parois 17, 18, plus précisément une paroi 17 extérieure et une paroi 18 intérieure, la traverse 16 étant en contact avec la paroi 18 intérieure. Une entretoise 19 est placée entre les deux parois 17, 18, pour maintenir la distance entre les parois 17, 18 et limiter les déformations. L'entretoise 19 a une forme d'étrier et comprend un fond 20 et deux ailes 21 s'étendant sensiblement perpendiculairement au fond ou s'évasant depuis le fond 20, chaque aile étant prolongée par une patte 22. L'entretoise 19 est placée entre les deux parois 17, 18 du longeron 15 de telle sorte que le fond 20 prend appui sur une paroi, par exemple la paroi 18 intérieure, et les pattes 22 prennent appui sur l'autre paroi, la paroi 17 extérieure. Plus précisément, le fond 20 de l'entretoise 19 est sensiblement aligné selon la direction Y transversale avec la traverse 16. En cas de choc latéral, c'est-à-dire sensiblement perpendiculaire à la paroi 17 extérieure du longeron 15, celle-ci tend à se rapprocher de la paroi 18 intérieure, en écrasant les ailes 21 de l'entretoise 19. Les contraintes de compression peuvent alors entrainer la flexion des ailes 21 de l'entretoise 19 et la rotation du longeron 15 autour d'un axe longitudinal. La traverse 16 et le pied milieu s'en trouvent alors également affectés, et l'intégrité de la coque du véhicule n'est plus assurée. Version : Projet Par ailleurs, la traverse 16 tend à limiter les déformations du longeron. En effet, de part son orientation, la traverse 16 est particulièrement résistante aux contraintes selon la direction Y transversale. Toutefois, lorsque des contraintes ont une composante autre que selon la direction Y transversale, par exemple selon la direction Z verticale, la traverse 16 tend à fléchir. L'insert 1 permet de réduire à la fois la flexion de l'entretoise 19 et la flexion de la traverse 16. A cet effet, l'insert 1 selon le troisième mode de réalisation est placé sur le fond 20 de l'entretoise 19. Plus précisément, la base 4 de l'extrémité 2 arrière de l'insert 1 est fixée sur fond 20 de l'entretoise 19, l'extrémité 3 avant restant, en absence de contraintes, à l'écart de la paroi 17 extérieure du longeron 15. En cas de choc latéral, la paroi 17 extérieure vient en contact avec l'extrémité 3 avant de l'insert 1, sur les lamelles 5 écartées. Les efforts dus aux contraintes de compression tendent à écarter davantage les lamelles 5, la bande 14 de liaison limitant toutefois l'écartement. Ainsi, les lamelles 5 demeurent sensiblement perpendiculaires à la base 4 sur le contour de l'extrémité 2 arrière. Les contraintes sont alors canalisées depuis l'extrémité 3 avant de l'insert 1 vers l'extrémité 2 arrière, les lamelles 5 Ainsi, lorsque les contraintes dépassent une valeur prédéterminée entrainant le contact entre la paroi 17 extérieure et l'extrémité 3 avant de l'insert 1, une partie des efforts est directement canalisée sur le fond 20 de l'entretoise 19 par l'intermédiaire de la base 4 à l'extrémité 2 arrière de l'insert 1. D'une part, les déformations des ailes 21 s'en trouvent diminuer, et par conséquent leur écrasement par la paroi 17 extérieure est également diminué. Le phénomène de flexion de l'entretoise entrainant la rotation du longeron 15 peut alors être considérablement réduit, voire annulé, grâce à l'insert 1. D'autre part, l'ensemble des contraintes, y compris les contraintes initialement de composante selon la direction Z verticale, sont orientées grâce aux lamelles 5 sensiblement perpendiculairement à la base 4 lorsqu'elles sont canalisées vers l'extrémité 2 arrière de l'insert. Ainsi, la traverse 16 est chargée principalement en compression, c'est-à-dire Version : Projet selon al direction Y transversale, de sorte que sa déformation est diminuée lors du choc. En variante, on pourra combiner un premier insert 1 a selon le premier ou le deuxième mode de réalisation avec un deuxième insert 1 b selon le troisième mode de réalisation, comme illustré sur la figure 11. Par exemple, les deux inserts 1 a, 1 b sont placés dans un corps 23 creux de sorte que l'extrémité 2a arrière de l'insert 1 a selon le premier ou le deuxième mode de réalisation soit en appui contre une face 24 avant du corps 23 creux et l'extrémité 2b arrière de l'insert 1 b selon le troisième mode de réalisation est en appui contre une face 25 arrière du corps 23 creux. Les extrémités 3a, 3b avant des deux inserts 1 a, 1 b sont alors aboutés. Dès lors, en cas de choc sur la face 24 avant du corps 23 creux, d'une part les déformations en flexion du corps 23 creux sont diminuées grâce au premier insert 1 a, d'autre part les contraintes sont orientées jusqu'à la face 25 arrière du corps 23 creux en lui étant sensiblement perpendiculaire grâce au deuxième insert 1 b. L'insert 1 ainsi décrit permet d'augmenter la stabilité de corps creux d'un véhicule sans augmenter leur poids. L'insert 1 ne nécessite pas de revoir la conception des autres composants du véhicule. Il est facile à mettre en place, par exemple par collage, de sorte que les coûts de fabrication du véhicule ne sont pas augmentés. L'insert 1 selon les différents modes de réalisation peut être placé dans différents corps creux du véhicule sans avoir besoin d'être substantiellement modifié, de sorte qu'il peut être produit en série, à moindre coût. Version : Projet REVENDICATIONS1. Insert (1) de raidissement pour véhicule automobile, l'insert (1) comprenant une extrémité (2) arrière à contour fermé, apte à être solidaire d'un élément du véhicule et une extrémité (3) avant, l'insert (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend une série de lamelles (5) flexibles, s'étendant entre l'extrémité (3) avant et l'extrémité (2) arrière de l'insert (1), et en ce que les lamelles (5) sont solidaires entre elles selon le contour de l'extrémité arrière de l'insert (1). 2. Insert (1) de raidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'insert (1) est réalisé en polypropylène ou en polyuréthane. 3. Insert (1) de raidissement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les lamelles (5) sont au nombre de quatre, six ou huit. 4. Insert (1) de raidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'extrémité (3) avant de l'insert chaque lamelle (5) est courbée vers les autres lamelles (5). 5. Insert (1) de raidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que son extrémité (2) arrière comprend un disque formant butée (6) regroupant les lamelles (5). 6. Insert (1) de raidissement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'extrémité (3) avant de l'insert (1), chaque lamelle (5) est courbée à l'opposé des autres lamelles (5). 7. Insert (1) de raidissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'insert (1) comprend une bande (14) de liaison entre l'extrémité (3) avant et l'extrémité (2) arrière, reliant les lamelles (5) entre elles. 8. Système d'absorption des chocs pour un véhicule automobile, le système comprenant une plaque (12) support, apte à être solidaire de la caisse du véhicule, et un amortisseur (7), l'amortisseur (7) comprenant un corps (8) creux déformable fermé à une extrémité (10) supérieure par une surface (9) frontale, l'extrémité (11) inférieure du corps (8) creux étant fixée sur la plaque (12) support, le système étant caractérisé en ce qu'il comprend un insert (1) de raidissement selon l'une des revendications 1 à 5, l'extrémité (2) arrière de l'insert (1) étant fixée sur la plaque (12) support, l'insert (1) s'étendant dans le corps (8) déformable creux. Version : Projet 9. Système d'absorption des chocs pour un véhicule automobile, le système comprenant un longeron (15) de caisse de véhicule, le longeron (15) étant défini entre une paroi (17) extérieure et une paroi (18) intérieure, et comprenant une entretoise (19) prenant appui d'une part sur la paroi (17) extérieure et d'autre part sur la paroi (18) intérieure, le système étant caractérisé en ce qu'il comprend un insert (1) de raidissement selon l'une des revendications 1 à 3, 6 et 7, l'extrémité (2) arrière de l'insert (1) étant fixée sur l'entretoise (19). Version : Projet