Brevet FR3013009A1 — publié le 20150515

IMPACTEUR AVEC FONTIONNEMENT EN TRACTION POUR UN VEHICULE AUTOMOBILE [0001] L'invention concerne un impacteur de choc, notamment avec un fonctionnement en traction, destiné à un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile comportant un tel impacteur. [0002] Afin d'assurer la sécurité des passagers des véhicules automobiles, de nombreux scénarios de choc sont définis pour absorber efficacement l'énergie cinétique, notamment de façon à protéger l'habitacle le plus possible contre des déformations. Ainsi, par exemple, le berceau du groupe moto propulseur peut être configuré pour se déformer sous l'effet d'un choc avant, de façon à guider le groupe moto propulseur vers une partie du véhicule non occupée par les passagers. D'autres solutions tendent à comprimer le bloc avant du véhicule et encore d'autres solutions cherchent à éviter les pics d'accélération, sources de lésions internes des passagers. [0003] Dans le cas d'une architecture moteur avant avec berceau, l'ajout d'une pièce appelée « impacteur », fixée en partie inférieure du groupe moto propulseur, permet d'améliorer le scénario de choc. En effet, lors du choc, le groupe moto propulseur se rapproche du berceau. Le contact via l'impacteur, ciblé judicieusement sur une zone basse du berceau, permet de transmettre les efforts dans le soubassement, zone privilégiée car située sous les pieds des passagers. [0004] L'impacteur est généralement une pièce en fonte ou en acier, donc suffisamment résistante pour supporter des efforts de plusieurs tonnes tout en étant une pièce relativement petite. Cependant, comme cela est représenté par le diagramme de la figure 2, une telle pièce ne présente pas de bonnes caractéristiques d'absorption d'énergie puisque les impacteurs classiques ne se déforment presque pas. [0005] Le but de l'invention est de proposer un impacteur qui, idéalement, présente un plateau d'effort. [0006] Le but de l'invention est atteint avec un impacteur de choc pour un véhicule automobile, comprenant une face d'impact adaptée pour recevoir, lors d'une collision du véhicule, le choc provenant d'un élément du véhicule en regard duquel l'impacteur est monté, l'impacteur comprenant une base pour la fixation de l'impacteur et une tôle en un matériau ductile se dressant sur la base en trois parties de façon à présenter trois côtés d'un quadrilatère, vu dans un plan perpendiculaire à l'ensemble des trois parties de la tôle, à savoir deux parties longues s'étendant à partir de la base vers la troisième partie, plus courte que les deux autres, qui constitue à la fois une extrémité libre et la face d'impact de l'impacteur. [0007] Grâce à cette conception de l'impacteur, celui-ci est compressible en ce qui concerne ses dimensions avant et après l'impact d'un choc, mais en réalité, du fait qu'il comprend une tôle d'acier, il ne travaille pas en compression mais fait travailler la tôle en traction. En effet, la tôle d'acier est très ductile en traction, c'est-à-dire elle se déforme beaucoup tout en maintenant une résistance mécanique élevée. [0008] L'invention concerne également les caractéristiques ci-après considérées isolément ou en combinaison : - chacune des deux parties longues comprend une zone rigide s'étendant à partir de la base ; - les zones rigides sont réalisées avec des éléments de renfort fixés sur la base de l'impacteur et les parties longues de la tôle ; - les éléments de renfort sont constitués par quatre équerres ; - les zones rigides s'étendent sur environ la moitié de la longueur de chacune de parties longues ; - le matériau ductile est de l'acier ; - les deux parties longues s'étendent parallèlement l'une à l'autre ; - les deux parties longues convergent l'une vers l'autre en direction de la troisième partie ; - la tôle et les éléments de renfort sont fixés sur la base par des soudures. [0009] Le but de l'invention est également atteint avec un véhicule automobile comportant un moteur et un élément de structure, ainsi qu'un impacteur tel que décrit ci- avant avec une base fixée sur le moteur et une extrémité en regard de l'élément de structure pour que l'impacteur puisse se déformer entre le moteur et l'élément de structure lors d'un choc rapprochant le moteur de l'élément de structure. [0010] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation faite en référence aux dessins annexés dont - les figures 1A et 1B représentent le principe de fonctionnement d'un impacteur, - la figure 2 est un diagramme représentant le rapport effort / écrasement d'un impacteur classique, - la figure 3 est un diagramme représentant le rapport idéal effort / écrasement d'un impacteur compressible, - la figure 4 représente en perspective un mode de réalisation d'un impacteur selon l'invention, - la figure 5 représente une application avec l'impacteur de la figure 4, - les figures 6A à 6F représentent la cinématique de la déformation de l'impacteur selon l'invention au cours d'un choc, - la figure 7 est une vue de profil de l'impacteur de l'invention lors du choc, - la figure 8 représente une courbe d'effort de contact entre l'impacteur de l'invention et un berceau frappant l'extrémité de l'impacteur de façon centrée, - la figure 9 représente, en version modélisée, la déformation de l'impacteur de l'invention pour un impact non centré et - la figure 10 représente une courbe d'effort pour un impact non centré. [0011] La figure 1 représente, repartie en une figure 1A et une figure 1B, le principe de fonctionnement d'un impacteur. L'impacteur 1 est monté sur la partie basse d'un groupe moto propulseur 2 en regard d'un élément de structure 3 tel un berceau. Comme cela est visible sur la figure 1A, impacteur 1 est situé, avant l'impact d'un choc, à une distance du berceau 3. Après le choc, comme visible sur la figure 1 B, le berceau 3 est en contact avec l'impacteur 1 et le déforme selon la conception de celui-ci. [0012] La figure 2 représente le rapport effort F / écrasement E d'un impacteur classique, c'est-à-dire travaillant en compression. On notera le faible écrasement Emax de l'impacteur, environ 1 ou 2 mm, malgré un effort important Fmax proche de l'effort théorique Frupt à rupture. [0013] A titre de comparaison, la figure 3 représente le rapport idéal effort / écrasement d'un impacteur auquel l'impacteur de l'invention se rapproche le plus possible. En effet, un impacteur idéalement compressible présente un « plateau » d'effort. L'effort maximal Emax transmis sur l'impacteur lors d'un choc est reparti sur une plus grande distance d'écrasement de l'impacteur, ce qui évite notamment les pics d'accélération et ainsi les lésions internes des passagers du véhicule. [0014] La figure 4 représente un mode de réalisation de l'impacteur de l'invention. L'impacteur 1 comprend une base 4 pour la fixation de l'impacteur 1 sur le groupe moto propulseur 2 moyennant des vis passant par des orifices 41, 42 et une tôle 5 en un matériau ductile se dressant sur la base 4 entre les orifices 41, 42 en trois parties 51 à 53 de façon à présenter trois côtés d'un quadrilatère, vu dans un plan perpendiculaire à l'ensemble des trois parties 51 à 53 de la tôle 5. Les trois parties de la tôle 5 sont d'une part les deux parties longues 51, 52 s'étendant à partir de la base 4 vers l'extrémité libre de l'impacteur 1 et, d'autre part, la troisième partie 53 qui est plus courte que les deux autres parties et qui constitue à la fois l'extrémité libre de l'impacteur 1 et la face d'impact de ce dernier sur laquelle est située une zone de contact 54 du berceau 3 avec l'impacteur 1. La zone de contact 54 n'est pas nécessairement au centre de la face d'impact 53. La disposition de l'orifice 41 au-dessus de l'orifice 42 indique le sens de la hauteur de l'impacteur 1. [0015] La tôle 5 peut être pliée de façon que les deux parties longues 51, 52 s'étendent parallèlement l'une à l'autre. Mais de préférence, la tôle est pliée de façon que les deux parties longues 51, 52 convergent l'une vers l'autre en direction de la troisième partie 53, la tôle 5 présentant ainsi une forme trapézoïdale, vu dans un plan perpendiculaire à l'ensemble des trois parties 51 à 53 de la tôle 5. [0016] En effet, pour assurer le bon fonctionnement de l'impacteur 1, la hauteur h de la troisième partie 53 de la tôle 5, donc de l'extrémité libre de l'impacteur 1, mesurée dans le sens de la hauteur de la base 4, ne dépasse pas la hauteur H de la partie de la base 4, qui correspond à la distance entre deux soudures 43, 44 par lesquelles la tôle 5 est fixée sur la base 4. De préférence, la hauteur h est inférieure à la hauteur H. [0017] De plus, la tôle 5 doit être rigide sur environ la moitié de sa longueur du côté de la base 4. Selon le mode de réalisation représenté, cette caractéristique est obtenue moyennant quatre équerres de renfort 6 soudées à la fois sur la base 4 et respectivement sur la partie longue correspondante 51 ou 52 aux extrémités latérales de la tôle 5. La longueur de chacune des équerres 6 est de 25 cm, ce qui correspond à la moitié de la longueur de l'impacteur 1, mesurée de la base 4 vers la troisième partie 53 de la tôle 5. Sous de telles conditions, l'effort de contact du berceau 3 se maintient « en plateau », comme représenté sur la figure 3. [0018] L'impacteur 1 selon la présente invention fonctionne particulièrement bien dans le cas d'un contact de l'impacteur 1 avec une arête saillante du berceau 3 qui est transversalement effilé en ayant une extrémité sensiblement aigüe en regard de la troisième partie 53 de l'impacteur 1. La figure 5 représente cette situation pour un berceau 3 formé par une feuillure supérieure 7 et une feuillure inférieure 8. Comme des modélisations ont montré, l'impacteur 1 fonctionne même si le contact avec le berceau 3 n'est pas centré par rapport à la troisième partie 53 de l'impacteur 1. [0019] Les figures 6A à 6F représentent en six étapes la cinématique de la déformation d'un impacteur 1 lorsque le contact avec le berceau 3 est centré. [0020] La figure 7 spécifie les différentes zones de la tôle 5 intervenant lors d'un choc. Chacune des deux parties longues 51, 52 comprend une zone rigide 55 et, à l'opposé de la base 4, un tronçon 56 de l'extrémité 53 dans lequel la tôle s'enroule vers l'intérieur de la tôle. L'enroulement de la tôle 5 commence avec une déformation de l'extrémité 53 vers l'intérieur de la tôle. L'enroulement se poursuit, par traction, dans une zone de travail 57 de l'extrémité 53, à partir de zones 58, 59 constituant le pliage à la transition de l'extrémité 53 respectivement vers la partie longue 51 ou la partie longue 52. [0021] La figure 8 représente une courbe d'effort de contact entre l'impacteur 1 et un berceau 3 frappant l'extrémité 53 de façon centrée. On notera le plateau d'effort entre 50 et 10 kN sur une course de déformation de 30 mm et une augmentation progressive sur sur la course restante de 20 mm. [0022] Les figures 9 et 10 représentent respectivement la déformation et la courbe d'effort pour un impact non centré. Dans ce cas, les deux parties longues 51, 52 de la tôle 5 ne se déforment pas de manière symétrique et le plateau d'effort se situe à environ 50 kN sur une course de 20 mm suivi d'une augmentation progressive de l'effort sur la course restante de 30 mm. [0023] Les avantages, par rapport à un impacteur classique, de l'impacteur 1 de l'invention, qui fonctionne donc en traction, peuvent être résumés comme suit : - gain sur le scénario de choc frontal avec une meilleure absorption de l'énergie de choc et une suppression des pics de décélération au niveau des passagers, donc une sécurité accrue des passagers ; - gain de masse sur le véhicule par la suppression éventuelle d'éléments de voies basses, par exemple à l'avant du plancher, absorbant le choc ; - coût abaissé du véhicule si des éléments de voies basses sont supprimés ; - coût abaissé des études nécessaires pour rechercher des solutions pour absorber l'énergie du choc. REVENDICATIONS1. Impacteur de choc (1) pour un véhicule automobile, comprenant une face d'impact (53) adaptée pour recevoir, lors d'une collision du véhicule, le choc provenant d'un élément du véhicule en regard duquel l'impacteur (1) est monté, caractérisé en ce qu'il comprend une base (4) pour la fixation de l'impacteur (1) et une tôle (5) en un matériau ductile se dressant sur la base (4) en trois parties (51-53) de façon à présenter trois côtés d'un quadrilatère, vu dans un plan perpendiculaire à l'ensemble des trois parties (51-53) de la tôle (5), à savoir deux parties (51, 52) longues s'étendant à partir de la base (4) vers la troisième partie (53), plus courte que les deux autres, qui constitue à la fois une extrémité libre et la face d'impact de l'impacteur (1). 2. Impacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des deux parties longues (51, 52) comprend une zone rigide (55) s'étendant à partir de la base (4). 3. Impacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les zones rigides (55) sont réalisées avec des éléments de renfort (6) fixés sur la base (4) de l'impacteur (1) et les parties longues (51, 52) de la tôle (5). 4. Impacteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de renfort sont constitués par quatre équerres (6). 5. Impacteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les zones rigides (55) s'étendent sur environ la moitié de la longueur de chacune de parties longues (51, 20 52). 6. Impacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau ductile en lequel la tôle (5) est réalisée, est de l'acier. 7. Impacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux parties longues (51, 52) s'étendent parallèlement l'une à l'autre. 25 8. Impacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux parties longues (51, 52) convergent l'une vers l'autre en direction de la troisième partie (53). 9. Impacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la tôle (5) et les éléments de renfort (6) sont fixés sur la base (4) par des soudures. 10. Véhicule automobile comportant un groupe moto propulseur (2) et un élément de structure (3), caractérisé en ce qu'un impacteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 est interposé, en ayant sa base (4) fixée sur le moteur et son extrémité opposée (53) située en regard de l'élément de structure (3), entre le groupe moto propulseur (2) et l'élément de structure (3) pour que l'impacteur (1) puisse se déformer entre le groupe moto propulseur (2) et l'élément de structure (3) lors d'un choc rapprochant le groupe moto propulseur (2) de l'élément de structure (3).