Brevet FR3022520A1 — publié le 20151225

PLANCHER DE VEHICULE AUTOMOBILE AVEC PODIUM DE RENFORT COMPOSITE L'invention a trait au domaine véhicules automobiles, plus particulièrement à la problématique de l'absorption de chocs frontaux et latéraux d'un véhicule automobile. Plus particulièrement encore, l'invention a trait à une structure de plancher de véhicule. La réalisation d'une structure de plancher de véhicule varie généralement selon la forme donnée au plancher du véhicule. Les véhicules ayant une garde au sol limitée et un bloc moteur à l'avant du véhicule ont habituellement un plancher formant un tunnel de manière à créer un passage pour notamment un tuyau d'échappement de l'avant vers l'arrière du véhicule. Une structure de plancher, située à niveau du conducteur et des passagers, joint généralement le tunnel avec les longerons longitudinaux de bas de caisse ; elle est réalisée de manière à absorber l'énergie de déformation reçue en cas de choc du véhicule. La structure de plancher est classiquement le lieu de fixation des sièges du véhicule. La réalisation d'une structure de véhicule doit satisfaire à de nombreuses prestations notamment des tests de choc. Parmi ces tests il existe des tests de chocs latéraux, notamment le test contre un poteau. La figure 1 illustre un exemple des conditions d'un test de choc latéral d'un véhicule automobile 2 contre un poteau fixe. Lors d'un tel test, le véhicule 2 est monté sur une plateforme 4 lancée dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal ou à 75 degrés du véhicule 2, de manière à ce que le véhicule percute latéralement un poteau 6, au niveau du conducteur. La déformation transversale de l'habitacle engendrant des risques importants de blessures, notamment au niveau du thorax ou de l'abdomen, le test vise à donner une notation en lien avec l'amplitude de cette déformation. Or, les nouvelles normes deviennent de plus en plus sévères et exigeantes, les paramètres de positionnement de vitesse, des points d'impact et d'orientation de l'impact pouvant varier. Par ailleurs, les constructeurs font face à des réglementations également plus 30 strictes au niveau de la consommation, notamment en CO2, ce qui les pousse à réaliser des structures de véhicules, notamment les planchers, plus légères. 3022520 2 Il est donc souhaitable de réduire la déformation transversale lors d'un choc latéral pour une meilleure sécurité du conducteur et des passagers, et en particulier dans le cadre d'un allégement du véhicule. L'énergie du choc doit être absorbée par la structure du véhicule. 5 II est connu, pour réduire l'amplitude de déformation transversale d'un véhicule comprenant un plancher en forme de tunnel, de le renforcer par exemple avec des doublures épousant l'intérieur du tunnel. Ce renfort impacte sensiblement la masse du véhicule. Le document de brevet publié US 6,666,501 B1 divulgue une structure légère de 10 plancher de véhicule automobile comprenant un tunnel central, le plancher étant réalisé en deux tôles embouties, par exemple en aluminium, qui sont superposées et qui après assemblage forment notamment des cavités de renfort transversaux. Cet enseignement est intéressant en ce que le plancher ainsi réalisé est léger, la réalisation des renforts n'est cependant pas applicable pour réduire la déformation 15 latérale notamment au niveau du tunnel. L'invention a pour objectif d'améliorer la sécurité du conducteur et des passagers lors d'un choc latéral, notamment dans le cadre des normes. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer une solution pour rigidifier la structure d'un plancher de véhicule comprenant une forme en tunnel, afin de réduire l'amplitude de 20 déformation transversale lors d'un choc latéral. Elle a aussi pour objectif de diminuer la masse du véhicule. L'invention a pour objet un plancher de véhicule automobile comprenant : un tunnel central ; une paroi principale s'étendant transversalement depuis le tunnel central jusqu'à un longeron du véhicule ; et une paroi de renfort disposée sur la paroi 25 principale, ladite paroi de renfort formant au moins une cavité de renfort s'étendant transversalement ; remarquable en ce que la ou au moins une des cavités de renfort s'étend également longitudinalement le long du tunnel central et/ou du longeron. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou les cavités de renfort s'étendant longitudinalement le long du tunnel central peuvent s'étendre sur plus de 20% de la 30 la longueur du tunnel, préférentiellement plus de 40%, encore plus préférentiellement plus de 60%. 3022520 3 Le plancher peut comprendre deux parois principales s'étendant de part et d'autre du tunnel central et deux parois de renforts disposées sur les deux parois principales, respectivement. Selon un mode avantageux de l'invention, les parois principales et le tunnel central 5 forment une unique paroi. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou les parois de renfort sont fixées au sommet du tunnel central. Selon un mode avantageux de l'invention, la paroi de renfort comprend deux cavités de renfort s'étendant transversalement parallèlement l'une à l'autre et 10 longitudinalement le long du tunnel central et/ou du longeron. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou chacune des cavités de renfort présente dans le plan moyen du plancher un profil en forme de U, les jambes du U étant formées par les portions s'étendant longitudinalement le long du tunnel central et/ou du longeron. 15 Selon un mode avantageux de l'invention, les profils en U des deux cavités de la paroi de renfort sont tels que leurs ouvertures sont opposées. Selon un mode avantageux de l'invention, l'ouverture du profil en U d'une des deux cavités de renfort de la paroi de renfort correspond à l'emplacement des pieds d'un passager du véhicule. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, le plancher comprend une traverse entre la paroi de renfort et la paroi principale, ladite traverse s'étendant transversalement à hauteur des jambes du profil en U de la ou d'une des cavités de renfort de la paroi de renfort. Avantageusement, la traverse est fixée directement à la paroi de renfort et/ou à la paroi principale. Avantageusement, la traverse est un profilé dont la 25 section présente un contour généralement fermé. Cette section peut être triangulaire et comprendre un ou plusieurs renforts. Selon un mode avantageux de l'invention, le plancher comprend une traverse sous la paroi principale, ladite paroi formant au moins une cavité de renfort s'étendant transversalement et de manière complémentaire avec une cavité de renfort transversale correspondante de la traverse. Avantageusement, la paroi de renfort 3022520 4 est fixée à la paroi principale au niveau de la cavité transversale de renfort de ladite paroi. Selon un mode avantageux de l'invention, la cavité de renfort de la paroi principale s'étend transversalement à hauteur des jambes du profil en U de la ou d'une des 5 cavités de renfort de la paroi de renfort. Selon un mode avantageux de l'invention, la portion de la paroi de renfort correspondant à au moins une des cavités de renfort sert de support à un siège, préférentiellement avant, du véhicule. Les parois principales et/ou de renfort peuvent être en acier d'épaisseur inférieure à 10 2mm, préférentiellement 1,5mm, ou en aluminium. Avantageusement, ces parois sont en matériau composite ou en matériau hybride métallique / composite. L'utilisation de matériau composite permet de réduire le nombre de pièces pour réaliser l'ensemble des cavités. De plus, il permet une meilleure répartitions et diffusion des efforts, d'autant plus lorsque le nombre de pièces est réduit. 15 Selon un mode avantageux de l'invention, le tunnel central et les parois principales et de renfort sont fixés l'une à l'autre par soudure ou par collage ou par des moyens de fixation du type vis ou rivet. Selon un mode avantageux de l'invention, la paroi de renfort couvre moins de 95% de la surface de la paroi principale, préférentiellement moins de 70%, encore plus 20 préférentiellement moins de 50%. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un plancher, remarquable en ce que le plancher est conforme à l'invention. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce que le plancher ainsi réalisé apporte un gain de masse et il réduit la déformation transversale du plancher en cas 25 de choc latéral, la déformation étant notamment réduite au niveau du tunnel central. En effet, la paroi de renfort du plancher comprend des cavités transversales qui se prolongent longitudinalement sur les flancs du tunnel, ces prolongements offrant un module d'inertie apte à absorber de l'énergie de choc latéral et à réduire la déformation en flexion ou en cisaillement du tunnel. En outre, les prolongements 3022 520 5 longitudinaux des cavités au niveau des longerons ou les traverses supplémentaires peuvent transmettre ou absorber de l'énergie de chocs latéraux décalés. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : 5 - La figure 1 illustre un exemple choc latéral d'un véhicule contre un poteau ; - La figure 2 est une vue en perspective d'un plancher de véhicule conforme à l'invention et dans un mode préféré de réalisation ; - La figure 3 est une vue simplifiée en coupe transversale III - III du plancher de la figure 2 au niveau de la paroi de renfort formant un U vers l'arrière du 10 véhicule ; - La figure 4 est une vue simplifiée en coupe transversale IV - IV du plancher de la figure 2 au niveau du tunnel et de la paroi de renfort formant un U vers l'avant ; - La figure 5 est une vue simplifiée en coupe longitudinale V - V du plancher de 15 la figure 2 dans une première alternative de réalisation ; - La figure 6 est une vue simplifiée en coupe longitudinale V - V du plancher de la figure 2 dans une deuxième alternative de réalisation ; La figure 1 a déjà été décrite précédemment dans le cadre de la discussion de l'art antérieur. Le véhicule automobile en question comprend un plancher conforme à 20 l'invention. La figure 2 est une vue en perspective du plancher 8 d'un véhicule automobile conforme à l'invention ; le plancher 8 est destiné à être monté à deux longerons longitudinaux (non représentés). Le plancher 8 comprend une paroi principale 10 formant un tunnel central 12 et une paroi de renfort 14 disposée sur la paroi 25 principale 10. La paroi de renfort 14 peut couvrir moins de 95% de la surface de la paroi principale 10, préférentiellement moins de 70%, encore plus préférentiellement moins de 50%. La paroi principale 10 peut être réalisée en plusieurs pièces ou en une pièce unique. Dans son mode de réalisation en plusieurs pièces (non représenté), un tunnel central 12 est assemblé à deux parois principales 10, 3022 520 6 chacune d'elles s'étendant transversalement depuis le tunnel central 12, et de part et d'autre du tunnel 12, jusqu'à un longeron du véhicule ; deux parois de renfort 14 sont alors disposées sur les deux parois principales, respectivement. Dans le cas où la paroi principale est réalisée en une pièce unique, la paroi de renfort 14 peut être 5 réalisée en une pièce unique recouvrant la paroi principale 10 ; dans un mode de réalisation particulier, elle est réalisée en deux pièces comme illustré sur l'image. Le tunnel 12 a une concavité vers le bas et s'étend dans la direction longitudinale du véhicule. La paroi de renfort 14 comprend au moins une cavité de renfort 16 s'étendant transversalement dans une portion 16a et qui est destinée à absorber de 10 l'énergie d'un choc latéral. Dans un mode particulier de réalisation les parois principales 10 et/ou de renfort 14 sont en matériau hybride métallique / composite de façon à réduire la masse, elles peuvent être en acier d'épaisseur inférieure à 2mm, préférentiellement 1,5mm, un acier de telle faible épaisseur pouvant être un acier à haute limite élastique. Au moins une des parois 10, 12 et 14 peut être en aluminium 15 ou en matériau composite. Le tunnel central 12 et les parois principales 10 et de renfort 14 sont fixés l'un à l'autre par soudure ou par collage, ils peuvent aussi être assemblés par des moyens de fixation du type vis ou rivet. La paroi de renfort 14 peut être fixée sur sa périphérie à la paroi principale 10. Or, un véhicule comprenant un plancher 8 avec une forme en tunnel 12 est particulièrement déformable ; en 20 effet, les faces du tunnel orientées majoritairement dans une direction verticale travaillent principalement en cisaillement et forment une zone de déformation prioritaire du plancher lors d'un choc latéral. Sans d'autres mesures et en raison de cette faible rigidité du tunnel un tel plancher est particulièrement déformable. De manière à pallier à cette faiblesse et dans le cadre de l'invention, la ou au moins une 25 des cavités de renfort 16 qui s'étend transversalement dans la portion 16a s'étend également longitudinalement dans une portion 16b le long du tunnel central 12, elle(s) peut/peuvent s'étendre sur plus de 20% de la longueur du tunnel 12, préférentiellement plus de 40%, encore plus préférentiellement plus de 60%. Les cavités 16 s'étendant longitudinalement le long du tunnel dans leur portion 16b sont 30 aptes à absorber de l'énergie d'un choc latéral, elles répartissent aussi les efforts transmis au tunnel 12. Au moins une des cavités 16 peut s'étendre, en outre, au niveau du longeron dans une portion 16c ; cette mesure est particulièrement intéressante en cas de décalage du point d'impact du choc latéral et/ou son orientation. 3022520 7 La figure 2 est une vue du plancher conforme à l'invention et dans un mode préféré de réalisation. En particulier, chacune des parois de renfort 14 comprend deux cavités de renfort 16 et 16' s'étendant transversalement parallèlement l'une à l'autre puis s'étendant longitudinalement le long du tunnel central et/ou du longeron. La ou 5 au moins une des cavités 16 et 16', dans sa portion 16a ou 16'a ou 16b ou 16'b ou 16c ou 16'c peut servir de support à un siège du véhicule. En l'occurrence, la paroi de renfort 14 forme, au niveau des cavités 16 et 16', « un podium » surélevé qui sert de support à un siège, préférentiellement un siège avant, de véhicule ; On peut voir des orifices de fixation 18 pour un siège, ils sont en l'occurrence situés dans les 10 portions 16b et 16'b et 16c et 16'c s'étendant longitudinalement le long du tunnel et le long du longeron, des cavités de renfort 16 et 16'. La, en l'occurrence au moins une, ou chacune des cavités de renfort 16 et 16' présente dans le plan moyen du plancher 8 un profil en forme de U, les jambes du U étant formées par les portions 16b et 16c pour la cavité de renfort 16 ; et/ou 16'b et 16'c pour la cavité de renfort 15 16', ces portions étant celles s'étendant longitudinalement le long du tunnel central et du longeron. Les profils en U des deux cavités 16 et 16' de la paroi de renfort 14 sont tels que leurs ouvertures sont opposées. On peut voir sur la partie à gauche de l'image que l'ouverture du profil en U d'une 16' des deux cavités de renforts de la paroi de renfort 14 peut correspondre à l'emplacement des pieds d'un passager du 20 véhicule, en l'occurrence d'un passager en arrière d'un siège avant. Dans ce mode préféré de réalisation, le plancher comprend, en outre, une traverse 20 qui s'étend transversalement à hauteur des jambes 16'b et 16'c du profil en U de la ou d'une des cavités de renfort de la paroi de renfort. Deux alternatives de réalisation particulière seront abordées plus bas. 25 Les cavités 16b et 16'b de la paroi de renfort disposés de part et d'autre du tunnel 12 sont de préférences symétriques par rapport au plan passant par l'axe dudit tunnel 12 et perpendiculaire au plancher 8. La figure 3 est une vue simplifiée en coupe transversale III - III du plancher 8 au niveau de la paroi de renfort 14 formant un U vers l'arrière du véhicule. On peut voir 30 la paroi principale 10, la paroi de renfort 14 et la traverse 20 ; la paroi de renfort 14 est fixée au sommet du tunnel central 12 ainsi que sur le bord latéral 22 de la paroi principale 10 destiné à être fixé au longeron. Un seul côté du véhicule est représenté, cependant la réalisation est essentiellement symétrique sur l'autre côté 3022 520 8 du plancher 8 par rapport au tunnel central 12. On peut observer une première alternative de réalisation où la traverse 20 est fixée en dessous de la paroi principale 10 et est réalisée en continu entre les deux bords latéraux 22 de la paroi principale 10. Dans une deuxième alternative de réalisation, la traverse peut être discontinue et 5 logée entre la paroi principale 10 et la paroi de renfort 14. Cette deuxième alternative de réalisation est représentée en pointillé sur l'image. Cette mesure est intéressante en ce que la traverse peut utiliser l'espace disponible entre la paroi de renfort 14 et la paroi principale 10. Pour cette deuxième alternative, et en ce qui concerne le montage, la paroi de support 14 peut être préassemblée à la paroi principale 10 et 10 au tunnel central 12, l'ensemble étant alors monté sur la caisse du véhicule en cours de fabrication. On peut également observer les portions 16'a, 16'b et 16'c d'une cavité de renfort 16' de la paroi de renfort 14, plus précisément la cavité s'étendant longitudinalement 16'b le long du tunnel 12, et la cavité 16'c s'étendant longitudinalement le long du bord 22 de la paroi principale 10 destiné à être fixé au 15 longeron. La figure 4 est une vue simplifiée en coupe transversale IV - IV du plancher 8 au niveau du tunnel 12 et de la paroi de renfort 14 formant un U vers l'avant. On peut voir la paroi principale 10 avec le tunnel 12 ; on peut voir également la paroi de renfort 14 avec dans le plan de coupe la portion 16b de la cavité de renfort 16 20 s'étendant longitudinalement le long du tunnel 12. On peut également voir en arrière- plan la portion 16a de la cavité de renfort s'étendant transversalement. Les figures 5 et 6 sont deux alternatives particulières de réalisation du plancher 8 vu en coupe simplifiée V - V. La figure 5 est une vue simplifiée en coupe longitudinale V - V du plancher 8 dans 25 un première alternative de réalisation. Le plancher comprend une traverse 20 fixée sous la paroi principale 10 et comprenant une ou plusieurs cavité(s) 22 de renfort transversal. On voit en arrière-plan le tunnel 12. La paroi principale 10 forme en l'occurrence une cavité de renfort 24 s'étendant transversalement et de manière complémentaire avec la cavité de renfort transversale 22 de la traverse 20. La 30 traverse 20 est située au niveau des jambes du U orientées vers l'arrière de la paroi de renfort 14 dont on peut voir en coupe les portions 16a et 16'a des cavités de renfort 16 et 16' et en arrière-plan la portion 16'b de la cavité de renfort 16'. Plus 3022520 9 précisément, la cavité de renfort 24 de la paroi principale 10 s'étend transversalement à hauteur de ces jambes en U ; en particulier et comme représenté sur l'image, la paroi de renfort 14 peut être fixée au sommet de la cavité de renfort 24 de la paroi principale 10. Cette mesure est intéressante en ce qu'elle complète la 5 rigidité transversale du plancher. La figure 6 est une vue simplifiée en coupe longitudinale V - V du plancher 8 dans une deuxième alternative de réalisation. Le plancher 8 comprend une traverse 20' entre la paroi de renfort 14 et la paroi principale 10. La traverse 20' peut s'étendre transversalement à hauteur des portions 16'b et 16'c du profil en U de la ou d'une 10 16' des cavités de renfort de la paroi de renfort 14. Cette traverse 20' peut avoir un profil triangulaire de manière à épouser la paroi de renfort 14 ; cette mesure est intéressante en ce que la traverse est située à l'emplacement des pieds (non représentés) d'un passager arrière. On peut voir en coupe les portions 16a et 16'a des cavités de renfort 16 et 16', ainsi qu'en arrière-plan la portion 16'b de la cavité 15 de renfort 16' de la paroi de renfort 14. REVENDICATIONS1. Plancher (8) de véhicule automobile (2) comprenant : - un tunnel central (12) ; - une paroi principale (10) s'étendant transversalement depuis le tunnel central (12) jusqu'à un longeron du véhicule (2) ; et - une paroi de renfort (14) disposée sur la paroi principale (10), ladite paroi (14) formant au moins une cavité de renfort (16 ; 16') s'étendant transversalement (16a ; 16'a) ; caractérisé en ce que la ou au moins une des cavités de renfort (16 ; 16') s'étend longitudinalement (16b, 16c ; 16'b, 16'c) le long du tunnel central (12) et/ou du longeron. 2. Plancher (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de renfort (14) comprend deux cavités de renfort (16 ; 16') s'étendant transversalement parallèlement l'une à l'autre et longitudinalement le long du tunnel central (12) et/ou du longeron. 3. Plancher (8) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la ou chacune des cavités de renfort (16 ; 16') présente dans le plan moyen du plancher (8) un profil en forme de U, les jambes du U étant formées par les portions (16b, 16c ; 16'b ; 16'c) s'étendant longitudinalement le long du tunnel central (12) et/ou du longeron. 4. Plancher (8) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les profils en U des deux cavités (16 ; 16') de la paroi de renfort (14) sont tels que leurs ouvertures sont opposées. 5. Plancher (8) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ouverture du profil en U d'une (16') des deux cavités de renforts de la paroi de renfort (14) correspond à l'emplacement des pieds d'un passager du véhicule (2). 6. Plancher (8) selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une traverse (20') entre la paroi de renfort (14) et la paroi principale (10), ladite traverse (20') s'étendant transversalement à hauteur des jambes du profil en U de la ou d'une (16') des cavités de renfort de la paroi de renfort (14). 3022520 11 7. Plancher (8) selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une traverse (20) sous la paroi principale (10), ladite paroi (10) formant au moins une cavité de renfort (24) s'étendant transversalement et de manière complémentaire avec une cavité de renfort transversale (22) 5 correspondante de la traverse (20). 8. Plancher (8) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cavité de renfort (24) de la paroi principale s'étend transversalement à hauteur des jambes du profil en U de la ou d'une (16') des cavités de renfort de la paroi de renfort (14). 10 9. Plancher (8) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la ou au moins une (16 ; 16') des cavités de renfort sert de support à un siège, préférentiellement avant, du véhicule (2). 10. Véhicule automobile (2) comprenant un plancher (8) et caractérisé en ce que le plancher (8) est conforme à l'une des revendications 1 à 9.