Brevet FR3011520A1 — publié le 20150410

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des systèmes amortisseurs de chocs pour véhicules automobiles. ETAT DE LA TECHNIQUE On a déjà réalisé de nombreuses pièces déformables pour absorber l'énergie de chocs sur des véhicules automobiles, afin de limiter la transmission de cette énergie vers l'habitacle. On trouvera des exemples de systèmes amortisseurs connus dans les documents suivants : DE 10327604, US 2004/0060791, WO 2006/042974, DE 19745656, FR 2803571, FR 2844321, US 2002/0101086, FR 1530799, US 2005/0211520, FR 2903061, US 2005/0269824, US 2003/0057719, FR 2888545, US 2013/0119705, FR 2876646. OBJET DE L'INVENTION L'invention propose un système amortisseur de choc pour véhicule automobile comprenant une cellule principale adaptée pour être déformée en cas de choc d'un premier niveau d'énergie et une cellule secondaire de plus faible longueur que la cellule principale, adaptée pour être sollicitée en complément de la cellule principale, après une première phase de déformation de la cellule principale, lorsque le système reçoit un choc d'un deuxième niveau d'énergie supérieur au premier. La structure conforme à la présente invention permet de limiter les déformations à la seule cellule principale, pour tous les chocs dont le niveau d'énergie n'atteint pas le deuxième niveau d'énergie. Dans ce cas une réparation peut être réalisée facilement et à faible coût par un simple remplacement de la seule cellule principale, la cellule secondaire ainsi que les structures avales n'ayant pas subi de détériorations. Lors de sa sollicitation, la cellule secondaire peut se déformer sous l'effet du choc de deuxième niveau d'énergie et/ou transmettre un effort résultant à une pièce de structure avale. La cellule secondaire est de préférence logée à l'intérieur de la cellule principale. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la cellule secondaire n'est pas centrée sur la cellule principale, afin de compenser une dissymétrie du niveau de résistance de l'ensemble de la structure concernée. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la cellule secondaire n'est pas centrée sur la cellule principale, afin d'orienter la résultante d'application d'un effort sur une structure avale dans une direction non parallèle à l'axe longitudinal de cette structure avale. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique en perspective au repos d'un système amortisseur conforme à la présente invention, selon une vue partiellement éclatée de la cellule principale afin de mettre en évidence la cellule secondaire, - les figures 2 et 3 représentent des vues schématiques similaires du même système amortisseur à deux étapes successives de déformation, - la figure 4 représente une variante de réalisation selon laquelle la cellule secondaire n'est pas centrée dans la cellule principale, - la figure 5 représente une variante de réalisation d'un système amortisseur comprenant trois cellules imbriquées en gigogne, - la figure 6 représente de manière schématique la structure de base d'un châssis de véhicule automobile pour illustrer une application préférentielle de l'invention, - la figure 7 représente une vue en perspective d'un mode de réalisation particulier de l'invention, - la figure 8 représente une vue du même mode de réalisation particulier selon une vue latérale et partiellement en coupe longitudinale, - la figure 9 représente une vue du même mode de réalisation particulier selon une vue en coupe transversale et illustre la possibilité d'excentrer la cellule secondaire dans la cellule principale, - la figure 10 représente une vue similaire à la figure 9 illustrant la cellule secondaire dans deux positions alternatives, centrée et excentrée, ainsi que en superposition la section d'une pièce avale formée d'un longeron avant de véhicule automobile, - la figure 11 représente une vue schématique de dessus d'un ensemble conforme à la présente invention et illustre l'application de l'effort sur une 5 pièce de structure avale formée d'un longeron avant dans le cas d'une cellule secondaire excentrée dans la cellule principale, - les figures 12A et 12B représentent des vues schématiques d'un ensemble composé d'une traverse avant de parechoc reliée à des longerons avants par l'intermédiaire de systèmes amortisseurs conformes à 10 la présente invention et illustrent respectivement un moment de flexion selon un axe vertical Z transversal à l'axe longitudinal d'un longeron avant, pour la figure 12A, et un moment de flexion selon un axe horizontal Y transversal à l'axe longitudinal du longeron, pour la figure 12B, - la figure 13A représente les moments autour de l'axe vertical Z en fonction 15 du temps respectivement pour un système amortisseur conforme à la présente invention sur la courbe marquée d'une croix et pour un amortisseur classique pour la courbe marquée d'un cercle, - la figure 13B représente les moments autour de l'axe horizontal Y en fonction du temps respectivement pour un système amortisseur conforme à 20 la présente invention sur la courbe marquée d'une croix et pour un amortisseur classique pour la courbe marquée d'un cercle, - les figures 14 et 15 représentent respectivement un système amortisseur connu de l'état de la technique et un système amortisseur conforme à la présente invention, intercalés entre une extrémité d'une traverse de 25 parechoc et une extrémité d'un longeron avant, et - les figures 16a, 16b et 16c représentent les déformations du système amortisseur conforme à l'état de la technique illustré sur la figure 14 aux trois instants a, b et c répertoriés sur les figures 13A et 13B tandis que - les figures 17a, 17b et 17c représentent les déformations du système 30 amortisseur conforme à la présente invention illustré sur la figure 15 aux trois mêmes instants a, b et c répertoriés sur les figures 13A et 13B. Comme indiqué précédemment, la présente invention concerne un système amortisseur de choc 10 pour véhicule automobile comprenant une cellule principale 100 adaptée pour être déformée en cas de choc d'un premier niveau d'énergie et une cellule secondaire 200 de plus faible longueur adaptée pour être sollicitée en complément de la cellule principale 100 après une première phase de déformation de la cellule principale 100, lorsque le système reçoit un choc d'un deuxième niveau d'énergie supérieur au premier. Le système amortisseur 10 composé de la combinaison de la cellule principale 100 et de la cellule secondaire 200 est placé entre une pièce de structure amont schématisée sous la référence 20 sur la figure 1, par exemple une traverse de parechoc et une pièce de structure avale schématisée sous la référence 30 sur la figure 1, par exemple l'extrémité avant d'un longeron de véhicule. On retrouve sur la figure 6 deux systèmes amortisseurs 10 placés respectivement entre les extrémités d'une traverse 20 de parechoc et les extrémités avants de longerons avants 30 encadrant le compartiment moteur. La cellule secondaire 200, de plus faible longueur que la cellule principale 100, peut être placée sur l'extérieur de la cellule principale 100. Cependant de préférence la cellule secondaire 200 est logée à l'intérieur de la cellule principale 100, comme on le voit sur la figure 1. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1, la cellule principale 100 est formée d'une pièce tubulaire de section rectangulaire centrée sur un axe longitudinal 0-0 globalement perpendiculaire à la face de contact entre la cellule principale 100 et la pièce de structure amont 20, c'est-à-dire globalement parallèle à la direction d'application d'un effort sous l'effet d'un choc frontal. La cellule principale 100 possède ainsi deux parois horizontales 102 et 104 reliées par deux parois verticales 106 et 108. Avantageusement, la cellule principale 100 est formée d'un métal, par exemple de l'acier. Bien entendu, la cellule principale 100 n'est pas limitée au mode de réalisation particulier représenté et peut posséder une section droite différente d'un rectangle, par exemple polygonale, circulaire, ovoïde ou autre, y compris une section ouverte par exemple en C. Selon la représentation donnée sur la figure 1, la cellule principale 100 est de section constante sur toute sa longueur le long de l'axe longitudinal 0-0 et d'épaisseur constante sur toute sa longueur selon cet axe. En variante, la section et/ou l'épaisseur de la cellule principale 100 peuvent évoluer sur la longueur de la cellule principale 100 selon l'axe 0-0. Selon la représentation donnée sur la figure 1, la cellule secondaire 200 est de géométrie homothétique de la cellule principale 100. Ainsi la cellule secondaire 200 est également formée d'une pièce tubulaire centrée sur l'axe longitudinal 0-0. Selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1, la cellule secondaire 200 est ainsi également formée d'une pièce tubulaire de section rectangulaire centrée sur l'axe longitudinal 0-0. La cellule secondaire 200 possède ainsi deux parois horizontales 202 et 204 reliées par deux parois verticales 206 et 208. Elle est de préférence adjacente à la face arrière de la cellule principale 100, en appui contre la structure avale 30. Avantageusement, la cellule secondaire 200 est également formée de métal, par exemple de l'acier. Bien entendu, la cellule secondaire 200 n'est pas limitée au mode de réalisation particulier représenté et peut posséder également une section droite différente d'un rectangle, par exemple polygonale, circulaire, ovoïde ou autre, y compris une section ouverte par exemple en C. Selon la représentation donnée sur la figure 1, la cellule secondaire 200 est de section constante sur toute sa longueur le long de l'axe longitudinal 0-0 et d'épaisseur constante sur toute sa longueur selon cet axe. En variante, la section et/ou l'épaisseur de la cellule secondaire 200 peuvent évoluer sur sa longueur selon l'axe 0-0. Lorsque la cellule secondaire 200 est placée à l'extérieur de la cellule principale 100, elle possède une section droite supérieure à celle de la cellule principale 100. Inversement lorsque la cellule secondaire 200 est placée à l'intérieur de la cellule principale 100, elle possède une section droite inférieure à celle de la cellule principale 100, comme on le voit sur les figures annexées. A titre d'exemple non limitatif, les dimensions de la cellule principale 100 et de la cellule secondaire 200 peuvent être les suivantes : - longueur horizontale L1 de la cellule principale 100 de l'ordre de 127mm, - hauteur verticale H1 de la cellule principale 100 de l'ordre de 100mm, - largeur horizontale L1 de la cellule principale 100 de l'ordre de 60mm, - longueur horizontale L2 de la cellule secondaire 200 de l'ordre de 62mm, - hauteur verticale H2 de la cellule secondaire 200 de l'ordre de 40mm, - largeur horizontale L2 de la cellule secondaire 200 de l'ordre de 20mm. Chacune des cellules principale 100 et secondaire 200 peut être formée d'un ensemble monobloc ou lui-même par assemblage de plusieurs pièces. Ainsi selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures 7 à 10 annexées, la cellule principale 100 est formée par assemblage de deux pièces 110, 120 en C montées tête bêche, concavités en regard, pour former en combinaison un ensemble tubulaire de section rectangulaire. En revanche selon le mode de réalisation particulier représenté sur les figures 7 à 10 annexées, la cellule secondaire 200 est formée d'une pièce monobloc et d'épaisseur supérieure à la cellule principale 100 pour présenter une résistance à la déformation en compression longitudinale, supérieure à celle de la cellule principale 100. Lors de sa sollicitation, la cellule secondaire 200 peut se déformer sous l'effet d'un choc de deuxième niveau d'énergie et/ou transmettre un effort résultant à une pièce de structure avale. On a illustré schématiquement sur la figure 2 annexée la déformation de la cellule principale 100 sous l'effet d'un choc frontal d'un premier niveau d'énergie n'atteignant pas le deuxième niveau d'énergie précité. Seule la cellule principale 100 est déformée. Une réparation peut être réalisée facilement et à faible coût par un simple remplacement de cette seule cellule principale 100, la cellule secondaire 200 ainsi que les structures avales 30 n'ayant pas subi de détériorations. On a illustré schématiquement sur la figure 3 la déformation des deux cellules, principale 100 et secondaire 200, sous l'effet d'un choc frontal de niveau d'énergie supérieur. En effet la cellule secondaire 200 est également sollicitée lorsque la cellule principale 100, suite à sa déformation, atteint une longueur égale à celle de la cellule secondaire 200, pour absorber le complément d'énergie dû au choc. La cellule secondaire 200 peut être centrée sur la cellule principale 100 comme illustré sur la figure 1. Dans ce cas la portion d'effort transmise par la cellule secondaire 200 à la structure avale 30, lorsque cette cellule secondaire 200 est sollicitée, est parallèle à l'axe 0-0. Cependant la cellule secondaire 200 peut ne pas être centrée sur la cellule principale 100 comme schématisé sur la figure 4, afin par exemple de compenser une dissymétrie du niveau de résistance de l'ensemble de la structure concernée 30 ou encore pour orienter la direction d'application d'un effort sur une structure avale 30 dans une direction oblique non parallèle à l'axe longitudinal 0-0 de la structure avale 30. On a représenté schématiquement en superposition sur la figure 10 la section droite d'un longeron 30 formé par la combinaison d'une pièce 32 de section en forme de chapeau et d'une pièce de couverture 39. La pièce 32 est formée par un fond de pièce 33 possédant une nervure de raidissement central 34 et deux feuillures 37 et 38 parallèle au fond de pièce 33 et raccordées à celui-ci par des murs 35 et 36 orthogonaux. La pièce de couverture 39 referme cette pièce 32 en chevauchant les feuillures 37 et 38. L'on comprendra que de par sa structure, un tel longeron 30 n'étant pas symétrique par rapport à l'axe longitudinal 0-0 (les deux murs 35 et 36 ne sont pas symétriques sur la figure 10 et les feuillures 37 et 38 combinées à la pièce de couverture 39 ne sont pas symétriques du fond de pièce 33), il présente une résistance à la déformation non symétrique par rapport à cet axe longitudinal 0-0. En positionnant la cellule secondaire 200 non pas en position centrée dans la cellule principale 100, mais en position excentrée dans la cellule principale 100, par exemple dans le coin supérieur gauche selon la représentation de la figure 10, l'on peut contrôler le sens de déformation de ce longeron 30, malgré sa dissymétrie, et par exemple en privilégiant l'application de l'effort sur la face interne du longeron 30 correspondant au fond de pièce 33 grâce à la position adjacente de la cellule secondaire 200, imposer une déformation du longeron 30 vers l'extérieur du compartiment moteur. En chargeant ainsi la face interne des longerons ou brancards 30, on privilégie un écartement de ceux-ci, limitant les risques pour les passagers d'un véhicule. Ceci est schématisé sur la figure 11 par des flèches symbolisant l'amplitude des efforts, de longueur plus importante sur la face interne du longeron 30 que sur sa face extérieure. De même en chargeant les longerons 30 au voisinage de leur face supérieure on privilégie un pliage de ces longerons 30 vers le bas et on évite ainsi une remontée du moteur. Selon la représentation non limitative donnée sur les figures 15 annexées, l'interface entre l'extrémité avant du longeron 30 et les extrémités arrières des cellules principale 100 et secondaire 200 est réalisée par une plaque 40 intercalée perpendiculaire à l'axe 0-0. Comme indiqué précédemment la figure 13A représente les moments autour de l'axe vertical Z en fonction du temps respectivement 20 pour un système amortisseur conforme à la présente invention sur la courbe marquée d'une croix et pour un amortisseur classique pour la courbe marquée d'un cercle. Sur cette figure, comme sur la figure 13B, les instants référencés « a », «b» et «c» correspondent respectivement au début de la 25 déformation de la cellule principale 100 sous l'effet d'un impact, au début de la déformation de la cellule secondaire 200 sous l'effet d'un choc atteignant le deuxième niveau d'énergie et au début d'un pliage des longerons 30 autour de l'axe vertical Z. L'examen comparé des deux courbes de la figure 13A montre que 30 selon l'invention, on obtient une flexion du longeron 30 plus rapide et un écrêtage du moment, ce qui permet de réduire l'effort que les passagers du véhicule équipé d'un amortisseur selon l'invention sont susceptibles de subir La figure 13B représente quant à elle les moments autour de l'axe horizontal Y en fonction du temps respectivement pour un système amortisseur conforme à la présente invention sur la courbe marquée d'une croix et pour un amortisseur classique pour la courbe marquée d'un cercle. L'examen comparé des deux courbes illustrées sur la figure 13B montre que le système amortisseur conforme à la présente invention permet d'écrêter très sensiblement le moment résultant et donc le risque de flexion autour de l'axe horizontal Y. Les risques de montée du moteur sont ainsi réduits, voire nuls. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. Ainsi par exemple comme on l'a schématisé sur la figure 5, le système conforme à la présente invention peut comprendre plusieurs cellules secondaires 200, par exemple deux cellules secondaires 210 et 220 imbriquées l'une dans l'autre et présentant le cas échéant des longueurs différentes de sorte que ces cellules secondaires 210 et 220 soient sollicitées successivement selon le niveau d'effort des chocs frontaux appliqués. Il en résulte que selon le mode de réalisation particulier illustré sur la figure 5 le système conforme à la présente invention comprend une cellule principale 100 qui loge, imbriquées en gigogne une première cellule secondaire 210 et une deuxième cellule secondaire 220 de plus faible dimensions.25 REVENDICATIONS1. Système amortisseur de choc pour véhicule automobile comprenant une cellule principale (100) adaptée pour être déformée en cas de choc d'un premier niveau d'énergie et une cellule secondaire (200) de plus faible longueur que la cellule principale (100), adaptée pour être sollicitée en complément de la cellule principale (100), après une première phase de déformation de la cellule principale (100), lorsque le système reçoit un choc d'un deuxième niveau d'énergie supérieur au premier. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) est logée dans la cellule principale (100). 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) est centrée le long d'une face arrière de la cellule principale (100). 4. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) est excentrée le long d'une face arrière de la cellule principale (100). 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) est adaptée pour se déformer sous l'effet du choc de deuxième niveau d'énergie. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) est adaptée pour transmettre un effort résultant à une pièce de structure avale (30). 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) est adaptée pour compenser une dissymétrie du niveau de résistance de l'ensemble de la structure avale (30) concernée. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) est adaptée pour orienter la résultante d'application d'un effort sur une structure avale (30) dans une direction non parallèle à l'axe longitudinal de cette structure avale. 9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cellule principale (100) et/ou la cellule secondaire (200) est réalisée en acier. 10. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'une au moins des cellules (100, 200) est formée d'une pièce tubulaire centrée sur un axe longitudinal parallèle à la direction d'application d'un effort sous l'effet d'un choc. 11. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs cellules secondaires (210, 220) imbriquées en gigogne dans la cellule principale (100). 12. Système selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'une au moins des cellules (100, 200) possède une section droite en rectangle. 13. Système selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'une au moins des cellules (100, 200) possède une section constante sur toute sa longueur le long de son axe longitudinal 0-0 et une épaisseur constante sur toute sa longueur selon cet axe. 14. Système selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'une au moins des cellules (100, 200) possède une section et/ou une épaisseur qui évolue sur la longueur de la cellule. 15. Système selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) possède une géométrie homothétique de la cellule principale (100). 16. Système selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la cellule principale (100) est formée par assemblage de deux pièces (110, 120) en C montées tête bêche, concavités en regard, pour former en combinaison un ensemble tubulaire de section rectangulaire. 17. Système selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) est formée d'une pièce monobloc et d'épaisseur supérieure à la cellule principale (100) pour présenter une résistance à la déformation en compression longitudinale, supérieure à celle de la cellule principale (100). 18. Système selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il est placé entre une extrémité d'une traverse (20) de parechoc et une extrémité avant d'un longeron avant (30) encadrant un compartiment moteur de véhicule automobile. 19. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que la cellule secondaire (200) est placée en position excentrée dans la cellule principale (100), en position adjacente à la face interne d'un longeron (30) aval.