Brevet FR3017360A1 — publié le 20150814

LONGERON AUTOMOBILE A RAIDISSEUR OBLIQUE POUR DEVERSEMENT PROGRAMME EN CHOC MUR [0001] L'invention a trait au domaine de l'automobile. Elle concerne plus particulièrement une caisse de véhicule automobile. [0002] Les caisses de véhicules automobiles se doivent d'assurer une protection efficace des passagers en cas de choc, typiquement en cas de choc frontal. [0003] Un exemple de choc frontal est une collision frontale entre deux véhicules circulant en sens opposés, les deux véhicules étant en recouvrement partiel, c'est-à-dire que les véhicules sont décalés latéralement l'un par rapport à l'autre. Ce type de choc est si fréquent qu'il a fait l'objet d'une modélisation par les Nations unies, sous la référence UN ECE 94 (choc frontal du véhicule à vitesse fixe contre une barrière déformable décalée, avec un recouvrement partiel de 40% de la face avant du véhicule). [0004] La caisse doit être conçue pour adopter un comportement différencié en deux temps : dans un premier temps, la caisse doit pouvoir se déformer pour absorber l'énergie du choc ; dans un deuxième temps, la caisse doit présenter une rigidité suffisante pour pouvoir résister aux déformations de sorte à maintenir l'intégrité de l'habitacle et ainsi protéger les occupants contre les intrusions de composants. [0005] Avant leur mise sur le marché, les véhicules subissent des tests et essais selon certaines normes, telle que la norme EuroNcap®, afin de tester les capacités de sécurité passive des véhicules automobiles. Ces tests comprennent une série de crash-tests comme le choc frontal précédemment présenté. [0006] Outre le test à 40% de recouvrement de la face avant du véhicule, les véhicules sont ordinairement soumis à un crash test à vitesse constante contre un mur avec recouvrement total (100% de la face avant du véhicule). [0007] Un tel choc a pour effet de décélérer brutalement l'ensemble du véhicule et représente de ce fait un grand danger pour tous ses occupants. [0008] Pour préserver les occupants, les constructeurs cherchent non seulement à renforcer les véhicules, mais également à contrôler leur déformation en cas de choc, afin d'absorber par cette déformation le maximum d'énergie et éviter ainsi que celle-ci ne soit transmise aux 5 occupants. [0009] On connait du document EP 1 440 868 une caisse de véhicule automobile comprenant : un longeron qui s'étend selon une direction longitudinale et qui comprend une paroi interne tournée vers l'intérieur de la caisse 10 et une cloison externe opposée ; une poutre de pare-chocs qui s'étend perpendiculairement au longeron, fixée à une extrémité avant de celui-ci, et une structure de renfort à treillis reliant la paroi interne à la paroi externe. 15 [0010] Cependant, cette conception présente plusieurs inconvénients parmi lesquels : une grande rigidité, qui est procurée par la structure de renfort au détriment de l'absorption d'énergie lors d'un choc et donc de la sécurité des occupants ; 20 une augmentation du poids (et donc de l'inertie) du véhicule, induit par la présence de la structure de renfort à treillis, et une fabrication longue et fastidieuse, le treillis devant être soudé à chaque jonction avec l'une des parois. [0011] Un premier objectif est de proposer une caisse de véhicule 25 automobile permettant une meilleure absorption de l'énergie en cas de choc. [0012] Un deuxième objectif est de proposer une caisse de véhicule automobile permettant de réduire la décélération en cas de choc frontal. 30 [0013] Un troisième objectif est de proposer une caisse de véhicule automobile permettant de contrôler et/ou diriger sa déformation lors d'un choc. [0014] Un quatrième objectif est de proposer une caisse de véhicule automobile offrant de bonnes performances en cas de choc tout en 35 demeurant légère. [0015] Un cinquième objectif est de proposer une caisse de véhicule automobile de structure relativement simple pour en faciliter l'assemblage. A cet effet, il est proposé en premier lieu une caisse de véhicule comprenant: un longeron qui s'étend selon une direction longitudinale et qui comprend une paroi interne tournée vers l'intérieur de la caisse et une paroi externe opposée ; une poutre de pare-chocs qui s'étend perpendiculairement au longeron, fixée à une extrémité avant de celui-ci, et une structure de renfort reliant la paroi interne à la paroi externe, dans laquelle la structure de renfort est constituée par un raidisseur ayant une âme oblique ancrée, par un bord avant, sur la paroi interne, et, par un bord arrière opposé, sur la paroi externe. [0016] Une caisse telle que présentée assure une meilleure protection des occupants du véhicule en se déformant de manière contrôlée lors d'un choc frontal, ce contrôle de la déformation permettant notamment de réduire la décélération due au choc et ainsi de réduire les risques de blessures pour les occupants. [0017] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : le raidisseur est fixé au longeron au voisinage d'une extrémité avant de celui-ci ; l'âme du raidisseur comprend un bossage de rigidification ; le raidisseur comprend une patte avant qui s'étend en saillie à partir du bord avant, parallèlement à la paroi interne du longeron, et une patte arrière qui s'étend en saillie à partir du bord arrière, parallèlement à la paroi externe du longeron ; la patte avant est orientée vers l'extrémité avant du longeron et la patte arrière dans une direction opposée ; les pattes du raidisseur sont orientées dans la même direction ; le raidisseur est fixé au longeron au moyen de rivets traversant conjointement les pattes et les parois du longeron ; le raidisseur est fixé au longeron par soudure des pattes sur les parois du longeron. Il est proposé en second lieu un véhicule automobile comprenant une caisse telle que présentée précédemment. [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la 5 description ci-après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective montrant un véhicule équipé d'une caisse (visible en pointillés) munie d'un longeron et d'une traverse de pare-chocs ; 10 la figure 2 est une vue schématique en perspective du longeron et d'un raidisseur monté dans celui-ci ; la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 montrant une variante du raidisseur ; la figure 4 est une vue schématique montrant la répartition 15 d'efforts sur le longeron muni du raidisseur de la figure 2 ; la figure 5 est une vue schématique du longeron de la figure 4 dans un premier stade de déformation : la figure 6 est une vue schématique du longeron de la figure 4 dans un second stade de déformation. 20 [0019] Sur la figure 1 est représenté un véhicule 1 automobile équipé d'une caisse 2 sur laquelle sont fixés des éléments de structure ou d'habillage du véhicule, notamment un bouclier de pare-chocs 3. La caisse 2 comprend: de chaque côté, un longeron 4 qui s'étend selon une direction 25 longitudinale et comprend une paroi 5 interne tournée vers l'intérieur de la caisse 2 et une paroi 6 externe opposée ; une poutre 7 de pare-chocs qui s'étend transversalement (perpendiculairement au longeron 4) en étant fixée (par exemple par soudure) à une extrémité 8 avant de celui-ci, et 30 une structure de renfort reliant la paroi 5 interne à la paroi 6 externe. [0020] A des fins de clarté, seule une partie de la caisse 2 est représentée sur les figures, la caisse 2 étant symétrique selon un plan vertical parallèle au sens général de déplacement du véhicule 1. Aussi, 35 les figures illustrent la poutre 7 de pare-chocs et le longeron 4 droit mais il pourrait s'agir du longeron gauche. [0021] Comme illustré de manière schématique sur la figure 4, la caisse 2 délimite un compartiment 9 moteur le long et sur le côté duquel s'étend le longeron 4. Ce compartiment 9 moteur abrite un moteur dont on souhaite éviter l'intrusion dans l'habitacle du véhicule 1 en cas de choc frontal à recouvrement partiel ou total. [0022] Le longeron 4 se présente sous forme d'un profilé à section transversale en U, comprenant un fond 10 dont font saillie la paroi 5 interne et la paroi 6 externe. [0023] Le longeron 4 est typiquement réalisé dans un matériau métallique (comme l'aluminium par exemple). [0024] On notera que le longeron 4 peut également comprendre une paroi supérieure opposée au fond 10, le longeron 4 ayant ainsi en section une forme rectangulaire. [0025] La structure de renfort évoquée ci-dessus est constituée par un raidisseur 11 ayant une âme 12 oblique ancrée, par un bord 13 avant, sur la paroi 5 interne, et, par un bord 14 arrière opposé, sur la paroi 6 externe. [0026] Sur la figure 4, on note A l'angle défini entre l'âme 12 et la paroi 5 interne (ou, par symétrie, entre l'âme 12 et la paroi 6 externe). Cet angle est de préférence compris entre 30° et 60°, une valeur de 40° procurant de bonnes performances. [0027] Ce raidisseur 11 est réalisé dans un matériau lui conférant une bonne légèreté tout en lui assurant une bonne rigidité, typiquement en acier ou en aluminium. [0028] Afin d'accroître la rigidité de l'âme 12, celle-ci est de préférence pourvue d'au moins un bossage 15 de rigidification. Un tel bossage 15 accroît la résistance de l'âme 12 au flambage. [0029] Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le raidisseur 11 est fixé au longeron 4 au voisinage de (ou à) l'extrémité 8 avant de celui-ci par des pattes 16, 17, en l'espèce une patte 16 avant et une patte 17 arrière, solidaire chacune de l'un des bords 13, 14, inclinées par rapport à l'âme 12. [0030] Selon un mode particulier de réalisation, illustré sur la figure 2, la patte 16 avant et la patte 17 arrière sont percées chacune d'un trou 18 pour permettre sa fixation au longeron 4 par rivetage, chaque rivet prenant conjointement en sandwich, respectivement, la paroi 5 interne et la patte 16 avant, et la paroi 6 externe et la patte 17 arrière. [0031] En variante, la fixation du raidisseur 11 au longeron est réalisé par soudure (par exemple à l'arc). [0032] Par ailleurs, selon un mode de réalisation illustré sur les figures 2 et 4 à 6, la patte 16 avant et la patte 17 arrière sont orientées tête bêche. Plus précisément, la patte 17 arrière, qui s'étend à partir du bord 14 arrière de l'âme 12, est orientée vers l'extrémité 8 avant du longeron 4 tandis que la patte 16 avant, qui s'étend à partir du bord 13 avant, est au contraire orientée à l'opposé. [0033] En variante, et comme illustré sur la figure 3, les deux pattes 16, 17 sont orientées dans la même direction (par exemple vers l'extrémité 8 avant, ou au contraire à l'opposé) lorsque le raidisseur 11 est monté sur le longeron 4. [0034] La caisse 2 équipée d'un tel longeron 4 permet, lors d'un choc frontal, d'absorber l'énergie du choc de manière bien contrôlée. [0035] Les figures 4 à 6 présentent le longeron 4 soumis à un choc frontal avec recouvrement total (100% de la face avant du véhicule 1). On a représenté par une flèche blanche F sur la figure 4 la résultante des efforts auxquels est soumise la poutre 7. [0036] En l'absence de raidisseur 11, la transmission d'effort par la paroi 5 interne du longeron 4 et par sa paroi 6 externe n'est pas symétrique. En effet, la paroi 5 interne du longeron 4 véhicule un effort supérieur à celui véhiculé par la paroi 6 externe, ce qu'on a matérialisé sur la figure 4 par les flèches en pointillés de tailles différentes. [0037] Dans cette configuration, une telle répartition des forces entraîne une déformation du longeron 4 vers l'intérieur de la caisse 2, le longeron 4 venant rapidement buter sur le moteur du véhicule 1, avec un risque élevé d'intrusion du moteur dans l'habitacle, et par voie de conséquence un risque élevé de blessures graves pour les occupants. [0038] La présence du raidisseur 11 inverse cette répartition. [0039] En effet, le raidisseur 11 permet, via l'âme 12 disposée obliquement, de dévier une partie des efforts véhiculés par la paroi 5 interne à la paroi 6 externe. Sur la figure 4, on a représenté par les flèches grisées les efforts véhiculés respectivement par la paroi 5 interne et par la paroi 6 externe. [0040] Cette répartition modifiée des efforts induit une déformation contrôlée du longeron 4, et plus particulièrement de l'extrémité 8 avant celui-ci. Plus précisément, l'extrémité 8 avant du longeron 4 a tendance à se décaler vers l'extérieur de la caisse 2, à l'opposé du compartiment 9 moteur, ce qu'illustrent les figures 5 et 6. De la sorte, le risque de transmission d'effort du longeron 4 au moteur est faible, ce qui diminue le risque d'intrusion de celui-ci dans l'habitacle et limite les risques de blessures graves des occupants. En outre, la déformation du longeron 4 à l'opposé du moteur permet d'accroître la déformation totale du longeron 4, qui ne vient en effet pas buter contre le moteur. [0041] Selon un mode de réalisation, le seul longeron 4 droit (du point de vue du conducteur) peut être équipé d'un tel raidisseur 11, dans la mesure où, pour une conduite à droite, le choc frontal à recouvrement partiel à gauche représente statistiquement l'essentiel des chocs frontaux, l'ajout d'un raidisseur 11 au longeron gauche n'étant pas nécessaire compte tenu de la conception différente de celui-ci. Cependant, il demeure envisageable d'équiper d'un raidisseur 11 les deux longerons. [0042] La caisse 2 de véhicule 1 qui vient d'être décrite présente plusieurs avantages, au nombre desquels: une bonne absorption des chocs et un bon contrôle de la déformation de la caisse 2, le longeron 4 se déformant vers l'extérieur de la caisse 2 au bénéfice d'un bon contrôle de la déformation et d'une bonne absorption de l'énergie du choc ; une meilleure sécurité des occupants du véhicule 1, la décélération du véhicule 1 étant réduite, comme le sont les risques de blessures graves des occupants, une fabrication rapide de la caisse 2, le raidisseur 11 étant de structure relativement simple, et sa fixation sur le longeron 4 à la fois rapide et aisée. REVENDICATIONS1. Caisse (2) de véhicule (1) comprenant: un longeron (4) qui s'étend selon une direction longitudinale et qui comprend une paroi (5) interne tournée vers l'intérieur de la caisse (2) et une paroi (6) externe opposée ; une poutre (7) de pare-chocs (3) qui s'étend perpendiculairement au longeron (4), fixée à une extrémité (8) avant de celui-ci, et une structure de renfort reliant la paroi (5) interne à la paroi (6) externe, caractérisée en ce que la structure de renfort est constituée par un raidisseur (11) ayant une âme (12) oblique ancrée, par un bord (13) avant, sur la paroi (5) interne, et, par un bord (14) arrière opposé, sur la paroi (6) externe. 2. Caisse (2) selon la revendication 1 caractérisée en ce que le raidisseur (11) est fixé au longeron (4) au voisinage d'une extrémité (8) avant de celui-ci. 3. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'âme (12) du raidisseur (11) comprend un bossage (15) de rigidification. 4. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le raidisseur (11) comprend une patte (16) avant qui s'étend en saillie à partir du bord (13) avant, parallèlement à la paroi (5) interne du longeron (4), et une patte (17) arrière qui s'étend en saillie à partir du bord (14) arrière, parallèlement à la paroi (6) externe du longeron (4). 5. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la patte (16) avant est orientée vers l'extrémité (8) avant du longeron (4) et la patte (17) arrière dans une direction opposée.35 6. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les pattes (16, 17) du raidisseur (11) sont orientées dans la même direction. 7. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le raidisseur (11) est fixé au longeron (4) au moyen de rivets traversant conjointement les pattes (16, 17) et les parois (5,6) du longeron (4). 8. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que le raidisseur (11) est fixé au longeron (4) par soudure des pattes (16, 17) sur les parois (5,6) du longeron (4). 9. Véhicule (1) automobile comprenant une caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes.20