Brevet FR3029851A1 — publié le 20160617

TRAVERSE DE PORTE ALLEGEE L'invention concerne une traverse de protection en cas de choc pour un véhicule. Plus particulièrement, elle porte sur une traverse de renfort d'une porte de véhicule pour protéger les passagers en cas de choc latéral. Généralement, les portes de véhicule comportent une traverse de renfort s'étendant d'un bord latéral à l'autre de la porte et dont la fonction est de limiter l'intrusion d'un objet venant percuter le véhicule latéralement. Cette traverse est généralement réalisée en métal, comme par exemple en acier. Elle peut être réalisée par un tube de section ronde ou carrée, ou encore par un profilé de tôle dont la section est choisie de manière à offrir une grande rigidité en flexion, comme par exemple une section en W. L'acier permet d'avoir une traverse résistante à la flexion et qui ne se déchire pas lorsqu'elle fléchit sous des efforts importants. Cependant, l'utilisation de l'acier pour réaliser la traverse a comme inconvénient de rendre ladite traverse lourde. Afin de minimiser la masse d'une traverse de renfort de porte, le brevet US20040174041 propose une traverse constituée d'une première poutre en acier s'étendant sur toute la longueur de la traverse, et sur laquelle sont fixés des éléments complémentaires en matériaux composites pour renforcer ladite poutre. En fonction des performances en termes de protection désirée pour la traverse, il est possible de mettre plus ou moins d'éléments complémentaires en matière plastique. En ajoutant des éléments complémentaires, la résistance en cas de choc de la traverse est améliorée mais la masse de la traverse est aussi augmentée. La présente invention a pour but d'améliorer la conception d'une traverse de renfort de porte destinée à protéger les occupants en cas de choc latéral. En particulier, elle a pour objectif de diminuer la masse de la traverse de renfort de porte sans en diminuer la capacité d'absorption de l'énergie du choc. Elle a aussi pour objectif de limiter les intrusions dangereuses pour les occupants du véhicule en cas de choc latéral. En particulier, elle a pour objectif d'éviter la rupture de la traverse. 3029851 2 Ce but est atteint selon l'invention, grâce à une traverse de renfort de choc latéral pour une porte de véhicule comprenant deux tronçons successifs dans l'axe longitudinal de ladite traverse et reliés entre eux, caractérisée en ce que le premier tronçon a une raideur inférieure à celle du deuxième tronçon et un allongement à la rupture supérieur à celui du 5 deuxième tronçon. En cas de choc latéral, le deuxième tronçon va limiter les intrusions grâce à sa rigidité importante, tandis que le premier tronçon va se déformer avant que le deuxième tronçon ne se rompe sous l'effort du choc, ce qui permet de positionner les plus fortes déformations de la traverse aux endroits choisis. 10 Un autre avantage est qu'il est possible de choisir des matériaux différents pour le premier tronçon et le deuxième tronçon. En particulier, le deuxième tronçon peut être réalisé avec des matériaux composites, qui ont l'avantage d'être rigides et légers mais qui ne permettent pas de fortes déformations sans rupture. Le fait que la traverse ne se rompt pas permet de garder un lien mécanique entre les deux extrémités de la traverse et évite la 15 disparition de la résistance de ladite traverse que provoquerait sa rupture. La poutre est ainsi légère et résistante, tout en permettant des déformations importantes en flexion sans se briser grâce au premier tronçon. De plus, la sécurité des passagers peut être améliorée en positionnant la traverse dans la porte de manière à ce que le premier tronçon soit placé dans une zone où des intrusions 20 suite à un choc latéral peuvent être importantes sans générer des blessures graves pour les passagers, comme par exemple sur la partie avant d'une porte avant de véhicule lorsque la porte est installée sur véhicule. Ainsi, la traverse de renfort va concentrer les déformations dans cette zone avant de la porte grâce au premier tronçon, tandis que le deuxième tronçon va limiter les intrusions sur la partie arrière de la porte. 25 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le matériau du premier tronçon a un allongement à la rupture supérieur à 5% et le matériau du deuxième tronçon a un allongement à la rupture inférieur à 4%. En choisissant les caractéristiques de chacun des tronçons suivant ces valeurs, la traverse sera particulièrement performante pour résister en cas de choc, sans se rompre. 3029851 3 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le premier tronçon et le deuxième tronçon sont réalisé dans des matériaux ayant une contrainte à la rupture supérieure ou égale à 200 MPa (Méga-Pascal). 5 Ainsi, la quantité de matériau à utiliser pour obtenir une traverse suffisamment résistante peut être limitée, permettant d'obtenir une traverse légère. Plus la contrainte à la rupture est élevée, plus il sera possible de diminuer la quantité de matériau pour réaliser la traverse sans en diminuer la solidité. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le premier tronçon est réalisé en 10 matériau métallique ductile et le deuxième tronçon en matériau composite. L'utilisation de métal, comme par exemple de l'acier, de l'aluminium ou du magnésium, permet de réaliser un premier tronçon avec des moyens de production classiques et faciles à mettre en oeuvre. Le premier tronçon peut être réalisé par exemple par une tôle métallique emboutie ou un profilé métallique réalisé par extrusion, fixé au deuxième 15 tronçon. La réalisation du premier tronçon en matériau métallique permet ainsi d'obtenir facilement et à moindre coût un premier tronçon acceptant des déformations importantes en flexion sans se rompre. L'utilisation du matériau composite pour le deuxième tronçon permet d'obtenir un deuxième tronçon rigide qui limite les intrusions, et qui reste léger, mais qui ne permet 20 pas de grande déformation sans rompre. Le matériau composite peut être constitué de fibres continues ou non, et de résine thermoplastique ou thermodurcissable. Ce type de matériau est généralement caractérisé par un faible allongement à la rupture, autour de 2%, mais qui a l'avantage d'être résistant et léger. L'association d'un premier tronçon métallique et d'un deuxième tronçon en matériau 25 composite permet d'avoir une traverse légère et résistante. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le premier tronçon comporte une première partie métallique et une deuxième partie en matériau composite, la partie métallique s'étendant au moins sur toute la longueur du premier tronçon. Ainsi, le premier tronçon peut être léger grâce à l'utilisation de matériau composite, tout 30 ayant de bonnes capacités à se déformer grâce à la partie métallique. En effet, en cas de 3029851 4 choc, la deuxième partie en matériau composite du premier tronçon peut se rompre lorsque la déformation est trop importante, tandis que la partie métallique se déforme mais sans rompre, évitant ainsi que le premier tronçon rompe. L'ensemble de la traverse reste ainsi en un seul morceau, sans perte de lien mécanique entre les deux extrémités de 5 la traverse. La première partie et la deuxième partie du premier tronçon sont agencées de manière à ce que le premier tronçon conserve une raideur inférieure au deuxième tronçon. De préférence, la deuxième partie en matériau composite du premier tronçon est réalisée par une extension du deuxième tronçon lui aussi en matériau composite. Cette conception permet de créer une fixation solide du premier tronçon au deuxième tronçon, par exemple 10 par surmoulage ou collage. D'autres moyens de fixation connus de l'homme du métier peuvent être utilisés. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'un des tronçons comporte l'une des extrémités de la traverse et l'autre tronçon comporte l'autre extrémité de la traverse. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le premier tronçon représente au 15 maximum un tiers de la longueur totale de ladite traverse. Lors d'un choc latéral contre une voiture comportant une porte avant équipée d'une traverse entièrement en matériau composite, les essais ont montré que ladite traverse se rompait à proximité de son extrémité au niveau du bord avant de ladite porte, l'avant étant défini par rapport à l'avant du véhicule lorsque la porte est installée sur le véhicule. 20 En particulier, la rupture a lieu dans la partie avant de la traverse s'étendant sur un tiers de sa longueur depuis son extrémité située à proximité du bord avant de la porte. En choisissant une longueur du premier tronçon correspondant à la longueur de cette partie de la traverse qui se romprait si l'ensemble de la traverse était en matériau composite, la quantité de matériau ayant un allongement à la rupture élevé est limitée. En particulier si 25 le premier tronçon est en matériau métallique, comme par exemple dans une tôle d'acier, la traverse peut être ainsi légère, résistante et limiter les risques de se rompre. En fonction des véhicules, la part du premier tronçon par rapport à la longueur de la traverse peut être inférieure au tiers de la longueur totale de ladite traverse, afin de s'adapter par exemple aux caractéristiques et comportement en cas de choc du véhicule. 30 L'invention porte aussi sur une porte de véhicule caractérisée en ce qu'elle comporte une traverse suivant l'un des modes de réalisation décrit précédemment. 3029851 5 L'utilisation d'une telle traverse dans une porte permet d'alléger la porte équipée sans diminuer sa capacité à résister à un choc latéral. Dans un mode de réalisation préféré de la porte objet de l'invention, ladite porte est une porte avant de véhicule dans laquelle la traverse s'étend d'un bord latéral de ladite porte 5 au bord latéral opposé, le premier tronçon étant fixée au bord latéral avant de la porte et le deuxième tronçon sur le bord latéral arrière de ladite porte, en se plaçant dans le référentiel du véhicule lorsque la porte est montée sur le véhicule et l'autre extrémité de la traverse est fixée sur le bord latéral arrière de la porte. Ainsi, en cas de choc latéral provoqué par la collision d'un véhicule au niveau du pied 10 milieu, le pare-chocs dudit véhicule s'appuie sur le second tronçon engendrant peu de déformation par flexion. Par contre, le premier tronçon étant situé en dehors de la zone de la traverse sur laquelle appuie le pare-chocs du véhicule entrant en collision, ledit premier tronçon va fléchir à cause du déplacement de son extrémité fixé au deuxième tronçon alors que son extrémité fixé au bord latéral avant de la porte va peu se déplacer. La 15 traverse peut donc avantageusement se déformer en flexion et dissiper de l'énergie au cours de sa déformation, sans se rompre. Et en concentrant la déformation à l'avant de la porte, les risques de blessures graves de l'occupant sont diminués en évitant les intrusions importantes au niveau du buste de l'occupant. L'invention porte aussi sur un véhicule comportant une porte telle que décrite 20 précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : Les dessins sont des représentations schématiques pour faciliter la compréhension de l'invention. Les composants ne sont pas forcément représentés à l'échelle. Les mêmes 25 références correspondent aux mêmes composants d'une figure à l'autre. La fig. 1 est une vue d'une traverse de renfort de porte suivant l'invention Les fig. 2a et 2b sont des vues de la traverse suivant la fig. 1 montrant des variantes de la zone d'interface entre les deux portions de la traverse. Le fig. 3 est une vue d'une porte de véhicule comportant une traverse suivant l'invention. 3029851 6 La fig. 4 est une vue de dessus et en éclaté d'une porte de véhicule sans le panneau de carrosserie extérieur et qui comporte une traverse suivant l'une des variantes de réalisation de l'invention. La fig.1 montre une traverse 1. de renfort de choc latéral pour une porte de véhicule 5 suivant l'invention. La traverse 1 comporte deux tronçons principaux 11 et 12. Un premier tronçon 11 réalisé essentiellement en métal, comme par exemple en acier, en aluminium ou en magnésium. Par exemple, pour un acier, on peut choisir un acier avec une nuance permettant d'avoir un allongement à la rupture proche de 5% et une contrainte à la rupture d'environ 1000MPa ou supérieure, tandis que pour un tronçon en aluminium, une 10 nuance d'aluminium permettant d'avoir un allongement à la rupture de 20% et une contrainte à la rupture entre 400 MPa ou 600 MPa peut être utilisée. Le premier tronçon 11 est moins rigide que le deuxième tronçon 12, et a un allongement à la rupture supérieur à celui du deuxième tronçon 12, par exemple supérieur à 5%. Le premier tronçon 11 peut être formé principalement par un profilé métallique ou par un 15 assemblage de plusieurs profilés métalliques. Un deuxième tronçon 12 est plus rigide que le premier tronçon 11 et la matière qui le compose à un allongement à la rupture inférieur à celui de la matière du premier tronçon 11, de préférence inférieur à 4%. De préférence, le deuxième tronçon 12 est en matériau composite, comme par exemple de type thermodurcissable ou thermoplastique, à base de 20 fibre continues, coupées, tissées ou non tissées, naturelles ou synthétiques, ou toutes combinaisons de ces éléments, ce qui permet d'obtenir un deuxième tronçon 12 à la fois léger et résistant, mais rigide. Le premier tronçon 11 comporte l'une des extrémités de la traverse 1, et le deuxième tronçon 12 comporte l'autre extrémité de ladite traverse 1. 25 La longueur du premier tronçon 11 représente de préférence au maximum un tiers de la longueur total de la traverse 1. En variante, le premier tronçon 11 pourrait être plus grand. Chaque extrémité de la traverse 1 comporte des moyens de fixation 14 de ladite traverse 1 à la structure de la porte du véhicule. Sur le deuxième tronçon 12, les moyens de fixation 14 peuvent être par exemple des inserts métalliques dans le matériau composite afin de 30 permettre la fixation par des boulons sur la structure de la porte. Sur le premier tronçon 11, les moyens de fixation 14 peuvent être par exemple et de manière non limitative des 3029851 7 écrous soudés afin de permettre la fixation sur la structure de la porte par des boulons, ou encore des zones permettant le soudage par point de l'extrémité du premier tronçon 11 sur la structure de la porte, ou encore des trous permettant le passage de système vis-écrou. De préférence, le premier tronçon 11 est fixé sur un renfort de charnière de la 5 porte 1. La traverse comporte une zone d'interface 13 de fixation au niveau de laquelle le premier tronçon 11 et le deuxième tronçon 12 sont reliés entre eux. Des moyens de fixation sont placés dans cette zone de fixation 13 pour fixer le premier tronçon 11 et le deuxième tronçon 12 entre eux. Dans cette zone de fixation 13, une surface de l'extrémité du 10 premier tronçon 11 recouvre une surface de l'extrémité du deuxième tronçon 12, et les moyens de fixation fixent le premier tronçon 11 et le deuxième tronçon 12 ensemble, par exemple par collage des deux surfaces ensemble, ou en serrant les surfaces l'une contre l'autre par des rivets ou des systèmes vis-écrou, ou par clinchage. En variante, le premier tronçon 11 et le deuxième tronçon 12 peuvent être fixés ensemble par surmoulage de 15 l'extrémité du deuxième tronçon 12 sur l'extrémité du premier tronçon 11. La forme générale des sections des deux tronçons 11 et 12 peut être différente ou être similaire. Les sections des deux tronçons 11 et 12 peuvent être des sections fermées, formant par exemple un corps creux, ou de sections ouvertes, comme par exemple en forme de V ou de W. La forme des tronçons 11 et 12, et en particulier des sections de ces 20 tronçons 11 et 12, est choisie de manière à ce que la raideur du premier tronçon 11 soit inférieure à celle du deuxième tronçon 12, en tenant compte des caractéristiques de la matière utilisée. Les fig. 2a et 2b montrent deux exemples de forme de la zone d'interface 13. Dans la fig. 2a, la zone d'interface 13 a une forme sensiblement de parallélogramme. La fig. 2b montre 25 une variante de forme pour la zone de fixation, dans laquelle la partie métallique du premier tronçon 11 forme une extension étroite s'étendant dans le deuxième tronçon 12. La fig. 3 montre la position de la traverse 1 dans une porte avant 2 de véhicule. La traverse 1 s'étend depuis le bord latéral avant jusqu'au bord latéral arrière de ladite porte 2, l'avant et l'arrière étant définis par rapport à l'avant et l'arrière du véhicule lorsque 30 la porte est installée sur ledit véhicule. La position de la traverse 1 dans la porte est une position classiquement utilisée dans une porte de véhicule, avec l'extrémité de la traverse 3029851 8 1 située dans le premier tronçon 11 fixé sur le bord avant de la porte avant 2, de préférence au niveau d'un renfort de charnière 3 situé sur ledit bord avant de la porte 2, et l'extrémité arrière de ladite traverse 1 fixée en partie basse du bord latéral arrière de ladite porte 2. 5 D'autres positions de la traverse 1 dans la porte 2 peuvent être envisagées. Dans une variante de réalisation, le premier tronçon 11 est réalisé par une extension d'un élément de structure métallique de la porte 2, comme par exemple une extension en tôle formée par le renfort de charnière 3 et sur laquelle extension le deuxième tronçon 12 est fixé de manière à s'étendre dans le prolongement de ladite extension. Dans une autre variante, 10 ladite extension peut être une pièce métallique rapportée sur l'élément de structure de la porte, comme par exemple un profilé fixé sur le renfort de charnière 3. Dans ces variantes de réalisation, le deuxième tronçon 12 est rapporté sur la porte 2 qui comporte déjà le premier tronçon 11. La fig. 4 montre une variante de réalisation dans laquelle le premier tronçon 11 est 15 constitué d'une extension 121 du deuxième tronçon 12 en matériau composite sur laquelle est fixée une partie métallique 111. La partie métallique 111 s'étend au moins sur toute la longueur du premier tronçon 11. La partie métallique 111 peut être fixée par collage, par rivetage ou par des systèmes vis-écrou, ou par clinchage, sur l'extension 121 du deuxième tronçon 12. La partie métallique 111 du premier tronçon 11 peut être un 20 insert métallique positionné dans l'extension 121 du deuxième tronçon 12, au moment de la mise en forme du deuxième tronçon 12 et de ladite extension 121 en matériau composite. De préférence, si la partie métallique 111 est positionnée en surface du premier tronçon 11, elle est disposée sur la face de la première portion 11 de la traverse 1 orientée du côté 25 de l'habitacle du véhicule lorsque ladite traverse 1 est installée dans une porte fixée sur le véhicule. REVENDICATIONS1/ Traverse (1) de renfort de choc latéral pour une porte (2) de véhicule comprenant deux tronçons (11, 12) successifs dans l'axe longitudinal de ladite traverse (1) et reliés entre eux, caractérisée en ce que le premier tronçon (11) a une raideur inférieure à celle du deuxième tronçon (12) et un allongement à la rupture supérieur à celui du deuxième tronçon (12). 2/ Traverse (1) suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le matériau du premier tronçon (11) a un allongement à la rupture supérieur à 5% et le matériau du deuxième tronçon (12) a un allongement à la rupture inférieur à 4%. 3/ Traverse (1) suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le premier tronçon (11) et le deuxième tronçon (12) sont réalisé dans des matériaux ayant une contrainte à la rupture supérieure ou égale à 200 MPa (Méga-Pascal). 4/ Traverse (1) suivant l'une des revendications précédente caractérisée en ce que le premier tronçon (11) est réalisé en matériau métallique ductile et le deuxième tronçon (12) en matériau composite. 5/ Traverse (1) suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le premier tronçon (11) comporte une première partie métallique (111) et une deuxième partie en matériau composite (121), la partie métallique (111) s'étendant au moins sur toute la longueur du premier tronçon (11). 6/ Traverse (1) suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'un des tronçons (11, 12) comporte l'une des extrémités de la traverse (1) et l'autre tronçon (11, 12) comporte l'autre extrémité de la traverse (1). 25 3029851 10 7/ Traverse (1) suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le premier tronçon (11) représente au maximum un tiers de la longueur totale de ladite traverse (1). 5 8/ Porte (2) de véhicule caractérisée en ce qu'elle comporte une traverse (1) suivant l'une des revendications de 1 à 7. 9/ Porte (2) de véhicule suivant l'une des revendications 6 ou 7 caractérisée en ce que la porte (2) est une porte (2) avant de véhicule dans laquelle la traverse (1) s'étend d'un bord 10 latéral de ladite porte (2) au bord latéral opposé, le premier tronçon (11) étant fixée au bord latéral avant de la porte (2), et le deuxième tronçon (12) au bord latéral arrière de ladite porte (2), en se plaçant dans le référentiel du véhicule lorsque la porte est montée sur le véhicule et l'autre extrémité de la traverse est fixée sur le bord latéral arrière de la porte. 15 10/ Véhicule comportant une porte suivant l'une des revendications 8 ou 9.