Brevet FR3032936A1 — publié le 20160826

CAISSE RENFORCÉE POUR VÉHICULE AUTOMOBILE [0001] L'invention a trait au domaine des véhicules automobiles et plus particulièrement à la structure de ces derniers. [0002] La caisse des véhicules comprend, de manière générale, un longeron gauche et un longeron droit qui s'étendent suivant une direction principale de déplacement du véhicule, un plancher étant rapporté sur les longerons et formant une surface sur laquelle sont fixés les sièges, au moins une traverse de renfort augmentant la rigidité de la caisse du véhicule. [0003] Un châssis rigide permet un contrôle de la direction et une réduction du roulis ou du tangage de la caisse. [0004] La rigidité de la caisse est souvent obtenue par l'ajout de renforts ou par la surépaisseur de certaines parties de la caisse. Il en résulte une augmentation de la masse du véhicule qui engendre une surconsommation de carburant et, par conséquent un rejet plus important de particules polluantes dans l'atmosphère, ce qui va à l'encontre de la politique mise en avant par les constructeurs, qui vise à réduire l'impact environnemental des véhicules. [0005] Par exemple, le brevet FR 2 996 200 présente une caisse de véhicule qui comprend un plancher, un longeron droit, un longeron gauche et une traverse de renfort comprenant, dans une partie centrale, une encoche apte à entourer un tunnel du plancher. Par ailleurs, afin d'améliorer sa rigidité, la caisse comprend des jambes qui assurent la transmission d'efforts des longerons sur le plancher. [0006] Cette caisse présente certains inconvénients. Premièrement, l'encoche réalisée sur la traverse réduit la résistance de la traverse et, par conséquent, la rigidité de la caisse, notamment lorsque le véhicule est sollicité en torsion. De plus, cette encoche nécessite un positionnement précis pour son montage. Ainsi, toute erreur de fabrication de la traverse ralentirait la fabrication des véhicules sur la chaîne de montage. La présence des jambes réduit les dimensions de l'habitacle et alourdit le véhicule. [0007] Un premier objectif est de proposer une caisse de véhicule automobile ayant une traverse offrant une bonne rigidité et une bonne résistance, notamment en torsion. 3032936 2 [0008] Un deuxième objectif est de proposer une caisse de véhicule automobile ayant une traverse légère. [0009] Un troisième objectif est de proposer une caisse de véhicule ayant une traverse simple de montage et permettant la fixation 5 d'éléments du véhicule. [0010] Un quatrième objectif est de proposer une caisse de véhicule automobile ayant une traverse offrant un habitacle spacieux. [0011] Un cinquième objectif est de proposer un véhicule automobile comprenant une caisse répondant aux objectifs précédemment décrits. 10 [0012] A cet effet, il est proposé, en premier lieu, une caisse de véhicule automobile comprenant un longeron droit, un longeron gauche et une traverse de renfort interposée entre les longerons, dans laquelle la traverse de renfort comprend une âme sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension des longerons, et deux bras, à savoir un bras 15 droit et un bras gauche, pour assurer la liaison avec le longeron droit et le longeron gauche respectivement, l'âme présentant une face avant et une face arrière opposées et les bras formant un angle avec l'âme en étant dirigés vers la face arrière. [0013] La liaison entre la traverse et les longerons permet de 20 renforcer la rigidité de la caisse à la torsion et ainsi, assure une bonne rigidité et un bon confort du véhicule dans le temps. [0014] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : - la caisse comprend un plancher sur lequel la traverse de 25 renfort vient se fixer ; - la traverse de renfort présente une face de dessus et une face de dessous opposées, les bras étant inclinés par rapport à l'âme, vers la face de dessous, de sorte à surélever l'âme pour permettre d'enjamber un tunnel formé dans le plancher ; 30 - l'âme de la traverse de renfort présente, lorsque vue en section, un contour fermé et les bras de la traverse de renfort présentent, lorsque vus en section, un contour ouvert ; - la traverse de renfort comprend au moins un support pour la fixation d'un élément de véhicule ; 35 - la traverse de renfort est fixée aux longerons et au plancher par soudage, vissage, collage ou rivetage ; 3032936 3 l'âme de la traverse de renfort présente un biseau sur sa face avant ; la traverse de renfort est réalisée dans un matériau composite ou dans un matériau métallique tel qu'acier ou alliage 5 d'aluminium ; l'âme présente, en section, une forme carrée, une forme ronde, une forme ovale ou une forme rectangulaire. [0015] Il est proposé, en second lieu, un véhicule automobile comprenant une caisse telle que présentée ci-dessus. 10 [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en perspective de dessus 15 d'un véhicule automobile comprenant une poutre de renfort ; la figure 2 est une vue en perspective de la poutre de renfort de la figure 1, cette figure comprenant deux médaillons de détail à échelle agrandie ; la figure 3 est une vue de face de la traverse de renfort de la 20 figure 1 ; la figure 4 est une vue de dessus de la traverse de la figure 1 ; 25 [0017] la figure 5 est une vue en section de la traverse selon le plan de coupe V-V de la figure 4 ; la figure 6 est une vue en section de la traverse selon le plan de coupe VI-VI de la figure 4 ; la figure 7 est une vue schématique en perspective de dessus d'une partie arrière d'une caisse de véhicule de la figure 1, montrant l'implantation de la traverse de renfort. De manière schématique, on a représenté, en figure 1, un 30 véhicule 1 automobile et, sur la figure 7, une caisse 2 du véhicule 1 automobile. [0018] On définit par rapport au véhicule 1 un repère orthogonal XYZ comprenant trois axes perpendiculaires deux à deux, à savoir : un axe X, définissant une direction longitudinale, horizontale, 35 confondue avec la direction générale de déplacement du véhicule, 3032936 4 un axe Y, définissant une direction transversale, horizontale, qui avec l'axe X définit un plan XY horizontal, un axe Z, définissant une direction verticale, perpendiculaire au plan XY horizontal. 5 [0019] En référence à la figure 7, la caisse 2 comprend un longeron 3 droit, un longeron 4 gauche, un plancher 5 et une traverse 6 de renfort joignant les deux longerons 3, 4. [0020] Le longeron 3 droit comprend un longeronnet 7 droit et une liaison 8 droite et le longeron 4 gauche comprend un longeronnet 9 10 gauche et une liaison 10 gauche. Comme on peut le voir sur la figure 7, les liaisons 8, 10 sont positionnées entre les longeronnets 7, 9 et le plancher 5. L'assemblage des longerons 3, 4 avec le plancher 5 peut être réalisé par vissage, collage, rivetage ou, avantageusement, par soudage. 15 [0021] Le plancher 5 comprend, sensiblement dans une partie centrale longitudinale, un tunnel 11. Ce tunnel 11 permet le passage, sous le plancher 5, d'une transmission ou d'une ligne d'échappement par exemple. [0022] La traverse 6 de renfort comprend une âme 12 et deux bras 20 13, 14 de part et d'autre de l'âme 12, à savoir un bras 13 gauche et un bras 14 droit. Le bras 14 droit permet la fixation de la traverse 6 de renfort sur le longeron 3 droit, plus particulièrement sur la liaison 8 droite, et le bras 13 gauche permet la fixation de la traverse 6 de renfort sur le longeron 4 gauche, plus particulièrement sur la liaison 10 25 gauche, la fixation de la traverse 6 de renfort sur les longerons 3, 4 étant réalisée pas collage, vissage, rivetage ou soudage. [0023] L'âme 12 présente une face 15 avant, une face 16 arrière opposées, et une face 17 de dessus et une face 18 de dessous opposées. 30 [0024] Avantageusement, les bras 13, 14 forment un angle avec l'âme 12 en étant dirigés vers la face 16 arrière. Cet angle est représenté sur la figure 4 qui montre la traverse 6 de renfort vue de dessus. [0025] De même, les bras 13, 14 forment un angle avec l'âme 12 en 35 étant inclinés vers la face 18 de dessous de sorte à former un U évasé inversé. Cet angle est représenté sur la figure 3 qui montre la traverse en vue arrière. 3032936 5 [0026] Ces deux angles permettent d'une part d'enjamber le tunnel 11 et, d'autre part, d'assurer une bonne fixation de la traverse 6 de renfort aux longerons 3, 4 et au plancher 5. [0027] L'enjambement du tunnel 11 permet, outre de laisser libre le 5 passage d'une transmission ou d'une ligne d'échappement, d'assurer un bon renforcement de la caisse 2 et une réduction de la masse du véhicule 1. Ainsi, le comportement de la caisse 2 du véhicule 1 offrira de meilleures trajectoires au véhicule 1, au bénéfice du confort et de la sécurité du conducteur et des passagers. 10 [0028] L'âme 12 de la traverse 6 de renfort, représentée en section sur la figure 5, présente un contour fermé. En l'espèce, l'âme 12 est un tube de section rectangulaire ayant pour plus grands côtés la face 15 avant et la face 16 arrière. [0029] Comme on le voit sur la figure 6, les bras 13, 14 présentent, 15 en section, un contour fermé. En l'espèce, les bras 13, 14 ont une forme sensiblement de C qui comprend la face 15 avant, la face 17 de dessus et la face 18 de dessous. [0030] La face 15 avant de la traverse 6 de renfort permet alors de fixer le plancher 5 sur l'âme 12. Cette fixation peut être réalisée par 20 collage, vissage, rivetage ou, de préférence, par soudage. Le plancher 5, et plus précisément une planche à talon vient au contact de la face 15 avant de la traverse 6 de renfort et y est soudée, par exemple par soudure électrique. [0031] Dans un mode de réalisation représenté par les traits en 25 pointillés de la figure 5, l'âme 12 de la traverse 6 de renfort comprend un biseau 19 qui permet de reculer la planche à talon du plancher 5. Ce recul de la planche à talon permet de garantir un plus grand espace d'habitacle pour les passagers du véhicule 1. Cet avantage est particulièrement marqué lorsque la traverse 6 de renfort est positionnée 30 en dessous de sièges. La partie de l'habitacle sur laquelle la traverse 6 de renfort influe est la cave à pieds, c'est à dire un espace dans lequel les passagers positionnent leurs pieds. Agrandir cet espace permet alors d'augmenter le confort des passagers mais également de réduire un peu plus la masse du véhicule 1 et donc de baisser sa 35 consommation en carburant. [0032] La traverse 6 de renfort peut être réalisée dans différents matériaux. La traverse 6 de renfort peut être réalisée dans un matériau 3032936 6 métallique tel qu'acier, ou pour un véhicule 1 haut de gamme ou ayant des performances mécaniques élevées, en alliage d'aluminium, et pour les véhicules de série utilisés dans un but de performance ou pour les véhicules de sport, en matériau composite. 5 [0033] La traverse 6 de renfort pourrait présenter, en section, une forme carrée, une forme ronde ou encore une forme ovale, l'âme 12 de la traverse 6 de renfort conservant, en section, un profil fermé, et les bras 13, 14, en section, conservant un profil ouvert. [0034] Avantageusement, la traverse 6 de renfort comprend au moins 10 un support 20 pour permettre la fixation d'éléments de véhicule 1. Par exemple, comme on le voit sur un médaillon de détail de la figure 2, l'âme 12 comprend une chape qui est apte à recevoir une oreille d'un réservoir, par exemple le réservoir à carburant du véhicule 1. La traverse 6 de renfort pourrait comprendre d'autres supports afin de 15 faciliter la fixation d'autres éléments de véhicule 1 et faciliter le travail des opérateurs sur la chaîne de montage des véhicules 1. [0035] En référence à la figure 7, on notera que la traverse 6 de renfort est montée transversalement entre les deux longerons 3, 4, c'est-à-dire selon l'axe Y, que la surélévation suit l'axe Z, 20 perpendiculairement aux longerons 3, 4, les bras 13, 14 de la traverse 6 étant orientés selon l'axe X, vers l'arrière du véhicule 1. [0036] La caisse 2 et notamment la traverse 6 de renfort qui viennent d'être décrites présentent plusieurs avantages. [0037] La caisse 2 est rigidifiée grâce à la traverse 6 de renfort et 25 présente un bon comportement en torsion statique et dynamique ce qui assure une bonne tenue de route au véhicule 1 et un bon confort pour les occupants du véhicule 1. [0038] De plus, la résistance en torsion permet de conserver la bonne tenue de route et le bon confort dans le temps et limite la fatigue 30 de la caisse 2 dans le temps. [0039] La géométrie de la traverse 6 de renfort permet de réduire la masse du véhicule 1 tout en assurant un renforcement de la caisse 2 et permet aussi la fixation d'éléments du véhicule 1 tel que le réservoir à carburant. Il en résulte une suppression de supports dédiés fixés sous 35 le plancher 5 du véhicule 1 et donc un gain tant en terme de masse du véhicule 1 qu'en terme de temps de montage sur les chaînes de production. 3032936 7 [0040] De plus, une optimisation poussée de la masse du véhicule 1 pourrait être faite en réalisant la traverse 6 de renfort en alliage d'aluminium et en la fixant aux longerons 3, 4 et au plancher 5 au moyen de rivets. 5 [0041] La traverse 6 de renfort est simple de fabrication et de montage. En effet, les bras 13, 14 et l'âme 12 de la traverse peuvent être fabriqués séparément et être assemblés ensuite. Le montage de la traverse 6 de renfort sur le véhicule 1 peut être fait par collage, vissage, soudage ou rivetage, ce qui permet un montage rapide et 10 simple. [0042] Enfin, le confort des passagers dans l'habitacle est amélioré grâce à la traverse 6 de renfort. En effet, lorsque la traverse 6 de renfort est pourvue du biseau, la planche à talon du plancher 5 peut être reculée ou inclinée, ce qui augmente le volume de la cave à pieds 15 dans laquelle les passagers positionnent leurs pieds. [0043] La réduction de la masse du véhicule 1 permet en outre de réduire la consommation de carburant ce qui répond à la volonté des constructeurs de rendre les véhicules moins polluants, tout en assurant la sécurité et le confort des passagers. 20 REVENDICATIONS1. Caisse (2) de véhicule (1) automobile comprenant un longeron (3) droit, un longeron (4) gauche et une traverse (6) de renfort interposée entre les longerons (3, 4), caractérisée en ce que la traverse (6) de renfort comprend une âme (12) sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension des longerons (3, 4), et deux bras (13, 14), à savoir un bras (14) droit et un bras (13) gauche, pour assurer la liaison avec le longeron (3) droit et le longeron (4) gauche respectivement, l'âme (12) présentant une face (15) avant et une face (16) arrière opposées et les bras (13, 14) formant un angle avec l'âme (12) en étant dirigés vers la face (16) arrière. 2. Caisse (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'âme (12) de la traverse (6) de renfort présente, lorsque vue en section, un contour fermé et les bras (13, 14) de la traverse (6) de renfort présentent, lorsque vus en section, un contour ouvert. 3. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 caractérisée en ce que la traverse (6) de renfort comprend au moins un support (20) pour la fixation d'un élément de véhicule (1). 4. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que celle-ci comprend un plancher (5) sur lequel la 25 traverse (6) de renfort vient se fixer. 5. Caisse (2) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la traverse (6) de renfort présente une face (17) de dessus et une face (18) de dessous opposées, les bras (13, 14) étant inclinés par rapport à 30 l'âme (12), vers la face (18) de dessous, de sorte à surélever l'âme (12) pour permettre d'enjamber un tunnel (11) formé dans le plancher (5). 6. Caisse (2) selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la traverse (6) de renfort est fixée aux longerons (3, 4) et au plancher (5) 35 par soudage, vissage, collage ou rivetage. 7. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 3032936 9 caractérisée en ce que l'âme (12) de la traverse (6) de renfort présente un biseau (19) sur sa face (15) avant. 8. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisée en ce que la traverse (6) de renfort est réalisée dans un matériau composite ou dans un matériau métallique tel qu'acier ou alliage d'aluminium. 9. Caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisée en ce que l'âme (12) présente, en section, une forme carrée, une forme ronde, une forme ovale ou une forme rectangulaire. 10. Véhicule (1) automobile comprenant une caisse (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 15