Brevet FR3046590A1 — publié le 20170714

BERCEAU AVANT DE VEHICULE. [0001] L'invention porte sur un berceau avant de véhicule. Elle porte également sur un véhicule, en particulier un véhicule automobile, qui comporte un tel berceau avant. [0002] Le berceau avant ou « berceau moteur » d'un véhicule relie et positionne le train avant sur le châssis du véhicule par l'intermédiaire de deux fixations avant et de deux fixations arrière. Sa géométrie est conçue pour recevoir les liaisons fonctionnelles des organes du train avant et du groupe motopropulseur du véhicule. [0003] De façon classique, le berceau avant est constitué d'une traverse de berceau, qui est dirigée transversalement au véhicule et qui est réalisée en deux parties, à savoir une traverse avant et une traverse arrière, de deux prolonges de berceau, qui sont situées respectivement à l'une et à l'autre des deux extrémités longitudinales de la traverse de berceau et sont dirigées vers l'arrière du véhicule, et de deux parties de liaison appelées « cornes » dans la suite du texte, qui sont également situées à l'une et à l'autre des deux extrémités longitudinales de la traverse de berceau mais sont dirigées sensiblement vers l'avant du véhicule et s'étendent aussi en partie dans un plan vertical. [0004] De façon connue en soi, les différentes pièces constitutives d'un berceau avant de véhicule, rappelées ci-dessus, peuvent être réalisées en aluminium par exemple, par un procédé de filage (extrusion) qui a pour inconvénient de consommer une quantité de matière relativement importante et de nécessiter d'assez nombreux usinages de finition des pièces constitutives. [0005] On a déjà cherché à réduire les coûts de la matière première et des usinages de finition des différentes pièces constitutives des berceaux avant des véhicules. [0006] Ainsi, par exemple, le document WO 2014/202871 décrit un procédé de réalisation d'un berceau avant de véhicule automobile. Le berceau est formé d'une poutre centrale, métallique, qui s'étend selon une direction transversale, et d'au moins une pièce de liaison métallique ou « corne », qui est positionnée et fixée à une extrémité longitudinale de la poutre centrale. La corne au moins est fixée à la poutre centrale par une pluralité de vis « fluo perceuses ». La poutre centrale et la corne au moins sont réalisées en aluminium ou en alliage d'aluminium, par extrusion selon la même direction d'extrusion. Les vis « fluo perceuses » sont disposées alignées sur des lignes parallèles à ladite direction d'extrusion. 3046590 2 [0007] Le document FR 2 986 489 décrit un berceau pour liaisons au sol d'un véhicule, qui comprend un profilé s'étendant suivant une direction longitudinale et au moins une pièce de liaison reliée au profilé. Le profilé et la pièce de liaison sont réalisés par extrusion et présentent une même direction d'extrusion. La pièce de liaison au moins est positionnée 5 et attachée latéralement à la section transversale du profilé. [0008] Le but de la présente invention est de fournir un berceau avant de véhicule, dont la structure, nouvelle, est conçue de telle sorte qu'elle permet de réduire le volume et la quantité de matière première consommée pour sa réalisation, ainsi que le nombre des usinages de finition de ses pièces constitutives. 10 [0009] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel berceau avant, qui soit de bonne résistance mécanique, qui soit fiable et économique, notamment en réduisant les coûts des filières d'extrusion de ses pièces constitutives. [0010] Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un berceau avant de véhicule du type constitué d'une traverse de berceau dirigée selon la direction en Y du 15 véhicule et réalisée en deux parties, à savoir une traverse avant et une traverse arrière, de deux prolonges de berceau, dites « prolonge de droite » et « prolonge de gauche », qui sont fixées respectivement au voisinage de l'une et de l'autre des deux extrémités longitudinales de la traverse et qui sont dirigées selon la direction en X et vers l'arrière du véhicule, et de deux cornes, dites « corne de droite » et « corne de gauche », qui sont 20 également fixées respectivement au voisinage de l'une et de l'autre des deux extrémités longitudinales de la traverse selon la direction en X et vers l'avant du véhicule. Dans ce berceau selon l'invention, de structure nouvelle, les cornes de droite et de gauche sont directement fixées respectivement sur les prolonges de droite et de gauche, lesdites prolonges de droite et de gauche étant de longueur suffisante selon la direction en X du 25 véhicule pour recevoir les moyens de fixations des deux cornes. [0011] Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la longueur de la traverse arrière selon la direction en Y du véhicule est telle que la traverse arrière dépasse selon cette direction en Y les flancs externes des deux prolonges de berceau, les parties de traverse arrière qui sont en dépassement respectivement à droite de la prolonge de droite 30 et à gauche de la prolonge de gauche comportant, chacune, une chape, dite « chape de fixation », équipée d'orifices de réception d'un moyen de fixation arrière d'un triangle de suspension du véhicule. 3046590 3 [0012] Selon un mode préféré de réalisation de l'invention également, les prolonges de droite et de gauche comportent, chacune, un orifice de réception d'un moyen de fixation de la barre anti-devers du véhicule. [0013] De préférence, la traverse avant comporte avantageusement deux entretoises 5 cylindriques montées respectivement dans le voisinage de sa partie droite et dans le voisinage de sa partie gauche, lesdites entretoises cylindriques formant deux points de fixation de la direction assistée électrique du véhicule. [0014] De préférence également, les prolonges de droite et de gauche comportent, chacune, une entretoise cylindrique montée dans leur partie d'extrémité arrière, lesdites 10 entretoises cylindriques formant deux points de fixation du berceau avant sur la caisse du véhicule. [0015] De façon préférentielle, les cornes de droite et de gauche présentent une structure géométrique à trois cloisons longitudinales, dirigées dans des plans transversaux du véhicule, sensiblement parallèles, de façon à assurer une bonne tenue mécanique, 15 notamment en cas de choc sur les allonges du véhicule. [0016] La traverse avant, la traverse arrière, les deux prolonges de berceau et les deux cornes sont avantageusement réalisées par un procédé de filage ou d'extrusion, en aluminium ou en alliage d'aluminium. [0017] La présente invention a aussi pour objet un véhicule, en particulier un véhicule 20 automobile, qui comporte un berceau avant conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. [0018] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : 25 [0019] - la figure 1 est une vue en perspective, schématique, d'un berceau avant de véhicule automobile, selon l'art antérieur, [0020] - la figure 2 est une vue en perspective, schématique, d'un berceau avant de véhicule automobile, selon la présente invention, [0021] - les figures 3 et 4 sont des vues en perspectives d'une corne du berceau avant 30 de la figure 2, représentée en état brut d'extrusion (figure 3) et usinée (figure 4), 3046590 4 [0022] - les figures 5 et 6 sont des vues en perspective de la traverse avant du berceau avant de la figure 2, représentée en état brut d'extrusion (figure 5) et usinée (figure 6), [0023] - les figures 7 et 8 sont des vues en perspective de la traverse arrière du berceau avant de la figure 2, représentée en état brut d'extrusion (figure 7) et usinée (figure 4), et 5 [0024] - les figures 9 et 10 sont des vues en perspectives d'une prolonge du berceau avant de la figure 2, représentée en état brut d'extrusion (figure 9) et usinée (figure 10). [0025] En référence au dessin de la figure 1, on a représenté un berceau avant de véhicule automobile selon l'art antérieur, réalisé en aluminium par un procédé classique d'extrusion. 10 [0026] Le berceau avant est composé d'une traverse avant, désignée par la référence numérique AV, d'une traverse arrière, désignée par la référence numérique AR, de deux prolonges de berceau, désignées par les références numériques PD et PG, qui sont fixées respectivement sur l'une et sur l'autre des parties d'extrémité longitudinale des traverses avant AV et arrière AR et qui s'étendent vers l'arrière du véhicule à partir de la traverse 15 avant AV, et enfin de deux parties de liaison ou « cornes », désignées par les références numériques CD et CG, qui sont fixées respectivement sur l'une et sur l'autre des parties d'extrémité longitudinale de la traverse avant AV et qui s'étendent à la fois vers l'avant du véhicule à partir de cette dernière et dans un plan sensiblement vertical. [0027] La traverse avant AV intègre divers orifices ou « points de fixation » permettant la 20 liaison avec organes fonctionnels liés au berceau, tels les points de fixation de la barre anti-devers, désignés BAD, les points de fixation de la direction assistée électrique, désignés DAE, le point de fixation de la biellette anti-couple, désigné BAC et le point de fixation de l'écran sous moteur (non représenté). La référence CTA désigne une cloison surélevée de la traverse avant AV, qui s'étend sur toute la longueur de cette dernière et 25 qui a pour fonction d'assurer directement la fixation de la direction assistée électrique et reçoit, par conséquent, les points de fixation DAE déjà mentionnés. [0028] La traverse arrière AR, qui est reliée à la traverse avant AV et aux prolonges de berceau PD et PG, intègre les points de fixation, désignés STE, de la suspente pour la tubulure d'échappement. 30 [0029] Les prolonges de berceau PD et PG sont fixées à la traverse avant AV, et intègre, notamment, les points de fixation avec l'écran sous moteur, les points de fixation sur la 3046590 5 caisse du véhicule désignés X1 et les points de fixation arrière des triangles de suspension désignés E2. [0030] Les cornes CD et CG sont également fixées à la traverse avant AV, et intègre, notamment, de façon classique, des points de fixation sur la caisse du véhicule. 5 [0031] Les pièces constitutives du berceau, mentionnées ci-dessus, sont toutes réalisées en aluminium ou en alliage d'aluminium par un procédé de filage (extrusion), qui consiste à pousser l'aluminium ou alliage d'aluminium rendu ductile par chauffage à travers une filière qui reproduit la section du produit à obtenir. Ce procédé permet d'obtenir des produits longs, dont la section transversale est constante et peut avoir des formes 10 variées. Les produits obtenus sont alors des profilés de résistance structurale qui peuvent être pleins, semi creux ou creux. [0032] Du fait notamment des formes des pièces constitutives du berceau de la figure 1, en particulier des cornes CD et CG, il y a des pertes relativement importantes de matière au niveau du filage et des usinages de finition des pièces. A titre d'exemple, la quantité de 15 matière consommée pour la réalisation de la corne gauche CG est plus du double de la quantité de matière de ladite corne gauche CG en l'état de finition. Du fait également des formes des traverses avant AV et arrière AR, la durée de vie des matrices d'extrusion desdites traverses est très courte, ce qui a pour conséquence d'élever sensiblement le prix de ces pièces constitutives. On notera enfin que les temps d'usinage des pièces 20 constitutives à partir de leurs ébauches brutes d'extrusion sont relativement importants. [0033] Pour obvier à ces inconvénients, la présente invention fournit un berceau avant de véhicule de structure différente, représenté sur le dessin de la figure 2. Ce berceau avant est constitué d'une traverse de berceau dirigée selon la direction en Y du véhicule et réalisée en deux parties, à savoir une traverse avant 10 et une traverse arrière 20, de 25 deux prolonges de berceau, dites « prolonge de droite » 30 et « prolonge de gauche » 40, qui sont fixées respectivement au voisinage de l'une et de l'autre des deux extrémités de la traverse 10, 20 et qui sont dirigées selon la direction en X et vers l'arrière du véhicule, et de deux parties de liaison ou « cornes », dites « corne de droite » 50 et « corne de gauche » 60, qui sont également fixées respectivement au voisinage de l'une et de l'autre 30 des deux extrémités de la traverse 10, 20 selon la direction en X et vers l'avant du véhicule. Dans cette structure nouvelle, les cornes de droite 50 et de gauche 60 sont directement fixées respectivement sur les prolonges de droite 30 et de gauche 40. De plus, les prolonges de droite 30 et de gauche 40 sont de longueur « Lp » suffisante selon 3046590 6 la direction en X du véhicule pour recevoir les moyens de fixation (soudure) illustrés par les références numériques 32, 42 des deux cornes 50, respectivement 60. [0034] Contrairement à la structure de berceau connue de l'art antérieur et représentée sur la figure 1, les prolonges de berceau 30 et 40 du berceau selon la présente invention 5 (figure 2) ne reprennent plus les points de fixation arrière des triangles de suspension désignés E2, lesquels sont transférés sur la traverse arrière 20 pour éviter de perdre trop de matière suite à l'allongement des prolonges 30, 40. A cette fin, la traverse arrière 20 est rallongée et adaptée, et présente, à chacune de ses deux extrémités longitudinales une chape de fixation 20D, respectivement 20G, sur laquelle sont repris les points de fixation 10 E2. Chaque chape de fixation 20D, respectivement 20G, est adjacente au flanc externe 33, respectivement 43, de la prolonge correspondante 30, respectivement 40. La référence LTA désigne la longueur selon l'axe transversal Y du véhicule de la traverse arrière 20 rallongée du berceau avant selon la présente invention. [0035] De plus, les prolonges rallongées 30 et 40 du berceau avant selon la présente 15 invention (figure 2) reprennent les points de fixation de la barre anti-devers, désignés BAD. Les points de fixation X1 sur la caisse du véhicule restent repris par les prolonges 30 et 40, par l'intermédiaire d'entretoises cylindriques réglables selon la direction en Z du véhicule. [0036] La longueur (selon l'axe X du véhicule) de la traverse avant 10 du berceau avant 20 selon l'invention (figure 2) est réduite par rapport à celle de la traverse avant AV du berceau selon l'art antérieur (figure 1), de façon à éviter la perte de matière vers la zone proche du moteur qui résultait de la reprise de fixation des cornes. De ce fait, la traverse avant 10 n'assure plus la liaison avec les cornes de droite 50 et de gauche 60 et ne reprend plus les fixations BAD précédemment citées. 25 [0037] La fixation DAE n'est plus assurée directement par la traverse avant 10, mais par deux entretoises cylindriques 16 et 17 intermédiaires, réglables selon la direction en Z du véhicule, ce qui permet de supprimer la cloison surélevée CTA de la traverse avant AV et de faciliter le respect de l'intervalle de tolérance de montage de ladite DAE. De plus, la présence de ces entretoises cylindriques 16 et 17 a pour avantage d'éviter l'usinage 30 relativement complexe d'une ou plusieurs cloisons intermédiaires de la traverse avant 10. 3046590 7 [0038] Dans la structure des cornes 50 et 60, une cloison est ajoutée pour transférer les efforts lors de chocs sur la traverse avant 10, comme mieux décrit dans la suite du texte en regard de la figure 4. [0039] Les références numériques 25 désignent les soudures de fixation de la traverse 5 arrière 20 sur la traverse avant 10. la référence numérique 26 une soudure de fixation de ladite traverse arrière 20 sur prolonge de berceau et les références numériques 13 et 35 les soudures de fixation des prolonges de berceau sur la traverse avant 10. La référence 46 illustre la fixation par soudure des chapes de fixation sur les prolonges de berceau correspondantes, en l'occurrence de la chape de fixation 20G sur la prolonge 10 correspondante de gauche 40. [0040] Comme dans le berceau avant selon l'art antérieur, la traverse avant 10 est pourvue d'un orifice pour le point de fixation BAC de la barre anti-couple du véhicule et la traverse arrière 20 d'orifices pour les points de fixation STE de la suspente pour la tubulure d'échappement du véhicule. 15 [0041] Afin d'illustrer la réduction de quantité de matière première consommée et la simplification des usinages de finition des pièces constitutives d'un berceau avant selon l'invention, on a illustré sur les figures 3 à 10 les modes de fabrication de plusieurs desdites pièces constitutives. [0042] Ainsi, les figures 3 et 4 illustrent la fabrication d'une corne de berceau avant selon 20 l'invention. La corne de berceau, qui est la corne de gauche 60, est représentée en état brut d'extrusion sur la figure 3 avec une section unique selon la ligne d'extrusion, puis représentée après les usinages de finition sur le dessin de la figure 4, ces usinages étant des usinages simples par enlèvement de matière, tels l'usinage plan de la face inclinée indiquée par la référence 60a, l'usinage par enlèvement partiel de paroi 60b pour le 25 positionnement d'une prolonge, différents perçages 60c et un usinage de mise en forme par enlèvement circulaire de matière 60d. On notera qu'une cloison désignée 61 (figure 4) est ajoutée pour transférer les efforts lors de chocs sur les allonges du véhicule transmis à la corne 60, puis à la traverse avant 10 et repris enfin par les entretoises cylindriques des fixations X1 sur la caisse du véhicule. 30 [0043] De la même manière, la traverse avant 10 du berceau avant de la figure 2 est représentée en état brut d'extrusion sur le dessin de la figure 5 et après une partie des usinages de finition sur le dessin de la figure 6. La référence collective 10a illustre les 3046590 8 usinages de forme destinés à permettre le positionnement de proximité de la traverse avant 10 par rapport à divers organes du groupe motopropulseur. On notera que la cloison surélevée référencée CTA sur le berceau avant de l'art antérieur (figure 1) est supprimée, la fixation de la direction assistée électrique DAE n'étant plus assurée directement par la 5 traverse avant 10 mais par les entretoises 16 et 17 représentées sur la figure 2. Cette suppression de la cloison CTA réduit la quantité de matière consommée pour la fabrication de la traverse avant 10, augmente la durée de la filière d'extrusion de la traverse avant et, par conséquent, permet de réduire le coût de fabrication de cette dernière. [0044] Les figures 7 et 8 sont des vues en perspective de la traverse arrière du berceau 10 avant de la figure 2, représentée en état brut d'extrusion (figure 7) et usinée (figure 4). Les références 20a et 20b désignent les usinages par enlèvement de matière qui permettent de réaliser les chapes de fixation respectivement 20G et 20D aux extrémités longitudinales de la traverse. Ces chapes de fixation intègrent les orifices 20d destinés à recevoir les points de fixation arrière E2 des triangles de suspension du véhicule. La référence 20e 15 illustre la réalisation des orifices des points de fixation de la suspente pour la tubulure d'échappement du véhicule, qui correspondent aux références STE des figures 1 et 2. La dimension longitudinale de la traverse arrière usinée est 1-TA. [0045] Enfin, les figures 9 et 10 sont des vues en perspectives de la prolonge de berceau de droite 30, représentée en état brut d'extrusion (figure 9) et usinée (figure 10). 20 Sur le dessin de la figure 10, la référence 30a désigne la formation par usinage du flan arrière incliné de la prolonge, la référence 30b le perçage de l'orifice de réception de l'entretoise cylindrique de reprise d'un point de fixation X1 du berceau sur la caisse du véhicule, et la référence 30c un usinage par enlèvement de matière destiné à la réalisation d'un retrait destiné au positionnement de la traverse arrière 20 sur la prolonge de berceau 25 30. [0046] Le berceau avant décrit ci-dessus présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : [0047] - il est économique, parce qu'il est réalisé avec une masse de matière première (aluminium) inférieure à celle nécessitée pour la fabrication d'un berceau avant selon l'art 30 antérieur, l'économie de matière mise en oeuvre pouvant être, par exemple, de l'ordre d'un kilogramme, [0048] - il permet un gain en masse sur le berceau fini de l'ordre de 0,5 kg, par exemple, 3046590 9 [0049] - le volume de matière passant dans la filière d'extrusion de sa traverse avant étant réduit, il permet de réduire proportionnellement le coût de cette filière d'extrusion, et par conséquent, le coût de fabrication de la traverse avant, [0050] - il permet de réduire les temps d'usinage de ses pièces constitutives, par la 5 simplification de la structure de ces dernières, et [0051] - il est fiable et d'excellente tenue mécanique. REVENDICATIONS: 1. Berceau avant de véhicule du type constitué d'une traverse de berceau dirigée selon la direction en Y du véhicule et réalisée en deux parties, à savoir une traverse avant (10) et une traverse arrière (20), de deux prolonges de berceau, dites « prolonge de droite » (30) et « prolonge de gauche » (40), qui sont fixées respectivement au voisinage de l'une et de l'autre des deux extrémités de la traverse (10, 20) et qui sont dirigées selon la direction en X et vers l'arrière du véhicule, et de deux parties de liaison ou « cornes », dites « corne de droite » (50) et « corne de gauche » (60), qui sont également fixées respectivement au voisinage de l'une et de l'autre des deux extrémités de la traverse (10, 20) selon la direction en X et vers l'avant du véhicule, ledit berceau étant caractérisé en ce que les cornes de droite (50) et de gauche (60) sont directement fixées respectivement sur les prolonges de droite (30) et de gauche (40), lesdites prolonges de droite (30) et de gauche (40) étant de longueur (« Lp ») suffisante selon la direction en X du véhicule pour recevoir les moyens de fixations (32, 42) des deux cornes (50, 60). 2. Berceau avant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur (« LTA ») de la traverse arrière (20) selon la direction en Y du véhicule est telle que la traverse arrière (20) dépasse selon cette direction en Y les flancs externes (33, 43) des deux prolonges de berceau (30, 40), les parties de traverse arrière (20) qui sont en dépassement respectivement à droite de la prolonge de droite (30) et à gauche de la prolonge de gauche (40) comportant, chacune, une chape (20D, 20G) équipée d'orifices de réception (E2) d'un moyen de fixation arrière d'un triangle de suspension. 3. Berceau avant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les prolonges de droite (30) et de gauche (40) comportent, chacune, un orifice de réception d'un moyen de fixation de barre anti-devers (BAD). 4. Berceau avant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la traverse avant (10) comporte deux entretoises cylindriques (16, 17) montées respectivement dans le voisinage de sa partie droite et dans le voisinage de sa partie gauche, lesdites entretoises cylindriques (16, 17) formant deux points de fixation de la direction assistée électrique (DAE) du véhicule. 3046590 11 5. Berceau avant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les prolonges de droite (30) et de gauche (40) comportent, chacune, une entretoise cylindrique montée dans leur partie d'extrémité arrière, lesdites entretoises cylindriques formant deux points de fixation (X1) du berceau sur la caisse du véhicule. 5 6. Berceau avant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les cornes de droite (30) et de gauche (40) présentent une structure géométrique à trois cloisons longitudinales, dirigées dans des plans transversaux du véhicule, sensiblement parallèles, de façon à assurer une bonne tenue mécanique, notamment en cas de choc sur le véhicule. 10 7. Berceau avant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la traverse avant (10), la traverse arrière (20), les deux prolonges de berceau (30, 40), et les deux cornes (50, 60) sont réalisées par un procédé d'extrusion. 8. Berceau avant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est réalisé en aluminium ou en alliage d'aluminium. 15 9. Véhicule, en particulier véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un berceau avant conforme à l'une des revendications précédentes.