Brevet FR3041899A1 — publié le 20170407

TRAVERSE DE TRAIN ARRIÈRE DE VÉHICULE, À MOYENS D'ACTION POUR SON RACCOURCISSEMENT EN CAS DE CHOC L'invention concerne les véhicules qui comprennent un train arrière comportant une traverse (ou poutre de torsion). Certains véhicules, généralement de type automobile, doivent être capables de présenter une bonne tenue à certains chocs afin de garantir un bon niveau de protection à leurs passagers lorsqu'ils subissent de tels chocs. C'est notamment le cas pour les chocs frontaux décalés transversalement. Cette bonne tenue nécessite des aménagements spécifiques dans la partie avant du véhicule, mais peut également nécessiter d'autres aménagements spécifiques de la structure (ou caisse), en particulier lorsque la partie arrière du véhicule est assez lourde, par exemple du fait de la présence de batteries de stockage d'énergie électrique, ou d'une possibilité de transport de masses importantes. En effet, pendant toute la durée d'un choc frontal la masse de la partie arrière exerce une pression vers l'avant qui induit une déformation de type dit « sac à dos » de la structure (ou caisse) du véhicule. Cette déformation survient généralement au niveau de la partie du plancher sur laquelle repose les pieds des passagers avant, ce qui peut s'avérer potentiellement dangereux pour ces derniers. Par conséquent, pour limiter cette déformation on est contrait de renforcer la structure (ou caisse) du véhicule, ce qui induit une augmentation de masse d'environ quatre kilogrammes. Cette augmentation de masse induit une augmentation du coût du véhicule et une augmentation de l'énergie consommée par ce dernier. L'invention a notamment pour but de proposer une solution alternative ou complémentaire au renforcement de la structure (ou caisse) d'un véhicule, destinée à permettre une bonne tenue de ce dernier en cas de choc frontal, éventuellement décalé. Elle propose notamment à cet effet une traverse, destinée à équiper un train arrière de véhicule automobile, et comprenant une partie transversale solidarisée fixement à au moins un bras muni de première et seconde 3041899 2 extrémités propres à être solidarisées à des parties structurelles du véhicule, la seconde extrémité étant en outre destinée à permettre la solidarisation d'un moyen de support d'une roue arrière. Cette traverse se caractérise par le fait que son (chaque) bras 5 comprend des moyens d'action agencés, en cas de choc subi par une partie avant du véhicule sensiblement suivant une direction longitudinale de ce dernier et d'une intensité supérieure à un seuil prédéfini, pour permettre un raccourcissement du bras suivant cette direction longitudinale, propre à permettre un appui de la roue arrière contre une extrémité arrière d'un 10 longeron du véhicule. Grâce à ce raccourcissement possible du bras sensiblement suivant la direction longitudinale du véhicule, la roue arrière, qui est solidarisée à ce bras, peut désormais, en cas de choc frontal dépassant un certain seuil, se rapprocher de l'extrémité arrière du longeron puis s'appuyer sur ce dernier 15 afin qu'il encaisse une partie au moins de la pression exercée par la masse de la partie arrière. La traverse selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : les moyens d'action peuvent être situés entre la partie transversale et la 20 première extrémité du bras ; - dans un premier mode de réalisation, les moyens d'action peuvent comprendre au moins une rainure définie sur au moins une paroi du (de chaque) bras et définissant une zone d'affaiblissement propre à permettre une partie au moins du raccourcissement ; 25 - les moyens d'action peuvent comprendre au moins deux rainures définies sensiblement parallèlement l'une à l'autre sur une paroi du bras ; - chaque rainure peut présenter une forme générale rectangulaire avec des coins arrondis et avec un petit côté sensiblement perpendiculaire à 30 la direction longitudinale ; - dans un deuxième mode de réalisation, les moyens d'action peuvent comprendre des première et seconde pièces installées dans un premier 3041899 3 logement interne du bras, la première pièce comprenant un second logement interne communicant avec l'extérieur via une ouverture, et la seconde pièce comprenant une première extrémité, solidarisée fixement à l'une des première et seconde extrémités du bras, et une seconde 5 extrémité comportant une partie terminale de dimension réduite et logée dans le second logement interne ; - dans un troisième mode de réalisation, les moyens d'action peuvent comprendre au moins une pièce creuse installée dans un premier logement interne du bras et comprenant au moins une nervure 10 périphérique définissant une zone d'affaiblissement propre à permettre une partie au moins du raccourcissement ; - la pièce creuse peut comprendre au moins deux nervures périphériques sensiblement parallèles entre elles. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type 15 automobile, et comprenant un train arrière comportant au moins une traverse du type de celle présentée ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par 20 Ordinateur »), d'où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes et les niveaux de gris), sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie d'un premier exemple de traverse selon l'invention, destinée à équiper un train arrière de véhicule automobile, 25 la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie de la traverse de la figure 1, la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue du dessus, une partie de la traverse de la figure 1, la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue du dessous, une partie 30 de la traverse de la figure 1, la figure 5 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie d'un deuxième exemple de traverse selon l'invention, destinée à 3041899 4 équiper un train arrière de véhicule automobile, et avant installation de moyens d'action, la figure 6 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, la traverse de la figure 5 équipée de premiers moyens d'action, 5 la figure 7 illustre schématiquement, dans une vue de côté, les premiers moyens d'action de la figure 6, la figure 8 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, les premiers moyens d'action de la figure 6, la figure 9 illustre schématiquement, dans une vue en coupe, les premiers 1 o moyens d'action de la figure 6, la figure 10 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, la traverse de la figure 5 équipée de seconds moyens d'action, et la figure 11 illustre schématiquement, dans une vue de côté, les seconds moyens d'action de la figure 10. 15 L'invention a notamment pour but de proposer une traverse (ou poutre de torsion) TT destinée à équiper un train arrière de véhicule. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout 20 véhicule comportant un train arrière ayant au moins une traverse (ou poutre de torsion), éventuellement déformable. On a schématiquement illustré sur la figure 1, une partie d'un premier exemple de réalisation d'une traverse TT selon l'invention, destinée à faire partie d'un train arrière d'un véhicule (ici de type automobile). Comme illustré, 25 une traverse TT, selon l'invention, comprend une partie transversale PT destinée à être installée sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale du véhicule, et solidarisée fixement à au moins un bras BR. Ce (chaque) bras BR comprend des première EB1 et seconde EB2 extrémités propres à être solidarisées à des parties structurelles du véhicule. 30 La première extrémité EB1 du (d'un) bras BR présente, par exemple et comme illustré, une forme cylindrique circulaire. Elle est évidée de manière à loger une cale élastique de train arrière qui assure le débattement de la 3041899 5 suspension et qui est chargée d'absorber les vibrations. La seconde extrémité EB2 est destinée à permettre la solidarisation d'un moyen de support d'une roue arrière. Elle constitue une tête d'essieu. Elle peut comprendre une plaque métallique comportant quatre trous pour le 5 passage de boulons de fixation du moyen de support de roue arrière associé, et une douille chargée de maintenir une articulation de liaison rotative à la structure (ou caisse) du véhicule, une coupelle d'appui pour un ressort, et une patte de fixation pour un amortisseur. Selon l'invention, le (chaque) bras BR comprend des moyens d'action 10 MA qui sont agencés pour agir en cas de choc (frontal) subi par une partie avant du véhicule sensiblement suivant sa direction longitudinale et d'une intensité supérieure à un seuil prédéfini. Plus précisément, en présence d'un tel choc, ces moyens d'action MA sont agencés pour permettre un raccourcissement du bras BR suivant la direction longitudinale, propre à 15 permettre un appui de la roue arrière associée contre une extrémité arrière d'un longeron voisin du véhicule. Un tel raccourcissement du bras BR sensiblement suivant la direction longitudinale du véhicule, en cas de choc frontal dépassant un certain seuil, permet avantageusement à la roue arrière, qui est solidarisée à ce bras BR, 20 de se rapprocher de l'extrémité arrière du longeron puis de s'appuyer sur ce dernier afin qu'il encaisse une partie au moins de la pression exercée par la masse de la partie arrière. On profite ainsi pleinement de l'important dimensionnement du longeron pour amortir le déplacement de la partie arrière et ainsi éviter au moins partiellement l'effet sac à dos sur la caisse du fait de 25 l'augmentation de la répartition des efforts. En outre, l'élasticité du pneu permet également d'amortir le déplacement de la partie arrière, lorsqu'il contacte le longeron, et donc de stabiliser le contact et par conséquent la transmission d'effort roue/pneu/longeron. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 30 11, les moyens d'action MA peuvent être situés entre la partie transversale PT et la première extrémité EB1. Les moyens d'action MA peuvent être agencés de différentes façons. Trois de ces façons sont décrites ci-après à titre d'exemples illustratifs et donc 3041899 6 non limitatifs. Dans une première façon, illustrée sur les figures 1 à 4, les moyens d'action MA comprennent au moins une rainure Rk définie sur au moins une paroi PBk du bras BR et définissant une zone d'affaiblissement qui est propre 5 à permettre une partie au moins du raccourcissement. Ici, le (chaque) bras BR est défini par quatre parois PBk (k = 1 à 4), deux sensiblement horizontales (PB1 et PB3) et deux sensiblement verticales (PB2 et PB4). Une rainure Rk permet d'amorcer la déformation programmée (ou raccourcissement) de son bras BR. Cette déformation se propage ensuite 10 d'elle-même. Par conséquent, l'amplitude du raccourcissement est supérieure à la largeur de la rainure Rk. La largeur d'une rainure Rk permet principalement de régler le seuil d'effort d'amorçage de la déformation. Par exemple, l'amplitude totale du raccourcissement, qui doit permettre au pneu arrière de venir s'appuyer sur l'extrémité arrière du longeron voisin, peut être 15 comprise entre environ 4 cm et environ 8 cm. On comprendra que tant que l'intensité du choc (frontal) subi par la partie avant du véhicule sensiblement suivant sa direction longitudinale demeure inférieure au seuil prédéfini, le bras BR est suffisamment résistant pour ne pas se déformer au niveau de sa (ses) rainure(s) Rk. En revanche, 20 dès que cette intensité du choc devient supérieure au seuil prédéfini, le bras BR se déforme au niveau de sa (ses) rainure(s) Rk et donc se raccourcit jusqu'à ce que le pneu arrière s'appuie contre l'extrémité arrière du longeron voisin. La déformation commence ici par une compression, et peut se terminer par une flexion. Elle s'amorce sur chaque rainure Rk puis se poursuit 25 par un écrasement dans l'espace inter-rainures. Dans l'exemple illustré non limitativement sur les figures 1 à 4, la paroi PB1 comprend deux rainures R1, la paroi PB3 comprend deux rainures R3, et la paroi PB2 comprend une rainure R2. Mais de très nombreuses autres combinaisons de nombres de rainures Rk peuvent être envisagées, sur 30 une à quatre parois PBk. On notera cependant que plus le nombre de rainures Rk est important plus on affaiblit la résistance et la raideur du bras BR. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 3041899 7 4, chaque rainure Rk peut présenter une forme générale rectangulaire avec des coins arrondis et avec un petit côté (définissant sa largeur) sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale. Cette forme est celle qui offre a priori la plus grande amplitude de raccourcissement. En outre, elle peut être 5 facilement obtenue par emboutissage. Par exemple, la profondeur de chaque rainure Rk peut être comprise entre environ 2 mm et environ 4 mm. Cette profondeur est fonction du niveau d'amorçage d'effort (ou seuil) désiré. Dans une deuxième façon, illustrée sur les figures 5 à 9, les moyens 10 d'action MA peuvent comprendre des première P1 et seconde P2 pièces installées dans un premier logement interne LI1 du bras BR et couplées l'une à l'autre. La première pièce P1 comprend un second logement interne LI2 qui communique avec l'extérieur via une ouverture OV. Elle peut être, par 15 exemple et comme illustré non limitativement, de forme cylindrique circulaire. La seconde pièce P2 comprend une première extrémité EP1 qui est solidarisée fixement à l'une des première EB1 et seconde EB2 extrémités du bras BR, et une seconde extrémité EP2 qui comporte une partie terminale PAT de dimension réduite et logée étroitement dans le second logement 20 interne LI2 (voir figure 9). Ce logement étroit peut, par exemple, se faire par emmanchement en force. Par exemple, et comme illustré, le second logement interne LI2 présente une section de dimensions sensiblement égales par valeurs supérieures à celles (réduites) de la section de la partie terminale PAT de la 25 seconde extrémité EP2. En revanche, la profondeur de ce second logement interne LI2 est supérieure à la longueur de cette partie terminale PAT d'une valeur sensiblement égale à l'amplitude de raccourcissement. Par exemple, cette dernière valeur peut être comprise entre environ 4 cm et environ 8 cm. On comprendra que tant que l'intensité du choc (frontal) subi par la 30 partie avant du véhicule, sensiblement suivant sa direction longitudinale, demeure inférieure au seuil prédéfini, la seconde extrémité EP2 et/ou la première pièce P1 ne peu(ven)t pas se déformer. En revanche, dès que cette intensité du choc devient supérieure au seuil prédéfini, la seconde extrémité 3041899 8 EP2 et/ou la première pièce P1 se déforme(nt) et donc la partie terminale PAT se déplace dans le second logement interne LI2 jusqu'à ce qu'elle s'appuie sur le fond de ce dernier (LI2), ce qui correspond à l'appui du pneu arrière contre l'extrémité arrière du longeron voisin. 5 On notera que dans cette deuxième façon le bras BR ne comprend pas de paroi PB2 sensiblement verticale de manière à permettre l'installation des première P1 et seconde P2 pièces dans son premier logement interne LI1 (voir figures 5 et 6). La résistance et la raideur offertes par l'ensemble formé des première P1 et seconde P2 pièces est donc ici choisie de manière à au 10 moins compenser la réduction de résistance et de raideur induite par l'absence de la paroi PB2. Par conséquent, les première P1 et seconde P2 pièces sont réalisées dans un matériau rigide et très résistant, comme par exemple de l'acier ou de l'aluminium. 15 Par ailleurs, dans cette deuxième façon la première extrémité EP1 de la seconde pièce P2 est solidarisée fixement à la première extrémité EB1 du bras BR (voir figures 6 et 7), et l'extrémité arrière de la première pièce P1 (opposée à son extrémité avant comprenant l'ouverture OV) est solidarisée fixement à une paroi interne du bras BR (voir figure 6). Ces solidarisations 20 peuvent, par exemple, se faire par soudage. Dans une troisième façon, illustrée sur les figures 5, 10 et 11, les moyens d'action MA peuvent comprendre au moins une pièce creuse PC installée dans un premier logement interne LI1 du bras BR et comprenant au moins une nervure périphérique NP qui définit une zone d'affaiblissement 25 propre à permettre une partie au moins du raccourcissement. Une nervure périphérique NP permet d'amorcer la déformation programmée (ou raccourcissement) de son bras BR. Cette déformation se propage ensuite d'elle-même. Par conséquent, l'amplitude du raccourcissement est supérieure à la largeur de la rainure Rk. La largeur 30 d'une nervure périphérique NP permet principalement de régler le seuil d'effort d'amorçage de la déformation. Par exemple, l'amplitude totale du raccourcissement, qui doit permettre au pneu arrière de venir s'appuyer sur l'extrémité arrière du longeron voisin, peut être comprise entre environ 4 cm et 3041899 9 environ 8 cm. L'amplitude du raccourcissement peut être accrue en augmentant le nombre de nervures périphériques NP, ce qui abaisse l'effort d'amorçage de la déformation. 5 On comprendra que tant que l'intensité du choc (frontal) subi par la partie avant du véhicule, sensiblement suivant sa direction longitudinale, demeure inférieure au seuil prédéfini, la pièce creuse PC est suffisamment résistante pour ne pas se déformer au niveau de sa (ses) nervure(s) périphérique(s) NP. En revanche, dès que cette intensité du choc devient 10 supérieure au seuil prédéfini, la pièce creuse PC se déforme au niveau de sa (ses) nervure(s) périphérique(s) NP et donc se raccourcit (avec le bras BR) jusqu'à ce que le pneu arrière s'appuie contre l'extrémité arrière du longeron voisin. La déformation se fait ici par compression. Elle s'amorce sur chaque nervure périphérique NP puis se poursuit par un écrasement dans l'espace 15 inter-nervures. Dans l'exemple illustré non limitativement sur les figures 10 et 11, la pièce creuse PC comprend quatre nervures périphériques NP. Mais le nombre de nervures périphériques NP peut prendre n'importe quelle valeur supérieure ou égale à un (1). Par ailleurs, la pièce creuse PC peut être, par 20 exemple et comme illustré non limitativement, de forme cylindrique circulaire. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 10 et 11, chaque nervure périphérique NP peut présenter une forme de demi-jonc. Cette forme peut être obtenue par emboutissage ou hydroformage, comme c'est le cas de la forme des nervures périphériques qui sont utilisées 25 dans les pièces d'amortissement situées dans certains pare-chocs de véhicule automobile. Par exemple, la hauteur de chaque nervure périphérique NP peut être comprise entre environ 2 mm et environ 4 mm. Cette hauteur est fonction du niveau d'amorçage d'effort (ou seuil) désiré. 30 On notera que la pièce creuse PC peut être seule, et dans ce cas elle comprend une première extrémité (avant) solidarisée fixement à la première extrémité EB1 du bras BR, et une seconde extrémité (arrière) solidarisée fixement à une paroi interne du bras BR. En variante, et comme illustré non 3041899 10 limitativement sur les figures 10 et 11, la pièce creuse PC peut être solidarisée fixement à une pièce complémentaire PC' qui est de préférence pleine et qui prolonge sa partie comprenant chaque nervure périphérique NP. Dans ce cas, la pièce complémentaire PC' comprend une première extrémité 5 (avant) solidarisée fixement à la première extrémité EB1 du bras BR, et une seconde extrémité (arrière) solidarisée fixement à une première extrémité (avant) de la pièce creuse PC, cette dernière (PC) comprenant par ailleurs une seconde extrémité (arrière) solidarisée fixement à une paroi interne du bras BR. Toutes ces solidarisations peuvent, par exemple, se faire par io soudage. On notera que dans cette troisième façon le bras BR ne comprend pas de paroi PB2 sensiblement verticale de manière à permettre l'installation de la pièce creuse PC et de l'éventuelle pièce complémentaire PC' dans son premier logement interne LI1 (voir figures 5 et 10). La résistance et la raideur 15 offertes par la pièce creuse PC et l'éventuelle pièce complémentaire PC' sont donc ici choisies de manière à au moins compenser la réduction de résistance et de raideur induite par l'absence de la paroi PB2. Par conséquent, la pièce creuse PC et l'éventuelle pièce complémentaire PC' sont réalisées dans un matériau rigide et très résistant, 20 comme par exemple de l'acier ou de l'aluminium. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : - une bonne tenue en cas de choc frontal, y compris lorsque la partie arrière du véhicule est assez lourde, voire très lourde, - un évitement des renforcements de caisse qui permet de réduire la masse 25 d'environ 4 kg et de simplifier les opérations de ferrage de la caisse. REVENDICATIONS1. Traverse (TT) pour un train arrière de véhicule, ladite traverse (TT) comprenant une partie transversale (PT) solidarisée fixement à au moins un bras (BR) muni de première (EB1) et seconde (EB2) extrémités propres à être solidarisées à des parties structurelles dudit véhicule, ladite seconde extrémité (EB2) étant en outre destinée à permettre la solidarisation d'un moyen de support d'une roue arrière, caractérisée en ce que ledit bras (BR) comprend des moyens d'action (MA) agencés, en cas de choc subi par une partie avant dudit véhicule sensiblement suivant une direction longitudinale de ce dernier et d'une intensité supérieure à un seuil prédéfini, pour permettre un raccourcissement dudit bras (BR) suivant ladite direction longitudinale, propre à permettre un appui de ladite roue arrière contre une extrémité arrière d'un longeron dudit véhicule. 2. Traverse selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens d'action (MA) sont situés entre ladite partie transversale (PT) et ladite première extrémité (EB1) du bras (BR). 3. Traverse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits moyens d'action (MA) comprennent au moins une rainure (Rk) définie sur au moins une paroi (PBk) dudit bras (BR) et définissant une zone d'affaiblissement propre à permettre une partie au moins dudit raccourcissement. 4. Traverse selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits moyens d'action (MA) comprennent au moins deux rainures (Rk) définies sensiblement parallèlement l'une à l'autre sur une paroi (PBk) dudit bras (BR). 5. Traverse selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce chaque rainure (Rk) présente une forme générale rectangulaire avec des coins arrondis et avec un petit côté sensiblement perpendiculaire à ladite direction longitudinale. 6. Traverse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits moyens d'action (MA) comprennent des première (P1) et seconde (P2) pièces installées dans un premier logement interne (LI1) dudit bras (BR), 3041899 12 ladite première pièce (Pl ) comprenant un second logement interne (LI2) communicant avec l'extérieur via une ouverture (OV), et ladite seconde pièce (P2) comprenant une première extrémité (EP1), solidarisée fixement à l'une desdites première (EB1) et seconde (EB2) extrémités dudit bras (BR), et une 5 seconde extrémité (EP2) comportant une partie terminale (PAT) de dimension réduite et logée dans ledit second logement interne (LI2). 7. Traverse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits moyens d'action (MA) comprennent au moins une pièce creuse (PC) installée dans un premier logement interne (LI1) dudit bras (BR) et la comprenant au moins une nervure périphérique (NP) définissant une zone d'affaiblissement propre à permettre une partie au moins dudit raccourcissement. 8. Traverse selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite pièce creuse (PC) comprend au moins deux nervures périphériques (NP) 15 sensiblement parallèles entre elles. 9. Véhicule comprenant un train arrière, caractérisé en ce que ledit train arrière comprend au moins une traverse (TT) selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type 20 automobile.