Brevet FR3050417A1 — publié le 20171027

TRAVERSE AVANT OU ARRIERE AVEC EXTREMITES PREDEFORMEES L'invention a trait au domaine de l'automobile, plus particulièrement aux traverses avant ou arrière destinées à absorber les chocs en cas de collision. L'avant et/ou l'arrière d'un véhicule automobile comprend habituellement une traverse comprenant une poutre s'étendant transversalement et fixée à la caisse du véhicule via des caissons longitudinaux déformables. Ces caissons sont couramment désignés absorbeurs ou « crash boxes ». En cas de choc du véhicule sur la traverse en question, les absorbeurs peuvent se déformer progressivement et ainsi absorber l'énergie du choc. Lorsque le choc a lieu à vitesse réduite, ces derniers peuvent absorber la totalité de l'énergie du choc et être ensuite remplacés. Le document de brevet publié US 9,211,859 B1 divulgue une telle traverse avant de véhicule. La capacité d'absorption d'un absorbeur ou « crash-box » est déterminée essentiellement par son effort de déformation en compression et sa longueur utile de compression. Dans le cas de chocs sur un seul côté du véhicule, un seul absorbeur travaille, alors que dans le cas de chocs centrés, les deux absorbeurs travaillent ensemble. La longueur des absorbeurs peut par conséquent s'avérer critique pour les chocs de côté à vitesse réduite, ces chocs frontaux à vitesse réduite étant communément appelé chocs « réparabilité ». Ils ont pour but de quantifier le coût de remplacement d'un panier de pièces endommagées suite au choc en question. Le coût du panier est généralement un élément de calcul de la prime d'assurance du véhicule. On a ainsi proposé de réaliser des traverses dont les extrémités sont aplaties ce qui permet de gagner de la longueur pour les absorbeurs, permettant ainsi d'optimiser le système de traverse d'un véhicule par rapport à sa capacité d'absorption d'énergie de chocs et par rapport à son encombrement suivant la direction longitudinale du véhicule. Une telle traverse est notamment décrite dans EP 1 854 675. Ce document décrit une poutre de pare-chocs allongée configurée aplatie au niveau de ces extrémités pour présenter une profondeur sensiblement inférieure à la profondeur totale de la poutre, des caissons d'écrasement pouvant ainsi être fixés à la poutre au niveau de ces zones aplaties. 3050417 2 D'autres poutres présentant des extrémités aplaties sont également décrites dans US 7 108 303 et EP 1 707 444. Toutefois, on a pu remarquer que ces poutres présentent encore des inconvénients en termes de protection. En effet, l'arête de l'extrémité aplatie est vive et saillante et 5 génère en cas de choc parking des marques plus ou moins visibles sur la peau de pare-chocs, ce qui dégrade la qualité perçue. Par ailleurs, en usine lors de la fabrication du véhicule ces arêtes vives peuvent entraîner des risques de blessures pour les opérateurs travaillant sur le véhicule. L'invention a pour objet une traverse avant ou arrière pour véhicule automobile 10 comprenant une poutre avec une portion centrale et deux portions d'extrémité, chacune des portions d'extrémité comprenant une zone de fixation à un caisson longitudinal déformable en cas de choc, les portions d'extrémité de la traverse étant aplaties, leur section transversale correspondant à la section transversale de la portion centrale ayant subi un écrasement selon une direction perpendiculaire à l'axe 15 longitudinal de la poutre, caractérisée en ce que, au moins un bord d'une portion d'extrémité de la traverse est en outre recourbé selon un rayon de courbure supérieur ou égal à 2,5 mm. Ainsi de manière avantageuse, le bord des extrémités de la traverse, en particulier celui destiné à se loger derrière une peau de pare-choc, est recourbé et de ce fait 20 ne présente plus d'arêtes vives et de bords pointus en saillie pouvant endommager la peau de pare-choc ou occasionner des blessures aux opérateurs lors du montage en usine. Ainsi, quelle que soit la zone impactée, le contact entre la traverse et la peau de pare-choc, du fait de la courbure des extrémités, au niveau des arêtes, s'effectue sur 25 une surface suffisante de la peau permettant d'éviter tout risque de marquage. Une traverse selon l'invention ne présente donc plus d'arête vive génératrice de marquage plus ou moins important ainsi que des risques de coupures ou blessures lors du montage en usine. Par ailleurs, la traverse présente un écrasement visible par observation de la 30 déformation de la poutre, notamment en comparaison avec la poutre sur sa partie centrale. 3050417 3 Par écrasement on entend une déformation plastique suite à l'application d'efforts en compression. Cette déformation est réalisée lors de la fabrication de la traverse, en tout état de cause, avant la mise en service du véhicule. La traverse est une traverse de pare-chocs. 5 Selon un mode avantageux de l'invention, l'écrasement est compris entre 20% et 70%, préférentiellement entre 40% et 60%, plus préférentiellement entre 50 et 60%. L'écrasement en question correspond au taux d'écrasement qui est égal au rapport entre l'épaisseur e de la ou des portions d'extrémité et l'épaisseur E de la portion centrale. Ces épaisseurs sont dans la direction longitudinale, perpendiculairement à 10 la direction principale ou fibre neutre de la poutre. Selon un mode avantageux de l'invention, la poutre présente au moins une paroi destinée à se loger derrière une peau de pare-choc, le bord de ladite paroi à la portion d'extrémité de la poutre étant recourbé. De préférence, la poutre est en aluminium, préférentiellement extrudé. 15 Selon un mode avantageux de l'invention, la poutre dans sa portion centrale et ses portions d'extrémité est creuse. Selon un mode avantageux de l'invention, la poutre est formée par une ou plusieurs parois. De préférence ces parois définissent un contour fermé en section transversale. 20 De préférence, la poutre est formée d'une paroi dite extérieure destinée à se loger contre la peau de pare-choc s'étendant sensiblement parallèle à une paroi dite intérieure, la poutre comprenant également une paroi supérieure et une paroi inférieure, lesdites parois présentant un profil replié, préférentiellement en V, à la ou aux portions d'extrémité écrasées. Les profils repliés sont dirigés vers l'intérieur de 25 la section transversale de la poutre. De préférence, au moins le bord de la paroi extérieure de la traverse destinée à être logée contre la peau de pare-choc est recourbé. 3050417 4 Selon un mode avantageux de l'invention, la traverse comprend les caissons longitudinaux déformables fixés aux portions d'extrémité écrasées, respectivement. L'invention a pour objet un véhicule automobile comprenant deux profilés structurels longitudinaux et une traverse avant ou arrière fixée auxdits profilés, remarquable en 5 ce que la traverse est conforme à l'invention. Selon un mode avantageux de l'invention, le véhicule comprend un pare-chocs disposé en vis-à-vis de la traverse. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent d'optimiser la traverse par rapport à son aptitude à absorber des chocs de côté ainsi que son 10 encombrement selon la direction longitudinale tout en éliminant les risques de marquage pouvant résulter d'arêtes trop vives. Elles sont particulièrement intéressantes pour les véhicules compacts ou du moins ceux dont le design présente des contraintes d'encombrement au niveau des traverses avant et/ou arrière. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux 15 compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 illustre deux configurations de test de choc frontal d'un véhicule ; - La figure 2 est une vue en élévation d'une traverse avant d'un véhicule, conforme à l'invention ; - La figure 3 est une vue en coupe III-III de la traverse de la figure 2 ; 20 - La figure 4 est une représentation graphique comparative de l'absorption d'un choc entre une traverse conforme à l'invention et une traverse selon l'état de la technique ; - La figure 5 est une vue schématique en coupe d'une extrémité de la traverse selon l'invention. 25 La figure 1 illustre deux configurations de test de choc frontal d'un véhicule automobile. L'image de gauche représente un choc dit à 100%, c'est-à-dire contre une barrière s'étendant transversalement sur la totalité de la largeur du véhicule. L'image de droite représente un choc dit de côté, c'est-à-dire contre une barrière inclinée disposée d'un seul côté du véhicule. Ces deux tests peuvent être réalisés à 30 vitesse réduite, comme par exemple à 16km/h ou moins, en vue de réaliser des tests 3 0 5 04 1 7 5 dits de « réparabilité ». Ces tests permettent notamment de quantifier le coût de remplacement d'un panier de pièces endommagées suite au choc en question. La figure 2 illustre une traverse avant (ou arrière) d'un véhicule, conforme à l'invention. La traverse 2 comprend une poutre 4 avec une portion principale centrale 5 41 et deux portions d'extrémité 42 et 43. La traverse 2 comprend également deux caissons déformables 6. Chacun de ces deux caissons est fixé à une des deux portions d'extrémité 42 et 43. Les caissons 6 forment des absorbeurs ou « crash boxes » en ce qu'ils sont destinés à se déformer en compression lors d'un choc contre la traverse. La déformation peut se faire par bottelage, c'est-à-dire par 10 déformation avec ondulation des parois des caissons, similairement à des ligatures espacées sur des bottes de foin. Les extrémités libres (à la figure 2) des caissons sont destinées à être fixée à la caisse du véhicule, en l'occurrence à deux poutres longitudinales structurelles disposées parallèlement l'une à l'autre, ces poutres étant couramment appelées « brancards ». 15 La poutre 4 présente sur la portion principale 41 et les portions d'extrémité 42 et 43 une section transversale creuse. Cette section est avantageusement constante le long de la portion principale 41. Comme cela est visible à la figure 2, l'épaisseur de la section transversale des portions d'extrémité 42 et 43 est réduite par rapport à celle de la portion principale 41. 20 Plus particulièrement, en relation avec la figure 3 illustrant une vue en coupe III-III de la portion d'extrémité 42 de la figure 2, on peut observer que la section transversale de la portion d'extrémité 42 présente un profil écrasé par rapport à celui de la portion principale 41. Plus précisément, le profil en question est écrasé selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale principale de la poutre 4 correspondant à 25 la direction longitudinale du véhicule, lorsque la traverse 2 est montée sur véhicule, cette direction correspondant essentiellement à la direction principale des caissons 6 (figure 2). Ce profil pré-déformé en compression peut être obtenu par un outillage de formage. L'intérêt de pré-déformer en compression les portions d'extrémité 42 et 43 est, d'une part, de limiter la capacité d'absorption en compression des portions 30 d'extrémité 42 et 43 et, d'autre part, d'augmenter la longueur des caissons pour un encombrement donné. En effet, la poutre 4 doit assurer deux fonctions différentes suivant les deux types d'impact décrits ci-avant en relation avec la figure 1. Dans le 3050417 6 cas d'un impact centré (image de gauche à la figure 1), la poutre 4 doit présenter une résistance en flexion ce qui impose à la poutre de présenter une module d'inertie en flexion d'une valeur minimale. Pour ce faire, elle doit présenter une section d'une certaine épaisseur (dans la direction longitudinale du véhicule). Dans 5 le cas d'un impact de côté (image de droite à la figure 1), la poutre ne travaille plus en flexion mais uniquement en compression, au même titre que le caisson correspondant. Or, la capacité d'absorption d'énergie en compression par la poutre suivant la section transversale de la portion centrale 41 est inférieure à celle du caisson correspondant sur la même distance de déformation. L'énergie absorbée 10 par un élément subissant une déformation, en l'occurrence en compression, est la distance de déformation multipliée par l'effort de déformation. Toujours en référence à la figure 3, on peut observer que la section transversale de la poutre 4 forme un contour fermé, en l'occurrence un contour rectangulaire. Lors de la déformation en compression, seules les faces supérieure 4c et inférieure 4d 15 sont déformées, en l'occurrence par pliage en forme de V. La déformation des parois en question peut être guidée par l'outillage de formage. Cette pré-déformation a pour effet d'augmenter de manière contrôlée l'effort de déformation en compression des portions d'extrémité. La poutre 4 est ainsi constituée d'un profilé en aluminium extrudé et présentant 20 plusieurs parois formant un contour fermé. En position sur un véhicule, l'une des parois dite extérieure 4a est destinée à se loger contre la peau de pare-choc et est en regard d'une paroi dite intérieure 4b sur laquelle vient se fixer un caisson déformable 6 dans les parties d'extrémité. Les parois extérieure 4a et intérieure 4b sont reliées par les parois supérieure 4c et inférieure 4d présentant un profil replié, 25 préférentiellement en V, à la ou aux portions d'extrémité écrasées 42 et43. Les profils repliés sont dirigés vers l'intérieur de la section transversale de la poutre 4. De préférence, au moins le bord 7 de la paroi extérieure de la poutre 4 destinée à être logée contre la peau de pare-choc est recourbé selon un rayon de courbure supérieur ou égal à 2,5 mm comme on peut le voir sur la figure 2 et sur la figure 5. 30 De manière encore plus préférée, le bord de la paroi dite intérieure 4b peut également être recourbé. 3050417 7 La différence de capacité d'absorption d'énergie d'un impact sur le côté est illustrée au graphique à la figure 4. L'axe horizontal correspond à la distance d de déformation en compression et l'axe vertical correspond à l'effort F de déformation en compression. La courbe en trait interrompu correspond à la déformation lorsque 5 la portion d'extrémité de la poutre présente une section non pré-écrasée, c'est-à-dire correspondant à celle de la portion centrale. La courbe en trait continu correspond à une traverse conforme à l'invention et telle qu'illustrée aux figures 2 et 3. On peut observer la zone hachurée mettant en avant la différence d'absorption d'énergie entre les deux configurations. Cette différence s'explique en ce que l'effort 10 d'écrasement de la poutre non pré-écrasée est inférieur à celui du caisson et de la poutre pré-écrasée. En d'autres termes, le fait de pré-écraser les portions d'extrémité de la poutre permet d'atteindre plus rapidement l'effort limite de déformation du caisson, cette limite étant représentée par l'asymptote horizontale. Pour un encombrement donné, dans la direction longitudinale, la traverse selon 15 l'invention permet d'absorber davantage d'énergie lors d'un choc de côté tout en conservant son aptitude d'absorption de choc centré. Similairement, en comparaison avec une traverse dont les portions d'extrémité ne sont pas pré-écrasées, la traverse selon l'invention permet de diminuer l'encombrement longitudinal pour une capacité d'absorption donnée pour un choc de côté. 20 Le taux de pré-écrasement des portions d'extrémité de la poutre correspond au rapport entre l'épaisseur e des portions d'extrémité (figure 3) et l'épaisseur E de la portion centrale 41 (figure 2). Le taux de pré-écrasement est avantageusement supérieur à 20%, plus avantageusement supérieur à 30%, plus avantageusement encore supérieure à 40%. Une telle opération peut cependant présenter certaines 25 limitations d'un point de vue industriel. Le taux de compression peut être limité à 60%. Une limitation du taux de compression permet également de conserver une certaine résistance en flexion, notamment pour les impacts centrés. Un pré-écrasement à un taux de 55% permet de gagner environ 800 joules de capacité d'absorption d'énergie pour un choc de côté et pour un encombrement donné. REVENDICATIONS1. Traverse avant ou arrière (2) pour véhicule automobile comprenant une poutre (4) avec une portion centrale (41) et deux portions d'extrémité (42, 43), chacune des portions d'extrémité (42, 43) comprenant une zone de fixation à un caisson longitudinal (6) déformable en cas de choc, au moins une, préférentiellement chacune, des portions d'extrémité (42, 43) comprenant une section transversale correspondant à la section transversale de la portion centrale (41) ayant subi un écrasement dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de la poutre, caractérisée en ce que, au moins un bord (7) d'une portion d'extrémité de la traverse (2) est en outre recourbé selon un rayon de courbure supérieur ou égal à 2,5 mm. 2. Traverse (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre (4) présente au moins une paroi (4a) destinée à se loger derrière un pare-choc, le bord (7) de ladite paroi (4a) à une portion d'extrémité (42, 43) de la poutre (4) étant recourbé. 3. Traverse (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écrasement est compris entre 20% et 70%, préférentiellement entre 40% et 60%, plus préférentiellement entre 50 et 60%. 4. Traverse (2) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la poutre (4) est en aluminium, préférentiellement extrudé. 5. Traverse (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la poutre (4) est creuse. 6. Traverse (2) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la poutre (4) est formée par plusieurs parois (4a, 4b, 4c, 4d) formant un contour fermé en section transversale. 7. Traverse (2) selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la poutre (4) est formée de deux parois dite extérieure (4a) et intérieure (4b) sensiblement parallèles et reliées entre elles par une paroi supérieure (4c) et une paroi inférieure (4d), lesdites parois (4c, 4d) présentant un profil replié, 3050417 9 préférentiellement en V, à la ou aux portions d'extrémité écrasées de la poutre (4). 8. Traverse (2) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la traverse comprend les caissons longitudinaux déformables (6) fixés aux 5 portions d'extrémité (42, 43), respectivement. 9. Véhicule automobile comprend deux profilés structurels longitudinaux et une traverse avant ou arrière (2) fixée auxdits profilés, caractérisé en ce que la traverse (2) est conforme à l'une des revendications 1 à 8. 10. Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il 10 comprend un pare-chocs disposé en vis-à-vis de la traverse (2).