Brevet FR3063709A1 — publié le 20180914

Structure de caisse de véhicule automobile La présente invention se rapporte à une structure de caisse d'un véhicule automobile comportant une unité avant monté en avant d'une partie d'habitacle du véhicule et dans laquelle est destiné à être agencé un réservoir de carburant du véhicule. Afin d'alléger les véhicules automobiles, il est connu de réaliser des carrosseries en combinant différents types de matériaux, en particulier de l'aluminium. Ainsi, la demanderesse développe des véhicules automobiles intégrant une caisse dans laquelle l'ensemble des éléments constituant la structure sont réalisés en aluminium et assemblés par collage-rivetage, permettant un montage moins onéreux et plus aisé. De tels véhicules sont donc particulièrement légers et un point crucial concerne leur comportement dynamique. A cet égard, il est apparu souhaitable d'intégrer le réservoir de carburant à l'avant du véhicule pour améliorer la répartition de masse entre les trains roulants avant et arrière du véhicule. Aussi, on peut prévoir une zone agencée au niveau de l'unité avant de la structure de caisse pour accueillir le réservoir de carburant. Il est alors essentiel de garantir l'intégrité du réservoir de carburant en cas de choc frontal. Usuellement, lorsque le véhicule rencontre un obstacle, le pare-chocs tend à s'enfoncer tandis que les longerons au niveau de l'unité avant se déforment et se compriment de façon irréversible en absorbant l'énergie du choc. Le réservoir se situant dans l'unité avant de la structure de caisse du véhicule, il faut pouvoir garantir que le réservoir ne subisse aucune atteinte et ce, sans compromettre la légèreté de la structure de caisse. L'invention vise à répondre à ces exigences. A cette fin, la présente invention propose une structure de caisse d'un véhicule automobile comprenant une unité avant s'étendant en avant d'une partie d'habitacle dudit véhicule automobile et dans laquelle est destiné à être agencé un réservoir de carburant, ladite unité avant comprenant un premier et un deuxième longerons, chaque premier et deuxième longeron étant un profilé creux orienté selon l'axe longitudinal dudit véhicule et présentant aux moins deux parois longitudinales opposées, respectivement une paroi longitudinale extérieure et une paroi longitudinale intérieure, se prolongeant vers des extrémités avant respectives desdits premier et deuxième longerons reliées 3063709 2 entre elles par une première traverse d'extrémité avant de ladite unité avant, de façon à définir en avant de ladite unité avant une zone déformable apte à se comprimer de façon irréversible selon l'axe longitudinal pour absorber de l'énergie de choc, ladite structure de caisse étant caractérisée en ce qu'elle 5 comprend une deuxième traverse d'extrémité avant reliant lesdits premier et deuxième longerons, disposée entre ladite partie d'habitacle et ladite première traverse d'extrémité avant de façon à délimiter, en une partie arrière desdits premier et deuxième longerons, un compartiment s'étendant entre ladite partie d'habitacle et ladite deuxième traverse d'extrémité avant, destiné à loger ledit 10 réservoir de carburant, chaque longeron desdits premier et deuxième longerons étant pourvu, dans sa partie arrière, d'au moins un élément de renfort externe fixé latéralement à au moins l'une desdites parois longitudinales opposées de la partie arrière dudit longeron et d'au moins un élément de renfort interne inséré à l'intérieur de la partie arrière dudit longeron. 15 Grâce à cet agencement, la zone située en avant de la deuxième traverse et donc en avant du compartiment où est destiné à être situé le réservoir de carburant, est prévue pour se déformer de façon à absorber l'énergie de choc, tandis que les éléments de renfort interne et externe en partie arrière des longerons permettent de renforcer les longerons dans cette zone pour rendre le 20 compartiment du réservoir de carburant quasi indéformable. De la sorte, l'intégrité du réservoir est préservée d'une part, par la zone déformable en avant du compartiment, dont le rôle est d'absorber l'énergie de choc et, d'autre part, par la zone quasi indéformable délimitée par le compartiment dans lequel doit être installé le réservoir. 25 Avantageusement, ledit élément de renfort interne est inséré à l'intérieur de la partie arrière dudit longeron sur toute la longueur de ladite partie arrière dudit longeron s'étendant entre ladite partie d'habitacle et ladite deuxième traverse d'extrémité avant. Avantageusement, ledit élément de renfort interne est constitué d'un 30 élément longitudinal profilé présentant une section droite en forme de H dont les deux faces longitudinales opposées sont destinées à être fixées respectivement contre le côté interne des deux parois longitudinales opposées dudit longeron pour assurer une liaison rigide entre ledit longeron et ledit 3063709 3 élément longitudinal profilé lorsque ce dernier est insérée à l'intérieur de la partie arrière dudit longeron. De préférence, ledit élément longitudinal profilé est un profilé extrudé en aluminium fixé par collage et rivetage. 5 Avantageusement, ledit au moins un élément de renfort externe comprend une première plaque d'habillage fixée sur le côté externe de la paroi longitudinale extérieure dudit longeron et une deuxième plaque d'habillage fixée sur le côté externe de la paroi longitudinale intérieure dudit longeron, lesdites première et deuxième plaques d'habillage présentant une section en forme de L 10 et se chevauchant sur une paroi longitudinale horizontale dudit longeron. De préférence, lesdites première et deuxième plaques d'habillage sont en aluminium et sont fixées par collage et rivetage. Avantageusement, ledit au moins un élément de renfort externe comprend une doublure longitudinale de renfort fixée contre une face externe de la 15 deuxième plaque d'habillage fixée sur le côté externe de la paroi longitudinale intérieure dudit longeron, de sorte que ladite doublure de renfort délimite avec ladite face externe de ladite deuxième plaque d'habillage un corps creux. Avantageusement que ledit corps creux présente un volume interne croissant à mesure qu'il s'étend vers l'arrière selon ledit axe longitudinal. 20 Avantageusement encore, la doublure longitudinale de renfort comporte une extrémité arrière fixée contre un élément de fermeture de la partie arrière dudit longeron s'étendant transversalement à ladite paroi longitudinale intérieure dudit longeron. De préférence, ladite doublure longitudinale de renfort est un embouti 25 d'aluminium et est fixée par collage et rivetage. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant une structure de caisse comme décrite ci-dessus. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de 30 l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre en vue de dessus la partie d'habitacle et l'unité avant de la structure de caisse de véhicule automobile conforme à l'invention ; 3063709 4 - la figure 2 est une vue en perspective de l'unité avant de la structure de caisse conforme à l'invention ; - la figure 3 est une vue de détail en perspective de côté de la partie arrière de l'unité avant, au niveau du compartiment du réservoir de carburant, 5 illustrant l'agencement de l'élément de renfort interne du longeron. Les expressions telles que «arrière» et «avant», «gauche» et «droite», «supérieur » et «inférieur» et les orientations «longitudinale», «transversale» et «verticale» seront définies en référence au repère X, Y, Z représenté sur les figures, où les axes X, Y, Z, correspondent respectivement à l'axe longitudinal 10 (orienté d'avant en arrière), transversal (orienté vers la droite) et vertical (orienté vers le haut) du véhicule. La Figure 1 illustre en vue de dessus une structure de caisse d'un véhicule automobile, comprenant une unité avant 1 disposée en avant d'une partie d'habitacle 2 du véhicule automobile. La structure de caisse selon l'invention 15 est préférentiellement réalisée en aluminium et assemblée par collage et rivetage. Le véhicule est du type dans lequel l'unité avant 1 de la structure de caisse est prévue pour accueillir le réservoir de carburant 10 du véhicule en vue d'une meilleure répartition de masse entre les trains avant et arrière du véhicule, comme exposé plus haut. 20 L'unité avant 1 comprend deux longerons parallèles, respectivement un longeron avant droit 3 et un longeron avant gauche 4, qui s'étendent selon l'axe longitudinal X du véhicule à partir de la partie d'habitacle 2 vers des extrémités avant respectives des longerons 31 et 41, reliées entre elles par une première traverse d'extrémité avant 5 disposée au niveau du plan supérieur des 25 longerons 3 et 4. Les longerons avant droit 3 et gauche 4 sont également reliés entre eux par l'intermédiaire d'une deuxième traverse d'extrémité avant 6, disposée entre la partie d'habitacle 2 et la première traverse d'extrémité avant 5, de façon à délimiter, au niveau d'une partie arrière 32, 42 des longerons, qui s'entend de la 30 partie des longerons qui s'étend entre la partie d'habitacle 2 et la deuxième traverse d'extrémité avant 6, un compartiment 7 dans lequel vient se loger le réservoir de carburant 10 dans l'unité avant 1. Autrement dit, la deuxième traverse d'extrémité avant 6 et les parties arrière respectives 32 et 42 des longerons avant droit et gauche 3, 4 constituent un cadre servant de bordure au 3063709 5 réservoir 10. Un carénage 8 est disposé sous le plan inférieur des longerons 3, 4 au niveau de leur partie arrière 32, 42, sur lequel vient reposer le réservoir 10. Une traverse intermédiaire 9 reliant les deux longerons avant droit 3 et gauche 4, peut également être disposée entre les deux traverses d'extrémité 5 avant 5 et 6, immédiatement en arrière de la première traverse d'extrémité avant, et qui constitue la traverse de bac de rangement sous le capot du véhicule. Les longerons avant droit 3 et gauche 4, ainsi que les première et deuxième traverses d'extrémité avant sont constitués de profilés creux 10 extrudés, préférentiellement en aluminium, en forme de poutrelle tubulaire de section globalement rectangulaire. La partie des longerons avant droit 3 et gauche 4 qui se prolongent en avant de la deuxième traverse d'extrémité avant 6, soit en avant du compartiment 7 du réservoir de carburant, définissent avec la première traverse 15 d'extrémité avant 5, une zone déformable 11 en avant du compartiment 7, conçue pour se comprimer de façon irréversible selon l'axe longitudinal X du véhicule, de façon à permettre d'absorber de l'énergie de choc, notamment en cas de choc frontal du véhicule. Ainsi, lors d'un choc frontal du véhicule, les longerons 3 et 4 et la première traverse d'extrémité avant 5 subissent une 20 contrainte axiale conduisant à leur compression, qui permet de dissiper de l'énergie et d'amortir, à tout le moins partiellement, le choc. On doit faire en sorte d'empêcher au maximum la propagation de la compression des longerons 3, 4 vers leur partie arrière 32, 42 délimitant le compartiment 7 où est destiné à être logé le réservoir de carburant 10, afin de 25 préserver l'intégrité de ce dernier. En effet, une compression de la partie arrière 32, 42 des longerons suivant l'axe X du véhicule ferait subir au réservoir 10 une contrainte axiale importante pouvant conduire à sa destruction. Aussi, outre la présence de la zone déformable 11 prévue en avant de l'unité avant 1 devant le compartiment 7 du réservoir 10, la préservation de 30 l'intégrité de ce dernier repose également sur le fait de renforcer les longerons avant droit et gauche 3 et 4 dans leur partie arrière respective 32 et 42, de façon à créer une zone 12 quasi indéformable dans cette zone de l'unité avant 1 délimitant le compartiment 7 du réservoir 10 de carburant. Par zone quasi indéformable 12, on entend une zone dans laquelle la déformation subie par les 3063709 6 logerons 3, 4 en cas de choc frontal est faible, et à tout le moins est contenue de façon à ne pas provoquer un endommagement du réservoir de carburant. Cette zone quasi-indéformable 12 est séparée de la zone déformable 11 en avant de l'unité avant 1 par la deuxième traverse d'extrémité avant 6. 5 La zone quasi indéformable 12 est obtenue par l'ajout de renforts spécifiques au niveau de la partie arrière 32, 42 des longerons 3, 4, de sorte que leur section transversale présente une inertie compatible avec les efforts auxquels ils doivent résister, sans pour autant grever le poids de la structure de caisse. 10 En premier lieu, ces renforts spécifiques comprennent un élément de renfort interne prévu pour être inséré à l'intérieur de la partie arrière 32 et 42 de chaque longeron avant respectivement droit 3 et gauche 4, de préférence sur toute la longueur de ladite partie arrière. Autrement dit, cet élément de renfort interne est dimensionné pour s'étendre à l'intérieur de la partie arrière de 15 chaque longeron entre la partie d'habitacle 2 et la deuxième traverse d'extrémité avant 6. En référence au mode de réalisation illustré à la figure 3, l'élément de renfort interne 13 s'étend à l'intérieur de la partie arrière 42 du longeron avant gauche 4, soit dans le volume interne du profilé creux constituant le longeron 20 avant gauche 4, et est constitué d'un élément longitudinal profilé 130, qui présente une section droite en forme de H dont les deux faces longitudinales opposées 131 et 132 viennent être fixées respectivement contre le côté interne des deux parois longitudinales opposées 43 et 44 du longeron avant gauche 4, respectivement la paroi longitudinale intérieure et la paroi longitudinale 25 extérieure. Dans un souci d'allègement du châssis, on utilise préférentiellement de l'aluminium pour réaliser l'élément longitudinal profilé 130, plutôt que de l'acier, et l'élément longitudinal profilé 130 est fixé du côté interne des parois longitudinales intérieure et extérieure 43 et 44 du profilé creux constituant le 30 longeron avant gauche 4, lui-même préférentiellement en aluminium, par collage et rivetage. Toutefois, en variante, on pourrait également employer un acier présentant des caractéristiques mécaniques élevées pour réaliser l'élément longitudinal profilé 130 disposé à l'intérieur du longeron. 3063709 7 Cet agencement de l'élément de renfort interne 130 permet d'augmenter fortement la rigidité de la partie arrière 42 du longeron avant gauche 4 à l'intérieur duquel il est placé. Un tel agencement tel que décrit ci-dessus en référence au longeron avant gauche 4 se retrouve de la même façon du côté du 5 longeron avant droit 3. Les renforts spécifiques au niveau de la partie arrière 32, 42 des longerons 3, 4 comprennent aussi des éléments de renfort externes et notamment, des profilés d'habillage externe des longerons 3, 4 destinés à augmenter localement l'épaisseur des longerons dans leur partie arrière 10 respective 32, 42. Ces profilés d'habillage externes comprennent, pour chaque longeron avant 3, 4, une première plaque d'habillage et une deuxième plaque d'habillage 14 et 15, présentant chacune une section droite en forme de L pour envelopper la partie arrière 32, 42 des longerons avant 3, 4, préférentiellement sur toute la longueur de leur partie arrière 32, 42. Plus précisément, pour 15 chacun des longerons avant 3 et 4, la première plaque d'habillage 14, de section en forme de L, présente une première aile 141 fixée sur le côté externe de la paroi longitudinale extérieure du longeron, respectivement 34 et 44, et la deuxième plaque d'habillage 15, de section en forme de L, présente une première aile 151 fixée sur le côté externe de la paroi longitudinale intérieure de 20 chaque longeron 3, 4, respectivement 33 et 43. Les premières ailes respectives 141 et 151 des première et deuxième plaques d'habillage 14 et 15 s'étendent de préférence sur toute la hauteur des parois longitudinales extérieure et intérieure des longerons. Par ailleurs, les première et deuxième plaques d'habillage 14 et 15 se chevauchent le long d'une paroi longitudinale horizontale 25 35, 45 des longerons 3, 4 par leur deuxième aile respective du L, seule la deuxième aile 142 de la première plaque d'habillage 14 étant visible sur la figure 2, qui recouvre la deuxième aile de la deuxième plaque d'habillage 15 disposée sous-jacente. Comme expliqué plus haut, dans un souci d'allègement, on utilise 30 également préférentiellement de l'aluminium pour réaliser les première et deuxième plaques d'habillage 14, 15 disposées en partie arrière 32, 42 des longerons avant 3, 4, et leur assemblage est préférentiellement réalisé par collage et rivetage. 3063 709 8 Les éléments de renforts externes de la partie arrière des longerons comprennent encore, pour chaque longeron, une doublure longitudinale de renfort 16, qui est fixée contre une face externe de la deuxième plaque d'habillage 15, qui est elle-même fixée sur le côté externe de la paroi 5 longitudinale intérieure du longeron, de façon à délimiter avec cette face externe de la deuxième plaque d'habillage 15 un corps creux s'étendant longitudinalement en partie arrière de chaque longeron, du côté intérieur à celui-ci. Seule la doublure longitudinale de renfort 16 disposée du côté du longeron avant droit 3 est visible à la figure 2. Cette doublure longitudinale de 10 renfort 16 est préférentiellement un embouti d'aluminium assemblé par collage et rivetage. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 2, le corps creux délimité par la doublure longitudinale de renfort 16 présente un volume interne croissant à mesure qu'il s'étend vers l'arrière de la partie arrière 32 du longeron 3 selon 15 l'axe longitudinal X, pour obtenir plus d'inertie en partie arrière. Une extrémité arrière 161 de la doublure longitudinale de renfort 16 vient en outre prendre appui contre un élément de fermeture 17 de la partie arrière 32 du longeron 3, qui s'étend transversalement à la paroi longitudinale intérieure 33 du longeron. REVENDICATIONS1. Structure de caisse d'un véhicule automobile comprenant une unité avant (1) s'étendant en avant d'une partie d'habitacle (2) dudit véhicule automobile et dans laquelle est destiné à être agencé un réservoir de carburant (10), ladite unité avant comprenant un premier et un deuxième longerons (3, 4), chaque premier et deuxième longeron (3, 4) étant un profilé creux orienté selon l'axe longitudinal (X) dudit véhicule et présentant aux moins deux parois longitudinales opposées (33, 34 ; 43, 44), respectivement une paroi longitudinale extérieure (34, 44) et une paroi longitudinale intérieure (33, 43), se prolongeant vers des extrémités avant respectives (31, 41) desdits premier et deuxième longerons (3, 4) reliées entre elles par une première traverse d'extrémité avant (5) de ladite unité avant (1), de façon à définir en avant de ladite unité avant une zone déformable (11) apte à se comprimer de façon irréversible selon l'axe longitudinal (X) pour absorber de l'énergie de choc, ladite structure de caisse étant caractérisée en ce qu'elle comprend une deuxième traverse d'extrémité avant (6) reliant lesdits premier et deuxième longerons (3, 4), disposée entre ladite partie d'habitacle (2) et ladite première traverse d'extrémité avant (5) de façon à délimiter, en une partie arrière (32, 42) desdits premier et deuxième longerons (3, 4), un compartiment (7) s'étendant entre ladite partie d'habitacle (2) et ladite deuxième traverse d'extrémité avant (6), destiné à loger ledit réservoir de carburant (10), chaque longeron desdits premier et deuxième longerons (3, 4) étant pourvu, dans sa partie arrière (32, 42), d'au moins un élément de renfort externe (14, 15, 16) fixé latéralement à au moins l'une desdites parois longitudinales opposées de la partie arrière dudit longeron et d'au moins un élément de renfort interne (13) inséré à l'intérieur de la partie arrière dudit longeron. 2. Structure de caisse selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de renfort interne (13) est inséré à l'intérieur de la partie arrière (32, 42) dudit longeron (3, 4) sur toute la longueur de ladite partie arrière (32, 42) dudit longeron s'étendant entre ladite partie d'habitacle (2) et ladite deuxième traverse d'extrémité avant (6). 3. Structure de caisse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit élément de renfort interne (13) est constitué d'un élément longitudinal 3063 709 10 profilé (130) présentant une section droite en forme de H dont les deux faces longitudinales opposées (131, 132) sont destinées à être fixées respectivement contre le côté interne des deux parois longitudinales opposées (43, 44) dudit longeron pour assurer une liaison rigide entre ledit longeron et ledit élément 5 longitudinal profilé (130) lorsque ce dernier est insérée à l'intérieur de la partie arrière dudit longeron. 4. Structure de caisse selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément longitudinal profilé (130) est un profilé extrudé en aluminium fixé par collage et rivetage. 10 5. Structure de caisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit au moins un élément de renfort externe comprend une première plaque d'habillage (14) fixée sur le côté externe de la paroi longitudinale extérieure (34, 44) dudit longeron (3, 4) et une deuxième plaque d'habillage (15) fixée sur le côté externe de la paroi longitudinale intérieure (33, 15 43) dudit longeron (3, 4), lesdites première et deuxième plaques d'habillage présentant une section en forme de L et se chevauchant sur une paroi longitudinale horizontale (35, 45) dudit longeron (3, 4). 6. Structure de caisse selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième plaques d'habillage (14, 15) sont en aluminium et 20 sont fixées par collage et rivetage. 7. Structure de caisse selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que ledit au moins un élément de renfort externe comprend une doublure longitudinale de renfort (16) fixée contre une face externe de la deuxième plaque d'habillage (15) fixée sur le côté externe de la paroi longitudinale 25 intérieure (33) dudit longeron, de sorte que ladite doublure de renfort (16) délimite avec ladite face externe de ladite deuxième plaque d'habillage (15) un corps creux. 8. Structure de caisse selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit corps creux présente un volume interne croissant à mesure qu'il s'étend 30 vers l'arrière selon ledit axe longitudinal (X). 9. Structure de caisse selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que ladite doublure longitudinale de renfort (16) comporte une extrémité arrière (161) fixée contre un élément de fermeture (17) de la partie arrière (32) dudit 3063709 11 longeron s'étendant transversalement à ladite paroi longitudinale intérieure (33) dudit longeron. 10. Structure de caisse selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que ladite doublure longitudinale de renfort (16) est un 5 embouti d'aluminium et est fixée par collage et rivetage.