Brevet FR3085323A1 — publié le 20200306

Système d'absorption d'énergie pour véhicule et élément de structure associé La présente invention concerne un système d'absorption d'énergie pour véhicule lors d'un choc. Un tel système d'absorption d'énergie d'un véhicule équipe typiquement un élément de garnissage intérieur ou extérieur du véhicule. Un tel élément est par exemple un garnissage placé dans un ouvrant du véhicule, par exemple en tant que protection latérale extérieure de l'ouvrant, ou un garnissage constituant une planche de bord ou une console centrale. Lors d'un choc sur une surface extérieure de l'ouvrant, celle-ci se déforme et transmet alors le choc au système d'absorption d'énergie, qui est destiné à l'absorber pour protéger les occupants du véhicule ou les utilisateurs extérieurs de la route (Vulnerable Road Users). Les systèmes d'absorption d'énergie sont usuellement adaptés pour absorber un choc suivant une direction prédéterminée, ou suivant un nombre de directions prédéterminées limité. De tels systèmes ne sont pas adaptés pour absorber un choc suivant une direction quelconque, ou lorsque la surface extérieure se déforme en une surface d'impact de forme complexe et/ou perforante, ou encore lorsqu'un élément se trouvant entre la surface extérieure et le système d'absorption se trouve mis en mouvement par la surface extérieure lors d'un choc. Un but de l'invention est donc de fournir un système d'absorption d'énergie pour véhicule adapté pour absorber un choc suivant une direction quelconque provoquée par une surface d'impact de forme quelconque. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'absorption d'énergie pour véhicule lors d'un choc, comprenant : - un support, - une membrane flexible convexe fixée sur le support, présentant une surface interne définissant avec le support un volume interne et une surface externe opposée à la surface interne, et - une pluralité d'éléments d'absorption s'étendant vers l'extérieur à partir de la surface externe de la membrane. Lorsqu'un choc se produit et qu'une surface d'impact de forme quelconque percute les éléments d'absorption, ceux-ci permettent de répartir le choc de manière adéquate sur la membrane flexible qui se déforme. 2 Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le système d'absorption d'énergie présente également l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - le système comporte un dispositif d'absorption d'énergie agencé dans le volume 5 interne et configuré pour se déformer et/ou s'écraser en cas de choc contre les éléments d'absorption ; - chaque élément d'absorption comprend une tige s'étendant en saillie vers l'extérieur entre une extrémité liée, solidaire à la membrane, et une extrémité libre ; - au moins deux tiges s'étendent selon des directions divergentes, en l'absence de 10 force exercée sur elles ; - au moins un élément d'absorption comprend une tête agencée à l'extrémité libre d'une tige, la tête présentant un coefficient de frottement, selon la loi de Coulomb, compris entre 0,02 et 0,8 ; - au moins un élément d'absorption comprend une tête agencée à l'extrémité libre 15 d'une tige, la tige présentant une première section et la tête présentant une deuxième section, la première section étant inférieure à la deuxième section ; - chaque tige est, en l'absence de force exercée sur elle, perpendiculaire à la surface externe, ou inscrite dans un cône d'angle au sommet 25°, le cône présentant un sommet correspondant à l'extrémité liée et un axe central perpendiculaire à la surface 20 externe ; - sur au moins 50% de la surface externe de la membrane la densité locale des éléments d'absorption est comprise entre 0,1 éléments par cm2 et 100 éléments par cm2, - la membrane est réalisée en plastique ou en élastomère ; - la membrane comprend une double peau ; et 25 - le dispositif d'absorption d'énergie comprend des éléments d'absorption similaire aux éléments d'absorption décrit plus haut, ces éléments d'absorption s'étendant à partir de la surface interne de la membrane dans le volume interne. L'invention concerne aussi un élément de structure d'un véhicule comprenant un l'élément de carrosserie et un élément de garnissage comportant un système d'absorption 30 d'énergie tel que décrit ci-dessus, le support du système étant formé par une paroi de l'élément de garnissage s'étendant en regard de la carrosserie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : 35 - la figure 1 est une vue en coupe d'une structure d'un véhicule comprenant un système d'absorption d'énergie selon l'invention, et 3 - la figure 2 est une vue en coupe de la structure de la figure 1 lorsque l'élément de carrosserie de la structure entre en contact avec les éléments d'absorption. La figure 1 illustre un élément de structure 10 d'un véhicule. Cet élément de structure 10 forme par exemple un ouvrant du véhicule. En 5 variante, cet élément de structure est intérieur au véhicule, et forme par exemple une planche de bord ou une console centrale. L'élément de structure 10 comprend un élément de carrosserie 12 apte à se déformer lors d'un choc pour présenter une surface d'impact 14 de forme quelconque, et un élément de garnissage 15. 10 L'élément de carrosserie 12 est par exemple une tôle ou un composite. L'élément de garnissage 15 comprend une paroi 16 s'étendant en regard de l'élément de de carrosserie 12, et un système d'absorption d'énergie 18. Le système d'absorption d'énergie 18 est destiné à absorber l'énergie d'un choc appliqué sur l'élément de de carrosserie 12 de l'élément de structure 10. 15 Le système d'absorption d'énergie 18 comprend un support 20 et une membrane 22 fixée sur le support 20, la membrane 22 présentant une surface interne 24, définissant avec le support 20 un volume interne 26, et une surface externe 28 opposée à la surface interne 24. Le système d'absorption d'énergie 18 comprend une pluralité d'éléments 20 d'absorption 30 s'étendant vers l'extérieur à partir de la surface externe 28 de la membrane 22. Par « vers l'extérieur », on entend ici et par la suite une direction opposée au support 20 par rapport à la membrane 22. Avantageusement, le système d'absorption d'énergie 18 comporte aussi un dispositif d'absorption d'énergie 32. 25 Le support 20 correspond par exemple à la paroi 16 de l'élément de garnissage 15. La membrane 22 présente ici un profil comprenant au moins une partie convexe vers l'élément de de carrosserie 12, ou en variante plusieurs parties convexes vers l'élément de de carrosserie 12. 30 Sur la figure 1, la membrane 22 est fixée au support 20 en sa périphérie. Cette fixation est mise en oeuvre par tous moyens adaptés. Dans un mode de réalisation non représenté, la membrane 22 comprend une double peau. La membrane 22 est flexible. La membrane 22 présente ainsi un module d'Young 35 compris entre 0,001 GPa et 100 GPa. La membrane 22 est par exemple réalisée en plastique ou en élastomère. 4 Chaque élément d'absorption 30 comprend une tige 34 s'étendant en saillie vers l'extérieur, entre une extrémité liée 36 solidaire à la membrane 22 et une extrémité libre 38. Au moins un élément d'absorption 30, avantageusement chaque élément 5 d'absorption 30 dans l'exemple de la figure 1, ou une majorité d'élément d'absorption 30, comprend aussi une tête 40 agencée à l'extrémité libre 38. Sur au moins 50% de la surface externe 28 de la membrane 22, avantageusement sur au moins 75%, la densité locale des éléments d'absorption 30 est comprise entre 0,1 éléments par cm2 et 100 éléments par cm2. 10 La tige 34 est configurée pour transmettre un choc exercé sur son extrémité libre 38 à la membrane 22, par l'intermédiaire de son extrémité liée 36. Dans un mode de réalisation, au moins une tige 34, par exemple toutes les tiges 34, est sensiblement rectiligne. En variante, au moins une tige 34, par exemple toutes les tiges 34, est courbée. Dans encore une autre variante illustrée sur la figure 1, une 15 proportion des tiges 34 est sensiblement rectiligne, et une proportion des tiges 34 est courbée. Sur la figure 1, au moins deux tiges 34 s'étendent, à partir de la membrane 22, selon des directions divergentes, en l'absence de force exercée sur elles. Dans un mode de réalisation, la plus grande partie des tiges 34 s'étendent, à partir 20 de la membrane 22, selon des directions différentes divergentes, en l'absence de force exercée sur elles. En variante illustrée sur la figure 1, une proportion des tiges 34 s'étendent selon des directions parallèles les unes aux autres et une proportion des tiges 34 s'étendent selon des directions différentes divergentes, en l'absence de force exercée sur elles. 25 Ces différentes directions s'inscrivent dans un angle solide compris typiquement entre u et 2u. La longueur des tiges 34 est comprise avantageusement entre 2 mm et 30 mm. Sur les figures, au moins deux tiges 34 présentent des longueurs différentes. Chaque tige 34 est de préférence perpendiculaire à la surface externe 28, en 30 l'absence de force exercée sur elle. Par « perpendiculaire », on entend perpendiculaire au plan tangent à la membrane 22 au niveau de l'extrémité liée 36 En variante, chaque tige 34 est inscrite, en l'absence de force exercée sur elle, dans un cône d'angle au sommet 25°, le cône présentant un sommet correspondant à l'extrémité liée 36 et un axe central perpendiculaire à la surface externe 28. 35 Chaque tige 34 présente une première section. Cette première section est sensiblement constante le long de la tige 34. 5 Les sections considérées ici sont les sections transversales à la direction des tiges 34. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la première section est sensiblement identique pour chaque tige 34. 5 La première section est par exemple comprise entre 0,1 cm2 et 100cm2. La tige 34 présente un module d'Young, mesuré selon la norme ..., compris entre 0,001 GPa et 100 GPa. La tige 34 est par exemple réalisée en métal, en plastique, en élastomère, ou en composite. 10 Dans le mode de réalisation de la figure 1, la tête 40 de chaque tige 34, présente une forme sphérique. La tête 40 présente alors une deuxième section passant par son milieu. La deuxième section est avantageusement supérieure à la première section. De préférence, la deuxième section est par exemple 5 fois supérieure à la 15 première section. La tête 40 d'au moins un élément d'absorption 30, avantageusement de tous les éléments d'absorption 30, présente un coefficient de frottement, selon la loi de Coulomb, compris entre 0,02 et 0,8. Le dispositif d'absorption d'énergie 32 est agencé dans le volume interne 26. 20 Le dispositif d'absorption d'énergie 32 est configuré pour se déformer et s'écraser en cas de choc contre les éléments d'absorption 30. Le dispositif d'absorption d'énergie 32 est ainsi destiné à absorber le choc. Le dispositif d'absorption d'énergie 32 est par exemple un matériau apte à subir une déformation plastique. Un tel matériau est apte à absorber une quantité d'énergie de 25 100 à 1000 Joule. Un procédé d'absorption de choc par un système d'absorption d'énergie décrit plus haut va maintenant être décrit, en référence aux figures 1 et 2. Un choc est exercé sur l'élément de carrosserie 12 de l'élément de structure 10. Lorsque l'élément de structure 10 est un ouvrant latéral, ce choc correspond par exemple 30 à un poteau percutant l'ouvrant avec une vitesse importante. Lorsque l'élément de structure 10 est associé à une planche de bord, ce choc correspond par exemple à un choc d'une tête sur la planche de bord. L'élément de carrosserie 12 se déforme comme illustrée sur la figure 1, et présente une surface d'impact 14 de forme quelconque. 35 La surface d'impact 14 présente par exemple des saillies, des pointes, et/ou des bosses. 6 Cette surface d'impact 14 se rapproche de la paroi 16 de l'élément de garnissage 15, jusqu'à percuter l'extrémité libre 38 d'une partie des tiges 34. Les tiges 34 transmettent alors le choc exercé sur leurs extrémités libres 38 à la membrane 22 par l'intermédiaire de leurs extrémités liées 36. La membrane 22 flexible et 5 le dispositif d'absorption d'énergie 32 se déforment pour absorber l'énergie du choc. Lors de la déformation de la membrane 22, d'autres tiges 34 sont amenées au contact de la surface d'impact 14 et transmettent aussi le choc à la membrane 22. Les extrémités libres 38 des tiges 34 épousent la forme de la surface d'impact 14. Le choc est ainsi réparti sur l'ensemble des tiges 34 entrées en contact avec la 10 surface d'impact 14. Ces tiges 34 étant espacée les unes des autres, la répartition du choc sur la membrane 22 se produit sur une surface plus importante qu'en l'absence des tiges 34. L'ensemble formé par la membrane 22 flexible et les éléments d'absorption 30 est ainsi adapté pour épouser la forme de la surface d'impact 14 de l'élément de carrosserie 15 12 lors du choc. Ainsi, indépendamment de la direction du choc sur le système d'absorption d'énergie 18, les éléments d'absorption 30 permettent de répartir le choc sur la membrane 22 et sur le dispositif d'absorption 32. En variante non illustrée, l'élément de carrosserie 12 est apte, lors d'un choc, à 20 entrainer et mettre en mouvement vers la paroi 16 un composant de forme quelconque disposé initialement entre l'élément de carrosserie 12 et le système d'absorption d'énergie 18. La forme dudit composant présente par exemple des saillies, des pointes, et/ou des bosses. 25 Le fonctionnement de cette variante est similaire à celui décrit précédemment. Le composant se rapproche de la paroi 16 de l'élément de garnissage 15, jusqu'à percuter une partie des tiges 34. Par la suite, l'ensemble formé par la membrane 22 flexible et les éléments d'absorption 30 épouse la forme dudit composant. Un tel système d'absorption d'énergie 18 est alors adapté pour absorber un choc 30 suivant une direction quelconque, ou lorsque l'élément de carrosserie 12 de l'élément de structure 10 se déforme en une surface d'impact 14 de forme quelconque, ou encore lorsqu'un composant de forme quelconque est entrainé par l'élément de carrosserie 12 vers la paroi 16. En variante, chaque élément d'absorption 30 est dépourvu de la tête 40, ou une 35 proportion seulement des éléments d'absorption 30 comprend une tête 40. En variante, la tête 40 d'au moins une tige 34, présente une forme sphérique. 7 En variante, la tige 34 d'au moins un élément d'absorption 30 est creuse. En variante, au moins une tête 40 ou la tête 40 de chaque tige 34 présente une forme de ventouse, en s'évasant vers le haut et en ayant une surface supérieure plate. Dans encore une autre variante, au moins une tête 40 ou la tête 40 de chaque tige 34 5 présente une forme conique, ou en étoile radiale ou autre. Ces formes permettent d'accompagner au mieux la surface d'impact 14 ou la forme dudit composant. En variante, le dispositif d'absorption d'énergie 32 est une structure configurée pour se déformer et/ou s'écraser, en cas de choc contre les éléments d'absorption 30. Une telle structure comprend par exemple des plots déformables. En variante, une 10 telle structure comprend des éléments d'absorption similaire aux éléments d'absorption 30 décrit plus haut. Ces éléments d'absorption s'étendent REVENDICATIONS1.- Système d'absorption d'énergie (18) pour véhicule lors d'un choc, comprenant : - un support (20), - une membrane (22) flexible convexe fixée sur le support (20), présentant une surface interne (24) définissant avec le support (20) un volume interne (26) et une surface externe (28) opposée à la surface interne (24), et - une pluralité d'éléments d'absorption (30) s'étendant vers l'extérieur à partir de la surface externe (28) de la membrane (22). 10 2.- Système d'absorption d'énergie (18) selon la revendication 1, comportant un dispositif d'absorption d'énergie (32) agencé dans le volume interne (26) et configuré pour se déformer et/ou s'écraser en cas de choc contre les éléments d'absorption (30). 15 3.- Système d'absorption d'énergie (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque élément d'absorption (30) comprend une tige (34) s'étendant en saillie vers l'extérieur entre une extrémité liée (36), solidaire à la membrane (22), et une extrémité libre (38). 20 4.- Système d'absorption d'énergie (18) selon la revendication 3, dans lequel au moins deux tiges (34) s'étendent selon des directions divergentes, en l'absence de force exercée sur elles. 5.- Système d'absorption d'énergie (18) selon l'une quelconque des revendications 25 3 ou 4, dans lequel au moins un élément d'absorption (30) comprend une tête (40) agencée à l'extrémité libre (38) d'une tige (34), la tête (40) présentant un coefficient de frottement, selon la loi de Coulomb, compris entre 0,02 et 0,8. 6.- Système d'absorption d'énergie (18) selon l'une quelconque des revendications 30 3 à 5, dans lequel au moins un élément d'absorption (30) comprend une tête (40) agencée à l'extrémité libre (38) d'une tige (34), la tige (34) présentant une première section et la tête (40) présentant une deuxième section, la première section étant inférieure à la deuxième section. 35 7.- Système d'absorption d'énergie (18) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel chaque tige (34) est, en l'absence de force exercée sur elle, 9 perpendiculaire à la surface externe (28), ou inscrite dans un cône d'angle au sommet 25°, le cône présentant un sommet correspondant à !extrémité liée (36) et un axe central perpendiculaire à la surface externe (28). 5 8.- Système d'absorption d'énergie (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel sur au moins 50% de la surface externe (28) de la membrane (22) la densité locale des éléments d'absorption (30) est comprise entre 0,1 éléments par cm2 et 100 éléments par cm2. 9.- Système d'absorption d'énergie (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la membrane (22) est réalisée en plastique ou en élastomère. 10.- Elément de structure (10) d'un véhicule, comprenant un l'élément de carrosserie (12) et un élément de garnissage (15) comportant un système d'absorption d'énergie (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le support (20) du système (18) étant formé par une paroi (16) de l'élément de garnissage (15) s'étendant en regard de l'élément de carrosserie (12).20