Brevet FR3075152A1 — publié le 20190621

La presente invention se rapporte a une structure de caisse d'un vehicule automobile. Un vehicule automobile presente classiquement une structure de caisse composee notamment d'616ments longitudinaux, transversaux, verticaux et d'autres elements complementaires, assembles de maniere a creer l'ossature du vehicule. Ces elements sont en materiaux metalliques, traditionnellement en acier. Toutefois dans le but de diminuer les emissions de polluants, en abaissant la consommation de carburant du vehicule, on est amene a diminuer le poids du vehicule, et ainsi a proposer des elements de structure en materiau plus leger que l'acier, comme l'aluminium. Par ailleurs it est n6cessaire de garantir l'integrite de la cellule de survie du vehicule, soit de l'habitacle. La structure de caisse doit conserver un niveau de resistance aux chocs repondant aux normes ou tests en vigueur. Des zones de jonctions entre differents elements qui la composent, dites aussi nceuds de structure, sont particulierement sollicitees en cas de chocs. C'est notamment le cas de la structure de caisse avant, ou soubassement avant, qui comprend des longerons disposes longitudinalement et lateralement, notamment un longeron gauche et un longeron droit, prolonge chacun par un coude de longeron. Le coude de longeron, qui s'etend vers le bas de la structure, permet de repartir les efforts que peut subir le longeron en cas de choc frontal notamment vers la partie inferieure de la caisse. Le coude de longeron qui prolonge le longeron est solidaire de la traverse de tablier, et ainsi ('ensemble longeron - coude de longeron vient en appui sur ladite traverse de tablier. La zone de jonction entre le longeron, le coude de longeron et la traverse de tablier forme ainsi un nceud de structure tres sollicite en cas de chocs. Pour avoir la resistance aux chocs requise la traverse de tablier doit etre en materiau tres dur, de type acier embouti a chaud, alors que le longeron et/ou le coude de longeron peuvent etre en materiau leger et relativement tendre comme l'aluminium. Toutefois la realisation de liaisons par soudure ou presentant des pergages entre des elements en metaux de nature differentes, l'un tres dur et l'autre plus tendre, notamment entre l'acier embouti a chaud (trempe) et l'aluminium peut s'averer impossible dans l'etat de l'art connu ou au moins dans un temps de cycle de production industrielle et de contraintes economiques. L'invention vise a resoudre les problemes d'assemblage que peuvent presenter des elements d'une structure de vehicule dont certains peuvent etre en materiaux durs et d'autres en materiaux plus tendres, tout en garantissant les proprietes de resistance 2 aux chocs de ladite structure, notamment au niveau de ces zones d'assemblage, soient des zones de jonction ou nceuds de structure. A cet effet l'invention propose une structure de caisse d'un vehicule automobile presentant au moins un nceud de structure, apportant de la resistance aux chocs, entre 5 au moins un premier element longitudinal extrude, un deuxieme element en fonderie solidarise au premier element, et un troisieme element embouti a chaud, un jeu d'equerres de jonction et de renfort embouti a froid s'interfagant avec lesdits premier et deuxieme elements par des liaisons comprenant des pergages, et par des liaisons soudees avec ledit troisieme element, et le cas echeant s'interfagant entre elles par des 10 liaisons, en particulier par soudure, de sorte que lesdits elements soient solidaires entre eux, et que la jonction entre lesdits premier et deuxieme elements presente une inertie aux chocs, en particulier une inertie transversale, et vienne en appui contre ledit element en embouti a chaud en cas de choc. On entend par 0 un element extrude » un element issu d'extrusion ou realise par 15 extrusion, par 0 element en fonderie » un element issu de fonderie ou realise en fonderie, par 0 element embouti a chaud » un element issu d'emboutissage a chaud, et par 0 element embouti a froid » un element issu d'emboutissage a froid. De preference selon l'invention, ledit premier element est en aluminium extrude, ledit deuxieme element est en fonderie d'aluminium, et ledit troisieme element est en 20 acier embouti a chaud, et lesdites equerres sont en acier embouti a froid. Plus particulierement selon l'invention lesdites equerres presentent une forme adaptee a s'interfacer a la fois avec ledit troisieme element et ledit premier element et/ou ledit deuxieme element. Les equerres peuvent avoir des formes differentes, l'une de leur face etant apte a s'adapter a la forme du troisieme element, et son autre face a 25 l'une des faces avec le premier et/ou le deuxieme elements. De preference selon l'invention, ledit jeu d'equerres comprend une a trois equerres, de preference deux a trois equerres. Avantageusement selon l'invention, ledit troisieme element est dispose transversalement audit premier element longitudinal. 30 De pr6f6rence les liaisons entre les equerres et ledit premier element ou le deuxieme element comprennent des moyens de liaison auto-perceurs, par exemple des moyens auto-taraudeurs, comme par exemple des vis auto-taraudeuses, ou des moyens auto-poingonneurs, comme par exemple des rivets auto-poingonneurs. 3 Plus particulierement selon l'invention, !edit premier element est un longeron avant, !edit deuxieme element est un coude de longeron solidarise audit longeron, et le troisieme element est la traverse de tablier. En effet l'invention vise plus particulierement a proposer une structure de caisse 5 avant de vehicule comprenant deux longerons lateraux gauche et droit, chacun solidarise a un coude de longeron joint avec la traverse de tablier, formant de part et d'autre un nceud de structure, soit la zone de jonction entre un longeron avant, un coude de longeron et le traverse de tablier, presentant une resistance aux chocs repondant a divers normes ou tests en vigueur, tout en permettant l'assemblage de ces lo elements concernes. Selon ce cas particulier de l'invention, la traverse de tablier, a laquelle se fixe le tablier du vehicule, paroi isolante acoustiquement entre l'habitacle et la partie avant du vehicule comprenant le compartiment moteur, est realisee en materiau tres dur, presentant des limites elastiques extremement elevees, en particulier en un acier 15 embouti a chaud, soit un acier trempe, apportant ainsi une resistance mecanique renforcee garantissant l'integrite de la fonderie durant toute la phase de compactage du longeron en cas de choc. Selon l'invention, les longerons sont en aluminium. De pr6f6rence les longerons sont en aluminium extrud6. Ils pr6sentent ainsi une section constante sur toute leur longueur, alors que traditionnellement la section d'un longeron 20 de !'art anterieur realise par emboutissage acier augmente en direction de la traverse de tablier pour assurer une inertie transversale a la jonction longeron - coude de longeron, afin de garantir les appuis en cas de chocs. Les equerres, en plus de permettre l'assemblage des elements, renforcent la jonction coude de longeron et longeron dans la direction transversale, et permettent d'assurer aussi !'inertie 25 transversale que !'on peut avoir avec des longerons anterieurs. L'invention concerne aussi un vehicule automobile comprenant une structure de caisse telle que definie precedemment, en particulier une structure de caisse avant. D'autres particularites et avantages de l'invention ressortiront a la lecture de la description faite ci-apres de modes de realisation particuliers de l'invention, a titre 30 indicatif mais non limitatif, en reference aux dessins annexes pour lesquels : - la figure 1 represente partiellement, selon une vue en volume, une structure de de caisse avant d'un vehicule selon l'invention ; - la figure 2 illustre, selon une vue de dessus, d'une moitie de la structure de la figure 1 selon l'invention, equipee du tablier du vehicule ; 4 - la figure 3 illustre schematiquement une vue suivant la section transversale A-A d'une zone de la figure 2 selon l'invention. Dans la suite de la description it est fait reference a un repere XYZ, dans lequel X est la direction longitudinale avant arriere du vehicule, orientee vers ('arriere, Y est la 5 direction transversale orientee vers la droite du vehicule, et Z est la direction verticale orientee vers le haut du vehicule. La figure 1 illustre suivant une vue partielle, et en volume de trois-quarts depuis le dessous du vehicule, une structure de caisse avant du vehicule, ou soubassement avant, comprenant les elements essentiels relatifs a l'invention formes de la traverse de 10 tablier 1, des longerons lateraux 2, 4 et des coudes de longerons 3, 5 ainsi que deux ensembles d'equerres de jonctions et de renfort 7, 8. La figure 2 illustre, suivant une vue de dessus, le cote gauche de la structure de la figure 1, y compris le tablier visible partiellement, du vehicule. La figure 3 est un schema illustrant un exemple particulier d'une disposition des 15 equerres de l'ensemble d'equerres 8 et leurs interfaces avec le longeron gauche 4 et le coude de longeron 5, suivant la coupe transversale A-A indiquee en figure 2. Les figures 1 a 3 vont etre decrites ensemble, et les references etant les merles d'une figure a l'autre. La structure de caisse avant representee comprend sur son cote droit, un 20 longeron avant droit 2 prolonge en son extremite arriere par un coude de longeron droit 3 s'etendant vers le bas de la structure, l'ensemble longeron-coude longeron venant se solidariser en appui contre la traverse de tablier 1, formant ainsi une zone de jonction entre ces trois elements de structure, ou nceud de structure. Similairement le cote gauche du vehicule comprend un longeron gauche 4 prolonge en son extremite arriere 25 par un coude de longeron gauche 5 qui s'etend vers le bas de la structure, et l'ensemble venant se solidariser a la traverse de tablier en appui. Chaque longeron pr6sente une extremite a ('avant du vehicule réceptrice d'une traverse avant receptrice du bouclier avant non representes. A la traverse de tablier, de l'autre cote de la jonction avec les longerons et coude de longerons, se fixe le tablier 6, 30 cloison isolante acoustiquement entre l'habitacle et le compartiment moteur avant. La traverse de tablier est en acier embouti a chaud, acier tres dur avec des limites en elasticite tres elevees, par exemple en acier 22MnB5 ou 6Mn6. Les longerons sont en aluminium extrude. Ils sont de section constante. Selon cet exemple les coudes de longerons sont en fonderie d'aluminium. 5 A chaque nceud de structure, afin d'assurer d'une part ('assemblage entre les trois elements et d'autre part la resistance aux chocs dudit nceud de structure, est appose un jeu d'equerres, un jeu reference 7 pour le nceud droit et reference 8 pour le nceud gauche. Chaque jeu peut comprendre une a trois equerres. Selon cet exemple 5 particulier non limitatif, les jeux comprennent chacun trois equerres. Lesdites equerres sont en acier embouti a froid. Le schema en coupe de la figure 3 montre plus en details le jeu d'equerres 8 et les points de liaisons et l'interfagage avec le longeron 4 et le coude de longeron 5. Ledit jeu 8 comprend une premiere equerre 81 laterale, interfacee avec la face interieure du longeron 5, par des points de liaison transversale (en Y), 10 selon l'exemple deux points de liaison 814 en Y, a l'aide de vis auto-taraudeuses. Ladite premiere equerre 81 est par ailleurs interfacee avec le coude de longeron par des points de liaison transversale (en Y), selon l'exemple un point de liaison 815 en Y a l'aide de rivets auto-poingonneurs. De l'autre cote, une deuxieme equerre 82 est interfacee avec le coude de longeron, suivant des points de liaison transversale (en Y) 15 et de liaison verticale (en Z), selon l'exemple deux points 825 en Y et un point 825' en Z, par des vis auto-taraudeuses. Une troisieme equerre 83 vient s'interfacer sous le longeron et le coude de longeron, et egalement avec les deux autres equerres. Suivant cet exemple, cette troisieme equerre 83 presente un point de liaison transversale avec le coude, soit par exemple un point 835 en Y realise par liaison avec rivets auto- 20 poingonneurs, un point de liaison transversale avec la premiere equerre 81 par soudure (point 8183), et un point de liaison transversale avec la deuxieme equerre 82 par soudure (point 8283). Les pergages sont de preference realises non traversants dans le longeron ou le coude de longeron. Les trois equerres 81, 82, 83 sont en outre interfacees avec la traverse de tablier 25 1. Elles presentent des points de liaison avec la traverse de tablier, par soudure, la nature des equerres en acier embouti a froid et celle de la traverse de tablier en acier embouti a chaud etant compatibles. Les equerres ont des formes permettant d'epouser les formes des portions d'elements avec lesquelles elles s'interfacent. 30 Le nombre d'equerres et la forme des equerres sont donnes a titre indicatif, deux peuvent suffire par exemple. De merle le nombre de liaisons et les directions de liaisons sont donnes a titre indicatif. 6 Sur la figure 3, les liaisons entre le longeron et le coude longeron ne sont pas repr6sent6es. Ces deux elements sont par exemple solidarises entre eux par des moyens de liaison de type vis auto-taraudeuses. Selon l'exemple illustre, le longeron et le coude sont parfaitement maintenus 5 ensemble, et a la traverse de tablier, grace aux dites equerres formant des equerres de jonction, et aussi de renfort en rigidifiant ('assemblage formant un nceud de structure. Les liaisons entre les equerres et la traverse de tablier sont tres robustes, et a cela se combine leur interfagage avec le coude de longeron et le longeron rendant l'encastrement du coude de longeron avec le longeron tres solide. 10 Les equerres de structure permettent de garantir les appuis du longeron et d'eviter les moments induits pour obtenir la bonne cinematique de choc. De plus les equerres peuvent permettre de raccrocher des interfaces fortement sollicitees en choc pour eviter la diffusion d'energie dans la fonderie et donc potentiellement eviter qu'elle ne casse, par exemple en integrant une douille de fixation de berceau a rune de ces equerres 15 pour eviter la casse de la fonderie. L'invention fournit ainsi une structure de caisse avant qui comprend deux longerons lateraux avant en aluminium, chacun solidarise avec un coude de longeron en acier embouti a froid, et une traverse de tablier en acier embouti a chaud se solidarisant aux coudes de longeron, des equerres en acier embouti a froid s'interfagant 20 par liaisons avec lesdits longerons, coudes de longeron et traverse de tablier en la zone de jonction des trois elements repondant aux normes et tests de resistance aux chocs pour un vehicule automobile. L'invention permet de resoudre le probleme d'assembler une piece en acier tres dur et une piece en aluminium, materiau bien plus tendre que l'acier, tout en 25 garantissant une resistance aux chocs elevee. Plus particulierement ('invention permet l'encastrement d'un coude de longeron en fonderie d'aluminium REVENDICATIONS1. Structure de caisse d'un vehicule automobile presentant au moins un nceud de structure, apportant de la resistance aux chocs, entre au moins un premier element longitudinal extrude (2, 4), un deuxieme element en fonderie (3, 5) solidarise au premier element, et un troisieme element embouti a chaud (1) , un jeu d'equerres de jonction et de renfort embouti a froid (7, 8) s'interfagant avec lesdits premier et deuxieme elements par des liaisons comprenant des pergages (814, 815, 825, 835, 825'), et par des liaisons soudees avec ledit troisieme element, et le cas echeant s'interfagant entre elles par des liaisons (8183, 8283), en particulier par soudure, de sorte que lesdits elements soient solidaires entre eux, et que la jonction entre lesdits premier et deuxieme elements presente une inertie aux chocs, en particulier une inertie transversale, et vienne en appui contre ledit element en embouti a chaud en cas de chocs. 2. Structure de caisse selon la revendication 1, caracterisee en ce que ledit premier element est en aluminium extrude, ledit deuxieme element est en fonderie d'aluminium, et ledit troisieme element est en acier embouti a chaud, et lesdites equerres sont en acier embouti a froid. 3. Structure de caisse selon l'une des revendications 1 a 2, caracterisee en ce que lesdites equerres presentent une forme adaptee a s'interfacer a la fois avec ledit troisieme element et ledit premier element et/ou ledit deuxieme element. 4. Structure de caisse selon l'une des revendications 1 a 3, caracterisee en ce que ledit jeu d'equerres comprend 1 a 3 equerres, de preference 2 a 3 25 equerres. 5. Structure de caisse selon l'une des revendications 1 a 4, caracterisee en ce que ledit troisieme element est dispose transversalement audit premier element. 8 6. Structure de caisse selon l'une des revendications 1 a 5, caracterisee en ce que les liaisons entre les equerres et ledit premier element ou le deuxieme element comprennent des moyens de liaison auto-perceurs. 7. Structure de caisse selon l'une des revendications 1 a 6, caracterisee 5 en ce que ledit premier element est un longeron avant, ledit deuxieme element est un coude de longeron solidarise audit longeron, et le troisieme element est la traverse de tablier. 8. Vehicule automobile comprenant une structure de caisse definie a l'une des revendications 1 a 7, en particulier une structure de caisse avant.