Brevet FR3092067A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : Berceau moteur pour véhicule automobile et véhicule comportant un tel berceau [0001] L'invention se rapporte au domaine de la structure des véhicules automobiles, et concerne plus particulièrement une architecture de berceau moteur. [0002] Le berceau moteur est un support fixé au châssis (l'un véhicule, servant de support au moteur et à d'autres éléments tels que les amortisseurs. Pour un véhicule dont le moteur est situé à l'avant, le berceau moteur est disposé à l'avant du véhicule, et se trouve par conséquent fortement exposé en cas de choc frontal. [0003] Parmi les essais de chocs dont font l'objet les véhicules automobiles en cours de conception ou d'homologation, on distingue trois principaux types d'essais : un choc frontal à 56 km/h avec 100% de recouvrement de l'obstacle sur la face avant du véhicule, l'obstacle étant un mur rigide ; un choc frontal à 64 km/h avec 40% de recouvrement de l'obstacle sur la face avant du véhicule, l'obstacle étant une barrière deformable ; un choc frontal à 64 km/h avec 25% de recouvrement de l'obstacle sur la face avant du véhicule, l'obstacle étant un obstacle rigide. [0004] Ces trois protocoles d'essais, qui représentent des configurations d'accidentologic réelle, diffèrent fortement au niveau de la nature des obstacles et du recouvrement de l'obstacle par rapport au véhicule. De cc fait, les conséquences sur la déformation du véhicule et l'absorption de l'énergie du choc par celui-ci diffèrent fortement d'un protocole à un autre. [0005] Dans le cas du premier type d'essai, l'énergie du choc est répartie sur la face avant du véhicule. L'intrusion de l'obstacle dans le véhicule est faible, mais la décélération occasionnée par le choc est maximale en intensité et en durée. [0006] Dans le cas du deuxième type d'essai, l'énergie du choc n'est absorbée que par une moitié latérale de la face avant. Ainsi, l'intrusion de l'obstacle dans le véhicule est plus importante, niais la décélération est moins importante. [0007] Dans le troisième type d'essai, l'énergie du choc est absorbée sur seulement un quart de la largeur du véhicule. Ainsi, l'intrusion est élevée et la décélération très importante en fin de choc. [0008] Ces différents types de chocs frontaux génèrent donc des contraintes différentes sur la conception d'un véhicule. Pour résister aux chocs dits décalés (recouvrement de 25% et 40%), il nécessaire de prévoir une structure avec une raideur suffisante sur un seul côté pour absorber l'énergie du choc. Ainsi, il faut prévoir une forte raideur de la structure en fin de choc pour limiter les intrusions. Toutefois, cela ne suffit pas à 2 garantir un comportement idéal pour le premier type de choc, pour lequel la décélération doit être limitée à partir du moment où les occupants la ressentent (via la ceinture de sécurité ou lors du déploiement de l'airbag). Généralement, la solution adoptée consiste à maximiser la décélération en début de choc, auquel cas le véhicule présente une raideur importante, mais la décélération reste acceptable en milieu et fin de choc. Toutefois, cela conduit généralement à une décélération présentant un pic en début de choc, puis qui chute brutalement (lors du début de la déformation de la structure), ce qui aboutit finalement à une trop forte décélération en fin de choc. [0009] L'invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, et plus particulièrement ceux ci-dessus exposés, en proposant une architecture de berceau moteur qui soit optimisée pour l'ensemble des chocs décrits ci-dessus. [0010] À cet effet, l'invention concerne un berceau moteur pour véhicule automobile, le berceau moteur comportant : [0011] - deux longerons latéraux, chaque longeron étant solidaire à une extrémité avant d'un absorbeur de chocs et d'une butée de choc ; [0012] - une arche avant disposée entre les longerons et solidaire de ces derniers, et dont la concavité est orientée vers l'avant du berceau moteur ; [0013] - une arche arrière disposée entre les longerons et solidaire de ces derniers, et dont la concavité est orientée vers l'arrière du berceau moteur, les arches avant et arrière étant solidaires l'une de l'autre au niveau de leur sommet ; [0014] - deux triangles latéraux de transmission d'efforts, chaque triangle étant solidaire des deux arches, et du longeron correspondant ; [0015] - une traverse de rigidification, disposée en partie alifère du berceau moteur, et solidaire d'une extrémité arrière de chaque longeron et solidaire de l'arche arrière. [0016] Ainsi, en prévoyant une structure comportant deux arches opposées l'une à l'autre, les efforts transmis par les arches dans le cas de chocs avec un recouvrement inférieur à 50% permettent d'éviter le flambage du longeron impacté par le choc. Dans le cas d'un choc avec 100% de recouvrement, la présence des arches permet d'augmenter l'absorption d'énergie une fois que les absorbeurs de choc sont déformés, les arches travaillant alors directement en compression, et évitant en outre que les longerons puissent s'écarter. [0017] Dans une réalisation, le berceau comporte des platines de fixation permettant la fixation du berceau moteur sur le châssis d'un véhicule automobile, chaque platine de fixation étant solidaire d'une extrémité d'une traverse arrière. [0018] Dans une réalisation, les longerons, les triangles, les arches, et la traverse de rigidi- fication sont réalisés dans un matériau métallique, tel que de l'acier ou un alliage à base d'aluminium. [0019] Dans une réalisation, les butées de choc sont agencées de manière à ce qu'une partie 3 de chaque butée de choc soit décalée vers l'extérieur du berceau par rapport à r absorheur de choc correspondant. [0020] Dans une réalisation, chaque longeron comporte des éléments de fixation pour la fixation d'éléments de train roulant. [0021] L'invention concerne également un véhicule automobile comportant un berceau moteur tel que défini ci-dessus, le berceau moteur étant fixé au châssis du véhicule et disposé de sorte que les absorbeurs de choc soient orientés vers l'avant du véhicule. [0022] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : [0023] [fig.1] La figure 1 représente partiellement un véhicule automobile équipé d'un berceau moteur conforme à l'invention. [0024] [fig.2] La figure 2 représente un berceau moteur conforme à l'invention. [0025] [fig.3] La figure 3 représente schématiquement le berceau moteur de la figure 1 avant un choc affectant un véhicule équipé de ce dispositif [0026] [fig.4] La figure 4 représente le berceau moteur de la figure 3 en cas de choc contre un obstacle deformable avec 40% de recouvrement par rapport à la largeur du véhicule. [0027] [fig.5] La figure 5 représente le berceau moteur de la figure 3 en cas de choc contre un obstacle rigide avec 25% de recouvrement par rapport à la largeur du véhicule. [0028] [fig.6] La figure 6 représente le berceau moteur de la figure 3 en cas de choc contre un obstacle rigide avec 100% de recouvrement par rapport à la largeur du véhicule. [0029] La Figure 1 représente partiellement le châssis 2 d'un véhicule 1 automobile. Le châssis 2 comporte deux longerons 3 auxquels est fixé un berceau moteur 10 conforme à l'invention. Le berceau moteur 10 se trouve disposé en partie avant du châssis 2, entre les roues 4 du véhicule et en arrière du pare-chocs avant 5. Le berceau moteur 10 sert de support à certains éléments du véhicule, dont notamment le moteur 6. [0030] La figure 2 représente le berceau moteur 10 de la figure 1. Le berceau moteur 10 comporte, en partie avant, deux absorbeurs de chocs 12 (ou « crash boxes » selon la terminologie anglaise). Chaque absorbeur 12 est fixé à une traverse avant 14 et une butée de choc 16 respective (ou impacteur 16). Les impacteurs 16 sont fixés chacun à une extrémité avant d'un longeron 18 correspondant. Les longerons 18 sont fixés, à leur extrémité opposée, à une traverse de rigidification 22 et, dans l'exemple, à une traverse arrière 20. À chaque extrémité de la traverse arrière sont fixées des platines de fixation 24 permettant la fixation du berceau moteur 10 sur la caisse du véhicule (Mais les platines de fixation 24 pourraient alternativement être solidaires de la traverse de rigidification 22). Les longerons 18 comportent des éléments de fixation 180 pour la fixation d'éléments sur le berceau moteur, tels que les éléments de structure 7 du train roulant avant. [0031] Les longerons 18 encadrent une structure centrale du berceau moteur, formée par la traverse de rigidification 22, une arche avant 26, une arche arrière 28 et deux triangles 30 de transmission d'efforts. Les arches avant 26 et arrière 28 sont agencées pour que leur concavité soit orientée respectivement vers l'avant et vers l'arrière (lorsque le berceau moteur 10 est monté sur un véhicule, dans la position normale représentée sur la figure 1). Ainsi, les sommets respectifs des arches 26, 28 sont opposés l'un à l'autre et en contact entre eux. Les triangles 30 de transmission d'effort font chacun la jonction entre les deux arches 26, 28 et le longeron 18 correspondant. [0032] Les figures 3 à 6 représentent schématiquement le berceau moteur 10 conforme à l'invention, dans sa configuration normale (figure 3), et après avoir subi un choc frontal avec un recouvrement de l'obstacle par rapport à la largeur du véhicule respectivement de 40% (figure 4), 25% (figure 5) et 100 % (figure 6). [0033] La figure 4 représente le berceau moteur 10 en cas de choc frontal avec un obstacle deformable A représentant un recouvrement de 40% par rapport à la largeur du véhicule. Dans ce type de choc, on observe que le côté impacté (le côté gauche du véhicule dans l'exemple de la figure 4), présente, en cours de déformation, une surface de contact importante avec l'obstacle. En effet, une fois que l'absorbeur de choc 12 impacté est déformé, l'obstacle se trouve opposé non seulement à l'absorbeur de choc mais également à l'impacteur 16, qui se trouve alors positionné de manière adjacente à l'absorbeur de choc 12. En outre, l'architecture du berceau moteur permet, grâce à la présence des deux arches 26, 28, qui subissent des efforts de traction (cf. flèches pleines), de faire travailler en traction le côté opposé au choc (tandis que le côté impacté travaille en compression, cf. flèches creuses). Ainsi on évite un phénomène de flambage qui pourrait se produire au niveau du côté impacté et réduirait ainsi de façon très importante l'absorption d'énergie. On observe par ailleurs que les triangles 30 de transmission d'efforts permettent de transmettre les efforts depuis/vers les longerons et les arches. Ainsi le triangle 30 situé du côté du choc travaille en compression et transmet des efforts depuis l'arche avant 26 et le longeron 18 gauche vers l'arche arrière 28. Le triangle 30 situé du côté opposé travaille en traction : il reçoit des efforts transmis par les arches avant et arrière 26, 28 et les transmets au longeron 18 droit. [0034] La figure 5 représente le berceau moteur 10 en cas de choc frontal avec un obstacle rigide B représentant un recouvrement de 25% par rapport à la largeur du véhicule. Dans ce type de choc, on observe également que le côté impacté (le côté gauche du véhicule dans l'exemple de la figure 5), présente, en cours de déformation, une surface de contact importante avec l'obstacle. En effet, une fois que l'absorbeur de choc 12 est déformé, l'obstacle se trouve opposé non seulement à l'ahsorheur de choc niais également à l'impactcur 16, qui se trouve alors positionné de manière adjacente à l'ahsorheur de choc 12. De même que dans l'exemple de la figure 4, l'architecture du berceau moteur permet, grâce à la présence des deux arches 26, 28, qui subissent des efforts de traction (cf. flèches pleines), de faire travailler le côté opposé en traction (tandis que le côté impacté travaille en compression, cf. flèches creuses). On évite là également tout phénomène de flambage du longeron 18 impacté par le choc. On observe par ailleurs que les deux triangles 30 travaillent en traction. [0035] La figure 6 représente le berceau moteur en cas de choc frontal avec un obstacle rigide C représentant un recouvrement de 100% par rapport à la largeur du véhicule. Dans ce type de choc, on observe que la structure à double arche du berceau moteur 10 s'oppose à l'écartement des longerons 18. Comme visible sur la figure 6, les deux arches 26, 28 travaillent en traction (cf. flèches pleines) au niveau de leur sommet respectif, ce qui s'oppose à l'écartement des longerons 18, et stabilise la structure. Les longerons 18 travaillent en compression pendant toute la déformation de la structure du berceau moteur 10. En outre, au cours de la déformation, l'obstacle vient en contact direct avec la partie centrale du berceau moteur 10, constituée notamment par les deux arches 26, 28, qui travaillent également en compression. Ce phénomène permet d'éviter toute chute de la valeur de la décélération au cours de la déformation de la structure (comme c'est le cas avec les berceaux de l'état de la technique). Dans ce type de choc, on observe une forte augmentation du rendement d'absorption d'énergie en début de choc, de l'ordre de 15%, par rapport à une structure de type connu. [0036] Les éléments constituant la structure du berceau moteur conforme à l'invention seront avantageusement réalisés dans un matériau métallique, par exemple de l'acier ou un alliage à base d'aluminium. Les éléments tels que les longerons 18, les arches 26, 28 et la traverse de rigidification 22 seront avantageusement des éléments tubulaires. On pourra par exemple prévoir de réaliser les longerons à partir d'un tube métallique de diamètre d'environ 40 millimètres, l'arche avant 26 dans un tube métallique de diamètre d'environ 25 millimètres, l'arche arrière 28 dans un tube métallique de diamètre d'environ 45 millimètres, et la traverse de rigidification 22 dans un tube métallique de diamètre d'environ 30 millimètres. 6