Brevet FR3088873A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : STRUCTURE AVANT DE VEHICULE AU- TOMOBILE EQUIPEE D'UN DISPOSITIF DE REPARTITION D'EFFORT [pool] L'invention a pour objet une structure avant de véhicule automobile équipée d'un dispositif de répartition d'effort, en particulier lors d'un choc frontal. [0002] De nombreux programmes d'évaluation des véhicules existent afin d'améliorer la protection des passagers. Ces programmes sont mis en place par des organismes nationaux et internationaux, tel que l'Euro NCAP (« European New Car Assessment Program » autrement dit le « Programme européen d'évaluation des nouveaux véhicules »). L'Euro Ncap effectue ainsi des essais (« crash tests ») représentatifs des accidents les plus fréquents afin de tester les capacités des véhicules en termes de sécurité passive. L'un des tests existants est ainsi un test de choc frontal représentatif de la collision entre deux véhicules. Lors de ce test, le véhicule est lancé sur une barrière défonnable se déplaçant en sens inverse. La déformation subie par la barrière après le choc permet d'évaluer la pénétration des éléments les plus rigides de la face avant du véhicule dans la structure d'un véhicule percuté frontalement. L'Euro NCAP prévoit de modifier ce test à l'horizon 2020 et d'exiger que les faces avant des véhicules présentent une raideur homogène sur toute leur largeur pour limiter la pénétration d'un élément rigide de la face avant (par exemple un longeron) dans la structure du véhicule percuté. L'Euro NCAP préconise ainsi d'évaluer cette homogénéité en mesurant l'homogénéité de l'empreinte que forme la face avant dans la barrière déformable. Il est prévu de mesurer cette homogénéité par l'écart type des enfoncements des points de la barrière dans le sens du choc. [0003] Il existe donc un besoin pour une structure avant de véhicule automobile qui présente une raideur homogène, ou la plus homogène possible, sur toute sa largeur. [0004] A cet effet, l'invention propose une structure avant de véhicule automobile comprenant une structure de caisse, deux roues situées de part et d'autre de la structure de caisse et un bouclier situé à une extrémité avant de la structure de caisse, les roues et le bouclier étant supportés par la structure de caisse, caractérisée en ce qu'elle comprend, d'un côté au moins de la structure de caisse, un bloc de matériau fixé à la structure de caisse et. situé entre le bouclier, la structure de caisse et une roue, ledit bloc de matériau s'étendant au moins en partie entre le bouclier et une roue suivant une direction longitudinale de la structure avant lorsque la roue est dans une position dans laquelle elle s'étend parallèlement à ladite direction longitudinale. [0005] Par « bloc de matériau », on entend une masse solide et pesante constituée d'un seul 2 morceau. Le matériau du bloc est de préférence un matériau rigide, qui ne se déforme pas sous l'effet de sa propre masse. [0006] Le bloc de matériau se trouve ainsi au moins en partie devant une roue. Avec un tel agencement, il est possible d'améliorer l'homogénéité de la raideur de la structure avant lors d'un choc longitudinal, notamment au droit de la roue. [0007] Le bloc de matériau est situé entre le bouclier, la structure de caisse et une roue. Avantageusement, suivant une direction transversale perpendiculaire à la direction longitudinale (et à la direction verticale dans une position d'utilisation de la structure avant), le bloc de matériau peut être situé entre le bouclier et la structure de caisse. Il peut alors notamment occuper un volume libre de l'extrémité latérale du bouclier. Avantageusement, le bloc de matériau peut occuper 80 à 99% du volume disponible entre le bouclier, la structure de caisse et la roue. [0008] De manière générale, le bloc de matériau peut s'étendre verticalement sur toute la hauteur du bouclier ou sur 80 à 99% de la hauteur du bouclier. [0009] Un tel bloc de matériau peut être prévu devant chacune des roues, ou uniquement d'un côté de la structure avant, par exemple du côté conducteur. [0010] Le bloc peut être dans un matériau choisi parmi un polymère thermoplastique, un polymère thermodurcissable, de l'aluminium et un alliage à hase d'aluminium. [0011] Notamment, le polymère thermoplastique peut être un matériau polymère expansé. Il est ainsi possible de réaliser un bloc solide et léger à la fois. Par « matériau polymère expansé », on entend un matériau alvéolaire formé d'une phase polymère solide et d'une phase gazeuse dispersée. Ce type de matériau alvéolaire est aussi parfois appelé mousse » (« foam » en anglais). Il s'agit notamment de matériaux rigides, à savoir qui ne se déforment pas sous l'effet de leur propre masse. De tels matériaux expansés présentent l'avantage d'être légers, ce qui permet de réaliser des blocs de faible masse, par exemple de l'ordre de 1 kg ou moins. [0012] A titre d'exemple, les matériaux polymères expansés peuvent être choisis parmi du polyéthylène expansé, du polypropylène expansé, du polystyrène expansé, de préférence du polypropylène expansé. [0013] A titre d'exemple, du polypropylène expansé (PPE) peut être envisagé lorsque le bloc ne sert pas de support à d'autre pièces/composants. Le PPE est d'ailleurs souvent utilisé dans les boucliers. Le bloc de matériau peut être intégré dans une doublure de bouclier dans un mode de réalisation. [0014] Egalement à titre d'exemple, lorsque le bloc de matériau sert de support, un matériau tel qu'un polymère thermoplastique ayant une tenue mécanique appropriée (polypropylène (PP), polyéthylène (PE), poly(butylène téréphtalate (PBT)), éventuellement chargé de verre peut être envisagé. Le bloc peut alors notamment être réalisé par injection. Un PPE est toutefois également envisageable. 3 [0015] Optionnellement, un polymère thermodurcissable peut également être envisagé. [0016] Des polymères expansés utilisables peuvent présenter une masse volumique de 25g/L à 200g/L, de 25g/L à 100g/L, de 25g/L à 95g/L, de 25g/L à 90g/L, de 35g/L à 90g/L, de 40 à 90g/L, ou de 45 à 90g/L, ou dans une gamme définie par toute combinaison de ces limites, de préférence de 25g/L à 100g/L. A titre d'exemple, du polypropylène expansé présentant une masse volumique dans les gammes précédemment décrites peut-être utilisé. [0017] En variante ou en combinaison avec les caractéristiques précédentes, le matériau du bloc peut être un matériau présentant une compressibilité suivant la direction longitudinale telle que sous l'effet d'un choc longitudinal prédéterminé, il subit une réduction de longueur de 1 à 25%. [0018] Cette réduction de longueur peut notamment être observée sous l'effet d'un choc cor- respondant à un déplacement de la structure avant suivant la direction longitudinale de 40km/h à 60 km/h ou de 45 à 55 km/h, par exemple à 50 ± l km/h, percutant une barrière deformable mobile se déplaçant en sens inverse à la même vitesse en direction de la structure avant. La masse de la barrière deformable peut être de 1350 à 1450 kg ou de 1380 à 1420 kg. Cette barrière deformable peut comprendre un charriot supportant à son extrémité avant un bloc compact dont la déformation suivant la direction longitudinale permet de mesurer l'impact de la structure avant. [0019] Selon l'invention, le bloc de matériau s'étend au moins en partie entre le bouclier et une roue suivant une direction longitudinale de la structure avant lorsque la roue est dans une position dans laquelle elle s'étend parallèlement à ladite direction longitudinale. Le bloc de matériau peut en outre s'étendre, suivant une direction transversale perpendiculaire à la direction longitudinale, sur au moins la moitié de la dimension de la roue. Notamment, le bloc de matériau peut s'étendre jusqu'à la face extérieure de la roue. On notera que plus la dimension du bloc est grande selon la direction transversale, plus l'empreinte dans la barrière l'est aussi, donc plus la déformation de la barrière est homogène. [0020] Le bloc de matériau est en outre fixé à la structure de caisse. [0021] 11 peut par exemple être fixé à la structure de caisse en au moins deux points de fixation, de préférence au moins trois points de fixation, voire au moins quatre points de fixation. Notamment, on peut prévoir au moins un ou deux points de fixation supérieurs et au moins un ou deux points de fixation latéraux. Le nombre de points de fixation et/ou leur position peuvent notamment être choisis de manière à empêcher toute vibration du bloc lors de l'utilisation du véhicule. Le bloc de matériau peut être fixé à la structure de caisse par des pattes de fixation. [0022] Dans un mode de réalisation, le bloc de matériau peut présenter une face supérieure et une face latérale dirigée vers la structure de caisse, par exemple dans une direction perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale et à une direction verticale (cette dernière étant définie par rapport au sol, dans une position d'utilisation de la structure avant, les roues de cette dernière reposant sur le sol). [0023] Le bloc de matériau peut alors être fixé à la structure de caisse par cette face su- périeure et cette face latérale, par exemple par un ou deux points de fixation au moins au niveau dc cette face supérieure et par un point de fixation au moins au niveau de cette face latérale. [0024] Dans un mode de réalisation, le bloc de matériau peut présenter une face latérale dirigée vers la structure de caisse, notamment telle que précédemment décrite, et cette face latérale peut comporter un logement de réception d'un composant. Notamment, le bloc de matériau peut être fixé à la structure de caisse via cc logement dc réception. Cc composant peut être un boîtier de piège à vapeur d'essences, un boîtier de filtre à gazole, un composant électronique (carte électronique, calculateur), une pompe à eau, etc. [0025] A titre d'exemple, le bloc de matériau peut être un solide, autrement dit un volume qui possède plusieurs faces qui peuvent être planes ou courbes. Cc solide peut présenter plusieurs faces, par exemple 8 faces. [0026] Un autre objet de l'invention est un véhicule automobile équipé d'une structure avant selon l'invention. [0027] Notamment, lorsque le bloc de matériau comporte un logement de réception d'un composant, le véhicule selon l'invention peut comporter en outre au moins un composant choisi parmi un boîtier d'un dispositif de filtration ou de piégeage, un composant électronique, une pompe à eau, ledit composant étant logé dans le logement de réception du bloc de matériau. [0028] La structure de caisse de la structure avant peut notamment comprendre deux longerons reliés par une traverse avant sur laquelle est fixé le bouclier. Les longerons peuvent supporter les roues. La structure de caisse peut également comporter un élément structurel situé au dessus de chaque roue permettant de fixer une aile de la caisse du véhicule ainsi que les charnières d'un capot. La structure de caisse peut enfin comporter un passage de roue situé autour de chaque roue. On désigne par passage de roue la pièce entourant la partie supérieure d'une roue d'un véhicule automobile. Le passage de roue est généralement monté sous une aile de la caisse du véhicule automobile et forme une cloison permettant d'arrêter les gouttes d'eau et tout autre type de projectiles provenant de la chaussée. Un tel passage de roue comprend de manière usuelle une bande courbe allongée destinée à entourer partiellement la roue cette bande présentant une face concave s'étendant sensiblement en regard d'une bande de roulement périphérique de la roue. [0029] L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels : [0030] La figure 1 représente une vue en perspective partielle d'une structure avant de véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention ; [0031] La figure 2 représente une vue en perspective du bloc de matériau visible figure 1 ; [0032] La figure 3 représente une vue en perspective montrant le bloc de matériau de la figure 1 et ses fixations à la structure avant ; [0033] Les figures 4 et 5 sont des vues de dessus montrant la déformation d'une barrière de- formable lors d'un choc frontal avec une structure avant, respectivement avec et sans bloc de matériau. [0034] Dans la présente description, les termes avant, arrière, supérieur, inférieur, font référence aux directions avant et arrière, supérieure, inférieure de la structure avant, lesquelles correspondent aux directions avant et arrière, supérieure, inférieure du véhicule lorsque la structure avant est en position d'utilisation, à savoir montée sur le véhicule. Les axes X, Y, Z, correspondent respectivement à l'axe longitudinal (d'avant en arrière), transversal et vertical du véhicule équipé de la structure avant, ce dernier reposant sur le sol. La direction verticale correspond ainsi à la direction de la gravité. [0035] Par sensiblement horizontal, longitudinal ou vertical, on entend une direction/un plan formant un angle d'au plus ±20°, voire d'au plus 10° ou d'au plus 5c, avec une direction/un plan horizontal, longitudinal ou vertical. [0036] Par sensiblement parallèle, perpendiculaire, on entend une direction/un angle s'écartant d'au plus ±20°, voire d'au plus 10° ou d'au plus 5° d'une direction parallèle, perpendiculaire. [0037] La figure 1 représente la partie droite d'une structure avant 10 de véhicule au- tomobile qui comprend une structure de caisse 12, deux roues 14 dont une seule est visible sur la figure 1, et un bouclier 16 représenté en transparence. Le bouclier 16 est situé à une extrémité avant de la structure de caisse 12. Il s'étend ainsi sur toute la largeur de la structure de caisse 12 (suivant la direction transversale Y), ses extrémités formant un retour sur les côtés longitudinaux de la structure de caisse 12 jusqu'aux roues 14. Les extrémités du bouclier 16 s'étendent ainsi sensiblement longitudinalement (suivant la direction X). [0038] La structure avant 10 comprend également un bloc de matériau 18 fixé à la structure de caisse 12 et situé entre la structure de caisse 12, une roue 14 et le bouclier 16. Ce bloc de matériau 18 s'étend en partie entre le bouclier 16 et la roue 14, suivant la direction longitudinale de la structure avant 10, à savoir suivant la direction X de la figure 1, la roue 14 étant dans une position dans laquelle elle s'étend parallèlement à cette direction longitudinale X. [0039] Dans l'exemple représenté, le bloc de matériau 18 s'étend en outre entre le bouclier 16 et la structure de caisse 12 suivant la direction transversale de la structure avant 10, 6 à savoir suivant la direction Y des figures. Il s'étend également sur quasiment toute la hauteur du bouclier 16 suivant la direction verticale Z. [0040] Dans l'exemple représenté, le bloc de matériau 18 est un solide à huit faces dont le matériau peut être choisi parmi ceux précédemment cités. Il peut par exemple être réalisé par moulage ou tout autre procédé adapté. [0041] Le bloc de matériau 18 présente ainsi une face avant 181 dirigée vers l'avant du véhicule, en regard du bouclier 16, une face arrière 182 dirigée vers l'arrière du véhicule, une face latérale externe 183 dirigée latéralement vers l'extérieur de la structure avant, une face latérale interne 184, dirigée latéralement vers l'intérieur de la structure avant, une face supérieure 185 et une face inférieure 186, disposée en regard du sol lorsque la structure avant est montée sur le véhicule. Les faces supérieure et inférieure sont par exemple sensiblement perpendiculaires ou perpendiculaires à la direction verticale Z du véhicule. Les faces latérales interne et externe sont par exemple dirigées suivant la direction transversale Y de la structure avant, autrement dit suivant une direction perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale X et à la direction verticale Z. Les faces avant et arrière sont par exemple dirigées suivant la direction longitudinale X. [0042] Ces différentes faces peuvent être planes ou courbes selon l'environnement du bloc de matériau 18. Notamment, de manière générale, le bloc de matériau 18 peut avantageusement présenter une forme lui permettant d'occuper au maximum le volume disponible entre la roue, le bouclier et la structure de caisse. Ainsi, ses faces peuvent présenter une forme similaire à la forme des éléments situés en regards de ces faces. A titre d'exemple, un tel bloc de matériau 18 peut par exemple présenter un volume de 8 à 10 litres ou plus. [0043] Dans l'exemple, la face interne 184 est aussi pourvue d'un logement 20 de réception d'un composant, ici un boîtier 22 d'un piège à vapeurs d'essence ou d'un filtre à gazole. Ce boîtier 22 est visible sur la figure 4. D'autres composants pourraient se trouver enchâssés dans le bloc de matériau, tels que par exemple un calculateur, un composant électronique, une pompe à eau, etc. [0044] Ce logement 20 peut être défini par une attache réalisée d'une pièce avec le bloc de matériau 18 ou fixée à ce dernier. [0045] En outre, le bloc de matériau 18 est fixé à la structure de caisse en au moins deux points de fixation, quatre dans l'exemple représenté. Ces points de fixation sont plus particulièrement visibles sur la figure 2 sur laquelle on peut distinguer deux pattes de fixation 24, 26 solidaires de la face supérieure 185 du bloc de matériaux de 18 et deux pattes de fixation 28, 30 solidaires de la face latérale interne 184 et faisant partie du logement 20 pour le boîtier 22. Ces pattes de fixation 24-30 peuvent être réalisées d'une pièce avec le bloc de matériau 18 ou peuvent être des pièces distinctes fixées à 7 ce dernier, par exemple par des vis, rivets, ou autre, dans ce dernier cas, des pattes de fixation métalliques, par exemple en acier ou tout autre alliage approprié, peuvent être prévues. [0046] Dans l'exemple représenté, l'une des pattes de fixation 24 de la face supérieure 185 est fixée à un passage de roue avant 120 de la structure de caisse 12. L'autre patte de fixation 26 est fixée à un élément de structure 122 de la structure de caisse 12. Cet élément est situé au-dessus de la roue 14, il s'agit ici d'un renfort de côté d'auvent 122 qui sert notamment à fixer les ailes et les charnières de capot du véhicule. Enfin, les pattes de fixation 28, 30 solidaires de la face latérale interne 184 sont fixées à un longeron 124 de la structure de caisse 12. Les différentes pattes de fixation 24- 30 peuvent être fixées à la structure de caisse 12 par des vis, rivets ou tout autre moyen approprié. [0047] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à un nombre de points de fixation par- ticulier, ni par la nature des éléments auxquels le bloc de matériaux 18 est fixé, pourvu que cc dernier soit fixé à la structure de caisse 12 du véhicule, notamment sans possibilité de vibration. D'autres éléments de la structure de caisse 12 situés à proximité de la roue 14 et du bouclier 16 pourraient ainsi être choisis pour fixer le bloc de matériau 18. [0048] La figure 4 présente schématiquement une simulation de la forme d'une structure avant 10 selon l'invention déformée suite à un choc frontal avec une barrière déformable 32. Dans cette simulation, le bloc de matériau 18 est en polypropylène expansé de masse volumique 80 g par litre. Les conditions du choc frontal sont les suivantes : Hauteur de la barrière déformable 32 : 570 mm (située à 150 mm du sol), largeur : 850 mm, Masse de la barrière déformable : 1400 kg, Vitesse la barrière déformable 32 : 50 km/h, vitesse de la structure avant : 50 km/h, déplacement de la barrière défonnable de la structure avant suivant la direction longitudinale X de la structure avant. [0049] La figure 4 montre la déformation de la structure avant et de la barrière déformable résultant du choc frontal précédemment décrit. La figure 5 montre la déformation d'une barrière déformable et d'une structure avant identique mais dépourvue du bloc de matériau 18. On note un enfoncement en X de la barrière 32 au droit de la roue 14 plus important pour la structure avant équipée du bloc de matériau 18 que pour la structure avant dépourvue de bloc de matériau, résultant en une déformation plus homogène de la barrière déformable 32. [0050] L'amélioration de l'homogénéité de la déformation en X est particulièrement ap- 8 préciable pour les véhicules dont la structure avant présente des longerons peu compressibles ou dont la compression est limitée par le volume du moteur (incompressible). 9