Brevet FR3123042A1 — publié le 20221125

La présente invention concerne un dispositif de protection contre les chocs arrière de la batterie (B) de traction d’un véhicule automobile hybride, ladite batterie étant montée dans un logement ménagé dans le plancher (P) du véhicule entre deux longerons (L) et situé à l’avant d’une poutre supérieure (1) s’étendant de façon transversale au-dessus du plancher, caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, une première poutre (2) de renfort rapportée et fixée sous le plancher (P) symétriquement à la poutre supérieure (1) et assurant la stabilisation des longerons (L). Figure de l’abrégé : Fig. 3 Dispositif de protection de la batterie des véhicules automobiles hybrides contre les chocs arrière à grande vitesse L’invention s’applique au domaine général de la protection contre les chocs arrière des véhicules automobiles hybrides. Plus précisément, l’invention concerne un dispositif perfectionné destiné à améliorer l’absorption de l’énergie cinétique en cas d’impact à grande vitesse (au moins 80 km/h) contre la partie arrière des véhicules automobiles hybrides en vue de mieux protéger différents composants qui sont montés dans cette partie du véhicule et, en particulier, la batterie de traction. De manière générale, la sécurité passive des véhicules automobiles impose la présence d’un dispositif d’absorption de l’énergie cinétique qui doit satisfaire un protocole réglementaire très strict. Ce protocole s’avère encore plus difficile à satisfaire pour des véhicules hybrides équipés, de part et d’autre de leur train arrière, de multiples composants et, notamment, d’une batterie de traction, d’un silencieux d’échappement monté transversalement, et d’un réservoir de carburant. En effet, sans une protection efficace, un impact à grande vitesse sur l’arrière conduit à une intrusion rapide et très importante dans le véhicule et, sous l’action de la poussée, le longeron a alors tendance à se soulever et, conjointement, le train arrière recule au point que les composants déplacés vont jusqu’à impacter la batterie et le réservoir de carburant ce qui génère des risques de fuite et d’incendie. Actuellement, la protection de ces composants et, en particulier, de la batterie, repose essentiellement sur la présence d’une poutre implantée au-dessus du plancher du véhicule. Plus précisément, cette batterie est montée dans un logement ou bac qui est ménagé dans le plancher entre deux longerons et qui est situé à l’avant d’une poutre supérieure s’étendant de façon transversale au-dessus du plancher de coffre. Toutefois, il existe aujourd’hui un besoin d’augmenter l’autonomie des véhicules hybrides lorsqu’ils fonctionnent en mode électrique ce qui nécessite d’augmenter la capacité de la batterie de traction et donc ses dimensions par l’ajout de modules électriques complémentaires. Mais, pour loger une batterie plus volumineuse, il s’avère impossible de disposer de plus d’espace vers l’avant du fait de la présence du train arrière situé immédiatement devant le logement de la batterie et dont la position ne peut être modifiée. Dans ces conditions, il est nécessaire de libérer de l’espace vers l’arrière en modifiant, notamment, l’orientation du silencieux d’échappement pour agrandir le logement destiné au conditionnement de la batterie. Mais, du fait que cette nouvelle configuration conduit à rapprocher au moins une partie du bloc batterie de l’arrière du véhicule, cela entraîne son exposition plus directe aux chocs de l’arrière avec des risques importants de destruction et il devient alors nécessaire de trouver une solution pour renforcer sa protection. Or, en cas de collision à grande vitesse, la quantité d’énergie cinétique à emmagasiner est très importante et il est donc essentiel que les moyens de protection présentent une inertie et une rigidité suffisantes pour dissiper cette énergie et limiter ainsi l’intrusion de façon à éviter la détérioration de la batterie de traction. Le brevet JP4144376B2 décrit une structure arrière de caisse avec deux traverses de fin de brancard superposées. Cette structure permet de résoudre un problème d’assemblage en conservant la rigidité des zones avant et latérale du véhicule mais sans rechercher une amélioration de la protection de la zone arrière vis-à-vis des chocs à grande vitesse. Par conséquent, les moyens de protection existants ne sont ni adaptés, ni suffisamment efficaces pour augmenter la rigidité et contrer la poussée résultant d’un impact à grande vitesse en vue de protéger une batterie volumineuse imposée par la recherche d’une plus grande autonomie du véhicule. Dans ce contexte, l’invention vise à surmonter les problèmes techniques, observés avec les solutions antérieures, en proposant d’intégrer, à l’arrière du véhicule hybride, un dispositif de protection de la batterie contre les chocs survenant à l’arrière et dont la structure perfectionnée permet de rigidifier son environnement tout en y intégrant des moyens de renfort anti-intrusion. Ce but est atteint, selon l’invention, au moyen d’un dispositif de protection, contre les chocs arrière, de la batterie de traction d’un véhicule automobile hybride, caractérisé en ce qu’il comprend, outre la poutre supérieure traditionnelle, au moins une première poutre de renfort rapportée et fixée sous le plancher symétriquement à la poutre supérieure et assurant la stabilisation des longerons. Selon une caractéristique avantageuse, la première poutre de renfort porte des pattes latérales de fixation dont le profil entoure, au moins partiellement, la section des longerons. Selon une autre caractéristique avantageuse, le dispositif de protection selon l’invention comprend une seconde poutre de renfort fixée sous la première poutre. Selon encore une autre caractéristique, le dispositif de protection de l’invention comprend une plaque s’étendant vers le bas à l’arrière du logement de la batterie en formant butoir contre les chocs. De préférence, cette plaque est supportée par la seconde poutre de renfort et est déportée vers l’arrière. Selon une variante de réalisation, la plaque est pourvue d’une ailette supérieure s’étendant vers l’avant et assurant la liaison avec la seconde poutre en délimitant avec la paroi verticale de la plaque un profil en L. Selon une autre variante, la plaque présente une échancrure latérale pour le passage d’un silencieux d’échappement qui est, dans le cas présent, orienté longitudinalement. Selon encore une autre variante, le dispositif comprend une série de cloisons verticales formant entretoises entre ladite plaque et le logement de la batterie. Ces cloisons sont portées, soit par ladite plaque, soit par la paroi du logement de la batterie et sont déformables sous l’action de la poussée résultant d’un choc arrière. Un autre objet de l’invention est un véhicule automobile hybride équipé d’un dispositif de protection de la batterie contre les chocs arrière présentant les caractéristiques définies ci-dessus. Le dispositif selon l’invention de protection de la batterie a un comportement mécanique optimal vis-à-vis des chocs sur l’arrière du véhicule et à grande vitesse qui génèrent un niveau très élevé d’énergie cinétique. Le dispositif de l’invention permet ainsi d’obtenir une augmentation significative du volume de la batterie tout en conservant un niveau de protection efficace vis-à-vis des chocs de l’arrière. Ce dispositif de protection perfectionné est conforme au cahier des charges réglementaire et consumériste dans le domaine de la sécurité passive, en particulier, celui qui est en relation avec la tôlerie sur le périmètre incluant la zone dite « Unit AR », comprenant, pour les véhicules à motorisation hybride, la batterie, la machine électrique, le train arrière et le réservoir de carburant. Le dispositif de l’invention présente, en outre, un encombrement réduit grâce à une optimisation des fonctions spécifiques de ses éléments structurels et offre ainsi, à l’arrière du train, un espace libre important pour le logement d’une batterie plus volumineuse qui permet d’augmenter l’autonomie du véhicule en mode électrique jusqu’à environ 30%. Ainsi et plus généralement, le dispositif de protection selon l’invention, tout en préservant l’environnement du train arrière, offre une solution technique déclinable et ajustable, selon la masse, le porte-à-faux arrière ou la zone de commercialisation du véhicule. Ce dispositif est, en outre, déclinable par la nature même de ses variantes, pour s’appliquer à tout véhicule équipé d’une motorisation électrique secondaire y compris les véhicules dotés d’une plateforme existante sans nécessiter de modification structurelle. Les poutres inférieures et la plaque verticale solidaire de la seconde poutre inférieure forment l’équivalent d’un « mur » qui produit un effet « d’impacteur » ou de butoir très efficace pour protéger la batterie. Ces éléments peuvent être réalisés de façon indépendante, puis rapportés en usine lors du montage du véhicule ce qui est donc sans conséquence sur le procédé de ferrage. En outre, l’invention permet d’optimiser la masse du véhicule en réalisant, éventuellement, les éléments essentiels du dispositif de protection dans des matériaux légers tels que l’aluminium ou des matériaux composites acier/aluminium. Enfin, le dispositif de protection de l’invention est très compact et réduit le porte-à-faux ce qui le rend donc aisément compatible avec les lignes de style actuelles. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés et détaillés ci-après. est une vue de dessous de la zone arrière d’un véhicule automobile hybride équipé d’une batterie conventionnelle. est une vue de dessous de la zone arrière d’un véhicule automobile hybride équipé d’une batterie permettant une plus grande autonomie. est une vue en perspective de dessous de la zone arrière d’un véhicule automobile hybride équipé d’un mode de réalisation préférentiel du dispositif de protection selon l’invention. est une vue de détail en perspective du mode de réalisation du dispositif de l’invention représenté sur la . est une vue partielle en coupe selon un plan vertical de la zone arrière d’un véhicule automobile hybride équipé d’une première variante de réalisation du dispositif selon l’invention. est une vue en perspective de la zone arrière d’un véhicule automobile hybride équipé d’une seconde variante de réalisation du dispositif de protection selon l’invention. est une vue de détail en perspective de la seconde variante de réalisation du dispositif de protection selon l’invention. est une vue en perspective de la zone arrière d’un véhicule automobile hybride équipé d’une troisième variante de réalisation du dispositif de protection selon l’invention. est une vue de détail en perspective de la troisième variante de réalisation du dispositif de protection selon l’invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques dans la description et sur les figures. Naturellement, les modes de réalisation du dispositif de l’invention illustrés par les figures présentées ci-dessus et décrites ci-après, ne sont donnés qu'à titre d’exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres. L’invention concerne le domaine de la sécurité passive et s’intéresse, plus particulièrement, à la protection contre les chocs à l’arrière de la batterie de traction équipant les véhicules automobiles à motorisation secondaire du type hybride thermique/électrique. Le dispositif de protection de l’invention est apte et destiné, tout à la fois, à contrer la poussée vers l’avant résultant d’un impact à grande vitesse survenant à l’arrière du véhicule en vue de protéger la batterie, en particulier, lorsque celle-ci est surdimensionnée pour des raisons de plus grande autonomie et se trouve déportée au moins en partie vers l’arrière. Subsidiairement, l’invention permet aussi d’éviter les déformations excessives, notamment, en flexion, des longerons du châssis. Les véhicules hybrides sont généralement équipés, de part et d’autre de leur train arrière T, de multiples composants et, notamment, d’un silencieux d’échappement E monté transversalement, d’une batterie B et d’un réservoir R de carburant, comme illustré par la . La batterie B est généralement montée dans un logement ou bac ménagé dans le plancher du véhicule au centre du berceau du train arrière T et à l’avant d’une poutre supérieure 1 s’étendant de façon transversale au-dessus du plancher P derrière le réservoir de carburant R. Le train arrière T est, quant à lui, monté entre deux longerons L s’étendant sous le plancher P du véhicule. Afin d’augmenter l’autonomie du véhicule en mode électrique, il est nécessaire d’augmenter la capacité de la batterie ce qui suppose l’ajout de modules électriques et qui implique, par voie de conséquence, un surdimensionnement ou tout au moins un allongement du bloc batterie B et de son logement. Cet allongement est prévu, selon l’invention, vers l’arrière du véhicule, comme illustré par la et s’accompagne, de préférence, d’une modification de l’orientation du silencieux d’échappement E qui s’étend désormais de façon longitudinale en longeant la batterie B. Une telle orientation est rendue possible par l’amélioration générale du rendement des silencieux d’échappement. Dans cette nouvelle configuration, la distance séparant la batterie B de l’extrémité arrière du véhicule se trouve ainsi raccourcie et l’interface formée auparavant par le silencieux E, initialement en position transversale, a quasiment disparu. En cas de choc à l’arrière du véhicule et sous l’effet de la forte poussée qui en résulte, surtout à grande vitesse, la batterie B se trouve donc directement impactée tandis que les longerons L ont tendance à fléchir et à se soulever. L’invention vise à résoudre ce problème technique en intégrant, entre l’extrémité arrière du véhicule et la batterie B, un dispositif de protection assurant la rigidification et le renfort et limitant ainsi les risques d’intrusion préjudiciables à l’intégrité de la batterie. Comme illustré par les figures 3 et 4, le dispositif de protection de l’invention comprend, en complément de la poutre supérieure 1, au moins une première poutre inférieure de renfort 2 rapportée et fixée sous le plancher P symétriquement à la poutre supérieure 1 et assurant la stabilisation des longerons L. La première poutre 2 de renfort porte des pattes latérales 21 de fixation dont le profil entoure, au moins partiellement, la section des longerons L. Grâce à l’invention et à la combinaison entre les poutres supérieure 1 et inférieure 2, la section des longerons est encadrée et la ligne des longerons est parfaitement équilibrée en étant stabilisée en haut et en bas. Le centre de poussée est ainsi aligné avec celui des longerons ce qui permet d’obtenir un rendement maximal de transfert des efforts et un fort potentiel de tenue mécanique. Cette première poutre 2 de renfort est avantageusement réalisée avec un profilé d’acier FB60 dont l’épaisseur est de 5 mm et les pattes 21 de fixation avec une tôle d’acier FB60 d’épaisseur 4 mm. Il est aussi possible de réaliser l’ensemble formé de la poutre 2 et des pattes 21 en un matériau plus léger tel qu’une fonte d’aluminium. Selon une variante de réalisation illustrée par la , le dispositif de protection selon l’invention comprend une seconde poutre 3 de renfort fixée sous la première poutre 2 de renfort. Selon encore une seconde variante illustrée par les figures 6 et 7, le dispositif de protection de l’invention comprend une plaque 4 s’étendant vers le bas à l’arrière du logement de la batterie B en formant butoir contre les chocs. De préférence, la plaque 4 est supportée par la seconde poutre 3 de renfort et sa paroi verticale 42 est déportée vers l’arrière. La seconde poutre 3 a ainsi, outre sa fonction de rigidification complémentaire de la première poutre 2, une fonction de support de la plaque 4. Cette plaque 4 est pourvue d’une ailette supérieure 41 s’étendant de façon sensiblement horizontale vers l’avant et assurant la liaison avec la seconde poutre de renfort 3 en délimitant, avec la paroi verticale 42 de la plaque, un profil de section en L. En cas de collision à l’arrière, la plaque 4 permet d’accroître la surface impactée (notamment, dans la zone la plus raide de la barrière d’obstacle utilisée lors du test de choc arrière) et de stabiliser le contact entre le véhicule et l’obstacle pendant le choc. De préférence, la plaque 4 présente une échancrure latérale 40 pour le passage du silencieux d’échappement E qui est, dans le cas présent et pour un gain d’espace, orienté longitudinalement. Le silencieux E qui fait saillie au-delà de la plaque 4, participe également à l’absorption de l’énergie cinétique lors du choc. La plaque 4 est avantageusement réalisée en acier FB60 avec une épaisseur comprise entre 3 et 5 mm. Selon une troisième variante illustrée par les figures 8 et 9, le dispositif comprend une série de cloisons verticales 5 (et ici dans la variante illustrée, trois cloisons) formant entretoises entre la plaque 4 et le logement de la batterie B. Ces cloisons sont portées, soit par la plaque 4, comme illustré par la , soit par la paroi du logement de la batterie B et permettent de réduire avantageusement l’épaisseur de la plaque 4 en étant, de préférence, déformables sous l’action de la poussée résultant d’un choc arrière afin d’optimiser la dissipation de l’énergie cinétique. Les cloisons 5 sont réalisées, par exemple, en acier avec une épaisseur de 1,5 mm. Dispositif de protection contre les chocs arrière de la batterie (B) de traction d’un véhicule automobile hybride, ladite batterie étant montée dans un logement ménagé dans le plancher (P) du véhicule entre deux longerons (L) et situé à l’avant d’une poutre supérieure (1) s’étendant de façon transversale au-dessus du plancher, caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, au moins une première poutre (2) de renfort rapportée et fixée sous le plancher (P) symétriquement à la poutre supérieure (1) et assurant la stabilisation des longerons (L). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première poutre (2) de renfort porte des pattes latérales (21) de fixation dont le profil entoure, au moins partiellement, la section des longerons (L). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une seconde poutre (3) de renfort fixée sous ladite première poutre (2). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une plaque (4) s’étendant vers le bas à l’arrière du logement de la batterie (B) en formant butoir contre les chocs. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ladite plaque (4) est supportée par ladite seconde poutre (3) de renfort et est déportée vers l’arrière. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque (4) est pourvue d’une ailette supérieure (42) s’étendant vers l’avant et assurant la liaison avec ladite seconde poutre (3) en délimitant avec ladite plaque (4) un profil en L. Dispositif selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ladite plaque (4) présente une échancrure latérale (40) pour le passage d’un silencieux d’échappement (E). Dispositif selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend une série de cloisons verticales (5) formant entretoises entre ladite plaque (4) et le logement de la batterie (B). Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdites cloisons (5) sont portées par ladite plaque (4) et sont déformables sous l’action de la poussée résultant d’un choc arrière. Véhicule automobile hybride équipé d’un dispositif selon l’une des revendications précédentes pour la protection de la batterie (B) contre les chocs arrière.