Brevet FR3135230A1 — publié le 20231110

Module de plancher central pour un véhicule automobile, véhicule automobile correspondant et son procédé de fabrication L’invention propose un module de plancher central (10, 11) pour un véhicule automobile, comportant les caractéristiques suivantes : le module de plancher central (10, 11) présente une structure d’encadrement (10) présentant un encadrement de batterie (10) ; l’encadrement de batterie (10) comprend plusieurs modules de batterie (11) ; et la structure d’encadrement (10) comprend plusieurs volumes de réservoir (1, 2, 2+) pouvant servir sélectivement à du carburant. L’invention propose en outre un véhicule automobile pourvu d’un tel module de plancher central (10, 11) ainsi qu’un procédé de fabrication de celui-ci. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 4 Module de plancher central pour un véhicule automobile, véhicule automobile correspondant et son procédé de fabrication La présente invention concerne un module de plancher central pour un véhicule automobile. La présente invention concerne en outre un véhicule automobile pourvu d’un tel module de plancher central ainsi que son procédé de fabrication. Le terme de plate-forme désigne, dans la technique automobile, la structure de base technique de tout véhicule sur laquelle sont assemblés des modèles de voitures d’aspects extérieurs les plus divers. Une plate-forme de l’état de la technique comprend de façon générale, outre les composants de la carrosserie, également des réserves d’énergie, des équipements électroniques et autres constituants. Une plate-forme de pointe pour les véhicules à moteur électriques à batterie, dans laquelle la batterie de propulsion est placée entre les essieux dans un cadre stable du groupe de sol, est connue sous le nom de boîtier modulaire de propulsion électrique ou d’électrification (en abrégé MEB de l’allemand « Modularer E-Antriebs-Baukasten » ou « Modularer Elektrifizierungsbaukasten »). Le MEB a été conçu pour les véhicules purement électriques et à ce titre n’est pas adapté aux formes de propulsion hybrides. Du point de vue des équipementiers, une plate-forme électrique limitée à cette utilisation n’est que moyennement rentable. De plus, les autonomies exigées par les utilisateurs et susceptibles d’être atteintes à l’aide des divers concepts de propulsion diffèrent parfois fortement. Les documents DE 102011112648 A1, DE 102016007124 A1, DE 102017213816 A1 et DE 102018209693 A1 divulguent dans ce contexte un boîtier modulaire en mesure de recevoir, en fonction de la variante de propulsion du véhicule, une batterie de traction ou un réservoir de carburant. Le document DE 102011122101 A1 propose en outre d’agencer diverses combinaisons de batterie de traction et éventuellement de réservoir de carburant le long de l’intérieur et des deux côtés du tunnel central, au milieu et à l’arrière du véhicule. Le document DE 102018211220 A1 décrit enfin un agencement similaire, dans lequel des batteries sont prévues des deux côtés du tunnel central, et des réservoirs de carburant dans la partie arrière du véhicule. L’invention propose un module de plancher central pour un véhicule automobile, un véhicule automobile correspondant et un procédé de fabrication de celui-ci. Le module de plancher central pour un véhicule automobile selon l’invention est caractérisé par les caractéristiques suivantes : le module de plancher central présente une structure d’encadrement présentant un encadrement de batterie, l’encadrement de batterie comprend plusieurs modules de batterie, et la structure d'encadrement comprend plusieurs volumes de réservoir pouvant servir sélectivement à d’autres réserves d’énergie, par exemple du carburant. Le module proposé repose ici sur l’idée que le plancher central est en mesure de loger un encadrement de batterie pouvant lui-même servir à loger des réserves d’énergie, par exemple des réservoirs de carburant, piles à combustible, réservoirs d’hydrogène, etc. La répartition spatiale des différentes réserves d’énergie est donc adaptable aux différents concepts de véhicule. L’un des avantages de cette solution est qu’elle ouvre aux équipementiers, à la recherche constante de modularité, la possibilité d’une utilisation des modules de l’invention pour plusieurs types de propulsion, quel que soit le type de plate-forme. La carrosserie brute et le module de plancher central sont conçus pour les accidents les plus défavorables (« worst case » ), si bien que l’utilisation d’autres fluides et volumes ne demande la réalisation d’aucun autre test de sécurité ou crash test. Elle leur permet ainsi de concevoir des sites de production aussi flexibles que possible, permettant la production sur tous les sites de véhicules conventionnels ainsi que de véhicules hybrides rechargeables et de véhicules purement électriques. Il est ainsi possible d’adapter la production de manière optimale, même en cas de scénarios les plus inattendus, et de garantir la meilleure réactivité grâce à une flexibilité élevée. Un autre objet de l’invention comprend un véhicule automobile caractérisé par les caractéristiques suivantes : le véhicule automobile présente un soubassement doté d’un tunnel central, le soubassement comprend un module de plancher central tel qu’évoqué précédemment en relation avec l’invention portant le tunnel central, et le véhicule automobile présente une vessie de réservoir remplissant le deuxième volume de réservoir et le volume supplémentaire. Enfin, un troisième objet de l’invention vise un procédé de fabrication d’un véhicule automobile caractérisé par les caractéristiques suivantes : on effectue le montage préalable d’un module de plancher central tel qu’évoqué précédemment en relation avec l’invention, ladite zone servant sélectivement au carburant ou à d’autres modules de batterie, et on insère le module de plancher central prémonté dans le véhicule automobile. D’autres modes d’exécution avantageux de l’invention sont indiqués ci-après. Il peut par exemple y avoir, à côté d'une zone réservée à la batterie du module de plancher central, une zone pouvant être utilisée au choix pour le carburant ou d'autres modules de batterie. Cette zone peut comprendre le deuxième volume de réservoir. Certaines zones du module de plancher central peuvent également être exploitées pour créer de l’espace dans l’habitacle (espace pour les pieds) ou pour des fixations en lien avec les accidents (siège). Cela permet aux utilisateurs d'adapter le véhicule à leurs besoins pratiques à l'aide de modules de remplacement auprès de son concessionnaire, par exemple en installant une batterie plus puissante ou un réservoir de carburant de plus grande capacité aux dépens de la batterie. Le concept de module de plancher central permet de réagir aux sauts technologiques en ce qui concerne les réserves d’énergie embarquées. On peut enfin prévoir un prémontage du module de plancher central conjointement à la batterie, la zone susmentionnée servant sélectivement, ainsi qu’il est décrit, au carburant ou à d’autres modules de batterie, et l’insertion du module de plancher central prémonté dans le véhicule automobile. Grâce au prémontage, différentes réserves d’énergie peuvent être mises en œuvre avec un concept de montage. Il est en outre possible d’installer la plate-forme en une seule étape dans le véhicule et donc de fabriquer, selon l’autonomie et le schéma d’utilisation voulus, un véhicule hybride ou bien un véhicule purement électrique ne souffrant d’aucune restriction d’accès localisée. Un véhicule hybride rechargeable à grosse batterie de traction et petit réservoir de carburant peut, dans le premier cas, tout aussi bien être mis en pratique pour un prolongateur d’autonomie à moteur à combustion (« range extende r » ), qu’un véhicule hybride rechargeable à autonomie optimisée doté d’une petite batterie de traction et d’un gros réservoir de carburant pour un prolongateur d’autonomie à moteur électrique. Cette approche offre des avantages particuliers, par exemple dans le cas d’un soubassement de voiture à tunnel central. Une telle élévation entre les sièges abrite, dans les véhicules plus anciens à transmission standard, l’arbre à cardan, depuis le moteur sur l’avant jusqu’à l’essieu entraîné arrière, et peut également servir à renforcer la carrosserie et à loger le système d’échappement, la tringlerie de commande, les conduites de refroidissement, les freins ou des modules de batterie. De nombreux véhicules électriques présentent un tunnel central bien que celui-ci ne soit essentiel ni pour la structure ni pour le renfort. Le module de plancher portant le tunnel peut, dans ce cas, comporter dans sa zone variable une vessie de réservoir qui remplit le volume supplémentaire inexploité dans le tunnel central, en supplément au volume présent entre les modules de batterie. Dans le même temps, le tunnel central peut en même temps être utilisé d'une manière bien connue pour réaliser des concepts de rangement pour les passagers. Des exemples de réalisation de l’invention sont représentés dans les figures ci-dessous et seront décrits dans de plus amples détails plus en avant. est une représentation schématique de l’idée conceptuelle mettant en œuvre la plate-forme MEB. est une vue de côté en transparence partielle d’un véhicule automobile pourvu d’un tunnel central. est une vue de dessus en transparence partielle du véhicule automobile. représente une coupe explicitant l’idée conceptuelle, réalisée perpendiculairement à l’axe de roulis (« coupe X »). est un mode d’exécution de l’invention à plancher plat et une seule réserve d’énergie. est un mode d’exécution de l’invention à plancher plat et deux réservoirs de carburant. est un mode d’exécution de l’invention à plancher plat et réserves d’énergie de différents types. Une revue d’ensemble des figures 1 à 3 illustre l’idée fondamentale de l’invention au moyen du plancher central d’un soubassement qui, en fonction de la rigidité structurelle voulue, peut être réalisé avec ou sans tunnel. Un premier volume de réservoir (1) de la structure décrit l’encombrement sous le siège arrière et les accès à la pompe à carburant et à l'unité d'alimentation sont réalisés par des ouvertures de la carrosserie brute. Un deuxième volume de réservoir (2) entre les modules de batterie (11) définit la zone librement définissable (20) dans le milieu du véhicule dans le cas d’un plancher plat sans tunnel central. Dans le cas d’un soubassement à tunnel central, sa taille définit enfin le volume supplémentaire (2+) disponible pour élargir le deuxième volume de réservoir (2). Ainsi qu’il ressort déjà de la , la structure du plancher central comprend en outre un encadrement de batterie (10) renfermant totalement les volumes de réservoir (1, 2, 2+) dans la vue de dessus conforme aux figures. La fonction de cet encadrement de batterie (10) est pleinement perceptible dans la , qui place figurativement côte à côte la coupe X du véhicule à hauteur du siège conducteur, représentée sur la gauche, et la coupe X à hauteur de la banquette arrière, représentée sur la droite. L’encadrement de batterie (10) comprend ainsi deux rangées de modules de batterie (11) qui renferment entre elles le deuxième volume de réservoir (2) et tout volume supplémentaire (2+) éventuel. Cela définit ainsi une zone (20) du plancher central favorable au choix de réserve d’énergie (2, 2+, 10) et offrant une configuration variable dans sa largeur, susceptible d’être mise en œuvre de manière sélective pour du carburant, par exemple dans une vessie de réservoir remplissant le deuxième volume de réservoir (2) et le volume supplémentaire (2+), ou pour d’autres modules de batterie (11). Cette liberté de conception est illustrée dans les figures 5 à 7 à l’aide d’un concept de véhicule à plancher plat et donc sans tunnel central. Ainsi qu’il a été établi, la structure d’encadrement est conçue dans l’optique d’une flexibilité maximale, tout en répondant aux exigences les plus élevées en cas de collision. À cet égard, la attire l’attention tout d’abord sur l’ossature de renfort (13, 14) de la structure d'encadrement (10, 13, 14). Celle-ci présente en l'espèce une structure longitudinale rigidifiée par les modules de batterie (11) et une structure transversale formée par des renforcements (15) (14) qui confèrent à l’ossature de renfort (13, 14) sa structure globale. Il s'ensuit immédiatement qu’une telle ossature de renfort (13, 14) peut également être utilisé dans un soubassement à tunnel central sans s’éloigner du cadre de l’invention. Le mode d’exécution selon la est non seulement compatible avec la mise en œuvre d’une réserve d’énergie, mais la structure d’encadrement (10, 13, 14) représentée dans la loge également deux réservoirs de carburant : un premier volume de réservoir (1) sous la banquette arrière du véhicule automobile et un deuxième volume de réservoir (2) le long de la zone centrale (20 – ), ainsi qu’il est décrit ci-dessus. Le renforcement transversal (15) a fonction de pièce de montage, lors du prémontage, permettant la mise en place du réservoir dans le deuxième volume de réservoir (2) pour également pouvoir utiliser ce dernier pour du carburant. Bien que ce réservoir inférieur soit de préférence introduit par le haut dans la structure d’encadrement (10, 13, 14), la structure peut tout aussi bien être de conception inversée, au centre du véhicule, lorsque le réservoir inférieur doit être démonté par le dessous. Il peut être prévu que lors du prémontage, on mette en place un réservoir dans le deuxième volume de réservoir (2), cette mise en place s’effectuant à l’aide d’un renforcement transversal (15) de la structure d’encadrement (10, 13, 14). Le module de plancher central (10-15) prémonté de la sorte est alors inséré soit par vissage de la structure d’encadrement (10, 13, 14) à un soubassement o à un bas de caisse du véhicule automobile, soit par vissage de sa structure d’encadrement (10, 13, 14) dans le soubassement et avec les bas de caisse du véhicule automobile. Enfin, bien que cela ne soit pas représenté, le système complet entouré d’un carter est fermé par un couvercle. La polyvalence du module de plancher central (10-15) proposé est soulignée par le mode d’exécution selon la . Dans cette variante, le deuxième volume de réservoir (2) est d’aspect plus petit par souci de gain de place à l’intérieur de l’encadrement de batterie (10) pour la boîte de jonction (12) des modules de batterie (« battery junction box » , BJB). Vue dans le sens de la conduite, ici indiqué par une large flèche pointant vers le bas et vers la gauche dans le cadre de la figure, la boîte de jonction (12) est agencée, vue dans le sens de la conduite, devant le deuxième volume de réservoir (2), plus précisément la boîte de jonction (12) parallélépipédique est ici agencée au centre, devant le renforcement transversal (15) avant et le deuxième volume de réservoir (2) de la structure d’encadrement (10, 13, 14). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. Module de plancher central (10-15) pour un véhicule automobile, caractérisé par les caractéristiques suivantes : le module de plancher central (10-15) présente une structure d’encadrement (10, 13, 14) présentant un encadrement de batterie (10), l’encadrement de batterie (10) comprend plusieurs modules de batterie (11), et la structure d'encadrement (10, 13, 14) comprend plusieurs volumes de réservoir (1, 2, 2+) pouvant servir sélectivement à d’autres réserves d’énergie, par exemple du carburant. Module de plancher central (10-15) selon la revendication 1, caractérisé par les caractéristiques suivantes : les volumes de réservoir (1, 2, 2+) comprennent un premier volume de réservoir (1) sous une banquette arrière du véhicule automobile, les volumes de réservoir (1, 2, 2+) comprennent un deuxième volume de réservoir (2) entre les modules de batterie (11), et les volumes de carburant (1, 2, 2+) comprennent un volume supplémentaire (2+) dans un tunnel central du véhicule automobile. Module de plancher central (10-15) selon la revendication 2, caractérisé par les caractéristiques suivantes : le module de plancher central (10-15) présente une boîte de jonction (12) destinée aux modules de batterie (11), et la boîte de jonction (12) est agencée, vue dans le sens de la conduite, devant le deuxième volume de réservoir (2). Module de plancher central (10-15) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par les caractéristiques suivantes : la structure d'encadrement (10, 13, 14) présente une ossature de renfort (13, 14), et l’ossature de renfort (13, 14) présente une structure longitudinale (13) rigidifiée par les modules de batterie (11). Module de plancher central (10-15) selon la revendication 4, caractérisé par les caractéristiques suivantes : le module de plancher central (10-15) présente des renforcements transversaux (15), et l’ossature de renfort (13, 14) présente une structure transversale (14) rigidifiée par les renforcements transversaux (15). Module de plancher central (10-15) selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé par les caractéristiques suivantes : le module de plancher central (10-15) présente une zone (20) pouvant servir sélectivement au carburant ou à d’autres modules de batterie (11), et ladite zone (20) comprend le deuxième volume de réservoir (2). Véhicule automobile caractérisé par les caractéristiques suivantes : le véhicule automobile présente un soubassement doté d’un tunnel central, le soubassement comprend un module de plancher central (10-15) selon l’une des revendications 2 à 6 portant le tunnel central, et le véhicule automobile présente une vessie de réservoir (2, 2+) remplissant le deuxième volume de réservoir (2) et le volume supplémentaire (2+). Procédé de fabrication d’un véhicule automobile, caractérisé par les caractéristiques suivantes : on effectue le montage préalable d’un module de plancher central (10-15) selon la revendication 6, ladite zone (20) servant sélectivement au carburant ou à d’autres modules de batterie (11), et on insère le module de plancher central (10-15) prémonté dans le véhicule automobile. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par l’une au moins des caractéristiques suivantes : l’insertion s’effectue par vissage de la structure d’encadrement (10, 13, 14) à un soubassement du véhicule automobile, ou l’insertion s’effectue par vissage de la structure d’encadrement (10, 13, 14) à un bas de caisse du véhicule automobile. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par les caractéristiques suivantes : lors du prémontage, on met en place un réservoir dans le deuxième volume de réservoir (2), et ladite mise en place s’effectue à l’aide d’un renforcement transversal (15) de la structure d’encadrement (10, 13, 14).