Brevet FR3143484A1 — publié le 20240621

L’invention concerne un dispositif absorbeur d’énergie (1) pour poutre pare-chocs de véhicule automobile configuré pour être disposé entre une poutre pare-chocs et l’extrémité d’un longeron d’un véhicule automobile en regard de la poutre pare-chocs, le dispositif absorbeur d’énergie (1) s’étendant suivant une direction longitudinale (L) entre la poutre pare-chocs et le longeron et présentant une extrémité avant (2) et une extrémité arrière (3) opposées l’une à l’autre suivant la direction longitudinale (L), dans lequel le dispositif absorbeur d’énergies (1) comprend un corps (4) reliant l’extrémité avant (2) et l’extrémité arrière (3) et configuré pour absorber de l’énergie lors d’un choc, le corps (4) étant au moins partiellement réalisé dans un matériau comprenant un ensemble de fibres continues s’étendant suivant la direction longitudinale (L), les fibres continues étant encapsulés dans un matériau choisi parmi la résine thermodurcissable et le polymère thermoplastique. Figure pour l’abrégé : Figure 1 Dispositif absorbeur d’énergie La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs absorbeurs d’énergie équipant des véhicules automobiles. Plus particulièrement, l’invention se rapporte aux dispositifs absorbeurs d’énergie disposé au niveau d’un pare-chocs de véhicule automobile. Les dispositifs absorbeurs d’énergie des véhicules automobiles sont habituellement installés entre un pare-chocs et un longeron dudit véhicule. Qu’ils soient positionnés au niveau du pare-chocs avant ou du pare-chocs arrière du véhicule automobile, les dispositifs absorbeurs d’énergie ont pour fonction d’absorber au moins en partie l’énergie transférée au véhicule lors de potentiels impacts avec des éléments extérieurs. Plus particulièrement, les dispositifs absorbeurs d’énergie permettent d’éviter que cette énergie soit transmise intégralement aux longerons du véhicule et de limiter ainsi leur déformation lors de ces impacts, étant entendu que le remplacement d’un longeron, élément structurel important du soubassement du véhicule, nécessiterait des opérations coûteuses. De tels dispositifs absorbeurs d’énergie peuvent être réalisés avec une structure principalement faite d’une matière métallique, mais afin d’améliorer les propriétés d’absorption, il est connu d’avoir des dispositifs absorbeurs d’énergie composés au moins en partie d’une matière plastique ou composite. Or, la fabrication de tels dispositifs absorbeurs d’énergie peut s’avérer complexe car, en fonction de la matière utilisée, plusieurs procédés sont à mettre en place pour obtenir des géométries nécessaires, tel que l’emboutissage, le soudage, le moulage par injection, etc. De plus, les dispositifs absorbeurs d’énergie en plastique ou plastique composite nécessitent une longueur de course importante pour absorber l’énergie générée lors d’un impact du véhicule. De ce fait, le volume de ces dispositifs absorbeurs d’énergie doit être suffisamment grand afin de permettre l’intrusion, alors que les constructeurs d’automobiles demandent de plus en plus des dispositifs absorbeurs d’énergie compacts. Le but de l’invention est donc de remédier aux problèmes susmentionnés et de proposer un dispositif absorbeur d’énergie facile à fabriquer tout en permettant d’assurer l’encaissement des efforts en cas de chocs. Un autre but de l’invention est de proposer un dispositif absorbeur d’énergie ayant un volume réduit à performances égales. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif absorbeur d’énergie pour poutre pare-chocs de véhicule automobile configuré pour être disposé entre une poutre pare-chocs et l’extrémité d’un longeron d’un véhicule automobile en regard de la poutre pare-chocs, le dispositif absorbeur d’énergie s’étendant suivant une direction longitudinale entre la poutre pare-chocs et le longeron et présentant une extrémité avant et une extrémité arrière opposées l’une à l’autre suivant la direction longitudinale, dans lequel le dispositif absorbeur d’énergies comprend un corps reliant l’extrémité avant et l’extrémité arrière et configuré pour absorber de l’énergie lors d’un choc, le corps étant au moins partiellement réalisé dans un matériau comprenant un ensemble de fibres continues s’étendant suivant la direction longitudinale, les fibres continues étant encapsulés dans un matériau choisi parmi la résine thermodurcissable et le polymère thermoplastique. Le corps peut être fabriqué à partir d’un procédé dit « de pultrusion » qui consiste à faire dérouler un rouleau de fibres continues avant l’imprégnation desdites fibres, au trempe ou par injection, dans une résine ou un polymère enveloppant les fibres. Les fibres imbibées sont ensuite tirées à travers une longue filière chauffée qui contrôle la teneur en résine ou la fusion du polymère et détermine la forme finale du corps. Le produit est ensuite coupé à la longueur souhaitée. Les fibres continues sont faites de verre, de carbone ou encore d’aramide. Le procédé de pultrusion permet la production de profilés de section constante en grande série. De plus, un corps de dispositif absorbeur d’énergie issue de pultrusion offre des performances élevées en absorbant l’énergie sur une faible longueur. Le volume du dispositif absorbeur d’énergie est donc réduit. Le dispositif absorbeur d’énergie selon l’invention peut en outre comprendre au moins une des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - Le dispositif absorbeur d’énergie comprend des moyens de fixation agencés respectivement à l’extrémités avant et l’extrémité arrière, les moyens de fixation étant configurés pour fixer le dispositif absorbeur d’énergie à la poutre pare-chocs et au longerons. Les moyens de fixation peuvent être des platines métalliques issues de tôle pliée ou emboutie, ou des platines en plastique ou composite surmoulées de plastique. Les moyens de fixation peuvent également intégrer de différentes fonctionnalités, telle qu’un anneau de remorquage. - Le corps est relié aux moyens de fixation par une liaison mécanique telle qu’un système vis-écrou ou un rivetage. La liaison mécanique peut être renforcé par une application de colle ce qui permet de renforcer la liaison susmentionnée et de bloquer les fibres mises à nu par le tronçonnage lors du procédé de pultrusion. - Le corps est relié aux moyens de fixation par surmoulage. - Le corps comprend une paroi s’étendant selon la direction longitudinale et formant au moins une cavité traversante dans la paroi. - Le corps comprend au moins une nervure de renfort agencée dans la cavité et s’étendant dans la direction longitudinale (L). La nervure présente une épaisseur sensiblement constante. La forme et l’agencement de la nervure est définie dans la filière lors de la pultrusion du corps. Après le tronçonnage, la nervure présente la même longueur que la paroi. La nervure permet de rigidifier le corps et d’augmenter la capacité d’absorption d’énergie en cas d’impact. - Le dispositif absorbeur d’énergie comprend un élément d’amortissement, tel qu’une mousse expansive en polyéthylène ou polyuréthane ou polystyrène, dans la cavité. L’élément d’amortissement permet une absorption d’énergie plus élevée. Avantageusement, l’élément d’amortissement occupe la totalité de l’espace disponible dans la cavité ce qui permet d’empêcher que toute matière liquide n’entre dans la cavité, par exemple lors d’un surmoulage du corps pour former des nervurages et des interfaces en plastique. Il s’agit donc également d’un élément de remplissage. L’élément d’amortissement peut être introduit dans le corps pultrudé par injection de matière dans la filière chauffée. L’élément d’amortissement peut également être inséré dans le corps pultrudé après la découpe. - Le dispositif absorbeur d’énergie comprend un insert agencé entre l’extrémité avant et l’extrémité arrière, l’insert entourant au moins partiellement le corps. L’intégration d’un insert à dispositif absorbeur d’énergie permet de gagner en rigidité et d’absorber plus d’énergie pour une même course lors d’un phénomène d’écrasement. L’insert peut être une pièce en composite rapporté dans un second temps par collage ou autre moyen de fixation mécanique. Il peut aussi être rapporté pendant le procédé de moulage du corps du dispositif absorbeur d’énergie. Avantageusement, l’insert s’étendant également selon la direction longitudinale (L) et a la même longueur que le corps. Une zone de l’insert entour au moins partiellement le corps et est en contact avec ce dernier. - L’insert est réalisé dans un matériau comprenant de fibres continues et de thermoplastique. L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un pare-chocs, un longeron et au moins un dispositif absorbeur d’énergie tel que décrit précédemment, le dispositif absorbeur d’énergie étant disposé entre le pare-chocs et le longerons. L’invention a encore pour objet un procédé de fabrication d’un dispositif absorbeur d’énergie tel que décrit précédemment comprenant les étapes suivantes : - réaliser le corps par un procédé de pultrusion, - réaliser les moyens de fixation tels que décrits précédemment, - relier le corps aux moyens de fixation avec une liaison mécanique. L’invention a encore pour objet un procédé de fabrication d’un dispositif absorbeur d’énergie tel que décrit précédemment comprenant les étapes suivantes : - réaliser le corps par un procédé de pultrusion, - réaliser les moyens de fixation tels que décrits précédemment par un procédé de surmoulage du corps. D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtrons plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels : représente une vue en perspective et en éclaté d’un dispositif absorbeur d’énergie selon un premier exemple de l’invention ; représente une vue en perspective du dispositif absorbeur d’énergie de la ; est en ensemble de figures 3a, 3b et 3c, chacune représentant une vue en perspective d’un corps faisant partie du dispositif absorbeur d’énergie de la ; est une vue en perspective avec une coupe partielle d’un dispositif absorbeur d’énergie selon un deuxième exemple de l’invention ; est un ensemble de figures 5a et 5b représentant un dispositif absorbeur d’énergie selon un troisième exemple de l’invention ; est un ensemble de figures 6a et 6b représentant un dispositif absorbeur d’énergie selon un quatrième exemple de l’invention ; Dans la description détaillée qui va suivre, les dénominations « longitudinale », « transversale » et « verticale » se réfèrent à l’orientation du véhicule automobile selon l’invention. Une direction longitudinale correspond à une direction d’extension principale du véhicule automobile, cette direction longitudinale étant parallèle à la chaussée sur laquelle est destinée à circuler le véhicule. Les dénominations « avant » et « après » se réfèrent à l’avancement du véhicule. Par exemple, l’extrémité avant correspond à une extrémité qui se situe plus à l’avant du véhicule par rapport à l’extrémité arrière. Un dispositif absorbeur d’énergie, ci-après « dispositif » et désigné par la référence 1, est représenté à la . Le dispositif 1 est configuré pour être intégré dans un système de pare-chocs pour véhicule automobile et est généralement disposé entre une poutre pare-chocs et l’extrémité d’un longeron du véhicule en regard de la poutre pare-chocs. Ce type de dispositif est également dénommé « crashbox » dans le jargon. Tel que visible aux figures 1 et 2, le dispositif 1 s’étend suivant une direction longitudinale (L) entre la poutre pare-chocs et le longeron d’un véhicule et présente une extrémité avant 2 et une extrémité arrière 3 opposées l’une à l’autre suivant la direction longitudinale (L). Le dispositif 1 comprend un corps 4 reliant l’extrémité avant 2 et l’extrémité arrière 3, le corps 4 étant configuré pour absorber de l’énergie lors d’un choc. Par ailleurs, le dispositif 1 comprend des moyens de fixation 5, 6 agencés respectivement à l’extrémité avant 2 et l’extrémité arrière 3 du dispositif 1. Dans l’exemple illustré par les figures 1 et 2, les moyens de fixation 5, 6 sont présentés sous forme de platines métalliques pourvues de trous de fixation 21, 31. Les platines peuvent également être faites en plastique ou en composite surmoulées de plastique. La platine agencée à l’extrémité avant 2 comprend en outre un cylindre taraudé 22 configuré pour recevoir un accessoire du véhicule, tel qu’un anneau de remorquage. Le cylindre taraudé 22 est par exemple agencé au centre de la platine, tel qu’illustré par les figures 1 et 2. Les moyens de fixation 5, 6 sont configurés pour fixer le dispositif 1 à la poutre pare-chocs et au longerons. Pour ce faire, le corps 4 est relié aux moyens de fixation 5, 6 par une liaison mécanique 7, 8. Dans l’exemple illustré par les figures 1 et 2, le dispositif 1 comprend des rivets 7 configurés pour coopérer avec des trous de fixation 21, 31 sur les platines 5, 6 et des trous traversants présents aux extrémités avant et arrière du corps 4 afin de rendre les platines 5, 6 et le corps 4 solidaires les uns par rapport aux autres comme montré à la . Par ailleurs, cette liaison mécanique 7, 8 est renforcé par la présence d’une bande de colle 8 appliquée sur le pourtour des ouvertures avant et arrière du corps 4. La illustre plusieurs exemples du corps 4 du dispositif 1. Le corps 4 dans ces exemples est obtenu par un procédé de pultrusion décrit plus haut. Ainsi, le corps 4 fait d’un matériau comprenant un ensemble de fibres continues s’étendant suivant la direction longitudinale (L), les fibres continues étant encapsulés dans un matériau choisi parmi la résine thermodurcissable et le polymère thermoplastique. Tel que visible aux figures 3a, 3b et 3c, le corps 4 présente une forme parallélépipède rectangle et comprend une paroi 41 s’étendant selon la direction longitudinale (L) et formant un corps creux présentant au moins une cavité 9 traversante dans la paroi 41. Afin de rigidifier le corps 4, ce dernier peut comprend une ou plusieurs nervures 42 de renfort agencées dans la cavité 9 et s’étendant dans la direction longitudinale (L). Dans l’exemple illustré à la figure 3a, le corps 4 comprend deux nervures 42 parallèles divisant la cavité 9 en trois compartiments sensiblement à volume égal ; selon l’exemple illustré à la figure 3b, le corps 4 comprend deux nervures 42 qui se croisent, formant ainsi quatre compartiments dans la cavité 9 ; dans l’exemple tel que visible à la figure 3c, le corps 4 comprend trois nervures 42 formant un « Z » vu de profil, divisant ainsi la cavité 9 en quatre compartiments. La illustre un dispositif absorbeur d’énergie selon un deuxième mode de réalisation de l’invention dans lequel le dispositif 1 comprend un élément d’amortissement 43 dans la cavité 9. L’élément d’amortissement 43 peut être notamment une mousse en polyéthylène, polyuréthane ou polystyrène. Avantageusement, l’élément d’amortissement 43 occupe la totalité de l’espace disponible dans la cavité 9. Ce deuxième mode de réalisation est compatible avec les différents exemples de corps 4 creux décrit ci-dessus et illustrés par la . En fonction de la géométrie du corps 4, le nombre de mousse et la taille de chaque mousse peut être adaptée pour remplir totalement les compartiments formés par les nervure 42. La représente un dispositif absorbeur d’énergie selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 1 comprend, en plus du corps 4 pultrudé, un insert 10 agencé entre l’extrémité avant 2 et l’extrémité arrière 3. Tel qu’illustré par la figure 5a, l’insert 10 est formé par une feuille 10 d’un matériau composite comprenant, par exemple, des fibres continues et de thermoplastique. La feuille 10 en composite est, par exemple, thermoformée pour former des creux et des sommets. Dans ce mode de réalisation, le corps 4 présente un profil sensiblement trapézoïdal, la petite base du trapèze est agencée dans un creux formé par l’insert 10 dont le profil entoure à la fois la petite base et les côtés non-parallèles du trapèze lorsque l’insert 10 et le corps 4 sont assemblés pour former le dispositif 1 (figure 5b). Le corps 4 comprend en outre une nervure 42 parallèle à la grande base. Dans ce troisième mode de réalisation, le corps 4 est relié aux moyens de fixation 5, 6 par surmoulage. Par exemple, le corps 4 et l’insert 10 sont positionnés l’un par rapport à l’autre comme décrit plus haut et montré à la figure 5b. L’ensemble est ensuite placé dans un moule avant l’injection d’un plastique qui va former un cage 12 et qui va enrober le corps 4 et l’insert 10 à l’issue du surmoulage. Le corps 4 et l’insert 10 sont maintenus en place par le cage 12 surmoulé. Les moyens de fixation 5, 6 sont également formés lors du surmoulage et font partie du cage 12 tel que visible à la figure 5a. Les trous de fixation 21, 31 sont réalisés dans un second temps sur les moyens de fixation 5, 6 par une étape d’usinage. Un quatrième mode de réalisation illustré à la est distingué du troisième mode de réalisation par le fait que le cage 12 est obtenu par un procédé de surmoulage de l’insert 10 seul. Le corps 4 est inséré par la suite dans le cage 12 en respectant le même positionnement que dans le troisième mode de réalisation par rapport à l’insert 10. Une fois que le corps 4 est mis en place (Fig.6b), il est fixé au cage 12, donc aux moyens de fixation 5, 6, par une liaison mécanique, telle que vissage, rivetage et collage. Le moyen d’amortissement 43 tel que décrit plus haut et illustré par la peut être utilisé aussi bien dans le troisième mode de réalisation que dans le quatrième mode de réalisation. Cette option est d’autant plus intéressante dans un procédé de surmoulage car le moyen d’amortissement 43 permet d’évite une éventuelle fuite de matière dans les cavités du corps 4 lors de l’injection de plastique. Dispositif absorbeur d’énergie (1) pour poutre pare-chocs de véhicule automobile configuré pour être disposé entre une poutre pare-chocs et l’extrémité d’un longeron d’un véhicule automobile en regard de la poutre pare-chocs, le dispositif absorbeur d’énergie (1) s’étendant suivant une direction longitudinale (L) entre la poutre pare-chocs et le longeron et présentant une extrémité avant (2) et une extrémité arrière (3) opposées l’une à l’autre suivant la direction longitudinale (L), dans lequel le dispositif absorbeur d’énergies (1) comprend un corps (4) reliant l’extrémité avant (2) et l’extrémité arrière (3) et configuré pour absorber de l’énergie lors d’un choc, le corps (4) étant au moins partiellement réalisé dans un matériau comprenant un ensemble de fibres continues s’étendant suivant la direction longitudinale (L), les fibres continues étant encapsulés dans un matériau choisi parmi la résine thermodurcissable et le polymère thermoplastique. Dispositif absorbeur d’énergie selon la revendication précédente comprenant des moyens de fixation (5, 6) agencés respectivement à l’extrémité avant (2) et l’extrémité arrière (3), les moyens de fixation (5, 6) étant configurés pour fixer le dispositif absorbeur d’énergie (1) à la poutre pare-chocs et au longerons. Dispositif absorbeur d’énergie selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le corps (4) est relié aux moyens de fixation (5, 6) par une liaison mécanique (7, 8). Dispositif absorbeur d’énergie selon la revendication 2 dans lequel le corps (4) est relié aux moyens de fixation (5, 6) par surmoulage. Dispositif absorbeur d’énergie selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le corps (4) comprend une paroi (41) s’étendant selon la direction longitudinale (L) et formant au moins une cavité (9) traversante dans la paroi (41). Dispositif absorbeur d’énergie selon la revendication précédente dans lequel le corps (4) comprend au moins une nervure (42) de renfort agencée dans la cavité (9) et s’étendant dans la direction longitudinale (L). Dispositif absorbeur d’énergie selon l’une des revendications 5 ou 6 comprenant un élément d’amortissement (43), tel qu’une mousse, dans la cavité (9). Dispositif absorbeur d’énergie selon l’une des revendications précédentes comprenant un insert (10) agencé entre l’extrémité avant (2) et l’extrémité arrière (3), l’insert entourant au moins partiellement le corps (4). Dispositif absorbeur d’énergie selon la revendication précédente dans lequel l’insert (10) est une pièce en composite, de préférence l’insert (10) est formé par une feuille (10) d’un matériau composite comprenant des fibres continues et de thermoplastique Véhicule automobile comprenant un pare-chocs, un longeron et au moins un dispositif absorbeur d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif absorbeur d’énergie (1) étant disposé entre le pare-chocs et le longerons. Procédé de fabrication d’un dispositif absorbeur d’énergie selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 9 comprenant les étapes suivantes : - réaliser le corps (4) par un procédé de pultrusion, - réaliser les moyens de fixation (5, 6) selon la revendication 2, - relier le corps (4) aux moyens de fixation (5, 6) avec une liaison mécanique. Procédé de fabrication d’un dispositif absorbeur d’énergie selon l’une quelconque des revendication 1 à 2 et 4 à 9 comprenant les étapes suivantes : - réaliser le corps (4) par un procédé de pultrusion, - réaliser les moyens de fixation (5, 6) selon la revendication 2 par un procédé de surmoulage du corps (4).