Brevet FR3159951A1 — publié le 20250912

L’invention concerne un longeron (L) pour la structure d’un véhicule automobile, comprenant un corps creux comprenant deux parois latérales (11) à l’opposé l’une de l’autre, et une structure de renfort (2) logée dans ledit corps creux (1). L’invention consiste en ce que la structure de renfort (2) est une structure cellulaire comprenant au moins deux rangées de cellules définies par des éléments tubulaires assemblés, l’axe longitudinal des éléments tubulaires s’étendant perpendiculairement à l’axe longitudinal du corps creux et à l’axe transversal du corps creux entre les deux parois latérales (11). Figure 2 Longeron pour la structure d’un véhicule automobile La présente invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles, en particulier à motorisation électrique ou hybride. L’invention se rapporte plus précisément, au domaine de la sécurité passive réglementaire et consumériste, et notamment par rapport au choc latéral poteau, dans un véhicule automobile pourvu d’un module de batterie fermé, fixé sous le sous-bassement du véhicule. Lors d’un choc latéral du véhicule électrique, encore appelé choc poteau, deux conditions principales doivent être respectée pour protéger les occupants des risques électriques et chimiques et contre le déclenchement d’incendies. Il est d’abord nécessaire de préserver l’intégrité de la batterie pour éviter tout contact de la batterie avec son environnement lors du choc, puis il est nécessaire de s’assurer que l’accélération des cellules de la batterie ne dépasse pas une valeur limite de 60 g. Dans le brevet US20220315110 est décrit un dispositif de renforcement de longeron de côté de caisse en mettant en place une double structure en nid d’abeilles en composite avec une orientation du nid d’abeille, axe longitudinal des alvéoles selon l’axe y ou x et y du véhicule. Les deux structures sont superposées selon l’axe y. Cependant un tel renfort présente un encombrement qui ne peut être utilisé sur toutes les plateformes de véhicule. Le longeron est un élément constitutif de la structure d’un véhicule automobile qui s’étend de chaque côté du soubassement entre l’avant et l’arrière de cette structure. Lors d’un choc latéral, dit choc poteau, le longeron va subir une déformation en direction du centre du soubassement donc du module de batterie sous le sous-bassement. Aussi, afin de limiter l’intrusion lors d’un choc latéral, il est connu d’implanter dans un longeron une structure déformable telle qu’une poutre extrudée en aluminium de raideur importante et dont la déformation contribue à préserver l’intégrité de la batterie lors d’une collision avec choc latéral. Toutefois, la conséquence est une décélération importante des modules de batterie en cours de choc. L'invention a donc pour but de pallier les inconvénients cités de l'art antérieur en proposant un longeron avec lequel on obtient une transmission des efforts optimisée permettant de dissiper l’énergie de choc et de diminuer la décélération des cellules de batterie. A cet effet, l'invention a pour objet un longeron pour la structure d’un véhicule automobile, comprenant un corps creux présentant deux parois latérales à l’opposé l’une de l’autre, et une structure de renfort logée dans ledit corps creux, caractérisé en ce que la structure de renfort est une structure cellulaire comprenant au moins deux rangées de cellules définies par des éléments tubulaires assemblées, l’axe longitudinal des éléments tubulaires de la structure s’étendant perpendiculairement à l’axe longitudinal du corps creux et à l’axe transversal du corps creux entre les deux parois latérales. De manière avantageuse, la structure cellulaire permet une dissipation optimisée de l’énergie de choc par déformation progressive et une répartition homogène des efforts de par la géométrie des éléments tubulaires. De manière préférée, les au moins deux rangées d’éléments tubulaires sont maintenues entre deux plaques, de préférence en tôle, assemblées pour l’une contre la première rangée d’éléments tubulaires et pour l’autre contre la dernière rangée d’éléments tubulaires, par collage ou tout autre moyen de fixation approprié des plaques contre les parois des éléments tubulaires. Selon une forme de réalisation préférée, les éléments tubulaires sont des éléments tubulaires de forme hexagonale, assemblés en au moins deux rangées formant ainsi une structure cellulaire en nid d’abeille. Cette structure cellulaire en nid d’abeille est particulièrement avantageuse pour dissiper l’énergie par une déformation progressive et pour répartir de manière homogène les efforts du fait de la géométrie hexagonale des cellules. L’invention a donc pour objet également une structure de véhicule automobile, comprenant deux longerons selon l’invention, dans laquelle chaque longeron est installé sur la structure de véhicule automobile, de manière à s’étendre le long d’un côté du soubassement avec son axe longitudinal s’étendant selon l’axe longitudinal X du véhicule, l’axe transversal entre les deux parois latérales du longeron s’étendant selon l’axe transversal Y du véhicule et l’axe longitudinal des éléments tubulaires du dispositif de renfort s’étendant selon l’axe Z du véhicule. De manière avantageuse, lorsque les longerons sont installés sur la structure, ceux-ci s’étendent le long de chaque côté du soubassement avec les parois latérales du corps creux du longeron qui sont pour l’une côté soubassement et pour l’autre côté extérieur du véhicule, formant la face d’impact d’un choc latéral, s’étendant dans un plan défini par l’axe longitudinal X et l’axe Z du véhicule. Les axes des cellules formées des éléments tubulaires qui composent la structure cellulaire de renfort, sont ainsi positionnés normaux au sol, orientés suivant l’axe Z du véhicule. En cas de collision avec un poteau, le dispositif de renfort selon l’invention et plus particulièrement la structure cellulaire en nid d’abeille permet : - une dissipation optimisée de l’énergie de choc par déformation progressive des rangées d’éléments tubulaires, et - une répartition homogène des efforts le long des parois des éléments tubulaires par la géométrie des cellules ou alvéoles, particulièrement avantageuse lorsque la forme des éléments tubulaires est hexagonale. L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant une structure pourvue de longerons selon l’invention et qui comporte également un module de batteries électriques comprenant un boîtier de protection renfermant les batteries électriques. De préférence, le véhicule est à motorisation électrique ou hybride. Bien entendu, un longeron selon l’invention peut être utilisé pour un véhicule à motorisation thermique. L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple en référence à la planche de dessins annexée sur laquelle les figures représentent : FIG. 1 une vue en coupe transversale d’une structure de véhicule équipée de longerons selon l’invention ; FIG. 2 une vue agrandie du détail D de la FIG. 1 ; FIG. 3 une vue selon la coupe A-A de la FIG. 2 ; FIG. 4 une vue en perspective du dessus d’un dispositif de renfort de longeron selon l’invention ; FIG. 5 une vue de dessus d’un véhicule pourvu d’une structure possédant des longerons selon l’invention en situation de test choc poteau latéral ; FIG. 6 une vue schématique du dispositif de renfort au moment de l’impact lors du test choc latéral ; FIG. 7 une vue schématique de la déformation du dispositif de renfort au moment de l’impact lors du test choc latéral ; FIG. 8 une vue schématique de la déformation du dispositif de renfort au milieu de l’impact lors du test choc latéral et FIG. 9 une vue de la déformation du dispositif de renfort à la fin de la déformation du dispositif de renfort. Ainsi comme on peut le voir à la FIG. 1 , la structure S d’un véhicule automobile V comporte un soubassement SB et de part et d’autre du soubassement SB, un longeron L comprenant un corps creux 1 dans lequel est disposé un dispositif de renfort 2. Le véhicule automobile V est du type à motorisation électrique ou hybride et comporte des batteries électriques BE enfermées dans un boîtier de protection BP logé sous le sous-bassement SB de la structure S, sensiblement entre les longerons L. Le véhicule V présente une axe longitudinal X de l’avant à l’arrière, un axe transversal Y s’étendant entre les côtés latéraux du véhicule et un axe Z correspondant à la hauteur du véhicule selon un axe normal au sol sur lequel est le véhicule. Comme on peut le voir à la FIG. 2 , le longeron L comprend un corps creux 1 présentant deux parois latérales 11. Ces deux parois latérales 11 s’étendent à l’opposé l’une de l’autre. Ce longeron L présente donc un axe longitudinal x, et entre les deux parois latérales 11 un axe transversal y. Ce longeron L est destiné à s’étendre entre l’extrémité avant et l’extrémité arrière de la structure S du véhicule V de chaque côté du soubassement SB, de sorte que son axe longitudinal x s’étend selon l’axe longitudinal X du véhicule et qu’une de ses parois latérales 11 soit positionnée côté soubassement et l’autre paroi latérale 11 côté extérieur de la structure S, l’axe transversal y du corps creux s’étendant entre les parois latérales 11 selon l’axe transversal Y du véhicule V. Dans ce corps creux 1 est mis en place un dispositif de renfort 2 comprenant une structure cellulaire et de manière préférée une structure en nid d’abeille 21. Dans l’exemple représenté à la FIG. 3 , la structure en nid d’abeille 21 comprend trois rangées 21a, 21b et 21c de cellules ou alvéoles 210 superposées. Ces cellules sont constituées d’éléments tubulaires 210 de forme hexagonale. Deux plaques 22 de préférence en tôle, sont fixées pour l’une contre la première rangée d’alvéoles 21a et pour l’autre contre la dernière rangée d’alvéoles 21c, par exemple par collage ou tout autre moyen de fixation approprié des plaques contre les parois des alvéoles. Le dispositif de renfort 2 est monté dans le corps creux 1 du longeron L de sorte que l’axe longitudinal z des cellules ou alvéoles formées par les éléments tubulaires de forme hexagonale 210 de la structure en nid d’abeille 21 soit perpendiculaire à l’axe longitudinal x du corps creux 1 et à l’axe transversal y du corps creux 1. Par conséquent, une fois le longeron Lformé, celui-ci est monté dans une structure S de véhicule V de sorte que le longeron L s’étend avec son axe longitudinal x selon l’axe X du véhicule V, son axe transversal y entre les parois latérales 11 selon l’axe transversale Y du véhicule V, de sorte que l’axe longitudinal z des alvéoles s’étend norselon l’axe Z du véhicule V comportant une telle structure S et donc normal au sol sur lequel repose le véhicule V. Un véhicule V comportant des longerons selon l’invention permet une meilleure protection des batteries électriques BE montées sous le soubassement SB. Lors d’un choc latéral dit choc poteau tel que représenté schématiquement à la FIG. 5 avec un dispositif de test TCL, le véhicule V et plus précisément, le longeron L doit permettre de préserver le boîtier de protection BP qui renferme les batteries électriques BE. Comme on peut le voir sur la FIG. 5 , l’impact du poteau P génère une force plus ou moins perpendiculaire au véhicule V (entre 75° et 90°) et au longeron L. La FIG. 6 représente l’impact lorsque le poteau P entre en contact avec le dispositif de renfort 2. Ainsi que cela est représenté par les flèches, l’énergie de l’impact se propage le long des parois des cellules ou alvéoles depuis la première rangée 21a avec une énergie maximale, puis dans la deuxième rangée 21b avec une énergie diminuée sur chaque alvéole par la répartition de l’énergie sur plus d’alvéoles et de même sur la troisième rangée 21c. La forme hexagonale des éléments tubulaires 210 permet une transmission des efforts (représentée par les flèches dans la FIG. 6 ) optimale. La diminution du niveau d’effort est progressive, et fonction du niveau d’intrusion du poteau P. Ainsi comme on peut le voir à la FIG. 7 , la résistance R du dispositif de renfort 2 est symbolisée par une flèche, puis cette résistance R diminue au fur et à mesure de la pénétration du poteau P dans la structure en nid d’abeille 21 et l’écrasement des alvéoles 210 de la structure en nid d’abeille 21 qui dissipe l’énergie de l’impact ( FIG. 8 ), jusqu’à l’écrasement complet de la structure en nid d’abeille 21 ( FIG. 9 ). Cet écrasement des alvéoles permet une déformation locale du dispositif de renfort 2 liée notamment à l’orientation de la structure en nid d’abeille 21. La raideur de la structure en nid d’abeille 21 est réglable avec le nombre de rangées d’alvéoles superposées. En permettant la diffusion de l’énergie d’impact et en favorisant la déformation locale on évite une déformation par rotation du dispositif de renfort 2. La déformation des cellules ou alvéoles et la transmission des efforts optimisé permettent de dissiper l’énergie de choc et diminuer la décélération des batteries électriques BE. L’invention permet avantageusement de : diminuer les risques électriques résultants de la décélération des batteries en cas de collision latérale ; maîtriser la compression du longeron ; respecter des objectifs de prestation de sécurité ; et de garantir la robustesse du scénario de choc. Longeron (L) pour la structure (S) d’un véhicule automobile (V), comprenant un corps creux (1) comprenant deux parois latérales (11) à l’opposé l’une de l’autre, et une structure de renfort (2) logée dans ledit corps creux (1), caractérisé en ce que la structure de renfort (2) est une structure cellulaire comprenant au moins deux rangées de cellules définies par des éléments tubulaires (210) assemblés, l’axe longitudinal des éléments tubulaires (210) s’étendant perpendiculairement à l’axe longitudinal du corps creux et à l’axe transversal du corps creux entre les deux parois latérales (11). Longeron (L) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments tubulaires (210) sont des éléments tubulaires de forme hexagonale, assemblés en au moins deux rangées (21a, 21b, 21c) pour former une structure cellulaire en nid d’abeille. Longeron (L) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les au moins deux rangées d’éléments tubulaires (21a, 21b, 21c) sont maintenues entre deux plaques (22), de préférence en tôle, assemblées pour l’une contre la première rangée (21a) d’éléments tubulaires (210) et pour l’autre contre la dernière rangée (21c) d’éléments tubulaires (210). Structure (S) de véhicule automobile (V), comprenant deux longerons (L) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque longeron (L) est installé sur la structure (S) de véhicule automobile (V) de manière à s’étendre le long d’un côté du soubassement (SB) avec son axe longitudinal (x) s’étendant selon l’axe longitudinal (X) du véhicule, l’axe transversal (y) entre les deux parois latérales (11) du longeron (L) s’étendant selon l’axe transversal Y du véhicule automobile (V) et l’axe longitudinal (z) des éléments tubulaires (210) du dispositif de renfort (2) s’étendant selon l’axe (Z) du véhicule automobile (V). Véhicule automobile (V) comprenant la structure (S) selon la revendication 4.