Brevet FR3164681A1 — publié le 20260123

L’invention concerne un berceau avant (12) dans le prolongement d’un élément de structure de châssis d’un véhicule automobile en s’étendant sous un compartiment moteur jusqu’à une extrémité avant. Ledit berceau avant (12) comprend : - une traverse postérieure (14) s’étendant transversalement et reliée audit élément de structure de châssis ; - deux bras (16, 18) solidaires de ladite traverse postérieure (14) et s’étendant longitudinalement selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite traverse postérieure, chacun desdits deux bras (16, 18) présentant une extrémité (20, 22) opposée à ladite traverse postérieure (14), et reliées à ladite extrémité avant dudit véhicule automobile. Lesdits deux bras (16, 18) présentent chacun une zone étranglée (32, 30) pour pouvoir se rompre au droit de ladite zone étranglée lorsque ladite extrémité avant dudit véhicule percute un obstacle. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 2 Berceau avant de véhicule automobile La présente invention se rapporte à un berceau de véhicule automobile adapté à être installé à l’avant du véhicule. Des berceaux avant connus sont usuellement mis en œuvre à l’avant des véhicules automobiles sous leur compartiment moteur et dans le prolongement de la structure du châssis. Les berceaux sont prolongés à leur tour vers l’avant du véhicule jusqu’au bouclier ou au pare-chocs avec des structures compressibles permettant d’absorber les chocs avant du véhicule et de dissiper l’énergie qu’ils engendrent. Les berceaux présentent généralement une traverse postérieure solidaire d’un élément de structure du châssis, laquelle traverse s’étend transversalement dans le véhicule sensiblement au droit de son tablier. Ils présentent également deux bras solidaires de la traverse postérieure et lesquels deux bras s’étendent longitudinalement vers l’avant du véhicule. Deux prolonges s’étendent respectivement dans le prolongement des deux bras jusqu’à la structure compressible qu’elles peuvent elles-mêmes intégrer. Usuellement, les berceaux sont réalisés en acier au moyen de tôles mécano-soudées, tout comme les structures compressibles situées à l’avant. Les aciers mis en œuvre pour réaliser ces dernières, présentent de grandes capacités de déformation plastique pour pouvoir absorber de grandes quantités d’énergie et préserver autant que possible, tous les éléments situés en arrière, et limiter les intrusions dans l’habitacle. Aussi, le porte-à-faux des véhicules automobiles, soit la distance qui s’étend des deux-roues jusqu’à l’avant du véhicule, tend à se réduire afin de rendre les véhicules plus compacts mais aussi, dégager plus d’espace, nécessité par les nouvelles formes de motorisation, hybride ou tout électrique. En conséquence, il y a de moins en moins d’espace à l’avant des véhicules pour mettre en œuvre des structures compressibles qui absorbent suffisamment d’énergie lors des chocs frontaux. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un berceau avant qui permette de réduire le porte-à-faux avant des véhicules automobiles, sans pour autant compromettre la déformabilité de l’avant des véhicules et la sécurité des occupants et des pièces essentielles. Dans le but de résoudre ce problème, il est proposé un berceau avant adapté à être installé à l’avant d’un véhicule automobile dans le prolongement d’un élément de structure de châssis en s’étendant sous un compartiment moteur dudit véhicule automobile jusqu’à une extrémité avant dudit véhicule. Ledit berceau avant comprend : - une traverse postérieure adaptée à venir s’étendre transversalement dans ledit véhicule automobile et à être reliée audit élément de structure de châssis ; - deux bras solidaires de ladite traverse postérieure et s’étendant longitudinalement et à distance l’un à l’autre selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite traverse postérieure, chacun desdits deux bras présentant une extrémité opposée à ladite traverse postérieure, les extrémités desdits deux bras étant reliées à ladite extrémité avant dudit véhicule automobile. Et lesdits deux bras présentent chacun une zone étranglée pour pouvoir se rompre au droit de ladite zone étranglée lorsque ladite extrémité avant dudit véhicule percute un obstacle et que lesdits bras subissent un choc selon une composante longitudinale. Ainsi, une caractéristique de l’invention réside dans la mise en œuvre de bras munis d’une zone étranglée pour pouvoir se rompre au droit ladite zone étranglée en cas de choc avant. De la sorte, les bras peuvent se rompre dans une zone prédéterminée et ils permettent ainsi d’absorber une grande quantité d’énergie lors d’un choc avant en préservant notamment, les éléments situés en arrière du berceau. En outre, et selon une caractéristique de l’invention particulièrement avantageuse, le berceau comprend une traverse antérieure reliant lesdites extrémités desdits deux bras ensemble. La traverse antérieure s’étend sensiblement parallèlement à la traverse postérieure. De la sorte, les deux bras sont solidarisés l’un à l’autre par leur extrémité, ce qui permet de rigidifier le berceau et aussi d’assurer un meilleur contrôle de la déformation axiale lors d’un choc. Selon un mode de réalisation de l’invention préféré, ladite zone étranglée divise chacun desdits bras en un arrière-bras relié à ladite traverse postérieure et un avant-bras s’étendant jusqu’à ladite extrémité de bras, ledit avant-bras s’étendant en décrochement par rapport audit arrière-bras. En conséquence, lorsque la zone étranglée se rompt au cours d’un choc, l’avant-bras peut alors venir s’engager le long de l’arrière-bras sans créer de désordre à l’intérieur du compartiment moteur selon des directions perpendiculaires à la direction longitudinale. Par ailleurs, et selon l’invention, le berceau comprend en outre deux montants support dressés respectivement sur lesdits avant-bras près des deux zones étranglées, selon une composante perpendiculaire à ladite traverse postérieure et audit avant-bras. Les deux montants, autrement appelés « cornes » permettent de recevoir en appui des éléments de motorisation. Ils font partie intégrante du berceau. Aussi, préférentiellement, ledit avant-bras s’étend en décrochement par rapport audit arrière-bras selon une composante perpendiculaire à ladite traverse postérieure et audit arrière-bras. De surcroît, les avant-bras s’étendent en décrochement sur un plan moyen situé au-dessus du plan moyen défini par les arrière-bras. Autrement dit, au cours du choc, lorsque les zones étranglées se disloquent et se rompent, les avant-bras viennent alors coulisser sur les arrière-bras tandis que l’avant du véhicule se contracte axialement. De surcroît, ladite traverse postérieure présente une pluralité d’évidements délimités par des nervures inclinées par rapport à la direction desdits bras. Grâce à cette caractéristique, la traverse postérieure peut également absorber de grandes quantités d’énergie en se déformant et en se brisant. En effet, les efforts longitudinaux, ou axiaux, qui s’exercent sur les bras se répercutent dans la traverse postérieure et les nervures inclinées, ce qui autorise une meilleure dislocation de la traverse ; et ce, par rapport à une traverse pleine ou bien à des nervures s’étendant selon une direction longitudinale. Selon un mode de mise en œuvre de l’invention préféré, ladite traverse postérieure comprend deux oreilles de fixation postérieures écartées l’une de l’autre et munies respectivement de deux inserts en acier. Les deux oreilles s’étendent par exemple dans les coins arrière de la traverse. Et grâce aux inserts en acier, on obtient un meilleur serrage sur les éléments de structure de châssis, eux-mêmes en acier. Par ailleurs, ladite traverse postérieure comprend deux chapes latérales postérieures de fixation opposées l’une de l’autre. Les deux chapes reçoivent des éléments de structure du châssis pour une meilleure solidarisation. Ainsi, le berceau peut venir supporter le groupe moteur du véhicule automobile. De plus, lesdits bras comprennent avantageusement deux chapes latérales antérieures de fixation opposées l’une de l’autre. Ces deux chapes latérales antérieures permettent également un meilleur maintien du berceau sur les éléments de châssis. De préférence, ces deux chapes antérieures sont également équipées d’inserts en acier. En outre, le berceau est préférentiellement moulé d’une seul pièce en aluminium. De la sorte, il est plus léger qu’un berceau réalisé en acier. En conséquence, le véhicule sur lequel il est installé, est lui-même plus léger, et par conséquent, plus économe. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 est une vue schématique en perspective de dessus d’un berceau avant selon l’invention en situation dans un véhicule automobile ; FIG. 2 est une vue schématique de dessus du berceau avant illustré sur la FIG. 1 ; FIG. 3 est une vue schématique de côté de l’objet de la FIG. 2 selon la flèche III ; et, FIG. 4 est une vue schématique de côté de l’objet de la FIG. 2 selon la flèche IV. La FIG. 1 montre partiellement, de dessus, l’avant d’un véhicule automobile 10, et il s’inscrit dans un repère orthogonal X, Y, Z, dans lequel l’axe X s’étend selon une direction longitudinale avant-arrière du véhicule automobile, orienté vers l’arrière ; l’axe Y s’étend selon une direction transversale du véhicule, orienté de la gauche vers la droite par rapport à un conducteur en situation de conduite ; et l’axe Z s’étend selon une direction verticale, orienté du plancher vers le pavillon. Ainsi, on observe par transparence, à l’intérieur de l’avant du véhicule automobile 10, un berceau avant 12 objet de l’invention. Le berceau avant 12 s’étend en partie basse du véhicule, sous un compartiment moteur 13, du châssis du véhicule vers son bouclier 15 et entre ses deux roues avant, la roue avant droite 17 et la roue avant gauche 19. Le bouclier 15 correspond à l’extrémité avant du véhicule. Le berceau avant 12 comporte une traverse postérieure 14, laquelle s’étend transversalement à l’intérieur du véhicule dans le prolongement d’éléments de structure de châssis non représentés, mais auxquels elle est reliée. Aussi, le berceau 12 comprend deux bras, un bras droit 16 et un bras gauche 18 sensiblement parallèles entre eux, s’étendant respectivement depuis la traverse postérieure 14, jusqu’à deux extrémités 20, 22. Les deux extrémités 20, 22 des deux bras 16, 18 sont reliées entre elles par une traverse antérieure 24. La traverse postérieure 14, les deux bras 16, 18 et la traverse antérieure 24 forment ainsi un cadre rigide. Aussi, les deux bras 16, 18 comprennent des prolongateurs 26, 28 qui viennent s’étendre au-delà des deux extrémités 20, 22 pour rejoindre une traverse du bouclier 15 non représentée. En outre, à l’opposé et à l’arrière du berceau 12, dans l’exemple présenté sur la FIG. 1 , sont installés des équipements de stockage d’énergie électrique et des câbles de connexion à haute tension. Ils ne sont pas représentés sur la FIG. 1 . Un objectif visé par l’invention est de pouvoir préserver précisément ces équipements de stockage et ces câbles de connexion en cas de choc frontal du véhicule automobile. On détaillera à présent le berceau avant 12 en référence aux FIG. 2 , FIG. 3 et FIG. 4 , lequel berceau avant permet précisément de préserver ces équipements. Ainsi, on retrouve sur la FIG. 2 , le berceau avant 12 conforme à l’invention, vu de dessus et formant un cadre. Il est réalisé d’une seule pièce en fonderie d’aluminium dans un alliage contenant du silicium et du magnésium. Grâce au magnésium, le matériau est plus ductile. On retrouve sur la FIG. 2 , la traverse postérieure 14 et les deux bras, droit 16, gauche 18, qui s’en étendent jusqu’aux deux extrémités 20, 22. Et on retrouve également la traverse antérieure 24 qui rejoint précisément ces deux extrémités 20, 22. On fera à présent référence, non seulement à la FIG. 2 , mais aussi, aux FIG. 3 et FIG. 4 . Ainsi, on observera sur les FIG. 3 et FIG. 4 montrant le berceau avant 12 vu côté gauche et vu côté droit, que le bras gauche 18 présente une zone étranglée gauche 30 et respectivement une zone étranglée droite 32 en vis-à-vis l’une de l’autre. Ces deux zones étranglées 30, 32 présentent au maximum de l’étranglement une section située au droit du plan de coupe Pc représenté sur la FIG. 2 , inférieure de moins de la moitié de la section moyenne des bras 16, 18. Avantageusement, la section des deux zones étranglées 30, 32 est inférieur à un tiers de la section moyenne des bras 16, 18. On en expliquera l’avantage dans la suite de la description. Aussi, comme l’illustrent les FIG. 3 et FIG. 4 , la zone étranglée gauche 30 divise le bras gauche 18 en un avant-bras gauche 34 et un arrière-bras gauche 36, et la zone étranglée droite 32 divise le bras droit 16 en un avant-bras droit 38 et un arrière-bras droit 40. De plus, on observera que les deux avant-bras gauche 34 et droit 38, définissent un plan moyen antérieur Pma sensiblement parallèle à un plan moyen postérieur Pmp défini par les arrière-bras gauche 36 et droit 40, mais surélevé par rapport à ce plan moyen postérieur Pmp. Le plan moyen antérieure Pma est de préférence surélevé d’une hauteur h supérieure à la moitié de l’épaisseur moyenne des bras 16, 18. Autrement dit, les deux avant-bras gauche 34 et droit 38, sont respectivement surélevés par rapport aux arrière-bras gauche 36 et droit 40. Aussi, on observera sur la FIG. 3 que le bras gauche 18 présente un montant gauche support 42 dressé sur l’avant-bras gauche 34 près de la zone étranglée gauche 30. Et on observera également sur la FIG. 4 que le bras droit 16 présente un montant droit support 44 dressé sur l’avant-bras droit 38 près de la zone étranglée droite 32. Ces montants supports 42, 44 sont également dénommés, « cornes ». On reviendra sur la FIG. 2 pour décrire plus en détail la traverse postérieure 14. Elle forme sensiblement un treillis. Elle présente un bord postérieur 46 opposé à un bord antérieur 47, et un bord gauche 48 opposé à un bord droit 50. Aussi, elle présente une partie gauche 52 sensiblement symétrique d’une partie droite 54 par rapport à un plan médian P. Ainsi, la traverse postérieure 14 présente une nervure distale gauche 56 s’étendant du bord antérieur 47 au bord gauche 48 et à l’opposé par rapport au plan médian P, une nervure distale droite 58 s’étendant du bord antérieur 47 au bord droit 50. Ces nervures distales 56, 58 sont inclinées par rapport au plan médian P, d’un angle voisin de 60° par exemple. En outre, la traverse postérieure 14 présente une nervure intermédiaire gauche 60 s’étendant du bord antérieur 47 au bord postérieur 46 et à l’opposé par rapport au plan médian P, une nervure intermédiaire droite 62 s’étendant du bord antérieur 47 au bord postérieur 46. Ces nervures intermédiaires 60, 62 sont inclinées selon des directions moyennes par rapport au plan médian P d’un angle voisin de 45°. Ainsi, la traverse postérieure 14 présente entre la nervure distale gauche 56 et la nervure intermédiaire gauche 60 dont elle est écartée, un évidement distal gauche 64. Et à l’opposé par rapport au plan médian P, elle présente, entre la nervure distale droite 58 et la nervure intermédiaire droite 62 dont elle est écartée, un évidement distal droit 66. De plus, la traverse postérieure 14 présente entre les deux nervures intermédiaires 60, 62, deux nervures en croix, 68, 70, se croisant dans le plan médian Pm et s’étendant respectivement du bord antérieur 47 au bord postérieur 46. Au surplus, deux nervures secondaires, une gauche 72 et une droite 74 s’étendent du bord postérieur 46 aux niveau des extrémités des nervures en croix 70, 68, jusqu’aux nervures intermédiaires 60, 62. Ainsi, la traverse postérieure 14 présente un évidement proximal gauche 76 délimité par la nervure intermédiaire gauche 60, la nervure secondaire gauche 72 et les deux nervures en croix 68, 70, et à l’opposé par rapport au plan médian Pm, elle présente un évidement proximal droit 78 délimité par la nervure intermédiaire droite 62, la nervure secondaire droite 74 et les deux nervures en croix 68, 70. On expliquera dans la suite de la description, l’intérêt de cette traverse postérieure 14 maillée ou en treillis. Par ailleurs, elle comporte deux oreilles de fixation postérieure écartées l’une de l’autre, à chaque extrémité, une oreille de fixation postérieure gauche 80 et une oreille de fixation postérieure droite 82. Ces oreilles de fixation postérieure 80, 82 sont respectivement munies de deux inserts métalliques en acier 84, 86 pour rendre plus aisé le serrage acier contre acier lorsque le berceau 14 est installé sur les éléments de structure du châssis. En outre, la traverse postérieure 14 comprend deux chapes latérales postérieures de fixation opposées l’une de l’autre, une gauche 88 et une droite 90. Et les bras comprennent également deux chapes latérales antérieures de fixation opposées l’une de l’autre, une gauche 92 et une droite 94. Ainsi, grâce aux chapes latérales antérieures de fixation 82, 92, aux chapes latérales postérieures de fixation 88, 90 et aux oreilles de fixation postérieure 80, 82 le berceau 12 est relié de manière rigide aux éléments de structure de châssis. De la sorte, le berceau 12 peut, malgré le porte-à-faux, supporter le moteur du véhicule, notamment. Ainsi, lorsque le véhicule automobile heurte un obstacle frontalement, le bouclier 15 illustré sur la FIG. 1 s’enfonce sous l’effet du choc et provoque alors des efforts axiaux F, selon la direction longitudinale X du véhicule, sur les deux bras 16, 18. Si ces efforts axiaux F atteignent un premier seuil, compris par exemple entre 80 kN et 110 kN, alors, les deux bras 16, 18 se brisent au droit de leur zone étranglée 30, 32 respectivement. La fracture des deux bras 16, 18 absorbe une quantité importante d’énergie. En outre, grâce au décalage vertical des avant-bras 34, 38, par rapport aux arrière-bras 36, 40, après la rupture des zones étranglées 30, 32, les avant-bras 34, 38 ont la possibilité de poursuivre leur course selon la flèche G, en glissant respectivement sur les arrière-bras 36, 40. En conséquence, d’une part, les avant-bras 34, 38 sont guidés en translation par les arrière-bras 36, 40 sans destruction importante d’autres organes. En effet, ce guidage évite, dans une certaine mesure, les intrusions radiales des avant-bras 34, 38. De surcroît, le frottement des avant-bras 34, 38 sur les arrière-bras 36, 40 absorbent également de l’énergie. De la sorte, les équipements de stockage d’énergie électrique et les câbles de connexion à haute tension situés derrière la traverse postérieure 14 sont préservés. Si toutefois les efforts axiaux F sont supérieurs à 110 kN, alors, la traverse postérieure 14 va pouvoir se démembrer partiellement pour absorber des quantités énergie supplémentaires qui vont permettre de préserver les équipements de stockage d’énergie électrique et les câbles de connexion à haute tension. Ainsi, au regard de la FIG. 2 , en considérant que les deux bras 16, 18 ont été brisés au droit du plan de coupe Pc, les efforts supplémentaires exercés longitudinalement sur les arrière-bras 36, 40, vont pouvoir engendrer la rupture partielle des éléments de la traverse postérieure 14. En outre, et grâce à l’inclinaison des nervures distales 56, 58 et intermédiaires 60, 62 notamment, en formant des polygones avec les autres nervures, les efforts exercés sur la traverse postérieure 14 tendent à dissiper les fragments latéralement et non pas axialement. Cela permet à nouveau de préserver des équipements électriques situés en arrière de la traverse 14. Par exemple, pour une quantité d’effort supplémentaire donnée, les parties gauche 52 et droite 54 de la traverse postérieure 14 peuvent se rompre respectivement selon les plans de rupture Prg et Prd. Le plan de rupture gauche Prg débouche dans le bord gauche 48 et l’évidement distal gauche 64, tandis que le plan de rupture droit Prd débouche dans le bord droit 50 et l’évidement distal droit 66. Cette rupture permet d’absorber des quantités d’énergie supplémentaire sans entraîner d’excursion vers les équipements électriques. On comprend à la vue de la traverse postérieure 14 sur la FIG. 2 , que d’autres zones de rupture de la traverse postérieure 14 en treillis sont possibles et permettent d’absorber encore d’autres quantités énergie. Bien que l’invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, elle n’y est nullement limitée et elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leur combinaison si celles-ci entrent dans le cadre de l’invention. Par exemple, les nervures de la traverse postérieure 14 peuvent être agencées différemment pour procurer un résultat similaire. En outre, l’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou encore « inclure » n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. Berceau avant (12) adapté à être installé à l’avant d’un véhicule automobile dans le prolongement d’un élément de structure de châssis en s’étendant sous un compartiment moteur (13) dudit véhicule automobile jusqu’à une extrémité avant dudit véhicule, ledit berceau avant (12) comprenant : - une traverse postérieure (14) adaptée à venir s’étendre transversalement dans ledit véhicule automobile et à être reliée audit élément de structure de châssis ; - deux bras (16, 18) solidaires de ladite traverse postérieure (14) et s’étendant longitudinalement et à distance l’un à l’autre selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite traverse postérieure, chacun desdits deux bras (16, 18) présentant une extrémité (20, 22) opposée à ladite traverse postérieure (14), les extrémités desdits deux bras étant reliées à ladite extrémité avant dudit véhicule automobile ; caractérisé en ce que lesdits deux bras (16, 18) présentent chacun une zone étranglée (32, 30) pour pouvoir se rompre au droit de ladite zone étranglée lorsque ladite extrémité avant dudit véhicule percute un obstacle et que lesdits bras (16, 18) subissent un choc selon une composante longitudinale. Berceau avant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une traverse antérieure (24) reliant lesdites extrémités (20, 22) desdits deux bras (16, 18) ensemble. Berceau avant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite zone étranglée (30, 32) divise chacun desdits bras (16, 18) en un arrière-bras (36, 40) relié à ladite traverse postérieure (14) et un avant-bras (34, 38) s’étendant jusqu’à ladite extrémité (22, 20) de bras, ledit avant-bras (34, 38) s’étendant en décrochement par rapport audit arrière-bras (36, 40). Berceau avant selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comprend en outre deux montants support (42, 44) dressés respectivement sur lesdits avant-bras (34, 36) près des deux zones étranglées (30, 32), selon une composante perpendiculaire à ladite traverse postérieure (14) et audit avant-bras. Berceau avant selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit avant-bras (34, 38) s’étend en décrochement par rapport audit arrière-bras (36, 40) selon une composante perpendiculaire à ladite traverse postérieure (14) et audit arrière-bras. Berceau avant selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite traverse postérieure (14) présente une pluralité d’évidements (64, 76 ; 78, 66) délimitées par des nervures (56, 60, 72, 68, 70, 62, 74, 58) inclinées par rapport à la direction desdits bras (16, 18). Berceau avant selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite traverse postérieure (14) comprend deux oreilles de fixation postérieure (80, 82) écartées l’une de l’autre et munies respectivement de deux inserts en acier (84, 86). Berceau avant selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite traverse postérieure (14) comprend deux chapes latérales postérieures de fixation (88, 90) opposées l’une de l’autre. Berceau avant selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce lesdits bras (16, 18) comprennent deux chapes latérales antérieures de fixation (94, 92) opposées l’une de l’autre. Berceau avant selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il est moulé d’une seul pièce en aluminium.