CH682554A5

CH682554A5 - Pare-chocs pour véhicule.

Info

Publication number: CH682554A5
Application number: CH612/90A
Authority: CH
Inventors: James L Smiszek
Original assignee: Romeo Rim Inc
Priority date: 1989-03-06
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1993-10-15
Also published as: AU632091B2; US4925224A; BE1005007A3; NO901030L; NZ232769A; AR243820A1; GB2229148A; SE9000771L; CA2009017C; NO901030D0; CS94390A3; KR900014180A; GB9003250D0; IT9019546A0; HU900796D0; SE9000771D0; IE63465B1; BR9001043A; MX171085B; DE4006455A1

Description

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CH 682 554 A5

Description

La présente invention concerne un pare-chocs pour véhicules tels que des automobiles, des autobus, des camions et autres véhicules analogues. L'invention concerne plus particulièrement un pare-chocs en élastomère qui est en mesure d'absorber l'énergie résultant du choc d'un véhicule avec un autre objet.

Différents types de pare-chocs absorbant de l'énergie sont connus dans la technique. Un tel type connu couramment comme pare-chocs pneumatique ou semi-pneumatique est prévu de telle sorte que de l'air piégé à l'intérieur du pare-chocs absorbe une partie de l'énergie du choc. Cependant, si le pare-chocs est construit pour disposer d'une chambre entièrement fermée, l'air piégé agit de façon effective comme un milieu d'emmagasinage d'énergie et non comme un milieu de dissipation d'énergie, et de ce fait le pare-chocs a tendance à agir comme un ressort qui communique un effet de rebondissement à ia suite d'un choc potentiellement préjudiciable.

Dans un autre type de système de pare-chocs pneumatique, l'air contenu à l'intérieur du pare-chocs s'écoule vers un réservoir d'accumulation au moment d'un choc puis on laisse ensuite l'air se décharger vers le pare-chocs. Bien que représentant un perfectionnement par rapport au système entièrement fermé, un pare-chocs de ce type est limite dans sa capacité d'absorber de l'énergie car l'air étant transféré dans le réservoir ce qui y accroît la pression, le pare-chocs lui-même oppose une plus grande résistance à la compression.

Des pare-chocs non-pneumatiques qui absorbent de l'énergie, consistent généralement en une enveloppe en élastomère qui est fixée au véhicule et qui comporte une pluralité de nervures de renforcement verticales conçues pour absorber l'énergie d'un choc. Comme on l'examinera plus en détail ci-après, bien qu'étant efficace pour certaines applications, les caractéristiques d'absorption de l'énergie de tels pare-chocs sont très limitées et ils ne peuvent convenir à l'absorption de chocs correspondant à des vitesses de véhicules plus élevées, que si iis sont conçus de dimensions peu maniables.

Un objet principal de la présente invention est donc de fournir un pare-chocs plus efficace pour véhicules, absorbant l'énergie.

Un autre objet de la présente invention est de fournir un pare-chocs de véhicule comme ci-dessus qui assure une protection contre ies chocs à des vitesses de roulage plus élevées tout en étant de dimensions et de poids efficaces.

Encore un autre objet de la présente invention est de fournir un pare-chocs de véhicule comme ci-dessus, qui assure une protection économique contre les chocs à de plus faibles vitesses de roulage.

Ceux-ci ainsi que d'autres objets de la présente invention qui apparaîtront avec évidence de la description qui suit sont réalisés pour les pare-chocs décrits dans le préambule de la revendication 1, en utilisant les moyens décrits dans la partie caractérisante de cette même revendication.

D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront de la description qui va suivre faite à titre non limitatif en se référant aux dessins annexés dans lesquels:

La fig. 1 est une vue en coupe d'un pare-chocs typique d'absorption d'énergie, suivant une technique antérieure;

la fig. 2 est une courbe représentative de la force du choc exprimée en livres en fonction de la déflexion du pare-chocs exprimée en pouces d'après des essais effectués sur le pare-chocs suivant la technique antérieure de la fig. 1 ;

la fig. 3 est une vue en coupe partielle faite sensiblement le long de la ligne 3-3 de la fig. 4 représentant l'arrière d'un module pare-chocs suivant la présente invention;

la fig. 4 est une vue en coupe faite sensiblement le long de la ligne 4-4 de la fig. 3;

la fig. 5 est une courbe représentative de la force du choc exprimée en livres en fonction de la déflexion du pare-chocs exprimée en pouces d'après des essais effectués sur le parechocs suivant la présente invention représenté sur les fig. 3 et 4;

les fig. 6 à 8 comprise, sont des vues en coupe plutôt schématiques du pare-chocs suivant ia présente invention analogue à la fig. 4 et représentant les séquences de la déformation du pare-chocs au moment d'un choc.

Afin d'apprécier pleinement la portée de la conception du pare-chocs suivant la présente invention, un examen d'un pare-chocs suivant une technique antérieure comme représenté sur la fig. 1 est utile. Le pare-chocs suivant la technique antérieure est désigné généralement par la référence numérique 10 et comporte une plaque arrière métallique 11 qui peut être montée à l'avant ou à l'arrière du véhicule. La plaque arrière 11 porte un module de pare-chocs, désigné généralement par la référence numérique

12 qui comporte une face d'impact frontale 13 et des parois supérieure et inférieure 14 et 15 respectivement. L'extrémité arrière des parois 14 et 15 sont reçues dans des encoches 16 de la plaque 11 et attachées à celle-ci. Une pluralité de nervures verticales 17 généralement en forme de C sont espacées longitudinalement à l'intérieur du module 12 et se prolongent vers l'arrière depuis la face d'impact

13 et le long des parois supérieure et inférieure 14 et 15. Le pare-chocs 10 est aussi représenté comme ayant des ailes 18 supérieure et inférieure avec des nervures de renforcement 19 se prolongeant depuis ces ailes vers les parois 14 et 15 supérieure et inférieure. Ces ailes ont principalement un but

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esthétique et ne jouent généralement aucun rôle dans les caractéristiques d'absorption d'énergie du système.

L'énergie absorbée par le pare-chocs 10 suivant la technique antérieure, ou tout autre pare-chocs d'absorption d'énergie prévu à cet effet, est considérée être égale à l'énergie cinétique du véhicule, c'est-à-dire, que l'énergie totale absorbée doit être égale au travail effectué pour arrêter le véhicule. Ce travail est égal à la force qui s'exerce entre le pare-chocs et un objet multipliée par la distance de la déflexion parcourue par le pare-chocs pour réduire à zéro la vitesse du véhicule.

Les résultats des essais effectués sur le pare-chocs 10 suivant une technique antérieure sont représentés sur le Tableau I.

Tableau I

Vitesse h

Déflexion du module

Force au moment du choc

Km/

(MPH)

mètres

(pouces)

N

(livres)

0,8

0,5

0,0183

0,72

1778

400

1.6

1,0

0,0279

1,10

3777

850

2,4

1,5

0,0350

1,38

6221

1400

3,2

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0,0411

1, 62

9777

2200

4,0

2,5

0,0467

1,84

15109

3400

4,8

3,0

0,0523

2,06

21775

4900

5,6

3,5

0,0230

2,30

33774

7600

6,4

4,0

0,0627

2,47

47994

10800

7,2

4,5

0,0686

2,70

66659

15000

8,0

5,0

0,0752

2,96

82212

18500

Le Tableau I montre qu'un véhicule équipé d'un pare-chocs 10 suivant la technique antérieure est entré en collision avec un objet suivant des incréments de vitesse de 0,8 kilomètre par heure entre 0,8 kilomètres et 8 kilomètres par heure. La déflexion du module et la force du choc ont été mesurées. Etant donné que l'on a établi que des forces d'environ 88878 N endommageront le véhicule, le Tableau I montre qu'un choc à environ 8 kilomètres par heure est le choc maximum que peut supporter le pare-chocs 10 suivant la technique antérieure.

La courbe des données du Tableau I, c'est-à-dire la déflexion exprimée en mètres en fonction de la force exprimée en N, est représentée sur la fig. 2. La surface située au-dessous de la courbe en résultant est égale au travail effectué ou à l'énergie absorbée par le pare-chocs suivant la technique antérieure. Afin d'effectuer plus de travail, c'est-à-dire d'absorber plus d'énergie, la courbe idéale devrait comporter des forces plus élevées pour des déflexions plus faibles suivies par des forces relativement conséquentes pour des déflexions plus importantes de manière à rendre maximum la surface située sous la courbe, c'est-à-dire, le travail. Comme il sera démontré ci-après, le pare-chocs réalisé suivant la présente invention absorbe une quantité d'énergie qui est voisine de cette situation idéale.

La configuration de l'assemblage de pare-chocs suivant la présente invention est mieux représentée sur les fig. 3 et 4, et y est désignée généralement par la référence numérique 20. L'assemblage de pare-chocs 20 comporte une plaque support arrière 21 se prolongeant longitudinalement, comprenant des rebords 22 dirigés vers l'intérieur destinés au montage de la plaque 21 à l'avant ou à l'arrière d'un véhicule par des moyens quelconques appropriés tels que des boulons ou autres dispositifs analogues. La plaque 21 comporte en outre des encoches 23 supérieure et inférieure, qui comme il sera décrit ci-après, sont en prise avec un module de pare-chocs désigné généralement par la référence numérique 24. La plaque 21 est construite de préférence en aluminium mais peut être en n'importe quel matériau métallique.

Le module de pare-chocs 24 comprend une face d'impact 25 généralement verticale opposée à la plaque support 21 et ayant une paroi supérieure 26 et une paroi inférieure 27 se prolongeant à partir de la face d'impact 25 dans une direction généralement latérale vers la plaque support 21. Les extrémités des parois 26 et 27 comportent une zone en bourrelet 28 d'épaisseur réduite qui s'ajuste à l'intérieur des encoches 23 de la plaque 21 et qui y est retenue par une pluralité de dispositifs d'attache appropriés quelconques, tels que des vis à auto-taraudage ou autre dispositif analogue. Le module 24 est aussi représenté comme ayant des ailes 29 supérieure et inférieure munies de nervures de renforcement 30 se prolongeant depuis les ailes jusqu'aux parois 26 et 27. Les ailes 29 sont généralement prévues dans des buts esthétiques et ne jouent aucun rôle appréciable dans les caractéristiques d'absorption d'énergie du pare-chocs.

Une pluralité de nervures supérieures 31 sont espacées longitudinalement le long du module 24 et

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se prolongent latéralement vers l'intérieur à partir de la face d'impact 25 et le long de la paroi supérieure 26 vers la plaque support 21 pour se terminer à une faible distance de celle-ci. Des nervures sont représentées comme étant orientées verticalement bien que le pare-chocs 20 puisse fonctionner efficacement si elles sont orientées différemment, par exemple, suivant un certain angle. Une pluralité de nervures inférieures 32 sont espacées longitudinalement de façon analogue le long du module 24 c'est-à-dire qu'elles sont alignées longitudinalement avec les nervures 31. Les nervures inférieures 32 se prolongent latéralement vers l'intérieur à partir de la face d'impact 25 et le long de la paroi inférieure 27 vers la plaque support 21 pour se terminer à une faible distance de celle-ci. Les nervures 32, comme les nervures 31 sont représentées comme orientées verticalement mais peuvent être orientées de façon analogue suivant un certain angle sans réduire de façon significative le rendement du pare-chocs 20.

Les nervures supérieures 31 et les nervures inférieures 32 sont représentées les unes et les autres comme se terminant à une faible distance du centre de la face d'impact 25 y laissant un léger espace 33 au centre de la face d'impact 25. Un rail généralement horizontal 34 est positionné longitudinalement le long de la face d'impact 25 et se prolonge vers l'arrière latéralement à partir de l'espace 33 vers la plaque support 31 pour se terminer à une faible distance de celle-ci.

Le mode d'actionnement du pare-chocs 20 en vue d'absorber l'énergie du choc sur la face 25 est représenté le mieux en se reportant aux fig. 6 à 8 inclusivement qui décrivent les séquences de la déformation du pare-chocs au moment du choc. La fig. 6 représente le module 24 juste après un choc, le rail horizontal 34 commençant à être en prise avec la plaque arrière 21. A ce point, seules les nervures supérieures et inférieures 31 et 32 le long des parois 26 et 27 ont essentiellement agi pour absorber la force et comme représenté sur la fig. 6, elles commencent à se déformer ou généralement à s'enfler vers l'extérieur. L'espace situé entre l'extrémité du rail horizontal 34 et la plaque arrière 21 est de préférence initialement de l'ordre de un demi à un et demi pouce et la fig. 6 représenterait donc une déflexion du pare-chocs de cet ordre.

A cet instant, le rail horizontal 34 prend la suite, c'est-à-dire, coopère sensiblement avec les nervures supérieures et inférieures 31 et 32 et avec les parois 27 et 28 pour absorber le choc. Ainsi, comme représenté sur la fig. 7 le rail 34 commence à se déformer et les nervures 31 et 32 ainsi que les parois 27 et 28 se distendent davantage. Ici, l'espace 33 prend une importance fonctionnelle en ce qu'il confère au rail 34 la liberté de se plier. Si le rail 34 était maintenu avec trop de rigidité, ceci donnerait naissance à des efforts indésirables.

La fig. 8 représente le module 24 dans son état le plus déformé. Comme représenté, les nervures 31 et 32 ainsi que les parois 26 et 27 sont complètement distendues et les efforts sur le rail 34 ont entraîné sa déflexion tout le long de cette surface distendue. Etant donné qu'il est important que le rail 34 soit en mesure de défléchir librement jusqu'à la position représentée sur la fig. 8, la hauteur du module doit être suffisante pour recevoir sans contrainte le rail défléchi. Ainsi, en général, la hauteur du module, c'est-à-dire, la hauteur de la face d'impact 25, devrait être d'environ deux fois la longueur du rail 34 pour assurer l'espace total nécessaire au rail lorsque le module est dans sa position complètement déformée représentée sur la fig. 8.

Le rendement considérablement amélioré du pare-chocs 20 comparé à celui du pare-chocs 10 suivant la technique antérieure, apparaît le mieux sur la courbe de la fig. 5 qui est établie sur la base d'essais effectués sur le pare-chocs 20, et dont les résultats sont donnés dans le Tableau II suivant.

Tableau II

Vitesse

Déflexion du module

Force au moment du choc km/h

(MPH)

m

(pouces)

N

(livres)

5,6

3,5

0,0295

1,16

60082

13520

6,4

4,0

0,0345

1,36

58926

13260

7,2

4,5

0,0427

1,68

60082

13520

8,0

5,0

0,0493

1,94

58926

13260

8,8

5,5

0,0584

2,30

57771

13000

9,6

6,0

0,0691

2,72

57771

13000

10,4

6,5

0,0798

3,14

61237

13780

11,2

7,0

0,0935

3,68

65859

14820

12,0

7,5

0,1092

4,30

75102

16900

12,8

8,0

0,1113

4,38

90122

20280

Il apparaît du Tableau II que le véhicule équipé du pare-chocs 20 est entré en collision avec un objet

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suivant des incréments de vitesse de 0,8 kilomètre par heure entre 5,6 et 12,8 kilomètres par heure. La déflexion du module et la force du choc ont été mesurées.

La courbe résultant, représentée sur la fig. 5, démontre aisément que le pare-chocs 20 effectue plus de travail, c'est-à-dire qu'il absorbe plus d'énergie que le pare-chocs suivant la technique antérieure. En fait, la courbe de la fig. 5 se rapproche de la courbe idéale qui correspond à des forces plus élevées pour des déflexions inférieures suivies par des forces plutôt conséquentes avec de plus grandes déflexions rendant ainsi maximum la surface sous la courbe, c'est-à-dire le travail.

De plus, d'autres comparaisons entre le Tableau I et le Tableau II et entre la fig. 2 et la fig. 5 démontrent le caractère perfectionné du pare-chocs 20. Dans la technique antérieure, on se rapprochait de la limite supérieure acceptable de la force, c'est-à-dire 88878 N, sous un choc à 8 kilomètres par heure, alors que le pare-chocs 20 peut supporter des chocs à près de 12,8 kilomètres par heure sans dépasser cette limite. De plus, on note une amélioration du rendement du pare-chocs pour une vitesse maximum d'environ 3,2 kilomètres par heure lorsqu'on compare la course en mètres à 5,6 kilomètres par heure, donné par le Tableau I et l'indication correspondante à 8,8 kilomètres par heure donnée par le Tableau II. En d'autres termes, pour la même course, le pare-chocs 20 peut supporter un choc à une vitesse supérieure de 3,2 kilomètres par heure. Ainsi, suivant les enseignements détaillés on peut concevoir un pare-chocs plus petit et plus efficace qui peut quand même supporter le même choc que les pare-chocs suivant la technique antérieure.

Bien que la nature exacte du matériau constitutif du pare-chocs 20 ne soit pas un élément critique de la présente invention, il est important que le module 24 avec ses parois 26 et 27, ses nervures 31 et 32 et son rail 34 soit en un matériau élastomère de préférence du polyuréthane. Bien que les propriétés spécifiques d'un polyuréthane choisi puissent varier en fonction de l'application pour lequel le pare-chocs 20 est utilisé et de l'environnement dans lequel il doit fonctionner, il est préférable d'utiliser un polyuréthane ayant des propriétés d'élongation et de tenue au choc exceptionnelles. Des propriétés typiques d'un tel polyuréthane comportent une résistance à la traction d'environ 21,356 MPa, une élon-gation à la rupture de 380%, une résistance à l'arrachement de 4,133 MPa, une dureté D au cisaillement de 40 et un module de flexure de 103,335 MPa à 22°C.

Les dimensions précises des divers composants du pare-chocs 20 ne sont pas des données entièrement critiques par rapport à la dimension générale, mais varient par exemple en fonction d'une application spécifique. Bien entendu, comme on l'a démontré ci-dessus, le pare-chocs peut être fabriqué en dimensions plus petites, et par conséquent avec un poids et un coût moindre que le pare-chocs suivant la technique antérieure, et peut absorber un choc à une vitesse égale.

Le pare-chocs 20 sur lequel on a effectué les essais représentés sur le Tableau II et la fig. 5 peut être considéré comme ayant des dimensions typiques pour le pare-chocs 20. Ce pare-chocs comportait un module 24 comprenant une face d'impact 25 d'environ 0,254 m de hauteur et une profondeur, c'est-à-dire la distance entre la face d'impact et la plaque arrière 21 d'environ 0,152 m. Les parois supérieure et inférieure 26 et 27 avaient une épaisseur de 0,0127, qui était aussi l'épaisseur du rail central 34 d'une longueur d'environ 0,133 m. Les nervures 31 et 32 avaient une épaisseur de 0,0635 m et étaient espacées dans une direction longitudinale le long du module suivant des entre-axes de 0,216 m. L'espace 33 entre les nervures 31 et 32 était d'environ 0,0254 m pour laisser au rail 34 de 0,0127 m d'épaisseur suffisamment d'espace en vue d'une déflexion libre comme décrit précédemment.

Bien que toutes ces dimensions puissent être considérées comme idéales, il y aurait lieu de considérer qu'elles pourraient varier légèrement sans s'écarter de la conception de l'invention. Il a été établi cependant, que si le rail 34 est fait sensiblement plus épais que la dimension préférée d'un demi pouce, les forces d'impact produites deviennent trop élevées et si il est fait sensiblement plus mince, l'énergie absorbée est insuffisante et la course du module devient inadéquate. Cependant, l'épaisseur du rail 34 peut varier quelque peu en fonction de l'application particulière du pare-chocs, c'est-à-dire, en fonction par exemple du poids du véhicule, de ses possibilités de vitesses et autres paramètres analogues.

Bien que la description qui précède corresponde à un mode de réalisation préféré de la présente invention, ses enseignements ne doivent pas être aussi restrictifs. Des variantes de réalisation qui utilisent les enseignements ainsi établis sont prévues pour entrer dans le cadre et la conception de la présente invention. De plus, il apparaît avec évidence de ce qui précède qu'un pare-chocs construit suivant les conceptions de la présente invention améliorera sensiblement la technique des pare-chocs en matière d'absorption d'énergie et réalisera par ailleurs les objets de la présente invention.

Claims

Revendications

1. Pare-chocs, absorbant de l'énergie, destiné à un véhicule, comportant un module en élastomère comprenant une face d'impact frontale longitudinale et des parois supérieure et inférieure se prolongeant latéralement ladite face d'impact; une plaque support arrière destinée à être attachée au véhicule et en prise avec les parois supérieure et inférieure; caractérisé en ce que le module comporte en outre une pluralité de premières nervures espacées longitudinalement se prolongeant dans une direction latérale depuis la face d'impact et le long de la paroi supérieure vers la plaque support arrière, une pluralité de deuxièmes nervures espacées de façon analogue longitudinalement et se prolongeant latéralement depuis la face d'impact et le long de la paroi inférieure vers la plaque support arrière; et un rail

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longitudinal se prolongeant dans une direction latérale depuis la face d'impact entre lesdites premières et deuxièmes nervures et vers la plaque support arrière, le module absorbant l'énergie d'un choc contre la face d'impact par la déformation des parois et des nervures et le gauchissement et la déflexion consécutives dudit rail.

2. Pare-chocs absorbant de l'énergie selon la revendication 1, sur lequel est prévu un espace entre lesdites premières et deuxièmes nervures le long de ladite face d'impact, ledit rail se prolongeant depuis ledit espace sur ladite face d'impact pour fournir audit rail une liberté supplémentaire pour gauchir au cours d'un choc.

3. Pare-chocs absorbant de l'énergie selon la revendication 1 dans lequel ledit rail se termine latéralement à une faible distance de ladite plaque support arrière.

4. Pare-chocs absorbant de l'énergie selon la revendication 3 dans lequel ia longueur latérale dudit rail est égale à environ la moitié de la hauteur de ladite face d'impact.

5. Pare-chocs absorbant de l'énergie selon la revendication 1 dans lequel lesdites premières nervures se terminent latéralement à une faible distance de ladite plaque support arrière le long de ladite paroi supérieure et lesdites deuxièmes nervures se terminent latéralement à une faible distance de ladite plaque support arrière le long de ladite paroi inférieure.

6. Pare-chocs absorbant de l'énergie selon la revendication 1 dans lequel lesdites premières et deuxièmes nervures sont orientées dans une direction verticale le long de ladite face d'impact.

7. Pare-chocs absorbant de l'énergie selon la revendication 6 dans lequel lesdites premières nervures sont alignées longitudinalement avec lesdites deuxièmes nervures.

8. Pare-chocs absorbant de l'énergie selon la revendication 1 dans lequel ledit module est construit en un matériau en polyuréthane.

9. Pare-chocs absorbant de l'énergie selon la revendication 1 dans lequel la longueur latérale dudit rail est égale à environ la moitié de la hauteur de ladite face d'impact.

10. Pare-chocs absorbant de l'énergie selon la revendication 9, sur lequel est prévu un espace d'environ 0,025 mètre entre lesdites premières et deuxièmes nervures le long de ladite face d'impact.

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