1 Structure de caisse de véhicule automobile. L'invention concerne les1 Body structure of a motor vehicle. The invention relates to
structures de caisses de véhicules automobiles. crate structures of motor vehicles.
L'invention concerne plus particulièrement une structure de caisse de véhicule automobile comportant : - deux longerons supérieurs longitudinaux sensiblement parallèles comprenant chacun une jambe de suspension s'étendant vers le bas, lesdits longerons étant fixés à un pare-choc par l'intermédiaire de premiers éléments d'absorption d'énergie, - deux longerons inférieurs, qui s'étendent sensiblement parallèlement aux longerons supérieurs, chaque longeron inférieur étant fixé à une des jambes de suspension. Le document FR-A-2 813 270 décrit un exemple d'une telle structure. La présente invention a pour but de perfectionner les structures de caisse de ce type, notamment pour éviter une déformation permanente des jambes de suspension lorsque le véhicule automobile subit un choc avant à relativement basse vitesse. A cet effet, conformément à l'invention chaque longeron inférieur est relié au pare-choc par l'intermédiaire d'un deuxième élément d'absorption d'énergie et est fixé à la jambe de suspension correspondante par une liaison frangible adaptée pour se rompre sous un effort longitudinal de cisaillement prédéterminé inférieur à 15000 Newtons. The invention more particularly relates to a motor vehicle body structure comprising: - two substantially parallel longitudinal upper longitudinal members each comprising a lower-extending strut, said struts being fixed to a bumper through first energy absorbing elements, - two lower spars, which extend substantially parallel to the upper spars, each lower spar being attached to one of the struts. Document FR-A-2,813,270 describes an example of such a structure. The present invention aims to improve body structures of this type, in particular to prevent permanent deformation of the suspension struts when the motor vehicle is impacted before at relatively low speed. For this purpose, according to the invention each lower spar is connected to the bumper via a second energy absorbing element and is attached to the corresponding strut by a frangible connection adapted to break under a predetermined longitudinal shear force of less than 15000 Newtons.
Grâce à ces dispositions, on assure que lors d'un choc longitudinal, par exemple avec un véhicule venant en sens inverse, avec une vitesse relative inférieure à une vitesse limite Vlim le pare-choc appuie sur les extrémités de longerons supérieurs et inférieurs par l'intermédiaire des premiers et deuxièmes éléments d'absorption qui se déforment et se compriment en absorbant une première 2906214 2 quantité importante de l'énergie du choc. Pour un effort sur la liaison frangible supérieur à un effort prédéterminé, intervenant pour une vitesse relative inférieure à ladite vitesse limite Vlim, la liaison 5 frangible se rompt pour éviter en particulier de soumettre les jambes de suspension à une contrainte risquant de les déformer de manière permanente. Par cette structure de caisse, il est ainsi possible d'éviter que pour des chocs inférieurs à la 10 vitesse Vlim les longerons supérieurs et leurs jambes de suspension aient des déformations permanentes, rendant la structure de caisse réparable pour un coût acceptable. Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à 15 l'autre des dispositions suivantes : - l'effort prédéterminé est inférieur à un effort limite qui, s'il était appliqué à la jambe de suspension au niveau de sa jonction avec le longeron inférieur, provoquerait une déformation plastique permanente de ladite 20 jambe de suspension ; - la structure de caisse de véhicule automobile comprend en outre des moyens de guidage des longerons inférieurs par rapport à la jambe de suspension adaptés pour permettre aux longerons inférieurs de se déplacer vers 25 l'arrière sur une première distance déterminée lorsque la liaison frangible est rompue, jusqu'à une position de butée où lesdits longerons inférieurs sont destinés à venir en appui sur un berceau moteur ; - ladite première distance est comprise entre 5 mm 30 et 20 mm ; - la structure de caisse de véhicule automobile comprend en outre une traverse, et les moyens de guidage comprennent deux coulisseaux et chaque liaison frangible solidarise ensemble l'un des coulisseaux avec l'un des 35 longerons inférieurs et la traverse, chaque coulisseau étant solidarisé avec l'une des jambes de suspension ; 2906214 3 - chaque liaison frangible comprend deux organes de fixation frangibles qui sont deux rivets ; -chaque longeron inférieur comprend un premier profilé longitudinal et un deuxième profilé transversal 5 solidarisés ensemble, et la traverse pénètre dans chacun des deuxièmes profilés transversaux ; - chaque coulisseau a une forme de profilé en T inversé comprenant deux branches transversales et une branche verticale, les deux branches latérales étant en 10 appui sous la traverse et la branche verticale étant engagée dans une rainure longitudinale de la traverse et dans une rainure longitudinale de l'un des longerons inférieurs ; - chaque coulisseau est percé d'un trou traversé 15 par une vis solidarisant ledit coulisseau à un écrou de la jambe de suspension. L'invention se rapporte également à un véhicule automobile comprenant : - une cellule formant un habitacle du véhicule, 20 - un berceau moteur inférieur s'étendant vers l'avant à partir de ladite cellule, - une structure de caisse telle que définie ci-dessus, dans laquelle les longerons supérieurs sont solidarisés avec ladite cellule et ledit berceau moteur 25 est à une première distance non nulle de l'extrémité arrière de chacun des longerons inférieurs ; - les longerons inférieurs sont adaptés pour pouvoir se déplacer vers l'arrière sur une première distance déterminée lorsque la liaison frangible est 30 rompue, jusqu'à une position de butée où lesdits longerons inférieurs sont empêchés de se déplacer vers l'arrière par le berceau moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description 35 suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. With these provisions, it is ensured that during a longitudinal impact, for example with a vehicle coming in the opposite direction, with a relative speed lower than a limit speed Vlim the bumper presses on the ends of upper and lower spars by intermediate of the first and second absorption elements which deform and compress by absorbing a first significant amount of shock energy. For an effort on the frangible connection greater than a predetermined force, intervening for a relative speed lower than said limit speed Vlim, the frangible connection breaks to avoid in particular to subject the suspension stresses to a stress that may deform them permed. By this body structure, it is thus possible to avoid that for shocks below the speed Vlim the upper rails and their suspension struts have permanent deformations, making the body structure repairable for an acceptable cost. In various embodiments of the invention, one or more of the following provisions may be used in addition: the predetermined force is less than a limiting force which, if it were applied to the strut at its junction with the lower spar, would cause permanent plastic deformation of said strut; the body structure of a motor vehicle further comprises means for guiding the lower spars with respect to the strut adapted to allow the lower spars to move rearwards over a first determined distance when the frangible link is broken; , to an abutment position where said lower longitudinal members are intended to bear against a motor cradle; said first distance is between 5 mm and 20 mm; - The body structure of a motor vehicle further comprises a cross member, and the guide means comprise two sliders and each frangible connection solidarise together one of the sliders with one of the lower longitudinal members and the cross member, each slider being secured with one of the suspension struts; Each frangible connection comprises two frangible fastening members which are two rivets; each lower spar comprises a first longitudinal profile and a second transverse section 5 joined together, and the cross member penetrates into each of the second transverse profiles; each slider has an inverted T-shaped profile comprising two transverse branches and a vertical branch, the two lateral branches being in abutment under the cross-member and the vertical branch being engaged in a longitudinal groove of the cross-member and in a longitudinal groove of one of the lower spars; each slider is pierced with a hole through which a screw secures said slider to a nut of the strut. The invention also relates to a motor vehicle comprising: - a cell forming a passenger compartment of the vehicle, 20 - a lower engine cradle extending forwards from said cell, - a body structure as defined above. above, in which the upper longitudinal members are secured to said cell and said engine cradle is at a first non-zero distance from the rear end of each of the lower longitudinal members; the lower longitudinal members are adapted to be able to move rearwardly over a first determined distance when the breakable link is broken up, to an abutment position where said lower longitudinal members are prevented from moving backwards by the cradle; engine. Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of one of its embodiments, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings.
2906214 4 Sur les dessins . - la figure 1 est une vue écorchée en perspective d'un véhicule automobile avec une structure de caisse conforme à l'invention, 5 - la figure 2 est une vue partielle en perspective à échelle agrandie de la structure de caisse de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective à échelle encore agrandie de la structure de caisse de la figure 2 10 sans le longeron supérieur et la jambe de suspension, - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 sans le longeron inférieur, -la figure 5 est une vue en perspective du coulisseau avec la liaison frangible, 15 - la figure 6 est une vue similaire à la figure 3, montrant la structure de caisse après un choc suffisant pour rompre la liaison frangible susmentionnée, - la figure 7 est une vue partielle en coupe transversale de la structure de caisse selon la ligne 20 repérée VII-VII à la figure 3, montrant la liaison frangible de la figure 3 et une vis de fixation du coulisseau susmentionné à la jambe de suspension. La figure 1 est une vue en perspective d'un véhicule automobile 1 comportant une cellule 2 d'habitacle 25 automobile, une structure de caisse 4 pour supporter des organes mécaniques du véhicule comme un moteur à combustion interne avec une boite de vitesses, ladite structure de caisse 4 étant située en avant de la cellule 2, et un berceau moteur 3 inférieur s'étendant vers l'avant du 30 véhicule depuis la cellule 2. La structure de caisse 2 est visible d'une manière plus détaillée en figure 2 et est constituée de deux longerons supérieurs 10 sensiblement parallèles solidarisés à la cellule 2 et la supportant en passant sous ladite 35 cellule 2 par une forme en échelon, lesdits longerons supérieurs comprenant chacun à leur extrémité avant 11 une 2906214 5 jambe de suspension 13 s'étendant vers le bas. Les extrémités avant des longerons supérieurs sont fixées à un pare-choc 30 (schématiquement et partiellement représenté) par l'intermédiaire de premiers éléments d'absorption 5 d'énergie 12, de type connu. La structure de caisse 4 comprend en outre deux longerons inférieurs 20, qui s'étendent sensiblement parallèlement aux longerons supérieurs 10, chaque longeron inférieur 20 étant fixé à une des jambes de suspension 13.2906214 4 In the drawings. FIG. 1 is a cut-away perspective view of a motor vehicle with a body structure in accordance with the invention; FIG. 2 is a partial perspective view on an enlarged scale of the body structure of FIG. FIG. 3 is an enlarged perspective view of the body structure of FIG. 2 without the upper spar and the strut; FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 without the lower spar; FIG. 5 is a perspective view of the slider with the frangible connection, FIG. 6 is a view similar to FIG. 3, showing the crate structure after a shock sufficient to break the aforementioned frangible connection, FIG. is a partial cross-sectional view of the body structure along line 20 marked VII-VII in Figure 3, showing the frangible connection of Figure 3 and a fixing screw of the aforementioned slide to the strut. FIG. 1 is a perspective view of a motor vehicle 1 comprising a passenger compartment cell 2, a body structure 4 for supporting the vehicle's mechanical members such as an internal combustion engine with a gearbox, said structure 4 is located in front of the cell 2, and a lower engine cradle 3 extending towards the front of the vehicle from the cell 2. The body structure 2 is visible in a more detailed manner in FIG. consists of two substantially parallel upper longitudinal members 10 secured to the cell 2 and supporting it passing under said cell 2 in a step form, said upper longitudinal members each comprising at their front end 11 a suspension leg 13 extending down. The front ends of the upper spars are attached to a bumper 30 (schematically and partially shown) via first energy absorbing elements 12, of known type. The body structure 4 further comprises two lower longitudinal members 20, which extend substantially parallel to the upper longitudinal members 10, each lower beam 20 being fixed to one of the suspension legs 13.
10 Ladite structure de caisse 4 comprend en outre avantageusement une traverse 50 reliant les extrémités avant des deux longerons inférieurs. Cette traverse 50 est couramment utilisée pour supporter par exemple le radiateur du véhicule 1.Said body structure 4 further advantageously comprises a cross member 50 connecting the front ends of the two lower longitudinal members. This crossbar 50 is commonly used to support for example the radiator of the vehicle 1.
15 Les extrémités avant 21 de chaque longeron inférieur 20 sont aussi reliées au pare-choc 30 par l'intermédiaire de deuxièmes éléments d'absorption d'énergie 23. Lesdites extrémités avant 21 sont liées aux jambes 20 de suspension 13, ellesmêmes liées rigidement aux longerons supérieurs 10, tandis que les extrémités arrière desdits longerons inférieurs 20 font face à des extrémités du berceau 3 avec une première distance dl. En variante, les extrémités arrière desdits longerons inférieurs 25 pourraient être enfilées avec jeu sur des éléments de réception du berceau moteur 3. Cette structure de caisse permet notamment, en cas de choc longitudinal avec un deuxième véhicule venant en sens inverse, d'accrocher des organes mécaniques du 30 deuxième véhicule à l'aide des longerons inférieurs pour éviter que, au moment du choc le premier véhicule ne chevauche le deuxième véhicule ou ne pénètre le deuxième véhicule. En outre, ladite structure permet une absorption 35 d'énergie cinétique particulièrement importante lors des chocs à basse vitesse inférieurs à une vitesse limite Vlim, 2906214 6 par exemple de environ 15 km/h, grâce à la présence des éléments d'absorption d'énergie 12, 23. De plus, la structure de caisse décrite ici permet un certain recul des longerons inférieurs 20 sans imposer 5 de déformation plastique aux jambes de suspension 13, ce qui limite les frais de réparation du véhicule. A cet effet, lesdites jambes de suspension 13 sont reliées aux longerons inférieurs 20 par des liaisons frangibles 40, bien visibles sur les figures 3 à 5. Chaque 10 liaison frangible 40 comprend dans ce mode de réalisation deux organes de fixation frangibles 42, par exemple des rivets. Un coulisseau 41 entièrement visible dans la perspective de la figure 5 présente une forme générale de 15 profilé en T inversé allongée selon la. direction longitudinale et percée en son centre par un trou 43 permettant de solidariser la branche verticale du T dudit coulisseau 41 grâce à une vis 46 traversant ledit trou 43 et venant en prise avec un écrou intégré dans la partie 20 inférieure des jambes de suspension 13. Ce mode de fixation donné à titre d'exemple est représenté en figure 7. Dans le mode de réalisation présenté notamment en figure 3, le longeron inférieur 20 est constitué d'un premier profilé longitudinal 26 et d'un deuxième profilé 25 transversal 27, solidarisés entre eux par exemple par un cordon de soudure 28. Le deuxième profilé transversal 27 du longeron inférieur 20 permet d'accueillir transversalement la traverse 50 à travers une ouverture d'extrémité dudit deuxième profilé transversal 27, et permet d'accueillir le 30 coulisseau 41 verticalement à travers des fenêtres inférieures dudit deuxième profilé transversal 27 et de la traverse 50. Deux branches latérales du coulisseau 41 en forme de profilé en T inversé se positionnent en appui sous la 35 paroi supérieure du profilé de la traverse 50 et la branche verticale du coulisseau 41 est engagée dans une rainure 2906214 7 longitudinale 45 de la traverse 50 (visible en figure 4) et dans une rainure longitudinale 25 du longeron inférieur 20 (visible en figures 3 et 6). Les organes de fixation frangibles 42 traversent et solidarisent ensemble les 5 coulisseaux 41, la traverse 50 et les longerons inférieurs 20, formant ainsi un cadre rigide en forme de U. Comme cela est visible dans la vue en coupe transversale de la figure 7, la vis 46 solidarise quant à elle, le coulisseau 41 avec un écrou intégré à une des 10 jambes de suspension 13. Dans la position assemblée, de la figure 3, une deuxième distance d2 sépare une première surface 24 du longeron inférieur 20 en regard d'une deuxième surface 44 du coulisseau 41, ladite deuxième distance d2 étant 15 supérieure à la première distance dl entre les longerons inférieurs 20 et le berceau moteur 3. Lors d'un choc d'intensité suffisante, c'est-à-dire provoquant sur la liaison frangible 40 un effort longitudinal de cisaillement prédéterminé supérieur à un 20 effort de rupture et inférieur à un effort de 15000 Newtons, ladite liaison frangible 40 se rompt et permet le glissement du longeron inférieur 20 et de la traverse 50 dans les rainures longitudinales 25, 45, de ladite première distance déterminée dl jusqu'à une position de butée, où 25 lesdits longerons inférieurs 20 viennent en butée contre le berceau moteur 3. Ledit effort prédéterminé se produit lors d'un choc à une vitesse inférieure à la vitesse limite Vlim non nulle, et est supérieur à un effort minimum de 7500 Newtons en dessous duquel la structure de caisse n'est pas 30 affectée par ledit choc, par exemple :L'effort produit lorsque le véhicule impacte un piéton. Lorsque la liaison frangible 40 est rompue et les longerons inférieurs 20 en butée contre le berceau moteur 3, représenté en figure 6, la première surface 24 du 35 longeron inférieur 20 et la deuxième surface 44 du coulisseau 41 sont alors distantes d'une troisième distance 2906214 8 d3 sensiblement égale à la différence entre ladite deuxième distance d2 et ladite première distance dl. Dans cette position de butée, la liaison frangible 40 permet de décharger les longerons supérieurs 10 des 5 efforts de déformation résultant du choc en les dirigeant vers le berceau moteur 3, créant ainsi une voie de passage d'efforts vers celui-ci et permettant d'éviter d'avoir des déformations permanentes de la jambe de suspension 13 après un tel choc, rendant la structure de caisse réparable.The front ends 21 of each lower beam 20 are also connected to the bumper 30 via second energy absorbing elements 23. Said forward ends 21 are connected to the suspension legs 13, which are themselves rigidly connected to upper longitudinal members 10, while the rear ends of said lower longitudinal members 20 face the ends of the cradle 3 with a first distance dl. Alternatively, the rear ends of said lower longitudinal members 25 could be slid with play on receiving elements of the engine cradle 3. This body structure allows in particular, in the event of a longitudinal impact with a second vehicle coming in the opposite direction, to hang on. mechanical members of the second vehicle by means of the lower longitudinal members to prevent, at the moment of impact, the first vehicle from overlapping the second vehicle or entering the second vehicle. In addition, said structure allows a particularly high kinetic energy absorption during low speed shocks lower than a limit speed Vlim, for example about 15 km / h, thanks to the presence of the absorption elements. energy 12, 23. In addition, the body structure described here allows a certain retreat of the lower longitudinal members 20 without imposing 5 plastic deformation legs suspension 13, which limits the cost of repair of the vehicle. For this purpose, said suspension struts 13 are connected to the lower longitudinal members 20 by frangible connections 40, clearly visible in FIGS. 3 to 5. Each frangible connection 40 comprises in this embodiment two frangible attachment members 42, for example rivets. A slider 41 fully visible from the perspective of FIG. 5 has a generally elongate inverted T-shaped profile according to FIG. longitudinal direction and pierced at its center by a hole 43 for securing the vertical leg of the T of said slide 41 by a screw 46 through said hole 43 and engaging with a nut integrated in the lower part of the suspension legs 13. This method of fixing given by way of example is shown in FIG. 7. In the embodiment shown in particular in FIG. 3, the lower spar 20 consists of a first longitudinal profile 26 and a second transverse section 27, secured to each other for example by a weld bead 28. The second transverse section 27 of the lower spar 20 accommodates transversely the cross member 50 through an end opening of said second transverse section 27, and accommodates the slide 30 41 vertically through lower windows of said second transverse section 27 and crossbar 50. Two lateral branches of the slide water 41 in the form of an inverted T-profile is positioned in abutment under the upper wall of the section of the crosspiece 50 and the vertical branch of the slider 41 is engaged in a longitudinal groove 45 of the cross member 50 (visible in FIG. 4) and in a longitudinal groove 25 of the lower spar 20 (visible in FIGS. 3 and 6). The frangible fasteners 42 pass through and secure together the slides 41, the cross member 50 and the lower longitudinal members 20, thus forming a rigid U-shaped frame. As can be seen in the cross-sectional view of FIG. Screw 46 secures, in turn, the slide 41 with a nut integrated in one of the suspension struts 13. In the assembled position of FIG. 3, a second distance d2 separates a first surface 24 of the lower spar 20 opposite FIG. a second surface 44 of the slide 41, said second distance d2 being greater than the first distance d1 between the lower longitudinal members 20 and the engine cradle 3. During a shock of sufficient intensity, that is to say causing the frangible connection 40 a predetermined longitudinal shear force greater than a breaking force and less than a force of 15,000 Newtons, said frangible connection 40 breaks and allows the sliding of the lon lower geron 20 and crossbar 50 in the longitudinal grooves 25, 45, of said first predetermined distance d1 to an abutment position, wherein said lower longitudinal members 20 abut against the engine cradle 3. Said predetermined force occurs during an impact at a speed below the non-zero limit speed Vlim, and is greater than a minimum force of 7500 Newtons below which the body structure is not affected by said impact, for example: produced when the vehicle impacts a pedestrian. When the breakable link 40 is broken and the lower longitudinal members 20 abut against the engine cradle 3, shown in FIG. 6, the first surface 24 of the lower spar 20 and the second surface 44 of the slider 41 are then separated by a third distance D3 substantially equal to the difference between said second distance d2 and said first distance dl. In this abutment position, the frangible connection 40 makes it possible to unload the upper longitudinal members 10 of the deformation forces resulting from the impact by directing them towards the engine cradle 3, thereby creating a path for the passage of forces towards the latter and allowing avoid permanent deformations of the strut 13 after such a shock, making the body structure repairable.
10 Pour un choc à une vitesse supérieure à Vii., les déformations de la structure de caisse augmentent, la rendant dans la plupart des cas non réparable. Bien entendu, le mode de réalisation décrit précédemment n'est nullement limitatif. Il est notamment 15 possible de réaliser une liaison frangible 40 entourant le longeron inférieur 20, contrairement au mode de réalisation décrit ci-dessus pour lequel le longeron inférieur 20 entoure la liaison frangible 40.For shock at a speed greater than Vi, deformations of the body structure increase, making it in most cases unrepairable. Of course, the embodiment described above is in no way limiting. It is in particular possible to make a frangible connection 40 surrounding the lower spar 20, in contrast to the embodiment described above for which the lower spar 20 surrounds the frangible link 40.