FR2930511A1

FR2930511A1 - Structure de caisse d'un vehicule

Info

Publication number: FR2930511A1
Application number: FR0852778A
Authority: FR
Inventors: Kevin Massif
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2009-10-30
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: WO2009130431A2; FR2930511B1; CN102015421B; BRPI0907281A2; CN102015421A; WO2009130431A3; EP2268532A2; BRPI0907281B1

Abstract

L'invention concerne une structure de caisse (10) d'un véhicule automobile comprenant un plancher d'habitacle (20) présentant un tunnel (21) et au moins un brancard (31,32) destiné à doubler le tunnel (21), ledit brancard (31,32) étant prolongé par un support d'échappement (40) à l'une de ses extrémités caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens de renfort (101,102) disposés dans la zone de la liaison entre le brancard (31,32) et le support d'échappement (40) pour rigidifier ladite liaison.

Description

Structure de caisse d'un véhicule

La présente invention se rapporte aux structures de caisse de véhicules automobiles et aux véhicules équipés de telles structures. Plus généralement, elle se rapporte également au domaine de la protection des individus contre les chocs dans un véhicule. Dans la présente demande, en référence à la figure 1, on définit une caisse 10 de véhicule comme une structure rigide comportant un soubassement (non illustré) délimité par un plancher d'habitacle 20 fixé entre deux longerons 11. Dans ce plancher 20 est ménagé un tunnel 21 central s'étendant suivant un axe longitudinal du véhicule. Ce tunnel 21 présente une extrémité débouchant à l'avant (désigné par AV sur la figure 1) dans la zone de liaison entre le plancher 20 et un tablier 60 séparant l'habitacle d'un compartiment moteur. Par ailleurs, ce tunnel 21 est doublé, respectivement, sur chacun de ses bords longitudinaux par un brancard intérieur 30 prolongé dans sa partie arrière par un support d'échappement 40 formant ensemble une voie d'effort pour transmettre les efforts issus d'un ensemble groupe motopropulseur /tablier /berceau vers l'arrière du véhicule, notamment en cas de choc. De plus, chaque support d'échappement 40 relie le brancard intérieur 30 à un plancher à talon 70 où viennent se fixer, notamment, les assises des banquettes du conducteur ou des passagers. Une telle structure de caisse 10 de véhicule n'est pas pleinement satisfaisante dans le cas de chocs subis par le véhicule. En effet, les constructeurs doivent répondre aujourd'hui à de nombreux objectifs qu'ils se fixent.

L'un de ces objectifs est le gain de masse de la caisse du véhicule qui conduit notamment vers la définition des éléments de structure au plus juste vus les contraintes qu'ils devront subir.

Ainsi, afin d'alléger la caisse du véhicule, les constructeurs ont du diminuer les épaisseurs et les nuances des brancards intérieurs et des supports d'échappement. Un autre de ces objectifs est la sécurité et notamment le renforcement de l'habitacle de façon à préserver les passagers et le conducteur lors de chocs du véhicule. Cependant, en optimisant les brancards intérieurs 30 et les supports d'échappement 40, on est alors confronté au pliage du tunnel 21 et à des problèmes de soulèvement du plancher d'habitacle 20.La déformation du plancher d'habitacle 20 n'est pas sans risque pour le conducteur ou les passagers du véhicule. En effet, le soulèvement du plancher peut entrainer un risque d'éjection de ces derniers du véhicule car, tel qu'illustré sur la figure 2, les assises des banquettes du conducteur ou des passagers peuvent basculer entraînant leur extériorisation du véhicule. La présente invention vise à résoudre ces inconvénients. Plus précisément, un but de la présente invention est de proposer une structure de caisse de véhicule répondant aux objectifs de gain de masse tout en conservant une résistance à la déformation néanmoins importante. Un autre but de la présente invention est de proposer une structure de caisse de véhicule présentant une résistance et une déformation contrôlées en cas de chocs du véhicule sans risquer de déformation du plancher du véhicule.

A cet effet, on prévoit selon l'invention une structure de caisse d'un véhicule automobile comprenant un plancher d'habitacle présentant un tunnel et au moins un brancard destiné à doubler le tunnel, ledit brancard étant prolongé par un support d'échappement à l'une de ses extrémités remarquable en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens de renfort disposés dans la zone de la liaison entre le brancard et le support d'échappement pour rigidifier ladite liaison.

Avantageusement, les moyens de renfort recouvrent la liaison entre le brancard et le support d'échappement pour la rigidifier. Par ailleurs, on prévoit également selon l'invention un procédé de fabrication d'une telle structure de caisse.

D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue partielle de dessous d'une structure de caisse d'un véhicule automobile de l'art antérieur; - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un véhicule automobile présentant la structure de caisse de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective du dessous d'une structure de caisse d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 est une vue de dessous de la zone III de la figure 3 illustrant une pièce de renfort d'une structure de caisse d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue de coté de la zone III prise selon la direction IV de la figure 4 illustrant une pièce de renfort d'une structure de caisse d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l'invention Sur ces figures, AV et AR désignent respectivement l'avant et l'arrière du véhicule. En s'appuyant sur la figure 3, on observe les différents éléments de la structure de caisse du véhicule préalablement décrits en référence avec la figure 1.La caisse 10 de véhicule comprend ainsi un plancher d'habitacle 20 s'étendant le long d'un axe longitudinal du véhicule de l'avant vers l'arrière du véhicule entre deux longerons 11 auquel il est fixé. Le plancher d'habitacle 20 est rigidifié en sa zone médiane par un tunnel 21 longitudinal central.

Ce tunnel 21 présente une forme générale de U formant un passage pour des équipements comme, par exemple, des tubulures d'échappement. Il présente une extrémité débouchant à l'arrière du plancher d'habitacle 20 sur un plancher à talon 70 destiné à recevoir les assises des banquettes d'un conducteur ou des passagers du véhicule. Par ailleurs, deux brancards intérieurs 31 et 32 s'étendent respectivement d'un tablier (non illustré) séparant l'habitacle du véhicule du compartiment moteur du véhicule au plancher à talon 70 le long des deux bords longitudinaux 22 et 23 du tunnel 21.

Les brancards intérieurs 31 et 32 sont des pièces de section en L, formant avec le plancher 20, des profilés creux disposés sous le tunnel 21 pour pour doubler et renforcer ce dernier. Chacun des brancards intérieurs 31 et 32 est respectivement prolongé dans sa partie arrière le long des bords longitudinaux du tunnel 21 par un support d'échappement 41 et 42 en direction du plancher à talon 70 où ces derniers débouchent. Comme précité, chaque couple brancard intérieur 31,32/support d'échappement 41,42 forme une voie d'effort reprenant les efforts issus d'un ensemble groupe motopropulseur/berceau /tablier du véhicule pour les transmettre vers l'arrière du plancher d'habitacle 20 du véhicule, notamment en cas de choc. Selon l'invention, des moyens de renfort 101,102 sont disposés respectivement au niveau de chacune des liaisons entre les brancards intérieurs 31,32 et les supports d'échappement 41,42.

Ils sont destinés à rigidifier les liaisons entre les brancards intérieurs 31,32 et les supports d'échappement 41,42. Plus précisément, ces moyens de renfort 101,102 recouvrent chaque liaison entre les brancards intérieurs 31,32 et leurs supports d'échappement respectifs 41,42.

En venant recouvrir la jonction entre ces deux pièces, les moyens de renfort 101,102 permettent avantageusement de créer une zone locale rigide qui maîtrise les déformations de la liaison entre un brancard intérieur 31,32 et le support d'échappement associé 41,42 et assure le passage des efforts de l'avant vers l'arrière du véhicule lors d'un choc. En effet, lorsqu'un choc frontal survient par exemple, la liaison entre un brancard intérieur 31,32 et le support d'échappement associé 41,42 qui auparavant était susceptible de se déformer, de se rompre et d'entraîner le soulèvement du plancher d'habitacle 20, supporte avantageusement l'impact du choc grâce à la structure de renfort local 101,102. Le risque de soulèvement du plancher 20 est ainsi diminué et la région correspondant à la partie où l'on installe les assises des banquettes du conducteur ou des passagers, c'est-à-dire entre la partie arrière du plancher d'habitacle 20 et le plancher à talon 70, est renforcée. La tenue des assises des banquettes du conducteur et des passagers et, par conséquent, la sécurité sont améliorées. Les moyens de renfort 101,102 comprennent chacun une pièce de renfort 110 sous forme de tôle pliée. Chaque pièce de renfort 110 vient se conformer à la liaison entre le brancard intérieur 31,32 et le support d'échappement associé 41,42 qu'elle recouvre. Elle présente ainsi un profil complémentaire à celui des extrémités respectives du brancard 31,32 et du support d'échappement 41,42 associé au niveau de leur liaison. Dans sa forme non limitative représentée sur les figures 3 à 5, chaque pièce de renfort 110 est une pièce coudée de forme générale en L s'étendant transversalement à l'axe longitudinal du véhicule.

La concavité du L est dirigée en direction de l'intersection entre la surface inférieure du plancher d'habitacle 20 et le tunnel 21. Chaque pièce de renfort 110 comprend ainsi une première branche 111 qui s'étend dans la direction et en regard d'une branche du U du tunnel 21 et qui vient se conformer à la forme de la surface du brancard 31,32 et à celle du support d'échappement associé 41,42 au niveau de cette branche du tunnel 21.

La seconde branche 112 de la pièce de renfort 110 vient épouser la forme de la surface du brancard 31,32 et celle du support d'échappement 41,42 au niveau du plancher d'habitacle 20. La forme et les dimensions de chaque pièce de renfort 110 sont telles que chacune d'elles puisse se solidariser, à une de ses extrémités, au tunnel 21 et au plancher d'habitacle 20 et, à l'extrémité opposée, au tunnel 21 et au support d'échappement 41,42. Par ailleurs, la fixation de pièces de renfort 110 sur chacune des liaisons entre un brancard intérieur 31,32 et son support d'échappement 41,42 respectif est assurée par des moyens de soudure 200 tel qu'illustré sur les figures 4 et 5. Ceci contribue fortement à la rigidité de l'ensemble. Pour chaque pièce de renfort 110, les moyens de soudure 200 comprennent des cordons de soudure ou des points de soudure liant la pièce de renfort 110, le tunnel 21 et le plancher 20 à une extrémité de la pièce de renfort 110 et/ou la pièce de renfort 110, le tunnel 21 et le support d'échappement 41,42 à l' extrémité opposée de la pièce de renfort 110. Plus précisément, les points ou cordons de soudure sont réalisés sur trois épaisseurs de trois pièces différentes à chaque extrémité de la pièce de renfort 110 pour rigidifier la liaison défaillante entre un brancard intérieur 31,32 et le support d'échappement 41,42 associé. Dans un exemple non limitatif illustré sur la figure 5, à une première extrémité de la pièce de renfort 110 correspondant à l'extrémité de la première branche 111 de la pièce de renfort 110, une première série S1 de points de soudure décalée d'une seconde S2 série de points de soudure est réalisée entre la pièce de renfort 110, le support d'échappement 41,42 et le tunnel 21. Les efforts subis par la liaison entre la pièce de renfort 110 et le support d'échappement 41,42 sont ainsi partiellement repris par le tunnel 21 renforçant la résistance de la fixation de la pièce de renfort 110.

Chaque point de soudure est pratiqué sur un ensemble de trois épaisseurs de tôle, ce qui favorise la tenue de chaque point de soudure face à un effort de cisaillement. Le recours à une disposition en décalé des points de soudures des première et secondes séries S1, S2 est remarquable en ce qu'il est permis un passage d'effort élevé, sans détérioration de la liaison. Comme illustré sur la figure 4, l'extrémité opposée de la pièce de renfort 110 correspondant à l'extrémité de la seconde branche 112 de la pièce de renfort 110 comprend une première série S3 de points de soudure liant ensemble la pièce de renfort 110, le plancher d'habitacle 20 et le tunnel 21. Selon une variante de réalisation, une seconde série de points de soudure (non représenté) décalés par rapport aux points de la série S3 est réalisée afin d'améliorer la tenue de la liaison entre les pièces 110, 20 et 21. De cette manière, le renforcement de chaque liaison entre un brancard intérieur 31,32 et le support d'échappement 41,42 associé est obtenu d'une part par la mise en place de la pièce de renfort 110 au niveau de la liaison et, d'autre part par les points ou cordons de soudure sur trois épaisseurs qui lient les différentes pièces environnantes entre elles. La liaison entre un brancard intérieur 31,32 et son support d'échappement 41,42 respectif est ainsi difficilement rompue lorsque survient un choc, ce qui permet de maintenir fixe les assises des banquettes sans qu'elles basculent et d'améliorer en conséquence la sécurité des passagers. Avantageusement, la fixation par soudure des différentes pièces permet également un montage rapide et simple de l'ensemble de la structure de caisse du véhicule. De plus, la présence des pièces de renfort 110 permet de conserver une structure de caisse allégée tout en offrant une résistance mécanique suffisante lorsque survient un choc pour le véhicule.

Toutefois, d'autres moyens de fixation que la soudure peuvent être envisagés. Par ailleurs, un procédé de fabrication d'une structure de caisse selon l'invention va maintenant être décrit.

Il est basé sur un principe de fabrication des pièces de la structure de caisse utilisant un outil de mise en forme générale, permettant de réaliser ce que l'on qualifie parfois d'opérations de tombage, et trois outils maximum de découpe et de mise en forme spécifique destinés à la réalisation d'un affinage géométrique aux côtes et aux formes déterminées.

Ce principe est avantageuse en ce qui nécessite un nombre restreint de moyen de mise en oeuvre. Une fois la fabrication de chaque pièce 20, 21, 30, 40 ou 110 effectuée, les supports d'échappement 41, 42 sont au préalable assemblées avec les brancards intérieurs 31,32, formant de la sorte un premier sous- ensemble. Le plancher d'habitacle 20 est ensuite rapporté et pré-assemblé sur ledit premier sous-ensemble pour former un second sous-ensemble. Le tunnel 21 est ensuite rapporté sur ledit second sous-ensemble, coiffant ainsi ce dernier par le dessus, afin de créer un soubassement de caisse pré-assemblé. Les pièces 20, 21, 30 et 40 sont alors soudées les unes aux autres pour former un ensemble réalisé d'un seul tenant. Chaque pièce de renfort 110 est par la suite rapportée sous le soubassement de caisse, de sorte qu'une de ses faces est disposée contre le brancard intérieur 31,32 et le support d'échappement 41,42 associé pour recouvrir la liaison entre ces deux éléments. Enfin, chaque pièce de renfort 110 est soudée aux pièces environnantes comme décrit précédemment en relation avec les figures 4 et 5.30

Claims

REVENDICATIONS1. Structure de caisse (10) d'un véhicule automobile comprenant un plancher d'habitacle (20) présentant un tunnel (21) et au moins un brancard (31,32) destiné à doubler le tunnel (21), ledit brancard (31,32) étant prolongé par un support d'échappement (40) à l'une de ses extrémités caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens de renfort (101,102) disposés dans la zone de la liaison entre le brancard (31,32) et le support d'échappement (40) pour rigidifier ladite liaison.
2. Structure de caisse selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens de renfort (101,102) recouvrent la liaison entre le brancard (31,32) et le support d'échappement (40) pour la rigidifier.
3. Structure de caisse selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisée en ce qu'elle comprend deux brancards (31,32) disposés respectivement le long de chacun des bords longitudinaux du tunnel (21), chaque brancard (31,32) étant prolongé par un support d'échappement (41,42), la liaison entre chaque brancard (31,32) et le support d'échappement (41,42) associé étant rigidifiée par des moyens de renfort (101,102).
4. Structure de caisse selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que les moyens de renfort (101,102) comprennent une pièce de renfort (110) de profil complémentaire à celui des extrémités respectives du brancard (31,32) et du support d'échappement (41,42) au niveau de leur liaison.
5. Structure de caisse selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens de fixation (200) des moyens de renfort (101,102) au brancard (31,32) et au supportd'échappement (41,42), lesdits moyens de fixation (200) étant des moyens de soudure.
6. Structure de caisse selon la revendication 5 caractérisée en ce que les moyens de soudure sont des cordons ou des points de soudure liant les moyens de renfort (101,102), le tunnel (21) et le plancher (20) à une extrémité des moyens de renfort (101,102) et/ou les moyens de renfort (101,102), le tunnel (21) et le support d'échappement (40) à une extrémité opposée des moyens de renfort (101,102).
7. Véhicule comprenant une structure de caisse selon l'une des revendications 1 à 6 précédentes.
8. Procédé de fabrication d'une structure de caisse selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en place de moyens de renfort (101,102) dans la zone de la liaison entre le brancard (31,32) et le support d'échappement (41,42) pour rigidifier ladite liaison.
9. Procédé de fabrication d'une structure de caisse selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape d'emboutissage des moyens de renfort (101,102); - une étape de superposition des moyens de renfort (101,102) sur la zone de liaison entre le brancard (31,32) et le support d'échappement (41,42) et; - une étape de soudage des moyens de renfort (101,102), du tunnel (21) et du plancher (20) à une extrémité des moyens de renfort (101,102) et/ou des moyens de renfort (101,102), du tunnel (21) et du support d'échappement (41,42) à une extrémité opposée des moyens de renfort (101,102).