FR2936469A1

FR2936469A1 - Structure avant de vehicule automobile et vehicule automobile comportant une telle structure avant

Info

Publication number: FR2936469A1
Application number: FR0856510A
Authority: FR
Inventors: Jean Pierre Gauthier; Stephane Ginja; Sebastien Charnaux
Original assignee: Plastic Omnium SE; Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Plastic Omnium SE; PSA Automobiles SA
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: FR2936469B1

Abstract

L'invention concerne une structure avant de véhicule automobile, du type comprenant une voie basse comportant un berceau et une poutre transversale de pare-chocs reliée à chacune de ses extrémités au berceau par une prolonge (10). Chaque prolonge (10) est fomée par une pièce allongée comportant une partie avant (20) d'absorption d'énergie déformable par écrasement contrôlé sous la forme d'ondulations successives selon l'axe longituidnal de ladite partie avant (20) et une partie arrière (30) de transmission d'efforts.

Description

Structure avant de véhicule automobile et véhicule automobile comportant une telle structure avant

La présente invention concerne une structure avant d'un véhicule automobile et plus particulièrement la zone inférieure de cette structure avant, couramment appelée "voie basse avant". L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'une telle structure avant. Dans le cadre de la sécurité passive qui concerne l'ensemble des moyens et des actions mis en oeuvre pour diminuer les conséquences d'un accident, les constructeurs automobiles doivent faire face à trois préoccupations majeures. La première préoccupation consiste à assurer la protection des occupants du véhicule, notamment lors d'un 15 choc frontal à haute vitesse. La deuxième préoccupation consiste à maîtriser les coûts de réparation du véhicule lors d'un choc dit urbain, c'est à dire à faible vitesse. Enfin, la troisième préoccupation des constructeurs 20 consiste à limiter l'agressivité du véhicule vis à vis des autres usagers de la route et notamment vis à vis des piétons afin de réduire les risques de blessures graves au niveau des jambes. La conception d'un véhicule automobile doit donc 25 aujourd'hui répondre à de nombreuses réglementations et doit donc subir des procédures d'essai, entre autres, pour le choc piéton et le choc à faible vitesse au niveau de la réparabilité. Pour cela, l'avant d'un véhicule automobile et 30 notamment la voie basse avant comporte une structure avant qui comprend un berceau supportant la suspension avant du véhicule et une poutre de pare-chocs transversale, ou poutre basse, reliée à chacune de ses extrémités au berceau par une prolonge s'étendant vers 35 l'avant du véhicule et de direction générale sensiblement

2 horizontale. La voie basse est une voie complémentaire de transmission des efforts en cas de chocs située au-dessous de la voie haute, la voie haute étant la principale voie de transmission des efforts et impliquant les longerons du véhicule. Ces prolonges de berceau jouent le rôle d'éléments d'absorption d'énergie et participent à la prestation choc piéton ainsi qu'à la prestation choc urbain en tant qu'éléments destinés à transmettre les efforts du choc.

Jusqu'à présent les prolonges de berceau sont formées chacune par un corps longitudinal creux en acier ou en aluminium relié à ses extrémités respectivement au berceau et à la poutre transversale. En cas de choc et en particulier lors d'un choc frontal, chaque prolonge participe à l'amortissement du choc et concourt notamment par ses déformations par pliage à l'absorption et à la dissipation de l'énergie engendrée par le choc. Les prolonges en acier ont pour inconvénient d'avoir une masse importante ce qui augmente le poids général du véhicule alors que les prolonges en aluminium ont pour principal inconvénient d'être onéreuses. L'invention a pour but de proposer une structure avant d'un véhicule automobile qui remédie à ces inconvénients, tout en atténuant l'agressivité des véhicules vis à vis des autres véhicules lors d'un choc, c'est-à-dire en augmentant la compatibilité véhicule-véhicule, et en permettant d'absorber plus d'énergie par la voie basse avant du véhicule en cas de choc à haute vitesse.

L'invention a donc pour objet une structure avant de véhicule automobile, du type comprenant une voie basse comportant un berceau et une poutre transversale de pare-chocs, reliée à chacune de ses extrémités audit berceau par une prolonge, caractérisée en ce que chaque prolonge est formée par une pièce allongée comportant une partie avant d'absorption d'énergie déformable par écrasement contrôlé sous forme d'ondulations successives selon l'axe

3 longitudinal de ladite partie avant et une partie arrière de transmission d'efforts. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la partie avant comprend un élément longitudinal rigide de guidage de la déformation de ladite partie avant et comportant une première extrémité munie d'une platine transversale d'appui sur la poutre de pare-chocs et une seconde extrémité montée coulissante dans l'extrémité avant de la partie arrière, - la partie avant comprend un corps en au moins une matière plastique surmoulée sur l'élément longitudinal et s'étendant entre ladite platine transversale et ladite extrémité avant de la partie arrière, - l'élément longitudinal est formé par un tube 15 métallique, - le corps comprend un premier surmoulage en une première matière plastique formé sur l'élément longitudinal et comportant des nervures longitudinales et un second surmoulage en une seconde matière plastique 20 formé sur le premier surmoulage et comportant des nervures longitudinales et transversales, - la première matière plastique est plus rigide que la seconde matière plastique - la première matière plastique est composée de 25 composite chargé de fibres de verre à matrice polyester ou vinylester ou d'un composite à matrice thermoplastique (par exemple à matrice polyamide), ou encore d'un composite tissé, et la seconde matière plastique est composée de polypropylène, 30 - la partie avant présente une longueur égale ou supérieure à la partie arrière, - les parties, respectivement avant et arrière, forment entre elles un coude ou sont alignées entre elles, la prolonge étant dans ce cas rectiligne, et 35 - la partie arrière comporte un évidement de passage de l'élément longitudinal lors de la déformation de la partie avant.

4 L'invention a également pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une structure avant telle que précédemment définie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une voie basse avant d'une structure avant d'un véhicule automobile, conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique en perspective d'une prolonge de la structure avant, conforme à l'invention, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective d'un élément longitudinal de guidage de la déformation de 15 la partie avant de la prolonge, - la Fig. 4 est une vue schématique en perspective de la prolonge avec l'élément de guidage muni d'un premier surmoulage, - la Fig. 5 est une vue schématique en coupe 20 transversale de la partie avant de la prolonge, et - la Fig. 6 est une vue schématique en perspective de la partie avant de la prolonge en cours de déformation lors d'un choc. Dans ce qui suit, les orientations utilisées sont 25 les orientations habituelles d'un véhicule automobile et les termes "avant" et "arrière" s'entendent par rapport au sens de la marche normale du véhicule. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une partie d'une structure avant d'un véhicule automobile et 30 plus particulièrement la zone inférieure de cette structure avant, couramment appelée "voie basse avant". Comme montré sur cette figure, cette structure avant désignée dans son ensemble par la référence 1, comprend notamment un berceau 2 comportant généralement 35 une plateforme munie d'attaches, non représentées, destinées à supporter une suspension avant du véhicule, elle même liée par ailleurs au train avant de ce véhicule. Le berceau 2 comporte sur chacun de ses bords latéraux, deux prolongements 2a dirigés vers l'avant du 5 véhicule. La structure avant 1 comprend également une poutre transversale 3 de pare-chocs s'étendant transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. Cette poutre transversale 3 est formée par une 10 partie centrale 3a munie à chacune de ses extrémités d'un absorbeur de chocs 3b, de type connu s'étendant vers l'arrière du véhicule. Ainsi que représenté à la Fig. 1, chacun des prolongements 2a du berceau 2 est relié à un absorbeur de 15 chocs 3b de la poutre transversale 3 par une prolonge désignée par la référence générale 10 de direction générale sensiblement horizontale. En se reportant maintenant aux Figs. 2 à 5, on va décrire une prolonge 10, l'autre prolonge 10 étant 20 identique. La prolonge 10 est formée par une pièce allongée comportant une partie avant 20 d'absorption d'énergie déformable par écrasement contrôlé sous forme d'ondulations successives selon l'axe longitudinal de la 25 dite partie avant 20 et une partie arrière 30 de transmission d'efforts. La partie arrière 30 fixée au berceau 2 et dont le rôle est de transmettre les efforts, est réalisée en matière plastique, comme par exemple un composite 30 thermodurcissable (SMC acronyme pour Sheet Molding Compound, AMC acronyme pour Advanced Molding Compound ...) ou un composite thermoplastique ou un composite tissé et comporte une platine avant 31 transversale destinée à être reliée à la partie avant 20 de la prolonge 10 et une 35 platine arrière 32 transversale destinée à être reliée au prolongement 2a correspondant dudit berceau 2. Les platines, respectivement avant 31 et arrière 32, sont reliées entre elles par des nervures 33 transversales et longitudinales. La partie avant de la prolonge 10 comprend, ainsi que montré sur les Figs. 3 et 4, un élément 21 longitudinal et rigide de guidage de la déformation de cette partie avant 20, ainsi qu'on le verra ultérieurement. De préférence, cet élément 21 est formé par un tube métallique de section circulaire. L'élément 21 peut avoir 10 d'autres sections transversales. L'élément 21 tubulaire comporte une première extrémité 21a munie d'une platine 22 transversale d'appui sur la poutre de pare-chocs 3 et une seconde extrémité 21b montée coulissante dans un orifice ménagé dans la 15 platine 31 de la partie arrière 30. D'une manière générale, la partie avant comprend un corps 40 en au moins une matière plastique, surmoulé sur l'élément 21 longitudinal et s'étendant entre la platine transversale 22 et l'extrémité avant de la partie arrière 20 30, c'est à dire la platine 31 de ladite partie arrière 30. Ainsi que montré sur les Figs. 4 et 5, le corps 40 comprend un premier surmoulage 23 en une première matière plastique, formé sur l'élément longitudinal 21 et 25 également sur la platine transversale 22. Ce premier surmoulage 23 couvre complètement l'élément longitudinal 21. La matière plastique du premier surmoulage 23 est composée de composite chargé de fibres de verre à matrice 30 polyester ou vinilester, d'un composite thermodurcissable (SMC acronyme pour Sheet Molding Compound, AMC acronyme pour Advanced Molding Compound), d'un composite à matrice thermoplastique ou d'un composite tissé. Le premier surmoulage 23 comporte des nervures 35 longitudinales 24 et dans l'exemple de réalisation représenté sur les Figs. 4 et 5, quatre nervures

7 longitudinales uniformément réparties sur la périphérie de l'élément longitudinal 23 et opposées deux à deux. Le premier surmoulage 23 réalisé sur l'élément longitudinal 21 augmente le potentiel d'absorption de la première partie 20 de la prolonge 10 par augmentation des efforts transmissibles lors de la compression. Le corps 22 comporte également un second surmoulage 25 en une seconde matière plastique, et qui est formé sur le premier surmoulage 23 pour assurer la cohésion mécanique entre les deux matières surmoulées et générer les finitions au niveau des platines d'extrémité et des fixations. La matière plus souple utilisée pour ce deuxième surmoulage permet d'absorber de l'énergie et d'éviter la dislocation du premier surmoulage pendant son écrasement au cours du choc. D'une manière générale la première matière plastique du premier surmoulage 23 est plus rigide que la seconde matière plastique du second surmoulage 25. Ce second surmoulage 25 comporte des nervures 26 longitudinales et transversales, comme montrées sur les Figs. 2 et 5. La matière plastique composant ce second surmoulage 25 est par exemple du polypropylène. Ainsi que représenté à la Fig. 2, la longueur de la partie avant 22 est sensiblement égale ou supérieure à la 25 longueur de la partie arrière 30. La partie arrière 30 comporte un évidement 35 de passage de l'élément longitudinal 21 lors de la déformation de la partie avant 20. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les 30 figures, les parties, respectivement avant 20 et arrière 30, forment un coude. Dans ce cas, l'évidement 35 de passage de l'élément longitudinal 21 s'étend sur une portion de ladite partie arrière 30, comme représenté sur les Figs. 2 et 4. 35 Selon une variante, les parties respectivement avant 20 et arrière 30 sont alignées, la prolonge étant dans ce cas rectiligne. Dans ce cas, l'évidement 35 est

8 formé par un passage axial ménagé dans ladite partie arrière 30 sensiblement sur toute sa longueur. Lors d'un choc la partie avant 20 de la prolonge 10 joue le rôle d'un absorbeur d'énergie tandis que la partie arrière 30 joue le rôle d'un transmetteur d'efforts. Du fait de la présence de l'élément longitudinal 21 à l'intérieur de cette partie avant 20, cette partie avant 20 se déforme lors d'un choc, par écrasement contrôlé en formant une succession d'ondulations 45 selon l'axe longitudinal de la partie avant 20, comme montré à la Fig. 6. Dans le domaine de l'automobile, ce type de déformation est également appelé "bottelage". Le premier surmoulage 23 avec les nervures 24 15 augmente le potentiel d'absorption de la partie avant 20 de la prolonge 10. Lors de l'écrasement de la partie avant 20, l'élément longitudinal 21 pénètre dans l'évidemment 35 de la partie arrière 30 et, du fait de la géométrie coudée 20 de la prolonge 10, cet élément longitudinal s'extrait rapidement vers le pare boue du véhicule. La partie arrière 30 assure le maintien de l'ensemble et reste sensiblement intacte tant que toute la course d'absorption n'est pas consommée. 25 Dans le cas d'une prolonge 10 rectiligne, l'élément longitudinal 21 pénètre dans la partie arrière 30 et coulisse dans l'évidement 35. L'association de l'élément longitudinal 21 de guidage directement surmoulé et également l'utilisation 30 de matériaux plastiques moins coûteux ou moins lourds que l'acier ou l'aluminium, permettent d'obtenir une absorption d'énergie par la formation d'une succession d'ondulations 45 selon l'axe longitudinal de la partie avant. 35 La résistance à l'écrasement des surmoulages réalisés sur l'élément longitudinal est en partie

9 fonction des nervures périphériques réalisées en matériau composite La structure avant selon l'invention permet d'absorber plus d'énergie par l'intermédiaire de la voie basse qu'une structure présentant des prolonges classiques en métal, grâce à la maîtrise du processus du bottelage, tout en permettant de réduire la masse des prolonges de la structure avant et ainsi de diminuer le poids du véhicule automobile.10

Claims

REVENDICATIONS1.- Structure avant de véhicule, du type comprenant une voie basse comportant un berceau (2) et une poutre transversale (3) de pare-chocs reliée à chacune de ses extrémités au berceau (2) par une prolonge (10), caractérisée en ce que chaque prolonge (10) est formée par une pièce allongée comportant une partie avant (20) d'absorption d'énergie, déformable par écrasement contrôlé sous la forme d'ondulations (45) successives selon l'axe longitudinal de la partie avant (20) et une partie arrière (30) de transmission d'efforts.
2. - Structure avant selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie avant (20) comprend un élément longitudinal (21) rigide de guidage de la déformation de ladite partie avant et comportant une première extrémité (21a) munie d'une platine (22) transversale d'appui sur la poutre (3) de pare-chocs et une seconde extrémité (21b) montée coulissante dans l'extrémité avant (31) de la partie arrière (30).
3. - Structure avant selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie avant (20) comprend un corps (40) en au moins une matière plastique, surmoulé sur l'élément longitudinal (21) et s'étendant entre ladite platine transversale (22) et ladite extrémité avant (31) de la partie arrière (30).
4. - Structure avant selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que l'élément longitudinal (21) est formé par un tube métallique.
5. - Structure avant selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le corps (40) comprend un premier surmoulage (23) en une première matière plastique, formé sur l'élément longitudinal (21) et comportant des nervures longitudinales (24) et un second surmoulage (25) en une seconde matière plastique, formé sur le premier surmoulage (23) et comportant des nervures (33) longitudinales et transversales.
6. - Structure avant selon la revendication 5, caractérisée en ce que la première matière plastique est plus rigide que la seconde matière plastique
7. - Structure avant selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la première matière plastique est composée de composite chargé de fibres de verre à matrice polyester ou vinylester, d'un composite thermodurcissable (SMC acronyme pour Sheet Molding Compound, AMC acronyme pour Advanced Molding Compound), d'un composite à matrice thermoplastique ou d'un composite tissé et la seconde matière plastique est composée de polypropylène.
8. - Structure avant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie avant (20) présente une longueur sensiblement égale ou supérieure à la partie arrière (30).
9. - Structure avant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les parties, respectivement avant (20) et arrière (30), forment entre elles un coude ou sont alignées entre elles la prolonge étant dans ce cas rectiligne.
10. - Structure avant selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la partie arrière (30) comporte un évidement (35) de passage de l'élément longitudinal (21) lors de la déformation de la partie avant (20).
11. - Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une structure avant selon l'une quelconque des revendications précédentes.