FR2982815A1 - Structure modulaire de pied avant de vehicule tres allegee a bonne tenue en choc frontal - Google Patents

Abstract

Dispositif de renfort de pied avant de carrosserie automobile, ce pied avant (20) formant un caisson sensiblement vertical relié à ses extrémités à des éléments tubulaires de l'habitacle qui partent dans différentes directions, caractérisé en ce qu'il comporte trois parties reliées rigidement entre elles, comprenant un montant (22) intégré dans le caisson vertical du pied avant, recevant à chaque extrémité un noeud (24, 26) disposant de prolongements allongés (30, 32, 34, 40, 42) qui s'introduisent dans les éléments tubulaires de l'habitacle.

Description

STRUCTURE MODULAIRE DE PIED AVANT DE VEHICULE ALLEGEE A BONNE TENUE EN CHOC FRONTAL La présente invention concerne un dispositif de renfort pour un pied 5 avant de carrosserie d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile comportant un tel dispositif de renfort. Les carrosseries des véhicules automobiles légers comportent généralement en avant des portes avant, un montant formant un corps creux sensiblement vertical, appelé pied avant, qui supporte les charnières de ces 10 portes. Le pied avant est fixé rigidement à plusieurs éléments tubulaires de la structure de la carrosserie. En particulier, le pied avant est relié en partie basse à un longeron de bas de caisse et à une traverse de plancher, et en partie supérieure, à une traverse inférieure de baie de pare-brise et à un 15 montant latéral de pare-brise. Le pied avant se prolonge vers l'avant par une tôle située à l'intérieur de l'aile, appelée doublure d'aile, qui constitue un passage de roue supportant des éléments de suspension du train avant. La doublure d'aile est renforcée par un longeron avant, qui supporte à son extrémité le pare-choc. 20 Un type d'essai normalisé de choc avant prévoit un choc frontal à 64km/h décalé sur le côté gauche du véhicule, qui représente le cas où deux véhicules venant en face l'un de l'autre sur une même route se rencontrent. On a dans ce cas d'abord un écrasement du compartiment avant comportant généralement le groupe motopropulseur, qui doit absorber un 25 maximum d'énergie. En particulier on peut avoir une déformation basse de ce compartiment avant, comprenant une pression sur la roue qui recule et prend appui sur la base du pied avant, et une déformation haute de la doublure d'aile, qui se déforme en répercutant la poussée sur la partie haute du pied avant. 30 Le pied avant constitue une barrière qui doit résister aux différentes pressions en subissant le moins de déformation possible, pour éviter un écrasement de l'habitacle situé en arrière et des intrusions d'éléments dans cet habitacle, afin de protéger les passagers du véhicule. Le pied avant doit maintenir les parties fixées dessus qui constituent l'habitacle, notamment les éléments tubulaires de cet habitacle comme le longeron de bas de caisse, la traverse de plancher, la traverse inférieure de baie de pare-brise, le montant latéral de pare-brise, ainsi que le raidisseur latéral intégré dans la porte avant. De plus les déformations basse et haute du compartiment avant peuvent être pendant le choc décalées dans le temps, et le pied avant peut subir des couples élevés dus aux différentes déformations, qui tendent à faire pivoter sa base ou sa partie supérieure autour de son axe vertical. Ces pivotements peuvent déstabiliser les éléments tubulaires de l'habitacle se trouvant vers le côté ou l'arrière du pied avant. Pour améliorer la rigidité du pied avant, un type de renfort connu, 15 présenté notamment par les documents FR-A1-2919564 ou FR-A1-2946309, comporte des tôles de renfort en acier fixées sur le pied avant de manière à contrôler sa déformation. Un problème qui se pose alors est que dans le cas où différentes versions de carrosserie sont réalisées sur une même base, comme un 20 coupé, une berline ou un monospace, en reprenant un même type de pied avant comportant des hauteurs différentes, qui est relié à des montants de pare-brise variés, il faut alors prévoir des renforts adaptés pour chacune de ces versions ce qui augmente les coûts. De plus pour être efficaces, les renforts en acier comportent une 25 certaine épaisseur, et possèdent donc une masse importante. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un dispositif de renfort de pied avant de carrosserie automobile, ce pied avant formant un caisson sensiblement 30 vertical relié à ses extrémités à des éléments tubulaires de l'habitacle qui partent dans différentes directions, caractérisé en ce qu'il comporte trois parties reliées rigidement entre elles, comprenant un montant intégré dans le caisson vertical du pied avant, recevant à chaque extrémité un noeud disposant de prolongements allongés qui s'introduisent dans les éléments tubulaires de l'habitacle.

Un avantage du dispositif de renfort selon l'invention, est qu'en utilisant un nombre réduit d'éléments modulaires qui peuvent être standards, pour réaliser le montant et les noeuds, on peut en les assemblant différemment réaliser de manière économique une variété de renforts adaptés à plusieurs carrosseries.

Le dispositif de renfort selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, des profilés en alliage léger sont utilisés pour réaliser le montant et les prolongements.

Par ailleurs, des prolongements peuvent être réalisés par fonderie d'un alliage léger. Avantageusement, l'alliage léger et un alliage d'aluminium comprenant du magnésium, et les profilés et les fonderies sont assemblés entre eux par soudure.

En particulier, le noeud supérieur peut comporter des prolongements introduits dans la traverse inférieure de baie de pare-brise et dans le montant latéral de pare-brise, et le noeud inférieur peut comporter des prolongements introduits dans le longeron de bas de caisse et dans la traverse de plancher. Selon une disposition particulière, le noeud supérieur comporte deux prolongements qui s'ajustent dans deux montants latéraux de pare-brise. Avantageusement, le dispositif de renfort comporte des absorbeurs de choc tournés vers l'avant. Avantageusement, les absorbeurs de choc sont réalisés dans une matière plastique ou une résine, comportant des fibres de renfort.

Les absorbeurs de choc peuvent être collés ou rivetés sur le montant et sur les noeuds. 2 982 8 15 4 L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile disposant de renforts de pieds avant de carrosserie, comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et 5 avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de côté de l'avant d'une carrosserie, présentant des critères de stabilité du pied avant ; 10 - la figure 2 présente un renfort de pied avant assemblé, selon l'invention ; - les figures 3 et 4 présentent ce renfort intégré dans des tôles de la carrosserie ; - la figure 5 et une vue éclatée du renfort ; et 15 - les figures 6 et 7 présentent en variante des parties supérieures du renfort, pour respectivement un véhicule comprenant une carrosserie basse, et un autre comprenant une carrosserie haute. La figure 1 présente du côté gauche du véhicule, un pied avant 2 recevant de manière rigide vers l'avant une doublure d'aile 4, et vers l'arrière, 20 en bas un longeron de bas de caisse 6, et en haut un montant latéral de pare-brise 8. Lors d'un choc frontal normalisé décalé sur le côté gauche du véhicule, le pied avant 2 peut recevoir une force basse Fb transmise par la roue avant 10, et une force haute Fh transmise par la doublure d'aile 4. 25 Dans ce cas des critères généralement admis de déplacement du pied avant 2, pour limiter la déformation de l'habitacle et protéger les passagers, sont un recul de la partie supérieure du pied avant au point A qui est inférieur à 35mm, et une rotation limitée de ce pied avant autour de son axe vertical Z. Les figures 2 à 5 présentent un renfort 20 comportant un montant 30 sensiblement vertical 22 intégré dans un pied avant 2, recevant un noeud supérieur 24 et un noeud inférieur 26 qui sont fixés à ses extrémités de manière rigide. Le noeud supérieur 24 comporte différents prolongements comprenant un prolongement avant 30 intégré dans la doublure d'aile 4, un prolongement transversal supérieur 32 intégré dans une traverse tubulaire inférieure de baie de pare-brise 50, et un prolongement supérieur 34 intégré dans un montant tubulaire latéral de pare-brise 8. De la même manière le noeud inférieur 26 comporte différents prolongements rigides comprenant un prolongement arrière 40 intégré dans le longeron de bas de caisse 6, et un prolongement transversal inférieur 42 intégré dans une traverse de plancher 54. Les différents prolongements des noeuds 24, 26 sont ajustés avec assez de précision dans les éléments tubulaires, pour pouvoir transmettre à ces éléments des efforts en répartissant la pression de contact.

Le renfort 20 comprenant le montant 22 et les noeuds 24, 26, est réalisé par l'assemblage par soudure d'éléments en alliage d'aluminium. Avantageusement, on prendra un alliage comprenant du magnésium choisi dans la famille normalisée « 5000 », qui comporte des caractéristiques mécaniques intéressantes ainsi qu'une bonne soudabilité.

En particulier le montant 22, le prolongement avant 30, le prolongement transversal supérieur 32 et le prolongement arrière 40 sont réalisés dans un profilé de section rectangulaire, et le prolongement transversal inférieur 42 est réalisé dans un profilé de section trapézoïdal. Les sections rectangulaires des profilés sont adaptées pour pouvoir emboîter ces profilés entre eux au niveau de leurs raccordements, afin de faciliter l'assemblage par soudure. Ce procédé de fabrication est simple et économique, les profilés étant extrudés en continu, puis mis à longueur par découpe pour s'adapter aux différents renforts à réaliser suivant les types de carrosserie à produire. On peut en particulier ajuster facilement la longueur du montant 22, pour l'adapter à différentes hauteurs de carrosserie. 2 982 815 6 Le prolongement supérieur 34 peut suivant la forme à donner, être réalisé avec des profilés si les formes sont simples, ou par moulage en alliage d'aluminium si les formes sont plus complexes. Le renfort 20 reçoit de plus différents absorbeurs de choc tournés vers 5 l'avant, qui sont fixés dessus pour recevoir la charge lors d'une collision frontale, et s'écraser progressivement en absorbant de l'énergie. Le renfort 20 comporte en partie inférieure, dans l'axe du prolongement arrière 40, un absorbeur conique 44 comprenant une pointe tournée vers l'avant, qui est collé sur le profilé. 10 Le renfort 20 comporte aussi en partie supérieure un absorbeur rectiligne 36 emboîté dans le profilé du prolongement avant 30, comprenant des creux annulaires pour faciliter sa déformation axiale. L'absorbeur rectiligne 36 est réalisé en polypropylène moulé comprenant un renfort de fibres, ou en matériaux composites comprenant une résine comportant des 15 fibres, du type « BMC » ou « SMC ». Le renfort 20 comporte de plus sur la face avant du montant 22, un absorbeur constituant un caisson plat alvéolé 38, formant en vue de côté un triangle qui s'élargit vers le haut pour venir s'ajuster en dessous du prolongement avant 30. 20 Avantageusement, les deux derniers absorbeurs 36, 38 sont maintenus sur les profilés par collage ou rivetage. On notera que les différents absorbeurs 36, 38, 44 réalisés par moulage, sont légers et économiques. Le renfort 2 ainsi assemblé est ensuite placé entre les tôles formant les différents éléments creux de la carrosserie, pour être ajusté dans ces 25 éléments après la soudure des tôles entre elles. Le renfort 2 peut aussi de la même manière être ajusté dans le pied avant formant un corps creux, d'une carrosserie réalisée en matériaux composites. La figure 6 présente un prolongement supérieur 60 suivant une première variante, plus bas que le précédent, qui est adapté pour le montant 30 latéral de pare-brise d'une petite berline.

La figure 7 présente un prolongement supérieur double 70 suivant une deuxième variante, adapté pour une carrosserie de monospace ou de grosse berline comportant deux montants latéraux de pare-brise, comprenant deux prolongements qui s'ajustent dans ces deux montants.

Le principe de fonctionnement du renfort 2 est le suivant. Les absorbeurs 36, 38, 44 du renfort 2, absorbent une partie de l'énergie venant du choc. Les noeuds supérieur 24 et inférieur 26 sont rigidement reliés entre eux par le montant 22, qui les maintient en position les uns par rapport aux autres. Par leurs prolongements encastrés dans les départs des différents éléments tubulaires, ces noeuds 24, 26 maintiennent fermement ces éléments tubulaires, et les empêchent notamment de pivoter suivant l'axe vertical Z. On réalise ainsi facilement à partir d'éléments standards qui peuvent être produits en grandes séries, et avec un assemblage simple, différentes structures complexes et légères comprenant des matériaux variés apportant chacun certaines qualités, pour renforcer les pieds avant de différents types de véhicules.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1 - Dispositif de renfort de pied avant de carrosserie automobile, ce pied avant (20) formant un caisson sensiblement vertical relié à ses extrémités à des éléments tubulaires (6, 8, 50, 54) de l'habitacle qui partent dans différentes directions, caractérisé en ce qu'il comporte trois parties reliées rigidement entre elles, comprenant un montant (22) intégré dans le caisson vertical du pied avant (2), recevant à chaque extrémité un noeud (24, 26) disposant de prolongements allongés (30, 32, 34, 40, 42) qui s'introduisent dans les éléments tubulaires (6, 8, 50, 54) de l'habitacle.
2. 2 - Dispositif de renfort selon la revendication 1, caractérisé en ce que des profilés en alliage léger sont utilisés pour réaliser le montant (22) et les prolongements (30, 32, 34, 40, 42).
3. 3 - Dispositif de renfort selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des prolongements sont réalisés par fonderie d'un alliage léger.
4. 4 - Dispositif de renfort selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'alliage léger et un alliage d'aluminium comprenant du magnésium, et en ce que les profilés et les fonderies sont assemblés entre eux par soudure.
5. 5 - Dispositif de renfort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noeud supérieur (24) comporte des prolongements (32, 34) introduits dans la traverse inférieure de baie de pare-brise (50) et dans le montant latéral de pare-brise (8), et en ce que le noeud inférieur (26) comporte des prolongements introduits dans le longeron de bas de caisse (6) et dans la traverse de plancher (54).
6. 6 - Dispositif de renfort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noeud supérieur (24) comporte deux prolongements qui s'ajustent dans deux montants latéraux de pare-brise.
7. 7 - Dispositif de renfort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des absorbeurs de choc (36, 38, 44), tournés vers l'avant.
8. 8 - Dispositif de renfort selon la revendication 7, caractérisé en ce que les absorbeurs de choc (36, 38, 44) sont réalisés dans une matière plastique ou une résine, comportant des fibres de renfort.
9. 9 - Dispositif de renfort selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les absorbeurs de choc (36, 38, 44) sont collés ou rivetés sur le montant (22) et sur les noeuds (24, 26). - Véhicule automobile disposant de renforts (20) de pieds avant de carrosserie (2), caractérisé en ce que ces renforts sont réalisés selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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