FR3022603B1 - Dispositif absorbeur d'energie et vehicule correspondant - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif absorbeur d'énergie (10) libérée lors d'un choc, le dispositif (10) comprenant un corps qui est allongé suivant un axe longitudinal (X) et qui comporte au moins deux segments (6a, 6b, 6c, 6d,6e, 6f) étagés le long de l'axe (X), l'un des segments (6a, 6b, 6c, 6d,6e, 6f) présentant une section inférieure à celle de l'autre segment (6a, 6b, 6c, 6d,6e, 6f), ledit corps étant agencé de sorte à s'écraser sur lui-même sous l'action du choc. Selon l'invention, chaque segment (6a, 6b, 6c, 6d,6e, 6f) est lié au segment suivant par des moyens de liaison (13) fusible configurés de sorte que lorsque l'énergie atteint une valeur seuil prédéterminée les moyens de liaison (13) fusible liant au moins deux segments se rompent et provoquent le coulissement d'un des segments par rapport à l'autre.

Description

DISPOSITIF ABSORBEUR D'ENERGIE ET VEHICULE CORRESPONDANT 1. Domaine de l'invention L'invention concerne de manière générale le domaine de l'absorption d'énergie libérée lors d'un choc ou impact. En particulier, l'invention se rapporte à un dispositif absorbeur d'énergie pour véhicule automobile et un véhicule automobile correspondant. 2. Art antérieur

Il est connu divers dispositifs qui permettent d'absorber l'énergie libérée lors d'un choc avec un obstacle pour limiter les dommages du véhicule et par là même protéger les passagers du véhicule ou pour limiter un choc subi par un piéton percuté par un véhicule automobile. Un exemple de dispositif absorbeur d'énergie est décrit dans le document US 7 357 445. Le dispositif absorbeur d'énergie décrit dans ce document comprend un corps qui est allongé suivant un axe longitudinal et qui comporte au moins deux segments étagés le long dudit axe longitudinal, l'un des segments présentant une section inférieure à celle de l'autre segment, ledit corps étant agencé de sorte à s'écraser sur lui-même sous l'action du choc.

Toutefois, le corps de ce dispositif absorbeur d'énergie est moulé en une seule pièce creuse, les segments étant reliés entre eux par des portions de parois du corps. Ces portions de parois comportent des amorces de ruptures pour se rompre lors d'un choc. L'agencement d'un tel dispositif ne permet pas d'absorber l'énergie correctement selon la direction des chocs. En particulier, ce dispositif est inefficace pour absorber l'énergie libérée lors d'un choc latéral car il travaillerait peu voir pas du tout en compression. Un autre inconvénient de ce dispositif réside dans le fait qu'il est très cher à fabriquer puisqu'il s'agit d'une pièce moulée et que cette pièce moulée comprend des amorces de ruptures. A cela s'ajoute le fait que la pièce étant moulée, le dispositif n'est pas modulable en fonction des chocs et adaptable à différentes configurations de montage. De plus, en cas de choc, un tel agencement appelle un remplacement total de toute la partie environnante du dispositif ce qui influe sur le coût du dispositif lui-même et du véhicule. 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur.

Un objectif de l'invention est de fournir un dispositif absorbeur d'énergie qui soit standardisé et modulable en fonction des besoins d'absorption d'énergie tout en assurant la sécurité des passages et des piétons.

Un autre objectif de l'invention est de proposer une solution qui soit simple de conception et de fabrication.

Un autre objectif est de fournir une solution qui n'augmente pas le poids du véhicule et qui soit peu coûteuse. 4. Résumé de l'invention

Ces objectifs sont atteints grâce à un dispositif absorbeur d'énergie libérée lors d'un choc, le dispositif comprenant un corps qui est allongé suivant un axe longitudinal et qui comporte au moins deux segments étagés le long de l'axe, l'un des segments présentant une section inférieure à celle de l'autre segment, ledit corps étant agencé de sorte à s'écraser sur lui-même sous l'action du choc, chaque segment étant lié au segment suivant par des moyens de liaison fusible configurés de sorte que lorsque l'énergie atteint une valeur seuil prédéterminée les moyens de liaison fusible liant au moins deux segments se rompent et provoquent le coulissement d'un des segments par rapport à 1 ' autre.

Cette solution permet de résoudre les problèmes précités. En particulier, un tel dispositif d'absorption d'énergie permet de faire varier la valeur du seuil prédéterminée à laquelle les moyens de liaison fusible doivent s'activer et donc en fonction de l'énergie à dissiper. Ces moyens de liaison fusible et le dispositif absorbeur d'énergie sont simples et permettent de dissiper l'énergie sans engendrer de coût pour la fabrication du dispositif. En outre, le dispositif absorbeur d'énergie, selon l'invention, a pour avantage d'être adaptable à tout les chocs (choc piéton, choc obstacle), à tout type de support et de pouvoir être monté selon différentes configurations en fonction de la direction du choc.

Selon une caractéristique de l'invention, les segments sont des cylindres suivant l'axe longitudinal, comportant chacun une base circulaire et une paroi fixée à la base afin d'assurer une stabilité et une certaine rigidité transversale.

Avantageusement, mais de manière facultative, les segments présentent chacun une section circulaire.

Selon encore une caractéristique de l'invention, les moyens de liaison fusible sont des soudures. Une soudure est simple, efficace et peu chère pour relier les segments entre eux.

En particulier, les soudures sont constituées de points de soudure agencés à l'endroit d'une ligne de jonction entre les parois de deux segments consécutifs. Les points de soudure sont facilement configurables pour dissiper une certaine quantité d'énergie.

De manière avantageuse, mais facultativement, un nombre de point de soudure détermine l'énergie à absorber, ce qui permet de faciliter la modulation de l'énergie à absorber, uniquement par le nombre de points de soudure.

Afin d'améliorer les fonctions d'absorbeur d'énergie du dispositif, ce dernier comprend également au moins un moyen déformable disposé à l'intérieur d'un segment et interposé entre la base dudit segment et la base du segment consécutif.

Le dispositif peut être réalisé dans un matériau métallique. L'invention se rapporte également à un véhicule comprenant au moins un dispositif absorbeur d'énergie qui présente au moins l'une des caractéristiques telles que susmentionnées. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages innovants ressortiront de la description ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

La figure 1 est une vue partielle et en perspective d'un véhicule automobile comprenant un pare-chocs avant;

La figure 2 représente schématiquement une vue de dessous d'un châssis de véhicule automobile sur lequel est monté au moins un dispositif absorbeur d'énergie ;

La figure 3a est une vue en perspective d'un exemple de dispositif absorbeur d'énergie selon l'invention ;

La figure 3b est un détail d'un segment d'un dispositif d'énergie selon l'invention ;

La figure 4 est une vue en coupe et partielle de deux segments consécutifs reliés par un exemple de moyen de liaison fusible selon l'invention ;

La figure 5 illustre en perspective et en coupe un exemple de dispositif absorbeur d'énergie selon l'invention dans une position initiale ;

La figure 6 illustre en perspective et en coupe un exemple de dispositif absorbeur d'énergie selon l'invention dans une position après un choc ; et,

La figure 7 représente en perspective et en coupe un mode de réalisation d'un dispositif absorbeur d'énergie comprenant un moyen déformable. 6. Description détaillée

La figure 1 représente une vue partielle d'un véhicule 1 automobile. Pour faciliter la compréhension de l'invention, nous considérons que le véhicule est allongé suivant un axe longitudinal X, horizontal. Est également représenté un axe vertical Z qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal X et à un axe transversal Y de sorte que ces trois axes X, Y, Z forment un repère orthogonal direct tel qu'illustré, par exemple, sur les figures 1, 2 et 3.

Les termes « inférieur » et « supérieur » sont définis par rapport à la direction verticale Z et les termes « avant » et « arrière » sont définis par rapport à la direction longitudinale X.

En référence à la figure 2, le véhicule 1 comprend un châssis 2 comprenant deux longerons 5, 5' s'étendant longitudinalement suivant l'axe X. Le châssis 2 supporte, à l'avant du véhicule 1, un ensemble comprenant une poutre 3 de choc recouverte par un bouclier 4 avant (représenté sur la figure 1), et à l'arrière, un ensemble comprenant une poutre 3' de choc arrière recouverte par un bouclier arrière (non représenté) . Les poutres 3, 3' de choc sont fixées aux longerons 5, 5'. En partie supérieure du châssis 2 est fixée la carrosserie 5 protégeant dans un habitacle les occupants du véhicule 1. Un dispositif absorbeur d'énergie 10 est monté entre chaque longeron 5, 5' et une poutre 3, 3' de choc.

Sur la figure 3a est représenté un exemple de dispositif absorbeur d'énergie 10 selon l'invention. Le dispositif absorbeur d'énergie 10 comprend un corps qui est allongé suivant l'axe longitudinal X. Le corps comprend une première extrémité 14 et une deuxième extrémité 15 opposée. La première extrémité 14 est destinée à être fixée à la poutre 3, 3' de choc du véhicule 1 au moyen d'élément de fixation. Vers la deuxième extrémité 15 est agencée une chape 16 qui est destinée à être fixée, à l'avant du véhicule 1, à un des longerons 5, 5'. A l'arrière du véhicule, la chape 16 est fixée à une structure 21 du châssis 2. La chape 16 comprend des orifices 18 permettant l'insertion d'éléments de fixation (non représentés). Les éléments de fixation peuvent être des vis, boulon, goujon etc.

Le corps comprend au moins deux segments qui sont étagés le long de l'axe longitudinal X, et alignés entre eux suivant l'axe X. Selon l'exemple proposé, le dispositif absorbeur d'énergie 10, tel que représenté sur les figures 3a, 3b, 5, 6 et 7 comprend une succession de six segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f étagés et alignés suivant l'axe X. Les différents segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f du corps du dispositif 10 sont réalisés dans un matériau métallique ou un alliage métallique. Bien entendu, d'autres matériaux peuvent être utilisés, tels que les matériaux plastiques.

En référence aux figures 3a et 3b, les différents segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f présentent chacun une base 8 et une paroi 9 fixée à la base 8 qui se présente sous la forme d'une surface pleine. La paroi 9 s'étend suivant l'axe X depuis la base 8. La paroi 9 présente une extrémité 11 libre formant une ouverture 12. De la sorte, chaque segment 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f forme une pièce creuse, présentant une surface cylindrique d'axe X ce qui permet une compression importante du dispositif. Selon l'exemple proposé, chaque base 8 présente une section circulaire. Ainsi, chaque segment peut, par exemple, être issu d'emboutissage d'un disque métallique, ou par moulage d'une pièce plastique. La section pourrait être ellipsoïdale, triangulaire, rectangulaire ou autre.

Selon l'un des aspects de l'invention, la surface de la base 8 de chaque segment 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f est différente et varie de manière monotone du premier segment au dernier segmentôa, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, de telle sorte que le diamètre extérieur d'un segment soit légèrement inférieur, au jeu près, au diamètre intérieur du segment adjacent, vu dans le sens croissant de la valeur de surface de la base 8 desdits segments. En d'autres termes, les segments sont configurés de type gigogne.

Par extension, lorsque les surfaces des bases 8 des segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f ne sont pas circulaires, les formes des bases des segments consécutifs sont réalisées de telle sorte à ménager un espace faible, de préférence réduit au jeu fonctionnel près, entre des portions de parois 9 des deux segments consécutifs, de manière à ce que ces portions de parois 9 puissent être liées l'une à l'autre par des moyens de liaison fusibles 13.

Dans l'exemple illustré sur la figure 3a, le corps du dispositif absorbeur d'énergie présente une forme globale tronconique. Toutefois, le dispositif 10 peut présenter d'autres formes globales.

Selon une caractéristique de l'invention, les segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f sont reliés entre eux, au niveau des parois 9, par des moyens de liaison 13 fusible. Les segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f sont ainsi disposés pour que les parois 9 de deux segments consécutifs se recouvrent partiellement afin d'être solidarisés l'un à l'autre par lesdits moyens de liaison 13. Ces derniers sont configurés de sorte que lorsque l'énergie atteint une valeur seuil prédéterminée les moyens de liaison 13 fusible se rompent, en absorbant une partie de l'énergie et au moins deux segments consécutifs coulissent l'un par rapport à l'autre. En d'autres termes, deux segments consécutifs s'emboîtent de manière télescopique l'un dans l'autre. Dans le cadre de la présente invention, tous les segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f s'emboîtent les uns dans les autres.

Selon l'invention, les moyens de liaison 13 fusible sont des soudures. En particulier, les soudures sont agencées à l'endroit d'une ligne de jonction entre des portions de parois de segments consécutifs. La valeur seuil prédéterminée est déterminée en fonction de l'objectif crash à atteindre. Pour cela, et de manière avantageuse, les soudures sont disposées entre les parois 9 des segments adjacents par une série de points de soudure 17, tel qu'illustré figures 3a et 4.

Les points de soudure 17 peuvent être dimensionnés (épaisseur, diamètre) en fonction des objectifs crashs à atteindre pour dissiper le maximum d'énergie. Par ailleurs, le nombre de point de soudure est également déterminé en fonction des objectifs crashs, c'est-à-dire de l'énergie à absorber/dissiper. Les dimensions et/ou le nombre de point de soudure 17 agencé entre deux segments adjacents peuvent être différents des dimensions et/ou nombre de points de soudures agencé entre deux autres segments adjacents du même corps. Par exemple, les points de soudure 17 entre les segments 6a et 6b, qui, selon l'exemple proposé, sont les segments reliés aux poutres 3, 3', sont configurés pour rompre sous une force d'environ 820 daN, valeur qui correspond à la protection des piétons pour un véhicule roulant à 40 km/h, tandis que les points de soudure 17 entre les segments 6c et 6d sont configurés pour rompre sous une force d'environ 4000 daN. Afin de satisfaire aux différentes normes de sécurité, notamment la protection aux chocs frontaux sur un obstacle, la valeur seuil prédéterminée peut être fixée à 9667 daN pour les éléments fusibles entre les segments 6e et 6f.

De la sorte, selon l'une des particularités de l'invention, les moyens de liaison 13 fusible se rompent de manière contrôlée et à une valeur différente, et préférentiellement progressive, d'un segment à l'autre.

La soudure est réalisée par un procédé de soudure par arc électrique. Bien entendu, d'autres moyens et procédés adéquats de réalisation de la soudure sont envisageables. La soudure est réalisée dans un matériau métallique ou un alliage métallique. Pour un dispositif dont le corps est réalisé dans un matériau en plastique la soudure peut être réalisée par fusion locale ou par apport d'un matériau plastique ou autre matériau adéquat.

Sur les figures 5 et 6 est représenté respectivement le dispositif absorbeur d'énergie 10 dans une position initiale dans laquelle les segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f sont reliés les uns aux autres par les points de soudure 17 13, et une position fin de crash dans laquelle les segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f sont emboîtés les uns dans les autres, suite à la rupture des points de soudure 17 liés à l'énergie du choc.

Ainsi, dans la position initiale, les segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f sont liés par les points de soudure 17. Lors d'un choc avec un piéton ou un obstacle, une force F est appliquée sur le dispositif absorbeur d'énergie 10. La force F entraîne la déformation du dispositif absorbeur d'énergie 10, en particulier des points de soudure 17. Si l'énergie absorbée par les points de soudure 17 (vers l'extrémité 14) est supérieure à une valeur prédéterminée, les points de soudures se rompent, de sorte que le segment 6a coulisse par rapport au segment 6b. Un phénomène identique se reproduit au niveau des soudures 17 entre les segments 6b et 6c, et ainsi de suite, jusqu'à la liaison entre les segments 6e et 6f.

Selon un mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 7, le dispositif 10 comprend au moins un moyen déformable 19 interposé entre deux segments 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f consécutifs pour dissiper une partie de l'énergie et amortir le choc. De manière avantageuse, mais facultativement, le moyen déformable 19 est déformable plastiquement. Celui-ci peut être réalisé dans un matériau plastique ou métallique. Le matériau plastique peut être un polymère ou copolymère. Le polymère peut être un élastomère. Le matériau métallique peut être une feuille de métal. Dans l'exemple illustré figure 7, un matériau déformable 19 est disposé à l'intérieur de chaque segment formant une pièce creuse. Le matériau déformable 19 présente un corps de forme cylindrique fermé et de section circulaire. Le matériau déformable 19 est agencé pour être écrasé lorsque les moyens de liaison 13 fusible s'activent et que le segment qui le reçoit coulisse par rapport au segment consécutif suite à la rupture des soudures 17. Le matériau déformable 19 peut notamment présenter une forme en accordéon afin d'orienter la déformation et de dimensionner l'énergie pouvant être absorbée. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que la personne de l'art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention, en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif absorbeur d'énergie (10) libérée lors d'un choc, le dispositif (10) comprenant un corps qui est allongé suivant un axe longitudinal (X) et qui comporte plusieurs segments (6a, 6b, 6c, 6d,6e, 6fJ étagés le long de l'axe (X), chaque segment (6a, 6b, 6c, 6d,6e, 6f) présentant une section inférieure à celle du segment suivant (6a, 6b, 6c, 6d,6e, 6f), ledit corps étant agencé de sorte à s'écraser sur lui-même sous l'action du choc, chaque segment (6a, 6b, 6c, 6d,6e, 6f) étant lié au segment suivant par des moyens de liaison (13) fusible, Caractérisé en ce que les moyens de liaison (13) fusiblesont configurés de sorte que ceux-ci se rompent de manière contrôlée, et à une valeur différente, d'un segment à l'autre de manière à provoquer le coulissement successif des segments les uns rapport aux autre.
2. 2. Dispositif (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les segments (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f) sont des cylindres d'axe (X), comportant chacun une base (8) circulaire et une paroi (9) fixée à la base (8).
3. 3. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les segments (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f) présentent chacun une section circulaire.
4. 4. Dispositif (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison (13) fusible sont des soudures (17).
5. 5. Dispositif (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les soudures (17) sont constituées de points de soudure agencés à l'endroit d'une ligne de jonction entre les parois (9) de deux segments consécutifs.
6. 6. Dispositif (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un nombre de points de soudure (17) détermine l'énergie à absorber.
7. 7. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen déformable (19) disposé à l'intérieur d'un segment (6a, 6b, 6c, 6d,6e, 6f) et interposé entre la base (8) dudit segment (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f) et la base (8) du segment (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f) consécutif.
8. 8. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé dans un matériau métallique.
9. 9. Véhicule (1) caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif absorbeur d'énergie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.