FR3050427A1 - Berceau de vehicule a traverse reduite et pieces de renfort - Google Patents

Abstract

Un berceau (BA) équipe un véhicule et comprend une traverse (TB) s'étendant suivant une direction transversale du véhicule, deux prolonges droite et gauche (PRG) dirigées selon une direction longitudinale du véhicule et vers l'arrière de ce dernier et solidarisées respectivement aux extrémités droite et gauche de la traverse (TB), deux pièces de liaison droite et gauche (PLG) installées respectivement au voisinage des extrémités droite et gauche de la traverse (TB) selon la direction longitudinale et vers l'avant du véhicule et solidarisées respectivement aux prolonges droite et gauche (PRG), et deux pièces de renfort droite et gauche (PDRG) solidarisées respectivement aux prolonges droite et gauche (PRG) et aux pièces de liaison droite et gauche (PLG).

Description

BERCEAU DE VÉHICULE À TRAVERSE RÉDUITE ET PIÈCES DE RENFORT L’invention concerne les véhicules, éventuellement de type automobile, et plus précisément les berceaux qui équipent certains véhicules, généralement dans une partie avant. L’invention concerne encore plus précisément les berceaux dont les différents constituants sont fabriqués par extrusion (ou filage), usinage et soudage (ou ferrage), et sont par exemple en aluminium ou en alliage d’aluminium.

Comme illustré sur la figure 1, certains berceaux en aluminium BA comprennent une traverse TB extrudée et usinée et comprenant deux extrémités droite et gauche auxquelles sont solidarisées fixement et respectivement deux prolonges (ou longerons) droite PRD et gauche PRG et deux pièces de liaison (ou « cornes >>) droite PLD et gauche PLG également extrudées et usinées. Les prolonges PRD et PRG permettent la fixation arrière du berceau BA sur la caisse d’un véhicule, tandis que les pièces de liaison (ou cornes) permettent la fixation avant du berceau BA sur la caisse d’un véhicule.

La traverse TB et les pièces de liaison (ou cornes) PLD et PLG sont extrudées suivant une direction Y du véhicule, dite transversale, et les prolonges PRD et PRG sont extrudées suivant une direction X du véhicule, dite longitudinale.

Le mode de fabrication des traverse TB, prolonges PRD et PRG, et pièces de liaison (ou cornes) PLD et PLG décrites ci-avant présente plusieurs inconvénients. En effet, il induit d’importantes pertes de matière lors de l’usinage ou ébauchage de chaque constituant pour réduire son poids et permettre le placement d’au moins un équipement dans son environnement immédiat et/ou du fait de ses dimensions (notamment dans le cas de la traverse). Certes la matière perdue peut être refondue, mais cela impacte la disponibilité des lignes de production et induit un surcoût lié aux opérations de récupération et de refonte de matière. En outre, il nécessite des matrices d’extrusion (ou filères) qui, d’une part, sont complexes et donc que très peu de sociétés sont en mesure de fabriquer, et, d’autre part, ont une durée de vie très courte (typiquement quelques semaines) du fait des importants volumes de matière à extruder, ce qui augmente notablement les coûts de fabrication des constituants. De plus, il nécessite des temps d’usinage importants.

Par ailleurs, et comme illustré sur la figure 1, en cas de choc frontal les efforts sont transmis par les allonges du véhicule aux pièces de liaison (ou cornes) PLD et PLG (flèche F1), puis sont repris par la traverse TB (flèche F2), puis par les prolonges PRD et PRG jusqu’à leurs extrémités libres qui sont couplées aux points de fixation arrière (dits X1) du berceau BA sur la caisse du véhicule (flèche F3). Or, pour que la traverse TB puisse supporter ces reprises d’efforts au niveau de ses extrémités, elle doit faire l’objet d’importants renforcements. L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.

Elle propose notamment à cet effet un berceau destiné à équiper un véhicule et comprenant : - une traverse s’étendant suivant une direction dite transversale du véhicule, - deux prolonges droite et gauche installées respectivement au voisinage de deux extrémités droite et gauche de la traverse et dirigées selon une direction dite longitudinale du véhicule et vers l’arrière de ce dernier, et - deux pièces de liaison droite et gauche installées respectivement au voisinage des extrémités droite et gauche de la traverse selon la direction longitudinale et vers l’avant du véhicule.

Ce berceau se caractérise par le fait : - que ces pièces de liaison droite et gauche sont solidarisées respectivement aux prolonges droite et gauche, et les prolonges droite et gauche sont solidarisées respectivement aux extrémités droite et gauche de la traverse, et - qu’il comprend deux pièces de renfort droite et gauche solidarisées respectivement aux prolonges droite et gauche et aux pièces de liaison droite et gauche.

Les pièces de liaison étant désormais solidarisées aux prolonges, on peut donc réduire notablement la dimension transversale de la traverse, et ainsi réduire notablement les pertes de matière. De plus, grâce à la présence des pièces de renfort, en cas de choc frontal les efforts sont désormais transmis par les allonges du véhicule aux pièces de liaison (ou cornes), puis sont repris par les pièces de renfort, puis par les prolonges, ce qui évite d’avoir à renforcer la traverse.

Le berceau selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - chaque prolonge peut comprendre un décrochement définissant une face d’appui parallèle à la direction transversale et sur laquelle s’appuie une extrémité d’une paroi de la pièce de renfort correspondante de manière à permettre une reprise d’efforts, subis par cette dernière, par cette prolonge ; - ses prolonges droite et gauche peuvent comprendre chacune une première face latérale parallèle à la direction longitudinale et solidarisée à l’une des extrémités droite et gauche de la traverse ; > chaque première face latérale peut comprendre au moins une protubérance destinée à faciliter le positionnement de sa prolonge par rapport à l’extrémité correspondante de la traverse ; - chaque prolonge peut comprendre une face inférieure munie d’au moins une nervure de rigidification parallèle à la direction longitudinale ; - chaque pièce de liaison peut comprendre une paroi inférieure munie d’au moins un trou oblong propre à être traversé par une vis destinée à assurer sa fixation à une allonge du véhicule ; - il peut comprendre deux pièces de fixation munies chacune d’au moins un trou propre à être traversé par une vis destinée à assurer la fixation d’un triangle de suspension du véhicule. Dans ce cas, ses prolonges droite et gauche peuvent comprendre chacune une seconde face latérale parallèle à la direction longitudinale, opposée à l’extrémité de traverse correspondante, et à laquelle est solidarisée l’une des pièces de fixation ; - sa traverse, ses prolonges droite et gauche, ses pièces de liaison droite et gauche, et ses pièces de fixation peuvent être réalisées par au moins un procédé d’extrusion ; - il peut être réalisé en aluminium ou en alliage d’aluminium ; - ses prolonges droite et gauche peuvent comporter chacune un trou propre à être traversé par une vis destinée à assurer la fixation d’une barre anti-devers. L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un berceau du type de celui présenté ci-avant. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur >>), d’où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes), sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessus, un exemple de berceau de l’art antérieur, - la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessous, une partie droite d’un exemple de berceau selon l’invention, - la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue de côté, une partie gauche du berceau de la figure 2, et - la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, la pièce de renfort gauche du berceau de la figure 3. L’invention a notamment pour but de proposer un berceau BA destiné à équiper un véhicule.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit, par exemple, d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant un berceau destiné à faire partie d’un ensemble de train et à participer au support d’équipements, comme par exemple la direction, la barre anti-devers, des triangles de roue, des montages de roue par la fixation triangle et biellette de barre anti-devers, des éléments de support d’échappement, ou le carter d’insonorisation.

Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le berceau BA est destiné à faire partie d’un ensemble de train avant.

De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le berceau BA est réalisé en aluminium. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, il pourrait, par exemple, être réalisé en alliage d’aluminium.

Bien que cela n’apparaisse pas de façon intégrale sur les figures 2 et 3, un berceau BA selon l’invention comprend au moins une traverse TB (préférentiellement extrudée et usinée), deux prolonges (ou longerons) droite PRD et gauche PRG (également préférentiellement extrudées et usinées), deux pièces de liaison (ou cornes) droite PLD et gauche PLG (également préférentiellement extrudées et usinées), et deux pièces de renfort droite PDRD et gauche PDRG (également préférentiellement extrudées et usinées).

La traverse TB s’étend suivant une direction Y du véhicule, dite transversale, et comprend deux extrémités droite et gauche opposées. Elle peut être éventuellement constituée d’une partie principale « avant >> et d’une partie « arrière >>, solidarisées l’une à l’autre, par exemple par soudage. La partie arrière peut se présenter sous la forme d’une plaque qui participe à la raideur du berceau BA suivant la direction transversale Y, et notamment à la tenue du berceau BA.

La prolonge droite PRD est installée au voisinage de l’extrémité droite de la traverse TB et dirigée selon une direction X du véhicule, dite longitudinale, et vers l’arrière de ce véhicule. Elle est plus précisément solidarisée à l’extrémité droite de la traverse TB (et en particulier à son éventuelle partie principale avant). Cette solidarisation se fait préférentiellement par soudage.

La prolonge gauche PRG est installée au voisinage de l’extrémité gauche de la traverse TB et dirigée selon la direction longitudinale X, et vers l’arrière du véhicule. Elle est plus précisément solidarisée à l’extrémité gauche de la traverse TB. Cette solidarisation se fait préférentiellement par soudage.

Les prolonges droite PRD et gauche PRG permettent la fixation arrière du berceau BA sur la caisse du véhicule.

Comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, les prolonges droite PRD et gauche PRG peuvent chacune comprendre une première face latérale FL1 parallèle à la direction longitudinale X et solidarisée à l’une des extrémités droite et gauche de la traverse TB. On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, chaque première face latérale FL1 est parallèle au plan XZ, où Z est la direction verticale du véhicule, perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y.

La pièce de liaison (ou corne) droite PLD est installée au voisinage de l’extrémité droite de la traverse TB selon la direction longitudinale X et vers l’avant du véhicule. Elle est plus précisément solidarisée à une extrémité avant de la prolonge droite PRD. Cette solidarisation se fait préférentiellement par soudage.

La pièce de liaison (ou corne) gauche PLG est installée au voisinage de l’extrémité gauche de la traverse TB selon la direction longitudinale X et vers l’avant du véhicule. Elle est plus précisément solidarisée à une extrémité avant de la prolonge gauche PRG. Cette solidarisation se fait préférentiellement par soudage.

Les pièces de liaison (ou cornes) droite PLD et gauche PLG permettent la fixation avant du berceau BA sur la caisse d’un véhicule. A cet effet, et comme illustré non limitativement sur la figure 2, chaque pièce de liaison PLD, PLG peut comprendre une paroi inférieure PI munie d’au moins un trou oblong TO propre à être traversé par une vis destinée à assurer sa fixation à une allonge du véhicule. Dans l’exemple illustré non limitativement chaque paroi inférieure PI est munie de deux trous oblongs TO, mais elle pourrait n’en comporter qu’un seul.

La pièce de renfort droite PDRD est solidarisée à la prolonge droite PRD et à la pièce de liaison droite PLD. Ces solidarisations se font préférentiellement par soudage.

La pièce de renfort gauche PDRG est solidarisée à la prolonge gauche PRG et à la pièce de liaison gauche PLG. Ces solidarisations se font préférentiellement par soudage. Un exemple de réalisation non limitatif d’une pièce de renfort gauche PDRG est illustré sur la figure 4.

Ces pièces de renfort droite PDRD et gauche PDRG servent respectivement d’interfaces de reprise d’efforts entre, d’une part, la pièce de liaison droite PLD et la prolonge droite PRD, et, d’autre part, la pièce de liaison gauche PLG et la prolonge gauche PRG, notamment en cas de choc frontal avant subi par le véhicule. En effet, en cas de choc frontal les efforts subis par les allonges sont désormais transmis aux pièces de liaison PLD et PLG (flèche F1’ de la figure 3), puis sont repris par les pièces de renfort PDRD et PDRG (flèche F2’ de la figure 3), puis par les prolonges PRD et PRG (flèche F3’ de la figure 3). Il en résulte que la traverse TB ne participe plus directement à la reprise d’efforts, et donc on n’a plus besoin de la renforcer. On notera que cela peut également et éventuellement permettre de réduire les contraintes de fabrication de la traverse TB, ce qui peut encore permettre une réduction de son poids et donc de la quantité de matière nécessaire à sa fabrication.

De plus, les pièces de renfort droite PDRD et gauche PDRG servant respectivement de renfort de liaison entre, d’une part, la pièce de liaison droite PLD et la prolonge droite PRD, et, d’autre part, la pièce de liaison gauche PLG et la prolonge gauche PRG, on n’est pas obligé de renforcer les prolonges droite PRD et gauche PRG (même si cela peut être réalisé dans certains cas). On notera cependant qu’étant donné que la direction des efforts est parallèle à la direction d’extrusion, cela favorise la reprise des efforts et permet de limiter les éventuels ajouts de matière dans certains cas.

Par ailleurs, comme la traverse TB ne sert plus d’interface de liaison entre les pièces de liaison droite PLD et gauche PLG et les prolonges droite PRD et gauche PRG, sa dimension transversale (suivant Y) est notablement réduite. Il est donc possible d’en réaliser un plus grand nombre dans une même pièce (ou « lopin »), ce qui permet de réduire notablement les pertes de matière.

Comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, chaque prolonge PRD, PRG peut comprendre un décrochement DP qui définit une face d’appui parallèle à la direction transversale Y et sur laquelle s’appuie une extrémité d’une paroi PR de la pièce de renfort PDRD, PDRG correspondante. Cet appui est destiné à permettre la reprise des efforts, subis par cette pièce de renfort PDRD, PDRG, par la prolonge PRD, PRG correspondante. On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, chaque décrochement DP est défini dans le plan YZ. On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, chaque décrochement DP est défini dans la face inférieure Fl de la prolonge PRD, PRG correspondante, de préférence sur toute sa largeur (suivant la direction transversale Y). On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 2 à 4, la paroi PR de chaque pièce de renfort PDRD, PDRG se prolonge vers l’arrière du véhicule et donc vers la prolonge PRD, PRG correspondante de sorte que son extrémité libre s’appuie contre le décrochement DP de cette dernière (PRD, PRG). Dans l’exemple illustré, du fait que le décrochement DP s’étend sur toute la largeur de la prolonge PRD, PRG, la paroi PR de chaque pièce de renfort PDRD, PDRG comprend une extension (ou aile) suivant la direction transversale Y, de sorte qu’elle recouvre partiellement la prolonge PRD, PRG et que son extrémité libre s’appuie sensiblement sur toute la largeur du décrochement DP (suivant Y). Cela permet de bien répartir les efforts.

On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, que chaque prolonge PRD, PRG peut comprendre une face inférieure Fl munie d’au moins une nervure de rigidification NR parallèle à la direction longitudinale X. On comprendra que chaque nervure de rigidification N R est destinée à renforcer la rigidité de sa prolonge PRD, PRG suivant la direction longitudinale X, afin d’optimiser la reprise d’efforts par cette dernière (PRD, PRG). Dans l’exemple illustré non limitativement chaque face inférieure Fl est munie de deux nervures de rigidification NR voisines, mais elle pourrait n’en comporter qu’une seule ou bien en comporter plus de deux.

On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, que chaque prolonge PRD, PRG peut également et éventuellement comprendre une face supérieure FS (opposée à sa face inférieure Fl) munie d’au moins une nervure NR’ parallèle à la direction longitudinale X et destinée à définir un prolongement facilitant la réalisation d’un cordon de soudure et pouvant également renforcer la rigidité de sa prolonge PRD, PRG suivant cette direction longitudinale X.

On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, que le berceau BA peut également comprendre deux pièces de fixation droite PFD et gauche PFG munies chacune d’au moins un trou TP propre à être traversé par une vis destinée à assurer la fixation d’un triangle de suspension du véhicule. Ces deux pièces de fixation droite PFD et gauche PFG sont respectivement solidarisées à deux secondes faces latérales FL2 des prolonges droite PRD et gauche PRG qui sont parallèles à la direction longitudinale X et opposées à l’extrémité de traverse TB correspondante. Cette solidarisation peut se faire par soudage, par exemple. Dans l’exemple illustré non limitativement chaque pièce de fixation PFD, PFG présente une forme générale en U et comprend deux trous TP superposés suivant la direction verticale Z et destinés à assurer la fixation d’un triangle de suspension. On notera que chaque pièce de fixation PFD, PFG peut, par exemple, être également réalisée en aluminium ou en alliage d’aluminium.

On notera également que les prolonges droite PRD et gauche PRG peuvent comporter chacune au moins un trou (et par exemple deux) propre à être traversé par une vis destinée à assurer la fixation d’une barre anti-devers. L’invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : - une importante réduction de la perte de matière pendant les phases d’extrusion et d’usinage, - une importante réduction de la quantité de matière à recycler, - une importante réduction du poids du berceau, - une réduction de la durée de la phase d’usinage du fait de la moindre quantité de matière à usiner, - une simplification des matrices d’extrusion (ou filières) du fait du moindre volume de matière à extruder, et donc une réduction des coûts et une augmentation de la durée de vie de ces matrices d’extrusion.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1. Berceau (BA) propre à équiper un véhicule et comprenant une traverse (TB) s’étendant suivant une direction dite transversale dudit véhicule, deux prolonges droite (PRD) et gauche (PRG) installées respectivement au voisinage de deux extrémités droite et gauche de ladite traverse (TB) et dirigées selon une direction dite longitudinale dudit véhicule et vers l'arrière de ce dernier, et deux pièces de liaison droite (PLD) et gauche (PLG) installées respectivement au voisinage desdites extrémités droite et gauche de ladite traverse (TB) selon ladite direction longitudinale et vers l’avant dudit véhicule, caractérisé en ce que lesdites pièces de liaison droite (PLD) et gauche (PLG) sont solidarisées respectivement auxdites prolonges droite (PRD) et gauche (PRG) et lesdites prolonges droite (PRD) et gauche (PRG) sont solidarisées respectivement auxdites extrémités droite et gauche de ladite traverse (TB), et en ce qu’il comprend deux pièces de renfort droite (PDRD) et gauche (PDRG) solidarisées respectivement auxdites prolonges droite (PRD) et gauche (PRG) et auxdites pièces de liaison droite (PLD) et gauche (PLG).
2. 2. Berceau selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque prolonge (PRD, PRG) comprend un décrochement (DP) définissant une face d’appui parallèle à ladite direction transversale et sur laquelle s’appuie une extrémité d’une paroi de ladite pièce de renfort (PDRD, PDRG) correspondante de manière à permettre une reprise d’efforts, subis par cette dernière (PDRD, PDRG), par ladite prolonge (PRD, PRG).
3. 3. Berceau selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites prolonges droite (PRD) et gauche (PRG) comprennent chacune une première face latérale (FL1) parallèle à ladite direction longitudinale et solidarisée à l’une desdites extrémités droite et gauche de ladite traverse (TB).
4. 4. Berceau selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque prolonge (PRD, PRG) comprend une face inférieure (Fl) munie d’au moins une nervure de rigidification (NR) parallèle à ladite direction longitudinale.
5. 5. Berceau selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque pièce de liaison (PLD, PLG) comprend une paroi inférieure (PI) munie d’au moins un trou oblong (TO) propre à être traversé par une vis destinée à assurer sa fixation à une allonge dudit véhicule.
6. 6. Berceau selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend deux pièces de fixation (PFD, PFG) munies chacune d’au moins un trou (TP) propre à être traversé par une vis destinée à assurer la fixation d’un triangle de suspension dudit véhicule, et en ce que lesdites prolonges droite (PRD) et gauche (PRG) comprennent chacune une seconde face latérale (FL2) parallèle à ladite direction longitudinale, opposée à l’extrémité de traverse (TB) correspondante, et à laquelle est solidarisée l’une desdites pièces de fixation (PFD, PFG).
7. 7. Berceau selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite traverse (TB), lesdites prolonges droite (PRD) et gauche (PRG), lesdites pièces de liaison droite (PLD) et gauche (PLG), et lesdites pièces de fixation (PFD, PFG) sont réalisées par au moins un procédé d’extrusion.
8. 8. Berceau selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il est réalisé en aluminium ou en alliage d’aluminium.
9. 9. Véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend un berceau (BA) selon l’une des revendications précédentes.