FR3050704A1 - Structure arriere de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet une partie arrière de structure (2) de véhicule automobile. La partie arrière (2) comprend deux longerons arrière (10) supportant le poids du véhicule et qui chevauchent l'essieu arrière. Elle comprend en outre un premier (18) et un deuxième système d'absorption d'énergie de choc arrière, le deuxième système étant plus en arrière que le premier système (18). Le premier système (18) inclue des portions d'absorption d'énergie (20) s'étendant principalement longitudinalement, et qui sont chacune fixée à un des deux longerons (10) à l'aide de moyens de fixation (30) répartis le long de chaque longeron arrière (10). L'invention est dédiée aux chocs arrières à grande vitesse, par exemple d'au moins 80km/h ; dans lesquels les véhicules entrent en collision avec un désaxage.
Description
STRUCTURE ARRIERE DE VEHICULE AUTOMOBILE L’invention se rapporte au domaine du choc arrière contre un véhicule automobile, notamment un choc arrière à 80 km/h. Plus précisément, l’invention concerne une partie arrière de véhicule automobile avec un système d’absorption de choc arrière. L’invention traite également d’un véhicule automobile.
La conception d’un véhicule automobile impose d’adapter sa structure aux chocs. Cette structure reçoit des absorbeurs de chocs avant et arrière afin de limiter les dégâts d’impacts se produisant à faibles vitesses. Ces absorbeurs de chocs, ou pare-chocs, sont reliés aux longerons arrière du véhicule. Cela permet de transmettre les efforts reçus au reste de la structure tout en contrôlant le comportement de la structure suite au choc. De manière à améliorer la transmission d’effort, il est connu de doter un véhicule automobile d’un voie auxiliaire de transmission d’efforts.
Le document US 7905541 B2 divulgue une structure arrière de véhicule automobile. La structure présente des longerons arrière reliés par une traverse d’essieu en appui sur les coupelles de ressorts d’amortisseurs. Un pare-chocs arrière est disposé aux extrémités des longerons arrière. En complément, une armature inférieure est disposée sous les longerons arrière et permet une transmission des efforts lors d’un choc arrière vers le bas de caisse. Cette structure auxiliaire présente une paire de barres sous le réservoir de carburant, et une autre paire de barres rejoignant une traverse à l’extrémité arrière. Chacune de ces barres est liée à la traverse d’essieu et contribue à la conduite des efforts, ce qui augmente la résistance de l’ensemble. Toutefois, cette architecture est lourde et complexe. De plus dans le cas d’un choc arrière à grande vitesse, par exemple avec une différence de vitesse de l’ordre de 80km/h, l’absorption d’énergie est limitée et l’habitacle n’est pas suffisamment préservé. L’invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. Plus précisément, l’invention a pour d'améliorer la capacité d'un véhicule à absorber l'énergie d'un choc arrière à haute vitesse. L’invention a également pour objectif de proposer une solution simple et pouvant être montée sur un véhicule existant. L’invention a pour objet une partie arrière de structure de véhicule, notamment de véhicule automobile, la partie arrière de structure comprenant : un premier longeron arrière adapté pour supporter au moins partiellement le poids du véhicule, remarquable en ce qu’elle comprend en outre un premier système d’absorption d’énergie de choc arrière avec une première portion d’absorption d’énergie s’étendant principalement longitudinalement ; et des premiers moyens de fixation de la portion longitudinale au longeron arrière qui sont répartis le long dudit longeron arrière.
Selon des modes particuliers de réalisation, la partie arrière de structure peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : - Le premier système comprend une deuxième portion d’absorption d’énergie s’étendant principalement longitudinalement, la partie arrière comprend un deuxième longeron arrière et des deuxièmes moyens de fixation de la deuxième portion au deuxième longeron qui sont répartis le long dudit deuxième longeron. - Le premier système comprend une traverse reliant la première portion longitudinale à la deuxième portion longitudinale. - La partie arrière de structure comprend un espace séparant les portions longitudinales qui s’étend sur la majorité de leur longueur. - Chaque portion longitudinale comprend un corps creux avec deux demi-coquilles. - Les moyens de fixation comprennent des vis et/ou des soudures. - Chaque portion longitudinale s'étend sur au moins un tiers longitudinal, ou sur la majorité longitudinale du longeron arrière associé. - Chaque moyen de fixation d’une portion longitudinale au longeron arrière associé est en contact de ladite portion longitudinale et dudit longeron arrière. - Chaque portion longitudinale est adaptée pour absorber l'énergie du choc en se déformant longitudinalement, notamment en se comprimant. - Les soudures sont des cordons de soudures. - Les vis s'étendent perpendiculairement à la direction longitudinale. - La partie arrière de structure comprend une poutre transversale fixée à la traverse à l’aide de troisièmes moyens de fixation, éventuellement répartis le long de ladite traverse. - Le premier système présente un renfort orienté de manière oblique par rapport à chaque portion longitudinale. - Chaque portion longitudinale comprend un caisson d'absorption d'énergie de choc arrière formant une extrémité arrière du premier système. - Le premier système est délimité transversalement par les longerons arrière, et/ou disposé au niveau longitudinalement des longerons arrière. - La partie arrière comprend un espace longitudinal séparant le premier système du deuxième système. - Le deuxième système est fixé aux extrémités arrière des longerons arrière.
La fixation le long du longeron arrière n'est pas un aspect indispensable de l'invention. L’invention a également pour objet une partie arrière de structure de véhicule, la partie arrière comprenant deux longerons arrière et un système principal d'absorption d'énergie d'un choc arrière contre le véhicule, remarquable en ce qu'elle comprend en outre un système auxiliaire d'absorption d'énergie de choc arrière, qui est éventuellement fixé aux longerons arrière, et qui est disposé plus en avant que le système principal. Selon un mode particulier de réalisation, l’extrémité arrière du système principal est plus en arrière que l’extrémité arrière du système auxiliaire. Le système principal peut essentiellement correspondre au deuxième système, le système auxiliaire peut essentiellement corresponde au premier système. L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant une partie arrière de structure, remarquable en ce que ladite partie arrière est conforme à l'invention, le véhicule comprend en outre un deuxième système d’absorption d’énergie de choc arrière s’étendant plus vers l’arrière que le premier système.
Selon des modes particuliers de réalisation, le véhicule peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : - Le premier système présente une raideur longitudinale supérieure à la raideur longitudinale du deuxième système. - Le véhicule comprend un essieu arrière avec des jantes qui est chevauché longitudinalement par chaque longeron arrière; le premier système s'étendant plus en arrière que lesdites jantes. - Le système auxiliaire est disposé longitudinalement au niveau de l’essieu arrière. - Le système auxiliaire, notamment chaque portion longitudinale traverse l'axe de rotation de l'essieu arrière.
De manière générale, les modes particuliers de chaque objet de l’invention sont également applicables aux autres objets de l’invention. Dans la mesure du possible, chaque objet de l’invention est combinable aux autres objets. L’invention permet de profiter de la résistance des longerons. Ces éléments sont particulièrement robustes et forment des entités conservant longtemps leur géométrie, également lors d’un choc à grande vitesse. Lors d’un tel choc, les moyens de fixation qui y sont répartis longitudinalement permettent de récupérer un maintien vers l’arrière malgré la déformation de l’extrémité arrière de ces longerons.
En outre, l’invention double le nombre de systèmes d’absorption en plus de les décaler longitudinalement. Ainsi ils sont sollicités tour à tour. Celui en avant étant plus raide, il assure une fonction de deuxième rempart lorsque le potentiel du premier est déjà épuisé. En complément, la présence d’un autre système d’absorption d’énergie dont l’ancrage est renforcé permet de mettre en mouvement le véhicule plus tôt, et de manière plus progressive. Grâce à ce nouveau comportement du véhicule en cas de choc, les pièces de structure assurant la déformation programmée peuvent être allégés.
La raideur du système d’absorption complémentaire et son emplacement décalé permettent de protéger l’essieu arrière. Son intrusion dans l’habitacle est contrôlée. En complément, l’invention évite que des parties déformées ne se rapprochent du réservoir. Cet aspect est particulièrement intéressant lorsque le réservoir est remplacé par une batterie électrique dont le coût est particulièrement élevé.
La présence des caissons de déformation permet de préserver les moyens de fixation. La rupture de ces derniers est évitée puisque l’intensité du pic d’effort est écrêtée. En parallèle, les efforts rentrant dans la structure du véhicule sont mieux maîtrisés, ce qui préserve encore l’intégrité de l’habitacle.
La solution proposée dans le cadre de l’invention repose sur un système simple pouvant être monté sur une structure de véhicule existante. Par ce biais, l’invention peut être implémentée sur un véhicule déjà conçu, ce qui limite les frais de conception, de test et de production d’un tel véhicule. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description donnée à titre d’exemple et en référence aux dessins parmi lesquels :
La figure 1 présente une partie arrière de structure de véhicule automobile selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 montre un système d’absorption d’énergie de choc arrière selon le premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 3 illustre la déformation de la partie arrière de structure dans le scénario d’un choc arrière selon le premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 4 présente une partie arrière de structure de véhicule automobile selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La figure 5 montre un côté du système d’absorption d’énergie de choc arrière selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.
Dans la description qui va suivre, la direction longitudinale correspond à la direction principale de déplacement du véhicule, et l’avant à son sens principal de déplacement. La direction transversale est perpendiculaire à la direction longitudinale. Les orientations évoquées ci-après renvoient au sens normal de montage dans le véhicule.
La figure 1 illustre une partie arrière de structure 2 de véhicule automobile selon un premier mode de réalisation de l’invention, le véhicule étant observé depuis le dessous. Les roues arrière 4, le réservoir de carburant 6 et une fosse 8 pour une roue de secour sont apparents.
La partie arrière de structure 2 présente des longerons arrière 10, également appelés « longeronnets >>. Ils s’étendent depuis une poutre arrière transversale (non visible) qui est elle-même reliée à des longerons centraux 12 de la structure. Les longerons arrière 10 sont reliés au train arrière du véhicule. Les amortisseurs 14 de l’essieu arrière peuvent être fixés aux longerons arrière 10, si bien que les longerons arrière 10 supportent sensiblement la moitié du poids du véhicule. Les longerons arrière 10 traversent l’essieu arrière, et en particulier l’axe de rotation des roues arrière 4. Ils rejoignent le pare-chocs arrière 16 du véhicule qui est apte à absorber des chocs arrière sans endommager le reste de la structure tant que les chocs en questions se produisent à faible vitesse.
Pour des chocs arrière se produisant à une vitesse intermédiaire, la partie arrière de la structure 2 se déforme selon une déformation programmée. Sa déformation plastique s’accompagne d’une absorption d’énergie progressive, afin de préserver l’intégrité de l’habitacle et de limiter le pic d’accélération subit par les occupants dans l’habitacle.
En réponse à un choc arrière à grande vitesse, notamment d’au moins 80 km/h, la partie arrière de structure 2 est munie d’un premier système 18 d’absorption d’énergie d’un tel choc arrière. Ce premier système 18 est prévu en complément du pare-chocs 16, qui forme un deuxième système d’absorption d’énergie de choc arrière. Le deuxième système est disposé à l’extrémité arrière du véhicule pour se déformer en premier, et pour absorber l’énergie en premier. Il est placé en amont du premier système 18 ; selon le sens du choc arrière. Il se comporte comme un ressort plus souple que le premier système. Ces systèmes peuvent être écartés de sorte qu’en cas de choc réparable, seul le deuxième système est remplacé tandis que le premier système 18 est conservé. Le deuxième système protège le premier système 18.
Le premier système 18 comporte au moins une, en l’occurrence deux portions d’absorption 20 d’énergie du choc arrière à grande vitesse. Ces portions 20 s’étendent principalement longitudinalement ; soit selon la direction du choc arrière. Elles sont chacune fixées à l’un des longerons arrière 10. Grâce à cette implantation, elles bénéficient de la robustesse de ces derniers qui conservent leurs géométries plus longtemps que les autres pièces de la partie arrière de structure 2.
La figure 2 montre le premier système 18 d’absorption d’énergie de la figure 1. Le premier système 18 est représenté isolément dans un soucis de clarté.
Les deux portions longitudinales 20 sont généralement parallèles. Elles comportent des caissons d’absorption d’énergie 22 avec des plaques de renfort 24. Ces caissons 22 sont placés aux extrémités arrière des portions longitudinales 20 ; et permettent de limiter le pic d’effort vers l’avant. Une traverse 26 permet de relier les portions longitudinales 20. Optionnellement, des renforts obliques 28 joignent la traverse 26 et les portions longitudinales 20 de manière à dessiner des triangles, ce qui améliore la robustesse.
La traverse 26 comme les portions longitudinales 20, ou encore les renforts obliques 28 peuvent essentiellement être réalisés en profilés métalliques. Par exemple un profilé en acier ou en aluminium est employé. Les caissons 22, également connus sous l’expression anglo-saxonne « crash box >>, sont réalisés en aciers.
Les portions longitudinales 20 comprennent des moyens de fixations 30 permettant de les lier aux longerons arrière. Chaque portion longitudinale 20 est fixée à l’aide de moyens de fixation 30 dédiés, notamment avec des premiers et des deuxièmes moyens de fixation. Ces moyens de fixations sont répartis le long des portions longitudinales 20, et donc le long des longerons arrière. En distribuant longitudinalement ces moyens de fixation 30, il devient possible de profiter de l’allongement des longerons arrière et en particulier du fait que leurs zones arrière restent préservées malgré une éventuelle déformation de leurs zones avant. Optionnellement, la traverse 26 peut comprendre d’autres moyens de fixation destinés à coopérer avec la poutre transversale de la partie arrière de structure.
Les moyens de fixation 30 peuvent être réversibles. Ils peuvent comprendre des orifices. Ces orifices permettent une fixation par vis, ce qui permet un montage en cours d’assemblage du véhicule, ou après livraison du véhicule complet. Cette solution de montage permet d’adapter le premier système 18 à un véhicule existant. Suivant une alternative de l’invention, le premier système peut être fixé aux longerons arrière par soudure, notamment à l’aide de cordons de soudure.
La figure 3 présente la déformation de la partie arrière de structure 2 dans le cas d’une collision arrière observée dans un banc de test réel. Le bord arrière du véhicule avant choc est tracé à l’aide d’un trait pointillé, puis à l’aide d’un trait plein dans la configuration après choc. Entre ces deux états, l’arrière présente un enfoncement significatif, mais maitrisé.
Plus spécifiquement, la présente collision correspond à un choc à grande vitesse avec un désaxage entre les deux véhicules impiqués. Le recouvrement du véhicule équipé selon l’invention est de l’ordre de 70%. Par exemple, 30% du pare-chocs 16 reste à distance du véhicule protagoniste. Ce dernier est simulé à l’aide d’une barrière 32 pouvant être assimilée à un mur dans le contexte du choc. Cette barrière 32 peut être une barrière dite « barrière NHTSA » qui est employée dans un test normé d’un choc à 80km/h. En raison du désaxage entre la partie arrière de structure 2 et la barrière 32, une seule portion longitudinale 20 travaille en compression, l’autre peut rester intacte ou être moins déformée que l’autre.
Grâce à la portion longitudinale 20 sollicitée, la barrière 32 reste à distance de la jante 34 de roue (le pneu n’étant pas représenté) dont elle se rapproche. En corollaire, la jante 34 ne s’approche plus du longeron central 12 voisin, ce qui préserve l’habitacle et protège d’avantage les passagers. Aussi, l’évolution des déformations de la partie arrière de structure 2 restent confinée en arrière de l’habitacle. Dès lors, il devient possible de protéger le réservoir 6, ou une batterie le remplaçant.
La figure 4 illustre une partie arrière de structure 102 de véhicule automobile selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Cette figure 4 reprend la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numération étant toutefois incrémentée de 100. Des numéros spécifiques sont utilisés pour les éléments spécifiques à ce mode de réalisation.
La présente partie arrière de structure 102 est sensiblement identique à celle du premier mode de réalisation, elle en diffère toutefois en ce que le premier système d’absorption d’énergie 118 est scindé en deux entités distantes. Chaque portion longitudinale 120 est séparée de l’autre. Un espace longitudinal les sépare sur toute leur longueur. Elles sont chacune fixée de manière indépendante. Elles sont chacune fixée à l’un des longerons arrière 110 avec des moyens de fixation (non représenté) répartis le long des longerons arrière 110. Elles peuvent être symétriques. Elles peuvent être fixées à la poutre transversale. Suivant une option de l’invention, une traverse relie les portions longitudinales.
La figure 5 présente partiellement une des portions longitudinales 120 tracées en figure 4.
La portion longitudinale 120 peut comporter un caisson d’absorption d’énergie 122 avec des plaques de renfort 124 en extrémité arrière. La portion longitudinale 120 peut comporter un profilé métallique 136 reliant le caisson 122 à un corps creux formé par deux demi-coquilles, dont une demi-coquille inférieure 138, et une demi-coquille supérieure (non représentée). La présente vue offre un aperçu de l’intérieur du corps creux qui peut montrer une forme triangulaire.
Chaque demi-coquille 138 peut être formée à l’aide d’une tôle pliée et emboutie. De l’acier type DP450 peut être utilisé, notamment pour une tôle de 2 mm d’épaisseur. Les demi-coquilles 138 peuvent être symétriques. Elles peuvent être soudées l’une à l’autre en emprisonnant le profilé métallique 136, les zones soudées étant représentées à l’aide de hachures. Leurs centres peuvent être ajourés et soudés pour réduire la masse tout en augmentant la rigidité.
Cette figure 5 montre plus en détail un caisson d’absorption d’énergie 122 qui peut également être employé dans le premier mode de réalisation. Le caisson d’absorption d’énergie 122 peut présenter des cloisons ondulées permettant une déformation programmée. Lors de leurs déformations, ces cloisons absorbent de l’énergie et préservent les moyens de fixation 130 pour éviter leur rupture. L’enseignement relatif au deuxième mode de réalisation peut également être employé pour le premier mode de réalisation ; et inversement.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1- Partie arrière de structure (2 ; 102) de véhicule, notamment de véhicule automobile, la partie arrière de structure (2 ; 102) comprenant : un premier longeron arrière (10 ; 110) adapté pour supporter au moins partiellement le poids du véhicule, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un premier système (18 ; 118) d’absorption d’énergie de choc arrière avec une première portion (20 ; 120) d’absorption d’énergie s’étendant principalement longitudinalement ; et des premiers moyens de fixation (30 ; 130) de la portion longitudinale (20 ; 120) au longeron arrière (10 ; 110) qui sont répartis le long dudit longeron arrière (10 ; 110).
- 2- Partie arrière de structure (2 ; 102) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier système (18 ; 118) comprend une deuxième portion d’absorption d’énergie (20; 120) s’étendant principalement longitudinalement, la partie arrière (2; 102) comprend un deuxième longeron arrière (10 ; 110) et des deuxièmes moyens de fixation (30 ; 130) de la deuxième portion (20 ; 120) au deuxième longeron (10 ; 110) qui sont répartis le long dudit deuxième longeron (10 ; 110).
- 3- Partie arrière de structure (2) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le premier système (18 ; 118) comprend une traverse (26) reliant la première portion longitudinale (20 ; 120) à la deuxième portion longitudinale (20 ; 120).
- 4- Partie arrière de structure (2 ; 102) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu’elle comprend un espace séparant les portions longitudinales (20 ; 120) qui s’étend sur la majorité de leur longueur.
- 5- Partie arrière de structure (102) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque portion longitudinale (120) comprend un corps creux avec deux demi-coquilles (138).
- 6- Partie arrière de structure (2 ; 102) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens de fixation (30 ; 130) comprennent des vis et/ou des soudures.
- 7- Partie arrière de structure (2 ; 102) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque portion longitudinale (20 ; 120) s'étend sur au moins un tiers longitudinal, ou sur la majorité longitudinale du longeron arrière (10 ; 110) associé.
- 8- Véhicule automobile comprenant une partie arrière de structure (2 ; 102), caractérisé en ce que ladite partie arrière (2 ; 102) est conforme à l'une des revendications 1 à 7, le véhicule comprend en outre un deuxième système d’absorption d’énergie de choc arrière s’étendant plus vers l’arrière que le premier système (18 ; 118).
- 9- Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier système (18; 118) présente une raideur longitudinale supérieure à la raideur longitudinale du deuxième système.
- 10- Véhicule selon l’une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce qu’il comprend un essieu arrière avec des jantes (34) qui est chevauché longitudinalement par chaque longeron arrière (10; 110); le premier système (18 ; 118) s'étendant plus en arrière que lesdites jantes (34).
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- 2016-04-28 FR FR1653799A patent/FR3050704B1/fr active Active
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| FR3050704B1 (fr) | 2019-04-12 |
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