FR3055277B1 - VEHICLE WALL PROTECTED BY GONFLE ELEMENTS BY A GAS. - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur une paroi du véhicule composée par la combinaison d'une cloison rigide interne (1) réalisée en panneaux composites possédants des caractéristiques élevées de rigidité et de légèreté, et d'autre part par des éléments externes (2), gonflés par un gaz, qui ont pour fonction de répartir en temps et en surface les effet d'un choc consécutif à un accident afin d'éviter que cette cloison(1) ne soit endommagée. Les dispositions selon l'invention permettent de construire des véhicules ultra légers dotés de capacités de résistance aux chocs comparables au standards des véhicules modernes.The invention relates to a vehicle wall composed by the combination of an internal rigid partition (1) made of composite panels possessing high characteristics of rigidity and lightness, and secondly by external elements (2) inflated by a gas, whose function is to distribute in time and surface the effect of a shock following an accident to prevent this partition (1) is damaged. The provisions according to the invention make it possible to build ultra-light vehicles with impact resistance capabilities comparable to the standards of modern vehicles.
Description
Cette invention concerne la construction des véhicules terrestres, particulièrement dans le domaine de la sécurité passive et celui de P'allègement des structures. Le concept de carrosserie gonflées par un gaz a déjà fait l'objet de plusieurs publications, mais celles- ci ne répondent pas aux buts de protection et d'allégement de la structure proposés par cette invention.This invention relates to the construction of land vehicles, particularly in the field of passive safety and that of relief of structures. The concept of gas-filled bodywork has already been the subject of several publications, but these do not meet the protection and lightening objectives of the structure proposed by this invention.
Dans la référence CN102307775 , on trouve une armature rigide(fig3) composée de cadres(20), à l'intérieur desquelles sont fixés des coussins gonflés de forme plate (21). Outre que ces cadres restent eux mêmes grandement exposés aux chocs et que ceci réclame donc de les réaliser avec un surcroît de résistance compensant l’absence de paroi rigide continue, il faut alors prendre en compte pour cette solution la résultante des tensions (23') des enveloppes souples des coussins qui soumet ces cadres à une force démultipliée par rapport à une force d'impact (23).In CN102307775, there is a rigid frame (fig3) composed of frames (20), inside which are fixed flat inflated cushions (21). In addition to these frames themselves remain highly exposed to shocks and this therefore requires to achieve them with additional strength compensating for the absence of continuous rigid wall, it is then necessary to take into account for this solution the resultant tensions (23 '). flexible envelopes of the cushions which subjects these frames to a force multiplied compared to an impact force (23).
Dans la référence US8465086 on décrit un usage d'éléments gonflables en remplacement d'éléments de carrosserie conventionnel, sans aucun détail sur la mise en forme et la fixation de ces éléments.In the reference US8465086 describes a use of inflatable elements to replace conventional bodywork elements, without any details on the shaping and fixing of these elements.
Dans la référence CN102795269 on décrit un usage quasi exclusif de l'élément gonflable en guise de carrosserie d'un quadricycle à propulsion musculaire, mais sans préciser ni la façon dont il est fabriqué ni comment il est fixé à l'ensemble. Compte tenu des forces importantes et imprévisibles mise en jeu dans une collision, ce genre de coussin ne constitue pas une vraie protection pour les occupants de ce véhicule .In reference CN102795269 describes an almost exclusive use of the inflatable element as a bodywork of a quadricycle muscle propulsion, but without specifying neither how it is manufactured nor how it is attached to the assembly. Given the large and unpredictable forces involved in a collision, this type of cushion is not a real protection for the occupants of this vehicle.
Le but de protection de ce type de paroi latérale objet de l'invention est atteint grâce à l'association d'une part d'un élément externe (2) gonflé par un gaz sous pression et réalisés, par exemple et de manière non exhaustive en matière textile peu extensible, ou en laminé armé de fibres, étanche par nature ou par ajout de vessies internes, et d'autre part d'une cloison rigide interne (1).The purpose of protection of this type of side wall which is the subject of the invention is achieved thanks to the combination on the one hand of an external element (2) inflated by a pressurized gas and made, for example and in a non-exhaustive manner. in textile material that is not very extensible, or in a laminate reinforced with fibers, leakproof by nature or by adding internal bladders, and on the other hand an internal rigid partition (1).
Cette cloison rigide interne (1) fait partie d'un ensemble nommé cellule d'habitacle interne du véhicule (1'). La structure cloisonnée de ces éléments externe (2) gonflés par un gaz sous pression leur confère une forme qui épouse celle de la cloison (1) et le positionnement particulier de leur liens avec la cellule d'habitacle interne (1') permet, durant un éventuel choc, d'éviter à la cellule d'habitacle interne (1'), réalisée dans un matériaux composite très rigide, d'importantes contraintes induites alors par une élévation brutale de la tension sur l'enveloppe de ces éléments externe (2). Ainsi agencé cet ensemble se trouve capable de résister davantage qu'une structure rigide conventionnelle en acier, pour un poids plusieurs fois inférieur .This internal rigid partition (1) is part of a set called interior cabin cell of the vehicle (1 '). The partitioned structure of these external elements (2) inflated by a gas under pressure gives them a shape that matches that of the partition (1) and the particular positioning of their links with the internal cockpit cell (1 ') allows, during a possible shock, to avoid the internal cockpit cell (1 '), made of a very rigid composite material, significant stresses then induced by a sudden rise in tension on the envelope of these external elements (2 ). Thus arranged this assembly is able to withstand more than a conventional rigid steel structure, for a weight several times lower.
Ces éléments externes (2) gonflés par un gaz forment un périmètre (2')autour de la cellule d'habitacle interne (1') et sont structurés par un grand nombre de membranes de cloisonnement (7) (fig4), reliant solidement la membrane interne (3) à la membrane externe (4). La membrane interne (3) épouse la forme de la cloison interne rigide(l) en matériaux composite formant la cellule de l'habitacle(l'), et la membrane externe (4) délimite la forme extérieure du véhicule. L'espacement (8) de ces membrane de cloisonnement(7) est inférieur à la moitié de l'épaisseur (9) de l'élément externe (2) gonflés par un gaz. Les cavités définies par ces différentes membranes sont soit étanches dans un mode de réalisation, ou dans un autre mode de réalisation, doublées par des vessies internes assurant cette étanchéité. Le gaz présent entre chaque cavité ne communique avec d'autres cavités que à travers des orifices très réduits nécessités par un système collectif d'ajustement de la pression. Dans certaines partie du véhicule, il existe des groupes de cavités dont la pression interne est différente de celle existant dans d'autre parties du véhicule.These external elements (2) inflated by a gas form a perimeter (2 ') around the internal cockpit cell (1') and are structured by a large number of partitioning membranes (7) (fig4), solidly connecting the inner membrane (3) to the outer membrane (4). The inner membrane (3) conforms to the shape of the rigid internal partition (l) made of composite materials forming the cabin cell (1 '), and the outer membrane (4) delimits the external shape of the vehicle. The spacing (8) of these partitioning membrane (7) is less than half the thickness (9) of the outer member (2) inflated by a gas. The cavities defined by these different membranes are either sealed in one embodiment, or in another embodiment, doubled by internal bladders ensuring this seal. The gas present between each cavity communicates with other cavities only through very small orifices required by a collective system of pressure adjustment. In some parts of the vehicle, there are groups of cavities whose internal pressure is different from that existing in other parts of the vehicle.
Afin que les éléments externes (2) gonflés par un gaz puissent en cas de choc subir des déformations sans transmettre de contraintes autres que la surpression du gaz causée par ce choc, leurs points de fixation (10), répondent à des règles précises.So that the external elements (2) inflated by a gas can in case of shock undergo deformation without transmitting stresses other than the overpressure of the gas caused by the shock, their attachment points (10), meet specific rules.
Les éléments externes (2)gonflés par un gaz sont fixés à la caisse rigide (1) par des fixations (10) positionnées à environ la moitié de la hauteur de cette caisse rigide (1).The external elements (2) inflated by a gas are fixed to the rigid body (1) by fasteners (10) positioned at about half the height of the rigid body (1).
Ils est en outre défini comme ouverture (11) les zones d'interruption dans la continuité de la paroi de la cellule de l'habitacle (l')(figure 2). On évite de placer de part et d'autres de ces ouvertures (11) des points de fixation (10), et on place donc là une fixation dans une zone centrale (14) de ces portions de paroi surplombée par des ouverture.They are further defined as opening (11) the interruption zones in the continuity of the wall of the cabin cell (the) (Figure 2). It is avoided to place on each side of these openings (11) fixing points (10), and there is therefore placed a fixation in a central area (14) of these wall portions overhung by openings.
Ces fixations suffisamment résistantes en service normal sont susceptibles de se rompre si un choc important produit une cambrure prononcée en une partie de l’élément souple (2).These fasteners sufficiently strong in normal service are likely to break if a significant shock produces pronounced camber in part of the flexible element (2).
Pour éviter les forces d'enserrement de la cellule par les parties gonflées (2), ces dernières ont un périmètre intérieur extensible grâce à des échancrures d'angles(16) sur toute leur hauteur(fig2).To avoid the forces of clasping of the cell by the inflated portions (2), the latter have an extensible inner perimeter through notches of angles (16) over their entire height (fig2).
En plus des fixations (10), les parties gonflées sont stabilisée par des reliefs (15) sur la caisse rigide, qui les empêchent de glisser verticalement.In addition to the fasteners (10), the inflated portions are stabilized by reliefs (15) on the rigid body, which prevents them from sliding vertically.
Dans un but d’esthétique et de protection des agressions extérieures, ces parties gonflées (2) reçoivent des revêtement externes de finition (19); par exemple et de façon non exhaustive des coques en polycarbonate de faible épaisseur ou des revêtements textiles enduits et extensibles . La encore, il n'y a pas de contrainte directe sur la cellule d'habitacle (1'), ces revêtements (19) sont fixés seulement aux éléments (2).For the sake of aesthetics and protection of external aggressions, these inflated portions (2) receive outer finishes (19); for example and non-exhaustively thin polycarbonate shells or textile coatings coated and extensible. Again, there is no direct stress on the cockpit cell (1 '), these coatings (19) are attached only to the elements (2).
La figure 1 montre la paroi rigide (1) doublée de l'élément gonflable (2).Figure 1 shows the rigid wall (1) lined with the inflatable element (2).
La figure 2 montre un mode de réalisation d'une cellule d'habitacle (1') et son pourtour gonflable (2'). L'emplacement des fixations du pourtour gonflable se trouve représenté ainsi que les zone d'ouverture (11).Figure 2 shows an embodiment of a cockpit cell (1 ') and its inflatable periphery (2'). The location of the fastenings of the inflatable perimeter is shown as well as the opening area (11).
La figure 3 montre les contraintes crées par un coussin gonflable sur un cadre tubulaires dans le cas des brevets qui proposent de réaliser un véhicule selon cette technique.Figure 3 shows the stresses created by an airbag on a tubular frame in the case of patents that propose to achieve a vehicle according to this technique.
La figure 4 représente le détail d'un fragment de la structure de ces élément gonflable (2) et de leur revêtement (19).Figure 4 shows the detail of a fragment of the structure of these inflatable element (2) and their coating (19).
Dans un mode de réalisation, on a construit un tricycle électrique léger sur la base d'un châssis caisse en composite nid d'abeille et carbone-époxy. L'habillage gonflable est réalisé en dacron de 500g/m2. L' épaisseur (9) de ce pourtour gonflable (2') est de 22cm dans les parties latérales et frontales, il intègre 14 membranes de cloisonnement (7) au mètre, verticales et encadrants des vessies de formes adaptées en PEHD soudé.In one embodiment, a lightweight electric tricycle was constructed based on a honeycomb and carbon-epoxy composite body frame. The inflatable dressing is made of dacron of 500g / m2. The thickness (9) of this inflatable perimeter (2 ') is 22cm in the lateral and frontal parts, it incorporates 14 partitioning membranes (7) per meter, vertical and flanking shaped bladders adapted HDPE welded.
Ces vessies ont des dimensions légèrement supérieures à celles des cavités délimitées par les cloisons. Par des tubes fins elles sont connectés à un répartiteur alimenté par une petite pompe qui fourni un supplément destiné à compenser d'éventuelles pertes de pression. La pression de gonflage varie selon les emplacements de 2bar à 0,8 bar .These bladders have dimensions slightly greater than those of the cavities delimited by the partitions. By fine tubes they are connected to a distributor supplied by a small pump which provides a supplement to compensate for possible pressure losses. The inflation pressure varies depending on the location from 2bar to 0.8 bar.
Une cornière (15) évite tout glissement vertical vers le bas des éléments (2).Les fixations (10) sont dans cette réalisation, constituées par des liens en polyamide venants de la cloison rigide interne (1) et reliés à des collerettes placées derrières la membrane interne (3).Les liens permettent un maintien ferme et durable mais ils s'étirent et se rompent facilement sous l'effet d'un effort excessif.An angle (15) avoids any vertical sliding down the elements (2) .The fasteners (10) are in this embodiment, constituted by polyamide bonds coming from the internal rigid partition (1) and connected to collar placed behind the inner membrane (3). The links allow a firm and durable maintenance but they stretch and break easily under the effect of excessive effort.
Tout les autres éléments sont issues de techniques connues et éprouvées.All other elements come from known and proven techniques.
Le véhicule ainsi construit associe la sobriété énergétique permise par sa légèreté à une bonne résistance au choc lors d'un éventuel accident.The vehicle thus built combines the energy sobriety afforded by its lightness with good impact resistance during a possible accident.
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