FR3070646A1 - Absorbeur de chocs - Google Patents

Abstract

Module d'absorption de chocs pour véhicule automobile, comprenant une structure rigide, c'est à dire une structure qui ne se déforme pas sous l'effet d'un petit choc, destinée à être positionnée sur le véhicule de manière qu'une face frontale de la structure rigide se trouve en regard d'un face interne d'une peau de carrosserie, le module comprend un absorbeur de petits chocs constitué d'un voile ondulé surmoulé sur la face frontale de la structure rigide, perpendiculairement à cette structure rigide.

Description

[0001] L’invention concerne un absorbeur d’énergie et un ensemble constitué d’un absorbeur d’énergie et d’une structure rigide.

[0002] L'invention a été conçue en particulier, bien que pas nécessairement uniquement, pour être utile dans le cas de chocs parking ou de chocs piétons. Dans la présente description, on désigne collectivement les chocs parking et les chocs piétons par l’expression « petits chocs ». Les « petits chocs » sont des chocs à faible énergie cinétique envoyée, inférieure à 1000 J, et à dissiper dans le véhicule.

[0003] L’exposé suivant de l'art antérieur est destiné à faciliter la compréhension de la présente invention uniquement. La discussion n'est pas une reconnaissance ou une admission selon laquelle l'un des documents mentionnés fait partie des connaissances générales communes à la date de priorité de la demande.

[0004] La gestion des chocs qui peuvent survenir sur la carrosserie d’un véhicule en mouvement est un facteur clé pour l’industrie automobile, les assureurs et les usagers : on recherche une sécurité optimale, que ce soit pour la protection des occupants et des piétons, que pour la préservation de la carrosserie ou pour la réparation simplifiée pour les petits chocs.

[0005] Les assureurs cherchent en particulier à connaître l’impact d’une collision pour en estimer le coût et calculer les primes d’assurance en fonction du prix des réparations, et des dommages corporels résultant des différents types de chocs susceptibles de survenir.

[0006] En pratique, les professionnels du secteur automobile ont donc défini plusieurs types de chocs pour lesquels ils essaient en permanence de proposer des solutions pour diminuer les conséquences d’un choc.

[0007] Des standards de référence en matière de choc ont été établis, que tous les nouveaux véhicules doivent respecter, notamment l’ensemble des crash tests RCAR (Research Council for Automobile Repairs) qui font référence dans le secteur automobile. RCAR est une association mondiale de centres de recherche de compagnies d'assurance qui se consacre à l'amélioration de la sécurité des véhicules, des dommages, de la réparabilité et de la sécurité.

[0008] On peut citer quatre grands types de chocs :

Les chocs à haute vitesse correspondent à des chocs frontaux contre un obstacle à une vitesse d’environ 60km/h, les chocs « assurances » ou « Danner », à 15 km/h contre un mur fixe, les chocs «parking» à faible vitesse, en dessous de 10km/h, définis par la norme ECE 42 en Europe.

les chocs piétons : à 40km.h'¹ mais à faible énergie (<1000 J). Lors d’un impact piéton au niveau de la jambe, c’est la souplesse de la carrosserie qui permet d’absorber le mieux ce type de chocs en limitant les lésions sur le corps d’un piéton (jambe, hanche, tête).

[0009] Pour gérer les chocs des deux premières catégories listées ci-dessus, un module de choc comprend une structure rigide horizontale appelée poutre choc, couplée à des absorbeurs de chocs assurance appelés crash boxes.

[00010] Pour gérer les deux dernières catégories de chocs, désignés collectivement par petits chocs, c’est à dire les chocs de faible énergie (inférieur à 1000 J) que sont les chocs piétons et les chocs parking, une combinaison de structures est souvent utilisée : pour absorber l’énergie des chocs parking, un absorbeur est situé entre la peau de carrosserie et la structure rigide. Il peut être réalisé en matériau plastique injecté ou bien en mousse (PPE : poly propylène expansé).

[00011] Une possibilité pour remplacer cette combinaison est proposée dans le document EP 1 350 680 B1 intitulé « Absorbeur d’énergie destiné à s’intercaler entre une structure rigide et une peau de pare-chocs ».

[00012] Il s’agit d’une extension à un module absorbeur de chocs intégrant la structure et ses absorbeurs de chocs assurance, appelés crash boxes. Ladite extension remplit la fonction d’absorbeur de petits chocs. Un module absorbeur de chocs est un ensemble d’éléments dont l’association est destinée à absorber l’ensemble des chocs de différentes énergies qu’un véhicule est susceptible de subir, afin de minimiser les conséquences de ces chocs.

[00013] Même si le dispositif présenté dans le document EP 1 350 680 B1 permet de remplacer deux dispositifs par un seul, diminuant ainsi les coûts, simplifiant sa mise en place et diminuant l’épaisseur nécessaire à son installation, il présente un manque de stabilité dans le cas d’un choc présentant une composante latérale ou verticale : avec un tel choc, le dispositif a tendance à glisser le long de la structure rigide, ce qui ne procure pas un bon effet d’amortissement, et cette absence de résistance entraîne une relative fragilité du pare-choc vis-à-vis d’un choc en partie latéral. Un choc avec une composante verticale risque de ne pas être amorti avec une grande efficacité non plus, du fait d’un glissement des nervures sur la peau de pare-chocs et notamment de la nervure destinée à flamber dans le cas d’un choc frontal. De plus, même pour un choc frontal, le dispositif ne donne pas toujours les résultats escomptés car le comportement du dispositif est rarement exactement celui pour lequel il a été dimensionné, puisqu’il flambe trop facilement alors que l’on souhaite qu’il se comprime localement en absorbant un maximum d’énergie.

[00014] L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un dispositif continu tout aussi simple et économique à mettre en place, mais qui procure une grande stabilité à l’absorbeur de chocs, quel que soit l’angle du choc auquel il est soumis : purement frontal, ou partiellement oblique.

[00015] L'objet de l'invention est un module d’absorption de chocs pour véhicule automobile, comprenant une structure rigide, c’est à dire une structure qui ne se déforme pas sous l’effet d’un petit choc, destinée à être positionnée sur le véhicule de manière qu’une face frontale de la structure rigide se trouve en regard d’un face interne d’une peau de carrosserie, ledit module comprend un absorbeur de petits chocs constitué d’un voile surmoulé sur la face frontale de la structure rigide, perpendiculairement à la structure rigide, le voile est ondulé, c’est-à-dire qu’il est engendré par translation de génératrices parallèles selon une courbe directrice alternativement croissante et décroissante le long de la face frontale de la structure rigide.

[00016] Pour bien faire comprendre le dispositif, certaines explications de la présente description se limitent aux chocs concernant la face avant d’un véhicule, mais le dispositif de l’invention peut être mis en oeuvre pour absorber les chocs sur d’autres parties de la carrosserie d’un véhicule, notamment la partie arrière d’un véhicule.

[00017]Selon l’invention, on entend par «courbe alternativement croissante et décroissante » une courbe qui est portée par une surface porteuse globalement plane et qui se trouve alternativement d’un côté et de l’autre de la droite de régression linéaire de ladite courbe.

[00018]Selon l’invention, on entend par «surface globalement plane» une surface soit mathématiquement plane, soit assimilable localement à une surface mathématiquement sphérique ou cylindrique mais à grand rayon de courbure de manière que le cintrage de la surface n’empêche pas de la considérer localement comme plane.

[00019] Selon l’invention, on entend par « perpendiculairement », formant un angle de 90°, avec une marge de tolérance de plusieurs dizaines de degrés, « perpendiculairement » désigne au moins tous les angles compris entre 75° et 105°.

[00020] Selon l’invention, on entend par « un voile » une plaque de matière, c’est à dire dont la longueur et la largeur sont de bien plus grande dimension que l’épaisseur et un voile est ondulé quand il est engendré par translation de génératrices parallèles selon une courbe directrice alternativement croissante et décroissante le long de la face frontale de la structure rigide.

[00021]Selon l’invention, on entend par « largeur d’un voile » la dimension dudit voile selon l’axe X.

[00022] Selon un premier mode de réalisation, la courbe directrice est une sinusoïde, ce qui présente l’avantage d’éviter le flambement du voile en cas de compression. En effet, les ondulations apportent de la stabilité en compression, comparées à des lamelles horizontales.

[00023]Selon une première variante de ce mode de réalisation, la courbe directrice du module d’absorbeur de choc est une sinusoïde de fréquence minimale vers le milieu de ladite structure rigide.

[00024] Plus l’amplitude est grande, plus le dispositif est efficace, plus on s’éloigne du milieu du dispositif, plus la largeur du voile doit être réduite afin d’épouser le galbe du véhicule. Cette réduction de largeur du voile entraîne une réduction de la capacité d’absorption des petits chocs, qui peut être compensée par l’augmentation de la fréquence de la forme sinusoïdale du voile au fur et à mesure que la largeur dudit voile diminue. Ainsi, la résistance à la déformation du voile ondulé peut être identique tout au long de son axe longitudinal, et la forme du voile reste compatible avec le galbe avant du véhicule.

[00025] La courbe directrice peut être une sinusoïde régulière, d’amplitude et de fréquence constantes (alternative non représentée), ce qui présente l’avantage de maîtriser la réponse mécanique du dispositif.

[00026] Selon une deuxième variante de ce mode de réalisation, le module d’absorption de chocs comporte des strictions réparties le long d’un voile.

[00027] Cette variante de réalisation présente l’avantage de créer des zones de faiblesse le long du voile ondulé, strictions dont le nombre et l’épaisseur permettent de calibrer la densité de l’absorbeur en fonction de l’énergie qu’on cherche à absorber. Ces zones de faiblesse sont autant de zones d’amorce de déformation qui permettent de programmer la déformation et/ou la rupture de l’absorbeur pour absorber l’énergie de petits chocs.

[00028]Selon une troisième variante de ce mode de réalisation, le module d’absorption de chocs a une capacité d’absorption de chocs qui peut être adaptée grâce à l’épaisseur du voile, grâce à la largeur du voile, grâce à la fréquence des ondulations du voile et grâce à la forme desdites ondulations, la forme d’ondulation peut être une forme parmi une sinusoïde, un créneau et des lignes brisées.

[00029] Ce mode de réalisation présente l’avantage de pouvoir calibrer l’absorbeur de chocs en fonction de la puissance des chocs qu’on cherche à absorber.

[00030] Selon une quatrième variante de ce mode de réalisation, le module d’absorption de chocs dispose d’un voile symétrique par rapport au centre d’une face frontale d'une structure rigide.

[00031] Ce mode de réalisation présente l’avantage d’absorber les petits chocs de manière uniforme de chaque côté de la face frontale.

[00032] Selon une cinquième variante de ce mode de réalisation, le module d’absorption de chocs est positionné au moins en partie derrière une plaque d’immatriculation.

[00033] Ce mode de réalisation présente l’avantage de protéger la peau de parechocs du risque de marquage en cas de choc frontal à très faible vitesse, c’est à dire inférieur à 4km/h.

[00034] Selon une cinquième variante de ce mode de réalisation, le module d’absorption de chocs a un voile ondulé positionné à la place de certaines cloisons guides d’air.

[00035] Ce mode de réalisation présente l’avantage de supprimer une partie d’une pièce, ce qui diminue d’autant le poids, le coût et la complexité de la réalisation du véhicule final.

[00036] Selon un sixième mode de réalisation, le module d’absorption de chocs selon l’une des revendications précédentes, avec plusieurs voiles ondulés positionnés à différents niveaux selon un plan vertical sur une face frontale d‘une structure rigide en considérant ladite structure rigide dans sa position assemblée finale.

[00037] Ce mode de réalisation présente l’avantage de pouvoir calibrer l’absorbeur de chocs en fonction de la puissance des chocs qu’on cherche à absorber à travers ce dispositif, ainsi que de répartir l’énergie d’un choc sur plusieurs points alignés verticalement, ce qui répartit l’impact du choc sur le corps d’un piéton en plusieurs points, réduisant ainsi le risque de blessure.

[00038] Pour mettre en œuvre le procédé de l’invention, on peut utiliser un outil de moulage spécifique, qui est un des objets de la présente invention.

[00039] Cet outil de moulage comprend un moyen de surmoulage qui permet de surmouler de façon continue sur une structure rigide, c’est à dire une structure qui ne se déforme pas sous l’effet d’un petit choc, au moins un voile ondulé, c’est-à-dire que ledit voile est engendré par translation de génératrices parallèles selon une courbe directrice alternativement croissante et décroissante le long de la face frontale de la structure rigide, perpendiculairement à ladite face frontale.

[00040] Pour fabriquer le dispositif de l’invention, on peut utiliser une procédure spécifique, qui est un des objets de la présente invention.

[00041] Cette procédure permet de surmouler par injection de matière sur une structure rigide, c’est à dire une structure qui ne se déforme pas sous l’effet d’un petit choc, un voile ondulé, c’est-à-dire que ledit voile est engendré par translation de génératrices parallèles selon une courbe directrice alternativement croissante et décroissante le long de la face frontale de la structure rigide.

[00042] Nous allons maintenant présenter un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple non limitatif et à l’appui des dessins annexés, dans lesquels :

• la figure 1 est une vue en perspective d’un module d’absorption de chocs 1 pour véhicule automobile, • la figure 2 est un agrandissement de la zone II de la figure 1.

[00043] Le module absorbeur de chocs 1 est positionné à l’avant du véhicule, devant le bloc moteur (non représenté), sous la peau de carrosserie (non représentée), et est fixé sur des longerons (non représentés) qui font partie du châssis.

[00044] Le module absorbeur de chocs 1 comprend deux crash boxes 2 positionnées chacune à une extrémité d’une structure rigide 3 sur une face arrière de la structure rigide 3. Ladite face arrière n’est pas visible sur la vue en 3D de la figure 1. Lesdites crash boxes 2 sont fixées dans la continuité des longerons. La structure rigide 3 présente une face frontale 4. Ladite face frontale 4 présente une section en forme de W tournée de 90° formant un W couché. La forme en W couché est créée à partir de portions alternativement horizontales et verticales dont la surface est globalement plane, les dites portions définissent sept plans alternativement horizontaux et verticaux, créant ainsi deux créneaux qui entourent une rainure à fond plat.

[00045] Selon l’invention, les surfaces extérieures desdites rainures à fond plat, sont collectivement désignés par l’expression « face frontale» et le fond plat de ladite rainure est nommé « surface verticale ». En partant du haut vers le bas, la face frontale possède donc une face frontale supérieure 5, une surface verticale 6 et une face frontale inférieure 7.

[00046] La surface verticale 6 est renforcée par un réseau de nervures 8 surmoulées qui permettent de renforcer la structure rigide 3. Ce réseau de nervures 8 est un réseau à maille triangulaire qui s’étend sur une longueur plus petite que la longueur totale de la structure rigide 3 et qui est centré en Y0 selon un axe longitudinal. Dans le mode de réalisation représenté, le réseau de nervures 8 n’est pas un voile (c’est-à-dire une plaque ondulée) au sens de l’invention. Alternativement, le réseau de nervures 8 pourra être un voile au sens de l’invention, comme expliqué en fin de description relativement à un mode de réalisation non représenté.

[00047] Derrière la structure rigide 3, se trouve la partie du véhicule qui supporte le radiateur, non représenté.

[00048] Des jambages 9, solidaires de la structure rigide 3, s’étendent vers le bas (en position d’utilisation du module), juste à côté des crash boxes. Les jambages 9 s’étendent sous ladite structure rigide 3 et soutiennent un appui bas horizontal 10 qui forme un convergent, c’est-à-dire un guide d’air qui aide à canaliser l’air pénétrant dans le radiateur (non représenté) par l’entrée d’air 11 située sous la structure rigide 3. Le convergent s’étend latéralement jusqu’à des supports d’aile (non représentés). De par sa forme creuse, le convergent présente une certaine rigidité qui lui permet de constituer une voie basse d’absorption de chocs piétons, comme cela est connu. C’est pourquoi le convergent fait partie intégrante du module d’absorption de chocs 1.

[00049] Sur la face frontale inférieure 7 de la structure rigide 3, est fixé horizontalement, par surmoulage, un voile principal 12, destiné à l’absorption des petits chocs. Selon ce mode de réalisation, le voile principal 12 présente une section verticale sinusoïdale avec une fréquence plus élevée près des extrémités qu’au centre de la structure rigide 3. La densification du voile principal 12 est ainsi plus élevée sur les côtés de la structure rigide 3 qu’au milieu de la structure rigide. Le surmoulage est effectué par injection sous pression de matière dans un moule dont l’empreinte reprend, en creux, la forme du voile principal 12 avec des strictions 13.

[00050] Ces strictions 13 sont visibles en s'approchant du voile principal 12, comme on peut les voir sur la figure 2. De même, on voit des bandes de matières 14 posées contre la structure qui assurent la fixation continue du voile principal 12, avec des intervalles entre lesdites bandes. Lesdites bandes assurent la fixation continue entre le voile principal (plaque ondulée) 12 perpendiculairement à la face frontale inférieure 7 de la structure rigide 3.

[00051] Sur la figure 1, deux autres voiles secondaires 15 sont fixés par surmoulage sur la face frontale supérieure 5 de la structure rigide 1, aux extrémités desdites faces frontales, perpendiculairement à la structure rigide 1, en plus du voile principal 12 positionné sur la face frontale inférieure 7 de la face frontale 4. Ces voiles secondaires 15 permettent de renforcer la capacité d’absorption de petits chocs sur les côtés du module.

[00052]Tous les voiles 12 et 15 ont une section sinusoïdale. L’amplitude de la sinusoïde est la plus grande possible, la largeur selon l’axe X des voiles 12 et 15 diminue dans le sens qui va du centre vers les côtés du dispositif afin de suivre le galbe du véhicule. Pour compenser la diminution sur les côtés de la largeur des voiles 12 et 15, la fréquence de la forme sinusoïdale que suit les voiles 12 et 15 est augmentée en allant vers les côtés du dispositif.

[00053] Dans le mode de réalisation présenté, il y a continuité de matière entre les voiles et les bandes de matière posées.

[00054] En plus de sa fonction d’absorption de petits chocs, le voile principal 12 fait office de cloison guide d’air vis-à-vis de l’entrée d’air 11 située sous la structure rigide 3.

[00055] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de mettre en place un tel dispositif à l’arrière d’un véhicule afin d’absorber les petits chocs susceptibles de se produire dans le cas d’une marche arrière du véhicule.

[00056] Dans un mode de réalisation non représenté, le réseau de nervures 8 se prolonge vers l’avant du véhicule selon l’axe X, au delà de la face frontale supérieure 5 et de la face frontale inférieure 7. Les nervures s’arrêtent au même niveau que les voiles 12 et 15 et le réseau de nervures 8 ainsi prolongé vers l’avant constitue aussi un voile au sens de l’invention, apte à assurer la fonction d’absorbeur d’énergie pour de petits chocs.

[00057] Il est également possible de remplacer la forme sinusoïdale du voile par toute autre forme ou combinaison de forme :

- forme triangulaire avec une succession de plans inclinés qui se connectent avec des formes circulaires de rayon très inférieur à la longueur des plans inclinés,

- forme de créneau, etc.

Références utilisées dans les dessins:

• module d’absorption de chocs 1 • crash boxes 2 • structure rigide 3 • face frontale 4 • face frontale supérieure 5 • surface verticale 6 • face frontale inférieure 7 • réseau de nervures 8 • jambages 9 • appui bas horizontal 10 • entrée d’air 11 • voile principal 12 • strictions 13 • bandes de matières posées 14 • voiles secondaires 15

Claims (10)

1. Revendications

   1. Module d’absorption de chocs (1) pour véhicule automobile, comprenant une structure rigide (3), c’est à dire une structure qui ne se déforme pas sous l’effet d’un petit choc, destinée à être positionnée sur le véhicule de manière qu’une face frontale (4) de la structure rigide (3) se trouve en regard d’un face interne d’une peau de carrosserie, ledit module comprend un absorbeur de petits chocs constitué d’un voile (12; 15) surmoulé sur la face frontale (4) de la structure rigide, perpendiculairement à la structure rigide (3), le voile (12; 15) est ondulé, c’est-à-dire qu’il est engendré par translation de génératrices parallèles selon une courbe directrice alternativement croissante et décroissante le long de la face frontale (4) de la structure rigide (3).
2. 2. Module d’absorption de chocs (1) selon la revendication précédente, dans lequel la courbe directrice est une sinusoïde de fréquence minimale vers le milieu de ladite structure rigide (3).
3. 3. Module d’absorption de chocs (1) selon l’une des revendications précédentes, qui comporte des strictions (13) réparties le long d’un voile (12; 15).
4. 4. Module d’absorption de chocs selon l’une des revendications précédentes, dont la capacité d’absorption de chocs peut être adaptée grâce à l’épaisseur du voile (12; 15), grâce à la largeur du voile, grâce à la fréquence des ondulations du voile (12; 15) et grâce à la forme desdites ondulations, la forme d’ondulation peut être une forme parmi une sinusoïde, un créneau et des lignes brisées.
5. 5. Module d’absorption de chocs selon l’une des revendications précédentes, avec un voile (12) symétrique par rapport au centre d’une face frontale (4) d’une structure rigide (3).
6. 6. Module d’absorption de chocs (1) selon l’une des revendications précédentes, positionné au moins en partie derrière une plaque d’immatriculation.
7. 7. Module d’absorption de chocs (1) selon l’une des revendications précédentes, dont un voile ondulé (12) est positionné à la place de certaines cloisons guides d’air.
8. 8. Module d’absorption de chocs selon l’une des revendications précédentes, avec plusieurs voiles ondulés (12; 15) positionnés à différents niveaux selon un plan vertical sur une face frontale (4) d’une structure rigide (3) en considérant ladite structure rigide (3) dans sa position assemblée finale.
9. 9. Procédé pour la fabrication d’un module d’absorption de chocs (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 permettant de surmouler par injection de matière sur une structure rigide (3), c’est à dire une structure qui ne se déforme pas sous l’effet d’un petit choc, un voile ondulé (12; 15), c’est-à-dire que ledit voile (12; 15) est engendré par translation de génératrices parallèles selon une courbe directrice

   - 10alternativement croissante et décroissante le long de la face frontale (4) de la structure rigide (3).
10. 10. Un outil de moulage pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 9, comprenant un moyen de surmoulage qui permet de surmouler de façon continue sur 5 une structure rigide (3), c’est à dire une structure qui ne se déforme pas sous l’effet d’un petit choc, au moins un voile ondulé (12; 15), c’est-à-dire que ledit voile (12; 15) est engendré par translation de génératrices parallèles selon une courbe directrice alternativement croissante et décroissante le long de la face frontale (4) de la structure rigide (3), perpendiculairement à ladite face frontale (4).