FR3070647A1 - Module d'absorption de chocs pour vehicule - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un module d'absorption de chocs 10 pour véhicule, comprenant : - une traverse 12 configurée pour transférer des efforts vers deux longerons du véhicule, la traverse 12 étant ajourée sous la forme d'un réseau en trois dimensions de mailles 22, le réseau 22 présentant une densité variable, - deux éléments absorbeurs latéraux 14 rattachés directement à la traverse 12 pour transmettre les efforts reçus par la traverse 12 aux longerons.
Description
L’invention concerne un module d'absorption de chocs pour véhicule comme un véhicule automobile ou à propulsion humaine.
On connaît déjà dans l’état de la technique, notamment du document FR2911558, un module d’absorption de chocs pour véhicule automobile, comprenant un cadre absorbeur destiné à être en appui contre une poutre de chocs. La poutre de chocs est un barreau transversal plein qui a pour fonction de transférer les efforts vers les longerons, le cadre absorbeur a pour fonction d'absorber les petits chocs, dits de type assurance.
Or, la présence d'une poutre de chocs impose certaines contraintes sur le style du véhicule. En particulier, la poutre requiert un certain espace disponible derrière la peau de pare-chocs, une peau de pare-chocs particulière pour éviter que l'on voie la poutre de chocs depuis une ouverture d'entrée d'air, ou encore peut gêner l'écoulement de l'air vers un radiateur.
La présente invention a notamment pour but de proposer un système de transfert des efforts vers les longerons du véhicule donnant davantage de flexibilité pour le style du véhicule.
Afin d’atteindre cet objectif, l’invention a notamment pour objet un module d'absorption de chocs pour véhicule, comprenant :
- une traverse configurée pour transférer des efforts vers deux longerons du véhicule, la traverse étant ajourée sous la forme d'un réseau en trois dimensions de mailles, le réseau présentant une densité variable,
- deux éléments absorbeurs latéraux rattachés directement à la traverse pour transmettre les efforts reçus par la traverse aux longerons.
Ainsi, grâce à l’utilisation d’un réseau de mailles avec une densité variable, on peut obtenir une traverse présentant les avantages structurels d'une poutre de chocs traditionnelle, sans pour autant imposer une forme de barreau transversal plein. Il en résulte que l’on dispose de plus de liberté dans la configuration possible, notamment dans la configuration du bloc avant du véhicule. De plus, non seulement le réseau de mailles donne plus de libertés concernant l’agencement du bloc avant, mais en outre il est particulièrement avantageux pour l'écoulement de l'air puisque la traverse ajourée permet à l’air de passer vers un élément à refroidir, et ne constitue donc pas un obstacle à cet écoulement, comme cela pourrait l’être avec la poutre de chocs conventionnelle. De façon particulièrement avantageuse grâce au maillage, la traverse peut avoir non
- 2 seulement une fonction de transfert des efforts vers les longerons, mais également une fonction d'absorption des chocs, de sorte que l'on remplace la combinaison existante d'une poutre de chocs et d'un cadre absorbeur par une unique pièce.
On entend de préférence par réseau présentant une densité variable, un réseau de mailles dans lequel les mailles délimitent des cellules - ou alvéoles - ayant un volume interne variable. Ainsi, une zone présentant une densité inférieure comprend des cellules ayant en moyenne un volume interne plus grand que le volume interne moyen des cellules d'une zone présentant une densité supérieure.
L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
La traverse comprend un élément transversal inférieur et un élément transversal supérieur, reliés entre eux par le réseau de mailles. Grâce à ces éléments transversaux, la rigidité de la traverse est augmentée. Cela permet à la traverse de transférer efficacement des efforts importants vers les éléments absorbeurs latéraux lors d’un choc à haute vitesse. La fabrication du réseau de mailles en est également simplifiée.
La traverse comprend en outre deux montants latéraux, les montants latéraux formant avec les éléments transversaux, un cadre dans lequel est disposé le réseau de mailles. Grâce à ces montants latéraux, la traverse est en mesure de transférer des efforts importants aux éléments absorbeurs latéraux en particulier lors d’un choc latéral ou comportant une composante latérale. Le cadre ainsi formé peut renforcer la traverse pour éviter une rupture prématurée du réseau de maille par cisaillement, par exemple dans le cas où le choc est localisé sur une partie de la traverse. Le réseau de mailles peut ainsi conserver son intégrité et absorber une énergie suffisante lors d’un choc.
Le réseau de mailles présente une zone centrale, une zone au droit d'un absorbeur dite zone de transfert et une zone intermédiaire disposée entre la zone centrale et la zone de transfert, le réseau dans la zone intermédiaire présentant une densité inférieure à la densité du réseau dans la zone de transfert. Cette différence de densité permet d’améliorer le compromis entre rigidité et capacité à se déformer pour absorber de l’énergie. Ainsi lors d’un choc, cette différence de densité permet d’éviter une rupture prématurée du réseau de mailles dans la zone de transfert, et permet au réseau de mailles de se déformer plus aisément dans la zone intermédiaire. Cette déformation plus importante permet avantageusement de mieux absorber l’énergie lors d’un choc, par exemple dans le cas d’un choc piéton de type choc tête ou choc hanche.
-3Dans ce cas, cela permet de diminuer les éventuelles lésions du piéton heurté en partie supérieure.
Le réseau de mailles présente une zone centrale, une zone au droit d'un absorbeur dite zone de transfert et une zone intermédiaire disposée entre la zone centrale et la zone de transfert, le réseau dans la zone intermédiaire présentant une densité inférieure à la densité du réseau dans la zone centrale. Cela permet d’augmenter la rigidité de la traverse, par exemple dans le cas d’un choc frontal, tout en disposant d’une zone intermédiaire plus souple, évitant de blesser un piéton dans le cadre d’un choc piéton de type choc tête ou choc hanche.
Le réseau de mailles présente une zone au droit d'un absorbeur dite zone de transfert et une zone latérale disposée vers l'extérieur par rapport à la zone de transfert, le réseau dans la zone latérale présentant une densité inférieure à la densité du réseau dans la zone de transfert. Cela permet d’augmenter la rigidité de la traverse, de façon à transmettre les efforts au niveau de la zone de transfert, tout en disposant d’une zone latérale plus souple, permettant avantageusement de mieux absorber l’énergie lors d’un choc piéton de type choc tête ou choc hanche, tout particulièrement au-dessus d’un bloc optique. Cela permet par ailleurs d’éviter d’endommager un bloc optique.
Le réseau de mailles comporte, dans la direction longitudinale du véhicule, une superposition de bandes, chaque bande comportant une pluralité de mailles polygonales et chaque bande étant reliée avec une bande la plus proche par des sommets des mailles, de façon à former des alvéoles polyédriques, en particulier les mailles étant hexagonales et les alvéoles étant en forme de nid d’abeille. Le réseau de mailles permet d’obtenir une bonne absorption dans un espace limité, et laisse une grande liberté dans sa configuration. Cela permet notamment d’augmenter la liberté concernant l’aspect esthétique d’un bloc avant du véhicule, et/ou l’écoulement de l’air dans le bloc avant.
Les éléments absorbeurs présentent une forme tridimensionnelle, de préférence s'élargissant en direction de la traverse, plus préférentiellement une forme tronconique, ou encore forme cubique ou prismatique hexagonale autrement appelée nid d’abeille. Le choix d’une forme tridimensionnelle pour les éléments absorbeurs permet de mieux répartir les efforts provenant de la traverse lors d’un choc, que le choc soit frontal, latéral ou en partie frontal et latéral.
La traverse comporte, dans une partie inférieure, un élément raidisseur s'étendant au moins partiellement horizontalement, et comprenant de préférence une paroi ajourée. Cela permet d’améliorer la protection des piétons, lors d’un choc piéton de type choc
-4tibia. De préférence, l’élément raidisseur est rattaché à l’élément transversal inférieur.
La traverse comporte, dans une partie supérieure, un plastron ajouré, de préférence rattaché directement à l’élément transversal supérieur. Cela permet d’améliorer l’absorption lors d’un choc, tout particulièrement lors d’un choc piéton de type choc tête ou choc hanche.
La traverse a une fonction de support d'un élément fonctionnel choisi dans le groupe comprenant une peau de pare-chocs, un capteur, un élément optique, un déflecteur, un actionneur pour volet d'obturation, un élément de refroidissement notamment latéral. On propose ainsi de réaliser un module d’absorption de chocs ayant en outre une fonction de support d’éléments fonctionnels, assimilable par exemple à une face avant technique connue dans l’état de la technique ayant une fonction principale de support de radiateur. Une telle face avant technique comprend en général deux jambages verticaux réunis par une traverse, les jambages et / ou la traverse comprenant des moyens de support d’éléments fonctionnels du véhicule, notamment des moyens de support de radiateur. Il en résulte que le processus d’assemblage du véhicule est facilité. En effet ces éléments fonctionnels peuvent ainsi être montés ou intégrés préalablement sur la traverse, avant de monter la traverse sur le véhicule.
La traverse et les deux éléments absorbeurs latéraux sont venus de matière, et de préférence, l’élément raidisseur et / ou le plastron ajouré sont venus de matière avec la traverse et les deux éléments absorbeurs latéraux. Cela permet de faciliter le processus de fabrication et / ou d’assemblage du module d’absorption de chocs.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un module d’absorption de chocs tel que décrit précédemment, comprenant au moins une étape choisie dans le groupe comprenant une étape de fabrication additive - également appelée impression 3D, une étape d’injection de résine thermoplastique, une étape de thermo-compression.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective de face d’un module d’absorption de chocs selon un mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 2 est une vue arrière en perspective d’un module d’absorption de chocs similaire à celui illustré sur la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue partielle en perspective d’un exemple de réseau de mailles ;
- la figure 4 est une vue schématique en perspective d’une peau de pare-chocs supportée par un module d’absorption de chocs et recouvrant celui-ci.
Un module d’absorption de chocs 10 pour véhicule tel qu’illustré sur les figures 1 et 2 comprend une traverse 12 et deux éléments absorbeurs latéraux 14, lesquels sont de préférence rattachés directement à la traverse 12.
La traverse 12 comporte un cadre 15 formé par un élément transversal inférieur 16, un élément transversal supérieur 18 et deux montants latéraux 20. Dans le cadre 15 est disposé un réseau en trois dimensions de mailles 22, lequel relie l’élément transversal inférieur 16 à l’élément transversal supérieur 18. La traverse 12 comprend également un plastron ajouré 24 dans sa partie supérieure, lequel est relié directement à l’élément transversal supérieur 18. Comme illustré sur la figure 1, le plastron 24 peut comporter des lames pour étendre la zone pour laquelle un choc peut être absorbé. Alternativement, comme illustré à la figure 2, le plastron 24 présente des créneaux sur sa portion supérieure. Ces créneaux sont avantageux par rapport à des lames pour éviter de déformer la matière en cas de petites contraintes sur la surface extérieure d’un élément supporté par les créneaux, par exemple une peau de pare-chocs. En effet, la zone de contact étant plus grande, il y a moins de risque de déformer la matière d’un tel élément.
La traverse 12 comprend les éléments suivants, de manière non limitative, pris en combinaison ou seuls, dans une partie inférieure située au-dessous de l’élément transversal inférieur 16.
- Une zone centrale comportant une ouverture 26 configurée pour loger un capteur 30. La zone centrale comporte de préférence une paroi ajourée.
- Des parois de guidage d’air 31 menant vers des ouvertures latérales 32 configurées pour loger des éléments de refroidissement latéraux 34.
- Un actionneur 35, notamment pour volet d’obturation, par exemple un volet d’obturation d’une entrée d’air.
- Des orifices 36 ou des trous borgnes 38 configurés pour loger des capteurs 30.
- Un élément raidisseur 40 rattaché à l’élément transversal inférieur 16 par l’intermédiaire de la zone centrale, de parois de guidage d’air 31 et des montants latéraux 20. L’élément raidisseur 40 s’étend au moins partiellement horizontalement, en particulier intégralement horizontalement. L’élément raidisseur 40 se présente sous la forme d’une une paroi ajourée, et est configuré pour reporter les efforts vers une partie structurelle inférieure du véhicule, généralement une voie basse du véhicule comprenant par exemple des longerons bas, par l’intermédiaire de sa partie arrière 42.
La traverse 12 peut en outre supporter un élément optique du véhicule, en particulier par l’intermédiaire de l’élément de traverse supérieur 18, notamment sur chacune de ses
-6parties d’extrémité. Comme illustré sur la figure 4, la traverse 12 peut également supporter une peau de pare-chocs 43, laquelle peut être configurée pour recouvrir au moins partiellement la traverse 12, de préférence intégralement. La peau de pare-chocs 43 peut en particulier s’étendre au-dessous de l’élément raidisseur 40, et préférentiellement de façon à être en contact ou reliée à l’élément raidisseur, de manière à améliorer l’aérodynamique du véhicule.
Dans l’exemple illustré sur les figures 1 et 2, la traverse 12 et les deux éléments absorbeurs latéraux 14 sont venus de matière. Les éléments absorbeurs 14 présentent une forme tronconique s'élargissant en direction de la traverse 12. Les éléments absorbeurs 14 peuvent également être formés différemment par une autre forme tridimensionnelle, comme une forme cubique ou prismatique hexagonale, autrement appelée nid d’abeille.
Comme illustré sur les figures, en particulier sur la figure 3, le réseau de mailles 22 comporte, dans la direction longitudinale du véhicule, une superposition de bandes 44, 46. Chaque bande 44, 46 comporte une pluralité de mailles 47 hexagonales. Les mailles 47 pourraient être composées de toute autre forme polygonale, notamment des triangles ou des carrés. Chaque bande 44, 46 est reliée avec une bande la plus proche 46, 44 par des sommets des mailles 47, de façon à former des alvéoles 48 polyédriques, les alvéoles étant en particulier en forme de nid d’abeille. La liaison entre chaque bande peut être réalisée par des pontets de liaison 50 entre des sommets des mailles 47, lesquels peuvent comporter des renforts 52.
Sur les figures 1 et 2, le réseau de mailles 22 est présent notamment à la hauteur entre les éléments absorbeurs latéraux 14, lesquels se trouvent disposés sur des longerons du véhicule lorsque le module absorbeur est assemblé sur un véhicule. Les éléments absorbeurs 14 peuvent comprendre en outre une partie du réseau de mailles 22, comme illustré sur la figure 2. De manière préférentielle, les éléments absorbeurs 14 sont configurés pour être rapportés directement, ou par l'intermédiaire d'une plaque de support, sur les longerons du véhicule.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, le réseau de mailles 22 présente une zone centrale 22a, une zone au droit de chaque absorbeur 14 dite zone de transfert 22b et une zone intermédiaire 22c disposée entre la zone centrale 22a et la zone de transfert 22b. Le réseau dans la zone intermédiaire 22c présente une densité inférieure à la densité du réseau dans la zone de transfert 22b. Le réseau dans la zone intermédiaire 22c présente également une densité inférieure à la densité du réseau dans la zone centrale 22a. Le réseau de mailles 22 présente enfin une zone latérale 22d disposée vers
-7 l'extérieur par rapport à la zone de transfert 22b, de préférence au droit de blocs optiques du véhicule. Le réseau dans la zone latérale 22d présente une densité inférieure à la densité du réseau dans la zone de transfert 22b.
Dans les modes de réalisation illustré sur les figures, le module d’absorption 10 peut être constitué d’un matériau choisi dans le groupe comprenant de la résine thermoplastique, de préférence polypropylène ou polypropylène chargé en talc, de préférence renforcée par des fibres de carbone, des fibres de verre ou des fibres naturelles ; de la résine thermodurcissable, de préférence résine époxy, polyuréthane ou polyester, de préférence renforcée par des fibres de carbone, des fibres de verre ou des fibres naturelles. En particulier, le module d’absorption de chocs 10 peut être réalisé par un procédé comportant une étape de fabrication additive de la traverse 12 et des absorbeurs latéraux 14.
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 réaliser la zone centrale de la traverse 12 sous la forme d’un réseau de mailles.
Le réseau de mailles 22 peut être réalisé en méta-matériau, du type permettant de recevoir des efforts issus d’un choc et de les transférer dans une direction privilégiée, voire de les disperser dans le cas où le méta-matériau se présente sous la forme d’un réseau de mailles.
Le réseau de mailles 22 peut enfin être réalisé dans un matériau polymère viscoplastique, lequel est configuré pour transformer l’énergie mécanique en énergie calorifique, ce qui permet de dissiper l’énergie d’un choc au moins partiellement, voire majoritairement, sous forme de chaleur.
Claims (14)
- Revendications1. Module d'absorption de chocs (10) pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend :- une traverse (12) configurée pour transférer des efforts vers deux longerons du véhicule, la traverse (12) étant ajourée sous la forme d'un réseau en trois dimensions de mailles (22), le réseau (22) présentant une densité variable,- deux éléments absorbeurs latéraux (14) rattachés directement à la traverse (12) pour transmettre les efforts reçus par la traverse (12) aux longerons.
- 2. Module d’absorption de chocs (10) selon la revendication précédente, dans lequel la traverse (12) comprend un élément transversal inférieur (16) et un élément transversal supérieur (18), reliés entre eux par le réseau de mailles (22).
- 3. Module d’absorption de chocs (10) selon la revendication précédente, dans lequel la traverse (12) comprend en outre deux montants latéraux (20), les montants latéraux (20) formant avec les éléments transversaux (16, 18), un cadre (15) dans lequel est disposé le réseau de mailles (22).
- 4. Module d’absorption de chocs (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réseau de mailles (22) présente une zone centrale (22a), une zone au droit d'un absorbeur dite zone de transfert (22b) et une zone intermédiaire (22c) disposée entre la zone centrale (22a) et la zone de transfert (22b), le réseau dans la zone intermédiaire (22c) présentant une densité inférieure à la densité du réseau dans la zone de transfert (22b).
- 5. Module d’absorption de chocs (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réseau de mailles (22) présente une zone centrale (22a), une zone au droit d'un absorbeur dite zone de transfert (22b) et une zone intermédiaire (22c) disposée entre la zone centrale (22a) et la zone de transfert (22b), le réseau dans la zone intermédiaire (22c) présentant une densité inférieure à la densité du réseau dans la zone centrale (22a).
- 6. Module d’absorption de chocs selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réseau de mailles (22) présente une zone au droit d'un absorbeur dite zone de transfert (22b) et une zone latérale (22d) disposée vers l'extérieur par rapport à la zone de transfert (22b), le réseau dans la zone latérale (22d) présentant une densité inférieure à la densité du réseau dans la zone de transfert (22b).
- 7. Module d’absorption de chocs (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réseau de mailles (22) comporte, dans la direction longitudinale du véhicule, une superposition de bandes (44, 46), chaque bande (44, 46) comportant une pluralité de mailles (47) polygonales et chaque bande (44, 46) étant reliée avec une bande la plus proche (46,44) par des sommets des mailles (47), de façon à former des alvéoles (48) polyédriques, en particulier les mailles (47) étant hexagonales et les alvéoles étant en forme de nid d’abeille.
- 8. Module d’absorption de chocs (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments absorbeurs (14) présentent une forme tridimensionnelle, de préférence s'élargissant en direction de la traverse (12), plus préférentiellement une forme tronconique.
- 9. Module d’absorption de chocs (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la traverse (12) comporte, dans une partie inférieure, un élément raidisseur (40) s'étendant au moins partiellement horizontalement, et comprenant de préférence une paroi ajourée.
- 10. Module d’absorption de chocs (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la traverse (12) comporte, dans une partie supérieure, un plastron ajouré (24).
- 11. Module d’absorption de chocs (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la traverse (12) a une fonction de support d'un élément fonctionnel choisi dans le groupe comprenant une peau de pare-chocs, un capteur (30), un élément optique, un déflecteur, un actionneur (35) pour volet d'obturation, un élément de refroidissement (34) notamment latéral.
- 12. Module d’absorption de chocs (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la traverse (12) et les deux éléments absorbeurs latéraux (14) sont venus de matière.
- 13. Module d’absorption de chocs (10) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément raidisseur (40) et / ou le plastron ajouré (24) sont venus de matière avec la traverse (12) et les deux éléments absorbeurs latéraux (14).
- 14. Procédé de fabrication d’un module d’absorption de chocs selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une étape choisie dans le groupe comprenant une étape de fabrication additive, une étape d’injection de résine thermoplastique, une étape de thermo-compression.1/2
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