FR3081424A1

FR3081424A1 - Vehicule avec au moins une entretoise d’appui d’ouvrant lateral anti-encastrement et a retour elastique

Info

Publication number: FR3081424A1
Application number: FR1854418A
Authority: FR
Inventors: Marc Peru
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2019-11-29
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: FR3081424B1

Abstract

L'invention concerne un véhicule comprenant au moins un côté de caisse avec au moins un pied (3), le véhicule étant remarquable en ce qu'au moins un pied (3) comprend au moins une entretoise (7) présentant une résistance à la déformation sous l'application d'une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé, et configurée pour se déformer élastiquement sous l'application d'une force supérieure audit seuil prédéterminé.

Description

VEHICULE AVEC AU MOINS UNE ENTRETOISE D’APPUI D’OUVRANT LATERAL ANTIENCASTREMENT ET A RETOUR ELASTIQUE

L’invention se situe dans le domaine des équipements passifs de sécurité et concerne plus particulièrement les dispositifs de renforcement de la caisse des véhicules de type automobile situés au niveau des pieds avant et/ou des pieds milieu.

De nos jours, les exigences en matière de sécurité sont de plus en plus importantes et les tests et protocoles auxquels sont soumis les véhicules en vue de leur homologation sont de plus en plus sévères. Par exemple, dans certains pays, les véhicules doivent répondre à des protocoles de chocs de type « small overlap >> dans lesquels un véhicule est lancé à 64 km/h contre une barrière déformable ne recouvrant que 25 % de l’avant du véhicule. Dans ce type de choc, tout l’effort résultant de la collision se concentre sur le côté habitacle du véhicule du côté du choc.

D’autre part, l’ajout de batteries de propulsion de taille importante dans les véhicules hybrides ou électriques augmente la masse globale de ceux-ci et donc la quantité d’énergie à absorber en cas de choc frontal.

Pour répondre à ces problématiques, il est connu de renforcer les différentes parties du véhicule soumises à ce type d’effort à l’aide de dispositifs d’entretoisement. Ainsi, il est connu de placer des renforts dans les ouvrants latéraux, tels que par exemple des doubles tubes dans les frises desdits ouvrants. Il est également connu de renforcer localement les pieds avant et milieu des côtés latéraux de caisse. Le pied milieu est en particulier renforcé du fait de sa disposition, intercalé entre les appuis d’ouvrant latéral avant et les appuis d’ouvrant latéral arrière. Afin de répondre aux contraintes d’un choc à faible recouvrement, ces entretoises sont indéformables.

Un exemple de structure de véhicule comprenant un pied milieu renforcé est donné par US8491047. Un autre exemple est donné par EP2529997 qui propose également un renfort de pied milieu.

Une autre contrainte à laquelle les véhicules doivent répondre est la possibilité, après une collision frontale, d’ouvrir les ouvrants latéraux sans outils tout en conservant un niveau d’effort à fournir à cet effet aussi faible que possible. Malheureusement, les contraintes subies par les ouvrants latéraux déforment les surfaces de contact entre les pieds et la tranche des ouvrants latéraux ce qui rend difficile leur ouverture. Une solution reste à trouver pour pallier ce problème.

L’invention a pour objectif de répondre aux problèmes rencontrés dans l’art antérieur en proposant un nouveau dispositif de renfort des pieds qui permette la transmission d’efforts importants tout en préservant autant que possible les possibilités d’ouverture sans outil des ouvrants latéraux d’un véhicule après un choc.

A cet effet et selon un premier aspect, l’invention a pour objet un véhicule comprenant au moins un côté de caisse avec au moins un pied, le véhicule étant remarquable en ce qu’au moins un pied comprend au moins une entretoise présentant une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé, et configurée pour se déformer élastiquement sous l’application d’une force supérieure audit seuil prédéterminé. Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention consiste à proposer une entretoise disposée en renfort de pied d’un côté latéral de caisse de véhicule qui va se comporter différemment selon la violence du choc frontal que le véhicule va subir. En cas de choc frontal classique dans lequel l’effort subi se situe entre 25 et 45 kN, l’entretoise ne se déformera pas. En revanche, lorsque le choc est plus important, par exemple lors d’un choc à faible recouvrement avec un passage d’effort au-delà de 60 kN, l’entretoise va se déformer légèrement, de façon programmée et de manière élastique. Ainsi, après le choc, le phénomène de retour élastique permet de retrouver un jeu suffisant au niveau des surfaces de contact entre les pieds des côtés latéraux de caisse et les ouvrants latéraux, ce qui permet de faciliter leur ouverture.

Selon un mode de réalisation préféré, le côté de caisse comprenant au moins un ouvrant latéral, le ou lesdits ouvrants latéraux comprenant chacun au moins un élément de renfort s’étendant selon la direction longitudinale du véhicule et présentant deux extrémités, le véhicule est remarquable en ce qu’au moins une entretoise est agencée pour qu’une de ses extrémités soit positionnée en regard d’une des extrémités dudit ou d’un des éléments de renfort d’ouvrant latéral. Dans cette configuration, l’entretoise est alignée avec le renfort d’ouvrant latéral pour de meilleures performances en matière de transmission des efforts reçus.

De préférence, au moins une entretoise est disposée entre deux ouvertures d’ouvrant latéral. De manière complémentaire ou alternative, au moins une entretoise est disposée sur un pied milieu du côté de caisse. Cet agencement est intéressant en ce qu’il permet d’une part d’aligner l’entretoise avec les renforts des ouvrants latéraux avant et arrière ; et d’autre part, par la répartition des contraintes intérieures lors du retour élastique du matériau en cas de choc important, l’entretoise a une action à la fois sur l’ouvrant latéral avant et sur l’ouvrant latéral arrière.

Selon une mise en oeuvre préférée de l’invention, au moins une entretoise présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé de 55 kN, et est configurée pour se déformer élastiquement sous l’application d’une force supérieure audit seuil prédéterminé de 55 kN. De préférence, ledit seuil prédéterminé est de 60 kN, de préférence encore, il est de 65 kN.

Avantageusement, au moins une entretoise est réalisée en un acier à très haute limite élastique (THLE) ou à ultra haute limite élastique (UHLE). De préférence, l’acier utilisé présente, après emboutissage à chaud, un allongement à la rupture A d’au moins 6% tel que mesuré selon la norme ISO 6892-1:2016, et une résistance mécanique Rm d’au moins 1200 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016.

Selon un mode de réalisation préféré, au moins une entretoise se présente sous forme d’une boîte en acier présentant une fente d’affaissement s’étendant préférentiellement selon sa direction verticale. De préférence, la fente est ouverte vers le haut. Idéalement, la fente présente un écartement maximal allant de 20 à 40 mm, de préférence allant de 25 à 35 mm.

Selon un autre mode de réalisation, au moins une entretoise se présente sous forme d’une boîte en acier présentant sur au moins une de ses faces au moins deux moulures montrant une inclinaison par rapport à la verticale différente l’une de l’autre. Dans cette configuration, les moulures forment des nervures de rigidification qui vont guider la déformation de l’entretoise lorsque l’effort reçu est supérieur à un seuil prédéterminé. De préférence, les moulures forment un angle a ouvert vers le haut.

Selon un autre mode de réalisation, au moins une entretoise se présente sous forme d’un ressort en acier. La raideur du ressort sera choisie pour qu’il ne se déforme pas sous l’action d’un effort inférieur ou égal à un seuil prédéterminé.

De manière alternative à la conception d’une entretoise en acier, au moins une entretoise est réalisée en un matériau composite comprenant une matrice polymère thermoplastique et un renfort en fibres. De préférence, la matrice polymère thermoplastique est sélectionnée parmi un ou plusieurs matériaux choisis entre le polypropylène (PP), le polyphtalamide (PPA), le polyétheréthercétone (PEEK), polysulfure de phénylène (PPS), le polyamide-imide (PAI), le polyétherimide (PEI), le polyarylamide (PAA), ou le polyamide (PA) tel que, par exemple, du polyamide 6 (PA 6 ou polycaprolactame) ou du polyamide 6.6 (PA 6.6 ou polyhexaméthylène adipamide). Les fibres sont préférentiellement sélectionnées pour être des fibres de verre ou des fibres de carbone.

Selon un mode de réalisation, au moins une entretoise se présente sous forme d’un bloc cloisonné comportant un réseau de cloisons internes s’étendant depuis une base et ladite base présente, entre lesdites cloisons, au moins un ajour s’étendant selon la direction longitudinale du véhicule. Dans ce mode de réalisation, l’entretoise peut être réalisée en acier, de préférence en acier à haute, très haute ou ultra haute limite d’élasticité, ou en matériau composite.

Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet une entretoise pour véhicule selon le premier aspect, remarquable en ce qu’elle est dimensionnée pour être disposée dans un pied d’un côté de caisse d’un véhicule, en ce qu’elle présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé, et en ce qu’elle est configurée pour se déformer élastiquement sous l’application d’une force supérieure audit seuil prédéterminé.

Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet l’utilisation d’une entretoise présentant une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé, et configurée pour se déformer élastiquement sous l’application d’une force supérieure audit seuil prédéterminé, dans un pied d’un côté de caisse d’un véhicule selon le premier aspect.

L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple, en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles :

- La figure 1 est une vue générale schématique d’un côté de caisse de véhicule et de la disposition de l’entretoise selon l’invention.

La figure 2 illustre un premier mode de réalisation de l’invention.

Les figures 3 à 5 illustrent la cinématique de déformation d’une entretoise selon le premier mode de réalisation.

La figure 6 illustre un deuxième mode de réalisation de l’invention.

La figure 7 illustre un troisième mode de réalisation de l’invention.

Dans la description qui suit, le terme « comprendre >> est synonyme de « inclure >> et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments dans le véhicule ou l’entretoise à laquelle il fait référence. Il est entendu que le terme « comprendre >> inclut les termes « consister en >>. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Les termes « bas >>, « haut >>, « avant >>, « arrière >> s’entendront par rapport à l’orientation générale du véhicule. Le terme « bas >> indiquera une proximité avec le sol plus importante selon la direction verticale que le terme « haut >>. Le terme « avant >> indiquera un positionnement orienté vers le devant d’un véhicule selon sa direction longitudinale et son sens normal de marche et le terme « arrière >> indiquera un positionnement orienté vers l’arrière d’un véhicule selon la même direction. L’unité de mesure MPa correspond à « Méga Pascals >>.

On se référera en premier lieu à la figure 1. L’invention concerne un véhicule comprenant au moins un côté de caisse 1 avec au moins un pied (3, 9, 13) contribuant à définir au moins une ouverture 5 d’ouvrant latéral, le véhicule étant remarquable en ce qu’au moins un pied (3, 9, 13) comprend en outre au moins une entretoise 7 présentant une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé, et configurée pour se déformer élastiquement sous l’application d’une force supérieure audit seuil prédéterminé. L’invention exploite le phénomène de redistribution des contraintes survenant après un choc rapide en proposant une entretoise montrant des propriétés élastiques lorsqu’une force supérieure à un certain seuil est appliquée. La détente de l’entretoise après le choc lui permet de reprendre quelques millimètres, ce qui facilite l’ouverture des ouvrants latéraux.

On rappelle au besoin que le côté de caisse 1 est constitué par l’ensemble des éléments latéraux fixes, formant un cadre et constituant les ouvertures 5 d’ouvrants latéraux. Un côté de caisse comprend généralement trois montants. Un pied avant 9, ou montant avant, situé à l’avant du côté de caisse et qui supporte le plus souvent les charnières de l’ouvrant latéral avant (non représenté). Il est généralement prolongé par le montant latéral 11 de pare-brise. Le pied milieu 3 est constitué par le montant du côté de caisse situé entre les ouvertures des ouvrants latéraux arrière et avant et supporte généralement les charnières de l’ouvrant latéral arrière (non représenté). Enfin, le pied arrière 13 est le montant situé à l’arrière du côté de caisse 1.

Selon un mode de réalisation préféré, au moins une entretoise 7 est présente sur le pied milieu 3 du côté de caisse 1. En d’autres termes, au moins une entretoise 7 est disposée sur un montant 3 agencé entre deux ouvertures 5 d’ouvrants latéraux. Eventuellement, des entretoises sont agencées à la fois sur les pieds milieu et sur les pieds avant.

Selon un mode de réalisation préféré, l’ouvrant latéral comprend au moins un élément de renfort s’étendant selon la direction longitudinale du véhicule et présentant deux extrémités. Ce renfort peut, par exemple, se présenter sous forme d’un tube, simple ou double, agencé sous la vitre de l’ouvrant latéral (c-à-d. au niveau de la frise). Avantageusement, au moins une entretoise 7 est agencée pour qu’une de ses extrémités soit positionnée en regard d’une des extrémités dudit élément de renfort d’ouvrant latéral. Lorsque l’entretoise 7 est disposée dans le pied milieu 3 du côté de caisse 1, elle sera avantageusement disposée intercalée entre les éléments de renfort des ouvrants latéraux avant et arrière et alignée avec eux. Idéalement, au moins une entretoise 7 élastique selon l’invention est disposée à mi-hauteur du pied milieu

3.

Selon une mise en oeuvre préférée de l’invention, au moins une entretoise 7 présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé de 55 kN, et est configurée pour se déformer élastiquement sous l’application d’une force supérieure audit seuil prédéterminé de 55 kN. De préférence, ledit seuil prédéterminé est de 60 kN, de préférence encore, il est de 65 kN. Ainsi, lors de l’application de forces circulant sur le côté du véhicule suite à un choc frontal, en dessous d’un certain seuil, l’entretoise 7 présente dans le pied va maintenir un écartement fixe. Au-delà de ce seuil, l’entretoise 7 va se déformer, dans un premier temps en se comprimant selon la direction longitudinale du véhicule, et dans un second temps, après le choc, en se détendant, selon la même direction.

L’entretoise 7 peut être réalisée en différents matériaux. Son élasticité provient de sa forme et/ou du matériau qui la compose. Elle est préférentiellement réalisée en acier, ce qui permet de la poser lors de l’opération de ferrage. Lorsqu’elle est réalisée en acier, l’homme du métier aura avantage à utiliser un acier à haute limite élastique (HLE), et de préférence un acier à très haute limite élastique (THLE) ou à ultra haute limite élastique (UHLE). Les aciers à haute limite élastique présentent, après mise en forme par emboutissage à chaud, un allongement à la rupture A d’au moins 6% tel que mesuré selon la norme ISO 6892-1:2016, et une résistance mécanique Rm d’au moins 1200 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 68921:2016. De tels aciers sont connus de l’homme du métier. Des exemples d’acier utilisables dans le cadre de l’invention et commercialement disponibles sont l’acier 22MnB5 et l’acier Usibor® 1500 P tous deux commercialisés par Arcelor Mittal.

De manière alternative à la conception d’une entretoise en acier, l’entretoise est réalisée en un matériau composite comprenant une matrice polymère thermoplastique et un renfort en fibres, de préférence la matrice polymère thermoplastique est sélectionnée parmi un ou plusieurs matériaux choisis entre le polypropylène (PP), le polyphtalamide (PPA), le polyétheréthercétone (PEEK), polysulfure de phénylène (PPS), le polyamide-imide (PAI), le polyétherimide (PEI), le polyarylamide (PAA), ou le polyamide (PA) tel que, par exemple, du polyamide 6 (PA 6 ou polycaprolactame) ou du polyamide 6.6 (PA 6.6 ou polyhexaméthylène adipamide). De préférence, la matrice polymère sera un polypropylène et de préférence encore un polypropylène hétérophasique comprenant une matrice homo- ou copolymère de propylène et une phase d’un copolymère d’éthylène-propylène dispersée dans la matrice.

L’emploi de résines thermoplastiques sera privilégié, car elles présentent des limites au délaminage et à la rupture plus élevées que les résines thermodurcissables. La matrice polymère utilisée peut être renforcée avec des fibres, par exemple des fibres de verre ou des fibres de carbone. De préférence, les fibres utilisées seront des fibres courtes.

Un premier mode de réalisation est représenté en figures 2 à 5. Dans ce mode de réalisation préféré, l’entretoise 7 se présente sous forme d’une boîte en acier présentant une fente d’affaissement 15 s’étendant selon sa direction verticale. De préférence, comme illustré en figure 3, la fente est ouverte vers le haut. De préférence encore, la fente présente un écartement « e >> maximal allant de 20 à 40 mm, de préférence allant de 25 à 35 mm. Durant le choc, comme illustré en figure 4, la fente va se refermer. Une fois le choc passé, la fente 15 va se rouvrir partiellement par retour élastique de sorte à montrer un jeu « j >> comme illustré en figure 5.

Un autre mode de réalisation de l’invention est donné en figure 6. L’entretoise 7 se présente sous forme d’une boîte en acier présentant sur au moins une de ses faces au moins deux moulures (17, 19) présentant une inclinaison par rapport à la verticale différente l’une de l’autre. Une des moulures 17, de préférence la moulure avant 17 (selon la direction longitudinale du véhicule), peut être verticale ou présenter une inclinaison lui permettant de suivre la forme du pied. L’autre moulure 19, de préférence la moulure arrière 19, présente une inclinaison plus marquée selon la verticale. Les moulures (17, 19) vont guider la déformation de l’entretoise lorsque l’effort reçu est supérieur à un seuil prédéterminé en rapprochant les moulures (17, 19). Ces dernières formant un angle a ouvert vers le haut, la déformation de la boîte les rapprochera à la manière d’une paire de ciseaux qui se ferme, avant de les écarter dans le sens inverse lors de la détente du matériau qui compose la boîte. Là encore, on voit que la déformation est programmée.

Selon un autre mode de réalisation non représenté, l’entretoise se présente sous forme d’un ressort en acier. La raideur du ressort sera choisie pour qu’il ne se déforme pas sous l’action d’un effort inférieur ou égal à un seuil prédéterminé.

Selon un mode de réalisation représenté en figure 7, l’entretoise 7 se présente sous forme d’un bloc cloisonné comportant un réseau de cloisons internes 21 s’étendant depuis une base 23 selon la direction transversale du véhicule. Au moins un ajour de déformation 25 est présentée par la base et s’étend selon la direction longitudinale du véhicule. Le ou les ajours 25 vont s’ouvrir comme une bouche lors de la déformation de l’entretoise 7, pour se refermer partiellement lors de sa détente élastique. Dans ce mode de réalisation, l’entretoise 7 peut être réalisée en acier, de préférence en acier à haute, très haute ou ultra haute limite d’élasticité, ou en matériau composite comprenant une matrice polymère thermoplastique et éventuellement un renfort en fibres.

Claims

REVENDICATIONS

1. Véhicule comprenant au moins un côté de caisse (1 ) avec au moins un pied (3, 9, 13), le véhicule étant caractérisé en ce qu’au moins un pied (3, 9, 13) comprend au moins une entretoise (7) présentant une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé, et configurée pour se déformer élastiquement sous l’application d’une force supérieure audit seuil prédéterminé.
2. Véhicule selon la revendication 1, le côté de caisse comprenant au moins un ouvrant latéral, le ou lesdits ouvrants latéraux comprenant chacun au moins un élément de renfort s’étendant selon la direction longitudinale du véhicule et présentant deux extrémités, le véhicule est caractérisé en ce qu’au moins une entretoise (7) est agencée pour qu’une de ses extrémités soit positionnée en regard d’une des extrémités dudit ou d’un des éléments de renfort d’ouvrant latéral, et/ou au moins une entretoise (7) est disposée sur un pied milieu (3) du côté de caisse (1).
3. Véhicule selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’au moins une entretoise (7) présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé de 55 kN, et est configurée pour se déformer élastiquement sous l’application d’une force supérieure audit seuil prédéterminé de 55 kN ; de préférence ledit seuil prédéterminé est de 60 kN.
4. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’au moins une entretoise (7) est réalisée en un acier à très haute limite élastique (THLE) ou à ultra haute limite élastique (UHLE).
5. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’au moins une entretoise (7) se présente sous forme d’une boîte en acier présentant une fente d’affaissement (15) s’étendant préférentiellement selon sa direction verticale.
6. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’au moins une entretoise (7) se présente sous forme d’une boîte en acier présentant sur au moins une de ses faces au moins deux moulures (17, 19) montrant une inclinaison par rapport à la verticale différente l’une de l’autre.
7. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’au moins une entretoise (7) se présente sous forme d’un ressort en acier.
8. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’au moins une entretoise (7) est réalisée en un matériau composite comprenant une matrice polymère thermoplastique et un renfort en fibre, de préférence la matrice polymère thermoplastique est sélectionnée parmi un ou plusieurs matériaux choisis entre le polypropylène (PP), le polyphtalamide (PPA), le polyétheréthercétone (PEEK), polysulfure de phénylène (PPS), le polyamide-imide (PAI), le polyétherimide (PEI), le polyarylamide (PAA), ou le polyamide (PA).
9. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 4, ou selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’au moins une entretoise (7) se présente sous forme d’un bloc cloisonné comportant un réseau de cloisons internes (21) s’étendant depuis une base (23) et en ce que ladite base (23) présente, entre lesdites cloisons (21), au moins un ajour (25) s’étendant selon la direction longitudinale du véhicule.
10. Entretoise (7) pour véhicule selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu’elle est dimensionnée pour être disposée dans un pied (3, 9,13) d’un côté de caisse (1), en ce qu’elle présente une résistance à la déformation sous l’application d’une force inférieure ou égale à un seuil prédéterminé, et en ce qu’elle est configurée pour se déformer élastiquement sous l’application d’une force supérieure audit seuil prédéterminé.