FR3093062A1 - ELONGATED ELEMENT OF VEHICLE STRUCTURE WITH INCREASING STIFFNESS ACCORDING TO ITS LENGTH - Google Patents
ELONGATED ELEMENT OF VEHICLE STRUCTURE WITH INCREASING STIFFNESS ACCORDING TO ITS LENGTH Download PDFInfo
- Publication number
- FR3093062A1 FR3093062A1 FR1902013A FR1902013A FR3093062A1 FR 3093062 A1 FR3093062 A1 FR 3093062A1 FR 1902013 A FR1902013 A FR 1902013A FR 1902013 A FR1902013 A FR 1902013A FR 3093062 A1 FR3093062 A1 FR 3093062A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- structural element
- wall
- length
- foam
- spring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 19
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 11
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 17
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
- F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
- B62D29/001—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material
- B62D29/002—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material a foamable synthetic material or metal being added in situ
Abstract
Titre de l'invention : ELEMENT ALLONGE DE STRUCTURE DE VEHICULE AVEC RAIDEUR CROISSANTE SELON SA LONGUEUR L’invention concerne un élément de structure (11) d’un véhicule automobile, ledit élément de structure (11) étant un élément allongé montrant deux extrémités et comprenant une première paroi (13) formant un corps creux, ledit élément de structure (11) étant remarquable en ce qu’au moins un moyen d’absorption de chocs (21) est disposé dans ledit corps creux de manière à s’étendre sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure (11), et en ce qu’au moins un moyen d’absorption (21) et/ou la première paroi (13) présente une raideur croissante selon sa longueur. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 2 Title of the invention: ELONGATED ELEMENT OF VEHICLE STRUCTURE WITH INCREASING STIFFNESS ACCORDING TO ITS LENGTH The invention relates to a structural element (11) of a motor vehicle, said structural element (11) being an elongated element showing two ends and comprising a first wall (13) forming a hollow body, said structural element (11 ) being remarkable in that at least one shock absorbing means (21) is disposed in said hollow body so as to extend over at least part of the length of said structural element (11), and in that that at least one absorption means (21) and/or the first wall (13) has an increasing stiffness along its length. Figure to be published with abstract: Fig. 2
Description
L’invention se situe dans le domaine des équipements de sécurité passive de véhicule. En particulier, l’invention se situe dans le domaine de la protection des véhicules contre les collisions. L’invention concerne les éléments de structure de type allongé d’un véhicule, un véhicule comprenant de tels éléments de structure et le procédé de fabrication de tels éléments de structure.The invention lies in the field of vehicle passive safety equipment. In particular, the invention lies in the field of the protection of vehicles against collisions. The invention relates to the elongated type structural elements of a vehicle, a vehicle comprising such structural elements and the method of manufacturing such structural elements.
La caisse d’un véhicule possède de nombreux éléments de structure, généralement métalliques, tels que les brancards avant, les brancards arrière, les prolonges de berceau, les traverses de plancher d’assise, les absorbeurs avant et les absorbeurs arrière qui sont conçus et dimensionnés pour pouvoir absorber l’énergie d’une collision en s’écrasant selon leur axe longitudinal.The body of a vehicle has many structural elements, generally metallic, such as the front stretchers, the rear stretchers, the cradle extensions, the seat floor crosspieces, the front absorbers and the rear absorbers which are designed and dimensioned to be able to absorb the energy of a collision by crushing along their longitudinal axis.
Il est connu de confectionner par emboutissage de tôles métalliques de tels éléments de structure. Les profilés ainsi obtenus peuvent présenter une structure ouverte ou être reliés ensemble par soudage ou rivetage pour former un corps creux. L’absorption des chocs se fait par une gestion de l’écrasement de l’élément de structure selon sa direction longitudinale. Dans le cas des absorbeurs, il est possible d’insérer un élément absorbeur de chocs au sein dudit corps creux afin d’améliorer les prestations en matière de résistance à l’écrasement.It is known to make such structural elements by stamping sheet metal. The profiles thus obtained can have an open structure or be connected together by welding or riveting to form a hollow body. Shock absorption is achieved by managing the crushing of the structural element in its longitudinal direction. In the case of absorbers, it is possible to insert a shock absorber element within said hollow body in order to improve performance in terms of crushing resistance.
Ces éléments de structure ont généralement une section rectangulaire. Il a été constaté, notamment pour des éléments de structure tels que les brancards avant, qu’ils présentaient parfois des instabilités en flambement lors de la phase d’écrasement. Ces instabilités nuisent à la bonne absorption de l’énergie de la collision.These structural elements generally have a rectangular section. It was noted, in particular for structural elements such as the front stretchers, that they sometimes showed buckling instabilities during the crushing phase. These instabilities are detrimental to the proper absorption of the energy of the collision.
Pour pallier cette situation, il a été proposé par le document EP2736791 un brancard avant ou longeron de section octogonale. Un tel longeron est illustré en figure 1. Le longeron 1 comprend deux parois concentriques, une paroi externe 3 et une paroi interne 5, les deux ayant une section octogonale. Les deux parois (3, 5) sont reliées entre elles par des ailettes 7 qui forment des cloisons entre lesdites parois. La paroi interne 5 forme un conduit central 9 creux. Le longeron 1 est réalisé en aluminium ou en acier par extrusion. Cette solution est avantageuse en ce qu’elle permet d’améliorer la raideur du longeron. On rappelle que la raideur est la capacité de résistance à la déformation élastique. Un autre avantage est l’étanchéité procurée par une telle pièce qui bien que formant un corps creux est formée d’un seul tenant.To overcome this situation, document EP2736791 has proposed a front stretcher or spar of octagonal section. Such a beam is illustrated in Figure 1. The beam 1 comprises two concentric walls, an outer wall 3 and an inner wall 5, both having an octagonal section. The two walls (3, 5) are interconnected by fins 7 which form partitions between said walls. The inner wall 5 forms a hollow central duct 9. The spar 1 is made of aluminum or steel by extrusion. This solution is advantageous in that it improves the stiffness of the spar. It is recalled that the stiffness is the capacity of resistance to the elastic deformation. Another advantage is the sealing provided by such a part which, although forming a hollow body, is formed in one piece.
Bien que particulièrement intéressante, cette technologie mérite d’être encore améliorée. D’une part, la réalisation de profilés métalliques par extrusion est contraignante. D’autre part, il serait intéressant de pouvoir améliorer encore les capacités d’absorption de tels éléments pour pouvoir, par exemple, en diminuer la longueur tout en garantissant les mêmes prestations en matière de sécurité pour les utilisateurs du véhicule. Une simple augmentation supplémentaire de la raideur présentée par l’élément ne serait pas satisfaisante car une raideur trop importante donnerait un caractère agressif au véhicule.Although particularly interesting, this technology deserves to be further improved. On the one hand, the production of metal profiles by extrusion is restrictive. On the other hand, it would be interesting to be able to further improve the absorption capacities of such elements in order to be able, for example, to reduce their length while guaranteeing the same benefits in terms of safety for the users of the vehicle. A simple additional increase in the stiffness presented by the element would not be satisfactory because too much stiffness would give an aggressive character to the vehicle.
L’invention a pour objectif d’apporter une réponse aux inconvénients rencontrés dans l’art antérieur en proposant un nouvel élément de structure allongé de véhicule automobile montrant une capacité d’absorption améliorée sans donner un caractère agressif au véhicule. En particulier, l’invention a pour objectif de proposer un nouvel élément de structure allongé de véhicule automobile montrant une longueur réduite par rapport à un élément de structure de l’art antérieur tout en montrant une même capacité d’absorption, voire une capacité d’absorption de l’énergie d’un choc qui soit améliorée.The aim of the invention is to provide a response to the drawbacks encountered in the prior art by proposing a new elongated motor vehicle structural element showing improved absorption capacity without giving the vehicle an aggressive character. In particular, the object of the invention is to propose a new elongated structural element of a motor vehicle showing a reduced length compared to a structural element of the prior art while showing the same absorption capacity, even a capacity of absorption of the energy of an impact which is improved.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention concerne un élément de structure d’un véhicule automobile, ledit élément de structure étant un élément allongé montrant deux extrémités et comprenant une première paroi formant un corps creux, ledit élément de structure étant remarquable en ce qu’au moins un moyen d’absorption de chocs est disposé dans ledit corps creux de manière à s’étendre sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure, et en ce qu’au moins un moyen d’absorption et/ou la première paroi présente une raideur croissante selon sa longueur. De préférence, au moins un moyen d’absorption de chocs s’étend sur toute la longueur de l’élément de structure. La longueur de l’élément de structure est définie par la longueur de sa première paroi.To this end, and according to a first aspect, the invention relates to a structural element of a motor vehicle, said structural element being an elongated element showing two ends and comprising a first wall forming a hollow body, said structural element being remarkable in that at least one shock absorbing means is arranged in said hollow body so as to extend over at least part of the length of said structural element, and in that at least one means of absorption and/or the first wall has increasing stiffness along its length. Preferably, at least one shock absorbing means extends over the entire length of the structural element. The length of the structural element is defined by the length of its first wall.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention propose un élément de structure montrant une raideur variable selon sa longueur. En d’autres termes, l’élément de structure présente un gradient de raideur de sorte à ce que sa raideur augmente selon sa longueur, d’une extrémité à l’autre. Ainsi, la raideur montrée par l’élément de structure au niveau d’une de ses extrémités est inférieure à la raideur montrée au niveau de son autre extrémité. Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, la raideur de l’élément de structure est croissante selon sa longueur de manière continue. L’augmentation de la raideur selon la longueur de l’élément de structure permet une bonne absorption de l’énergie d’une collision tout en permettant de diminuer la taille de l’élément de structure et donc la taille globale du véhicule. Avantageusement, l’élément de structure est orienté dans le véhicule de sorte à ce que l’extrémité montrant la raideur la moins importante est celle qui est amenée à se déformer en premier lors de la cinématique d’une collision. Ainsi, l’invention propose un élément de structure avec une capacité d’absorption d’un choc améliorée, une longueur réduite, et ne montrant pas de caractère agressif vis-à-vis d’un autre véhicule.As will have been understood on reading the definition which has just been given, the invention proposes a structural element showing a variable stiffness according to its length. In other words, the structural element has a stiffness gradient so that its stiffness increases along its length, from one end to the other. Thus, the stiffness shown by the structural element at one of its ends is less than the stiffness shown at its other end. According to a preferred implementation of the invention, the stiffness of the structural element increases continuously along its length. The increase in the stiffness according to the length of the structural element allows good absorption of the energy of a collision while making it possible to reduce the size of the structural element and therefore the overall size of the vehicle. Advantageously, the structural element is oriented in the vehicle so that the end showing the least stiffness is the one which is caused to deform first during the kinematics of a collision. Thus, the invention proposes a structural element with an improved shock absorption capacity, a reduced length, and showing no aggressive character vis-à-vis another vehicle.
De manière préférentielle, au moins un moyen d’absorption de chocs est venu de matière avec ladite première paroi. La première paroi et au moins un moyen d’absorption sont donc produits conjointement et ne forment qu’une seule pièce.Preferably, at least one shock absorption means is integral with said first wall. The first wall and at least one absorption means are therefore produced jointly and form a single piece.
Selon un mode de réalisation préféré, au moins un moyen d’absorption ou la première paroi ou l’élément de structure comprenant au moins un moyen d’absorption de chocs venu de matière avec ladite première paroi est produit par un procédé de fabrication additive. Les procédés de fabrication additive ou « impression 3D » sont connus de l’homme du métier.According to a preferred embodiment, at least one absorption means or the first wall or the structural element comprising at least one shock absorption means integral with said first wall is produced by an additive manufacturing process. Additive manufacturing or “3D printing” processes are known to those skilled in the art.
Par exemple, le document US2018/251163 décrit un élément de structure d’un véhicule obtenu par un tel procédé de fabrication additive. L’élément de structure décrit présente une paroi extérieure dans laquelle est disposée un élément montrant une architecture en treillis définissant une pluralité de cellules dont une partie sont vides et une partie sont remplies avec une composition de remplissage. Les cellules vides sont distribuées parmi les cellules remplies. Ce document ne décrit pas la réalisation d’un gradient de raideur selon la longueur de l’élément de structure.For example, document US2018/251163 describes a structural element of a vehicle obtained by such an additive manufacturing process. The structural element described has an outer wall in which is arranged an element showing a lattice architecture defining a plurality of cells, part of which are empty and part of which are filled with a filling composition. Empty cells are distributed among filled cells. This document does not describe the realization of a gradient of stiffness according to the length of the structural element.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, l’élément de structure est métallique. De préférence, l’élément de structure est en acier. De manière alternative il est en matériau composite.According to a preferred implementation of the invention, the structural element is metallic. Preferably, the structural element is made of steel. Alternatively, it is made of composite material.
Idéalement, la première paroi montre une section transversale octogonale ; et/ou l’élément de structure est choisi parmi un brancard avant, un brancard arrière, une prolonge de berceau, une traverse de plancher d’assise, un absorbeur avant et un absorbeur arrière.Ideally, the first wall shows an octagonal cross-section; and/or the structural element is chosen from a front stretcher, a rear stretcher, a cradle extension, a seat floor cross member, a front absorber and a rear absorber.
Selon l’invention, la réalisation d’un gradient de raideur le long de l’élément de structure peut être obtenu de différentes façons.According to the invention, the realization of a stiffness gradient along the structural element can be obtained in different ways.
Dans un premier mode de réalisation, le gradient de raideur est obtenu en faisant varier l’épaisseur de la première paroi selon la longueur de l’élément de structure. Ainsi, l’invention propose un élément de structure dont la première paroi montre un gradient d’épaisseur selon sa longueur de sorte à ce que son épaisseur à une de ses extrémités soit supérieure à son épaisseur à son autre extrémité. En d’autres termes, la première paroi montre une épaisseur croissante d’une extrémité à l’autre de l’élément de structure.In a first embodiment, the stiffness gradient is obtained by varying the thickness of the first wall according to the length of the structural element. Thus, the invention proposes a structural element whose first wall shows a thickness gradient along its length so that its thickness at one of its ends is greater than its thickness at its other end. In other words, the first wall shows an increasing thickness from one end to the other of the structural element.
Dans des modes de réalisation alternatifs ou complémentaires, le gradient de raideur le long de l’élément de structure est obtenu au niveau d’au moins un moyen d’absorption.In alternative or complementary embodiments, the stiffness gradient along the structural element is obtained at the level of at least one absorption means.
Ainsi, selon une mise en œuvre préférée de l’invention, au moins un moyen d’absorption de chocs est une mousse. De préférence, ladite mousse est une mousse métallique. Elle peut être obtenue par un procédé de fabrication additive de sorte à être venue de matière avec la première paroi. Selon un mode de réalisation préféré, la mousse montre un gradient de densité de telle sorte à ce que sa densité augmente selon la longueur de l’élément de structure.Thus, according to a preferred implementation of the invention, at least one shock absorbing means is a foam. Preferably, said foam is a metal foam. It can be obtained by an additive manufacturing process so as to be integral with the first wall. According to a preferred embodiment, the foam shows a density gradient such that its density increases with the length of the structural element.
De manière avantageuse, l’élément de structure comprend en outre une deuxième paroi agencée dans le corps creux et de manière concentrique à la première paroi. De préférence, la première paroi et la deuxième paroi sont reliées entre elles par au moins deux ailettes ; et/ou l’espace entre la première paroi et la deuxième paroi est rempli par une mousse ; de préférence une mousse métallique.Advantageously, the structural element further comprises a second wall arranged in the hollow body and concentrically to the first wall. Preferably, the first wall and the second wall are interconnected by at least two fins; and/or the space between the first wall and the second wall is filled with a foam; preferably a metal foam.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, un moyen d’absorption de chocs comprend une paroi interne constituée d’une succession de cellules cylindriques renflées en leur milieu et reliées entre elles par leurs extrémités. De préférence, au moins une cellule comprend une cloison transversale interne agencée transversalement à la direction longitudinale de ladite cellule, et/ou au moins deux cellules sont séparées par une cloison transversale intermédiaire.According to a preferred implementation of the invention, a shock absorbing means comprises an internal wall consisting of a succession of cylindrical cells bulging in their middle and interconnected by their ends. Preferably, at least one cell comprises an internal transverse partition arranged transversely to the longitudinal direction of said cell, and/or at least two cells are separated by an intermediate transverse partition.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, un moyen d’absorption de chocs comprend au moins un ressort. De préférence, l’élément de structure comprend au moins deux ressorts concentriques de sorte à ce qu’un deuxième ressort soit imbriqué dans un premier ressort.According to a preferred implementation of the invention, a shock absorbing means comprises at least one spring. Preferably, the structural element comprises at least two concentric springs so that a second spring is embedded in a first spring.
De manière préférentielle, au moins un ressort montre un pas de spire décroissant selon la longueur de l’élément de structure ; et/ou au moins un ressort montre un diamètre de fil croissant selon la longueur de l’élément de structure.Preferably, at least one spring shows a decreasing turn pitch along the length of the structural element; and/or at least one spring shows an increasing wire diameter along the length of the structural element.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile comprenant au moins un élément de structure selon le premier aspect.According to a second aspect, the subject of the invention is a motor vehicle comprising at least one structural element according to the first aspect.
Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un élément de structure selon le premier aspect, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend au moins une étape de fabrication additive.According to a third aspect, the subject of the invention is a method for manufacturing a structural element according to the first aspect, the method being remarkable in that it comprises at least one step of additive manufacturing.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles :The invention will be well understood and other aspects and advantages will appear clearly on reading the following description given with reference to the attached drawing plates on which:
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 ou moyens dans l’élément de structure ou le véhicule auquel il se rapporte, ou d’autres étapes dans le procédé de fabrication considéré. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ». De même, les termes « inférieur », « supérieur », « avant », « arrière », « longitudinal » et « transversal » s’entendront par rapport à l’orientation générale du véhicule tel que pris selon son sens normal de marche, ou de l’élément de structure selon le cas. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.In the description that follows, the term "comprise" is synonymous with "include" and is not limiting in that it authorizes the presence of other elements or means in the structural element or the vehicle to which it relates. , or other steps in the manufacturing process under consideration. It is understood that the term “include” includes the terms “consist of”. Similarly, the terms "lower", "upper", "front", "rear", "longitudinal" and "transverse" will be understood in relation to the general orientation of the vehicle as taken according to its normal direction of travel, or of the structural element as the case may be. In the various figures, the same references designate identical or similar elements.
La Figure 1 ayant été décrite dans la partie introductive du présent mémoire, on se réfèrera à aux figures 2 à 10 illustrant des exemples de réalisation d’un élément de structure selon l’invention. Il est entendu que les exemples de réalisation présentés ne sont pas limitatifs de l’invention et peuvent être combinés entre eux.Figure 1 having been described in the introductory part of this memorandum, reference will be made to Figures 2 to 10 illustrating embodiments of a structural element according to the invention. It is understood that the embodiments presented do not limit the invention and can be combined with each other.
L’invention concerne un élément de structure 11 de véhicule automobile, ledit élément de structure 11 étant un élément allongé montrant deux extrémités et comprenant une première paroi 13 formant un corps creux. Selon l’invention, au moins un moyen d’absorption de chocs (21, 23, 31) est disposé dans ledit corps creux de manière à s’étendre sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure 11, et au moins un moyen d’absorption (21, 23, 31) et/ou la première paroi 13 présente une raideur croissante selon sa longueur. De préférence, au moins un moyen d’absorption de chocs (21, 23, 31) s’étend sur toute la longueur de l’élément de structure 11. L’invention concerne également un véhicule doté d’un tel élément de structure 11.The invention relates to a structural element 11 of a motor vehicle, said structural element 11 being an elongated element showing two ends and comprising a first wall 13 forming a hollow body. According to the invention, at least one shock absorbing means (21, 23, 31) is arranged in said hollow body so as to extend over at least part of the length of said structural element 11, and at least an absorption means (21, 23, 31) and/or the first wall 13 has an increasing stiffness along its length. Preferably, at least one shock absorption means (21, 23, 31) extends over the entire length of the structural element 11. The invention also relates to a vehicle provided with such a structural element 11 .
L’élément de structure 11 selon l’invention est choisi parmi un brancard avant, un brancard arrière, une prolonge de berceau, une traverse de plancher d’assise, un absorbeur avant et un absorbeur arrière. De préférence, l’élément de structure 11 est choisi parmi un brancard avant, un brancard arrière, une prolonge de berceau, et une traverse de plancher d’assise. De préférence encore, l’élément de structure 11 est choisi parmi un brancard avant, un brancard arrière et une prolonge de berceau. Plus préférentiellement, l’élément de structure 11 est un brancard avant.The structural element 11 according to the invention is chosen from a front stretcher, a rear stretcher, a cradle extension, a seat floor crosspiece, a front absorber and a rear absorber. Preferably, the structural element 11 is chosen from a front stretcher, a rear stretcher, a cradle extension, and a seat floor crosspiece. Preferably again, the structural element 11 is chosen from a front stretcher, a rear stretcher and a cradle extension. More preferably, the structural element 11 is a front stretcher.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, l’élément de structure 11 est métallique, c’est-à-dire que la première paroi 13 et le ou les moyens d’absorption (21, 23, 31) sont métalliques. Avantageusement, l’élément de structure 11 est réalisé en acier ou en aluminium. De préférence, l’élément de structure 11 est réalisé en acier. De manière alternative, l’élément de structure est réalisé en un matériau thermoplastique ou composite avec une matrice en matériau thermoplastique.According to a preferred implementation of the invention, the structural element 11 is metallic, that is to say the first wall 13 and the absorption means (21, 23, 31) are metallic. Advantageously, the structural element 11 is made of steel or aluminum. Preferably, the structural element 11 is made of steel. Alternatively, the structural element is made of a thermoplastic or composite material with a matrix of thermoplastic material.
L’élément de structure 11 selon l’invention est préférentiellement obtenu par un procédé de fabrication additive de sorte à ce qu’au moins un moyen d’absorption de chocs (21, 23, 31) soit venu de matière avec ladite première paroi 13. De manière préférentielle, l’élément de structure 11 comprend au moins deux moyens d’absorption de chocs (21, 23, 31) et lesdits au moins deux moyens d’absorption de chocs (21, 23, 31) sont venus de matière entre eux. Par exemple, une mousse 21 est venue de matière avec un ressort 31 ou avec une paroi interne 23 constituée d’une succession de cellules 25 cylindriques renflées en leur milieu et reliées entre elles par leurs extrémités. Dans un autre exemple, au moins deux ressorts (31, 33, 35), imbriqués l’un dans l’autre, sont venus de matière. De préférence, l’élément de structure 11 comprend au moins deux moyens d’absorption de chocs (21, 23, 31) et la première paroi 13 et au moins au moins deux moyens d’absorption de chocs (21, 23, 31) sont venus de matière.The structural element 11 according to the invention is preferably obtained by an additive manufacturing process so that at least one shock absorption means (21, 23, 31) is integral with said first wall 13 Preferably, the structural element 11 comprises at least two shock absorbing means (21, 23, 31) and said at least two shock absorbing means (21, 23, 31) are integral between them. For example, a foam 21 is made in one piece with a spring 31 or with an internal wall 23 consisting of a succession of cylindrical cells 25 swollen in the middle and interconnected by their ends. In another example, at least two springs (31, 33, 35), nested one inside the other, came from material. Preferably, the structural element 11 comprises at least two shock absorption means (21, 23, 31) and the first wall 13 and at least at least two shock absorption means (21, 23, 31) came from matter.
De manière alternative, seule la première paroi 13 ou au moins un moyen d’absorption de chocs (21, 23, 31) est obtenu par un procédé de fabrication additive, et le procédé de fabrication de l’élément de structure comprend une étape d’assemblage de la première paroi 13 avec au moins un moyen d’absorption de chocs (21, 23, 31).Alternatively, only the first wall 13 or at least one shock absorbing means (21, 23, 31) is obtained by an additive manufacturing process, and the process for manufacturing the structural element comprises a step of assembly of the first wall 13 with at least one shock absorption means (21, 23, 31).
Les procédés de fabrication additive, communément appelés « impression 3D », offrent la possibilité de produire des pièces complexes ne pouvant pas facilement être obtenues par d’autres moyens comme par exemple une tôle d’épaisseur croissante, un ressort montrant un diamètre de fil d’épaisseur croissante, ou encore une mousse ou un ressort venu de matière avec une paroi. Les procédés de fabrication additive permettent de réaliser des éléments métalliques montrant de bonnes propriétés mécaniques. Pour ce faire, des poudres, pures ou sous forme d’alliages, à base de titane, nickel, cobalt, aluminium et acier sont utilisées. Plusieurs techniques peuvent être employées, les plus connues étant le frittage laser de métal (en anglais Direct Metal Laser Sintering abrégé DMLS), la fusion sélective par laser (en anglais Selective Laser Melting abrégé SLM), la fusion laser sur lit de poudre (en anglais Laser Beam Melting abrégé LBM), ou la fusion par faisceau d'électrons (en anglais Electron Beam Melting abrégé EBM).Additive manufacturing processes, commonly known as "3D printing", offer the possibility of producing complex parts that cannot easily be obtained by other means, such as a sheet of increasing thickness, a spring showing a wire diameter of increasing thickness, or even a foam or a spring made in one piece with a wall. Additive manufacturing processes make it possible to produce metallic elements with good mechanical properties. To do this, powders, pure or in the form of alloys, based on titanium, nickel, cobalt, aluminum and steel are used. Several techniques can be used, the best known being metal laser sintering (in English Direct Metal Laser Sintering abbreviated DMLS), selective laser melting (in English Selective Laser Melting abbreviated SLM), laser melting on a powder bed (in English Laser Beam Melting abbreviated LBM), or electron beam melting (English Electron Beam Melting abbreviated EBM).
Selon un mode de réalisation non représenté, un gradient de raideur est obtenu le long de l’élément de structure en faisant varier l’épaisseur de la première paroi selon sa longueur. Ainsi, l’invention propose un élément de structure dont la première paroi montre un gradient d’épaisseur selon sa longueur de sorte à ce que son épaisseur à une de ses extrémités soit supérieure à son épaisseur à son autre extrémité. Cette épaisseur croissante de la première paroi selon la longueur de l’élément de structure peut être obtenue par un procédé de fabrication additive. Dans ce cas, il est possible d’avoir une variation de l’épaisseur qui soit continue sur toute la longueur de l’élément de structure. Il est également possible de l’obtenir en imbriquant au moins deux corps creux de longueurs différentes l’un dans l’autre, de sorte à ce qu’une extrémité montre l’épaisseur d’une seule paroi et l’autre extrémité montre une épaisseur cumulée d’au moins deux parois. Dans ce cas, la variation d’épaisseur sera discontinue, par paliers. De préférence, lorsque l’élément de structure 11 est monté au sein d’un véhicule, l’extrémité d’épaisseur la plus réduite sera l’extrémité d’impact par laquelle s’amorce la déformation de l’élément de structure 11.According to an embodiment not shown, a stiffness gradient is obtained along the structural element by varying the thickness of the first wall according to its length. Thus, the invention proposes a structural element whose first wall shows a thickness gradient along its length so that its thickness at one of its ends is greater than its thickness at its other end. This increasing thickness of the first wall according to the length of the structural element can be obtained by an additive manufacturing process. In this case, it is possible to have a variation of the thickness which is continuous over the entire length of the structural element. It is also possible to obtain it by nesting at least two hollow bodies of different lengths inside each other, so that one end shows the thickness of a single wall and the other end shows a cumulative thickness of at least two walls. In this case, the thickness variation will be discontinuous, in stages. Preferably, when the structural element 11 is mounted within a vehicle, the thinnest end will be the impact end through which the deformation of the structural element 11 begins.
Tous les exemples de réalisation décrits sur les figures 2 à 10 peuvent être combinés avec le mode de réalisation selon lequel la première paroi 13 montre une épaisseur croissante selon sa longueur.All the embodiments described in FIGS. 2 to 10 can be combined with the embodiment according to which the first wall 13 shows an increasing thickness along its length.
La figure 2 montre un exemple de réalisation d’un élément de structure 11 selon l’invention comprenant une première paroi 13, formant une paroi externe, et un moyen d’absorption de chocs constitué par une mousse 21. Dans cet exemple de réalisation, l’élément de structure comprend également une paroi interne 15.Figure 2 shows an embodiment of a structural element 11 according to the invention comprising a first wall 13, forming an outer wall, and a shock absorption means consisting of a foam 21. In this embodiment, the structural element also comprises an internal wall 15.
Les première et deuxième parois (13, 15) forment chacune un corps creux, un des corps creux étant disposé dans l’autre de manière concentrique. Avantageusement, elles présentent toutes les deux une section octogonale, cette structure étant avantageuse par la résistance au flambement qu’elle procure. L’homme du métier pourra néanmoins envisager l’emploi d’une première paroi et/ou d’une deuxième paroi montrant un autre profil de section, par exemple une section transversale carrée, ou rectangulaire, ou encore une section hexagonale. Les première 13 et deuxième 15 parois sont reliées entre elles par des ailettes 17 formant des cloisons longitudinales, qui sont de préférence agencées au niveau des arrêtes montrées par les première 13 et deuxième 15 parois. Ainsi, l’élément de structure comprendra préférentiellement au moins deux ailettes 17, plus préférentiellement au moins trois ailettes 17, et plus préférentiellement encore au moins quatre ailettes 17. Plus préférentiellement, il y a autant au moins autant d’ailettes 17 que d’arrêtes montrées par la première paroi 13 et/ou par la deuxième paroi 15.The first and second walls (13, 15) each form a hollow body, one of the hollow bodies being arranged in the other in a concentric manner. Advantageously, they both have an octagonal section, this structure being advantageous by the buckling resistance it provides. Those skilled in the art may nevertheless consider the use of a first wall and/or a second wall showing another cross-sectional profile, for example a square or rectangular cross-section, or else a hexagonal cross-section. The first 13 and second 15 walls are interconnected by fins 17 forming longitudinal partitions, which are preferably arranged at the level of the edges shown by the first 13 and second 15 walls. Thus, the structural element will preferably comprise at least two fins 17, more preferably at least three fins 17, and even more preferably at least four fins 17. More preferably, there are as many or as many fins 17 as edges shown by the first wall 13 and/or by the second wall 15.
Par l’imbrication d’une deuxième paroi 15 dans le corps creux formé par la première paroi 13, l’élément de structure 11 se présente sous une forme générale de corps creux montrant un évidement central 19 formant préférentiellement un conduit. Cette architecture est avantageuse en ce qu’elle limite la masse globale de l’élément de structure. De manière alternative, une mousse métallique est également disposée dans le conduit central 19. Lorsqu’elle est présente, la mousse métallique centrale montrera avantageusement une densité moins importante que la mousse métallique disposée entre la première 13 et la deuxième 15 paroi.By nesting a second wall 15 in the hollow body formed by the first wall 13, the structural element 11 is in the general shape of a hollow body showing a central recess 19 preferably forming a conduit. This architecture is advantageous in that it limits the overall mass of the structural element. Alternatively, a metal foam is also placed in the central duct 19. When it is present, the central metal foam will advantageously show a lower density than the metal foam placed between the first 13 and the second 15 wall.
On aura compris que l’épaisseur de la première paroi 15 et/ou de la deuxième paroi peut être croissante selon sa longueur de sorte à augmenter de manière continue d’une extrémité à l’autre de l’élément de structure 11. Lorsque l’épaisseur des première et deuxième parois (13, 15) est constante, la variation de la raideur de l’élément de structure sera obtenue par une variation de la densité de la mousse 21 selon la longueur dudit élément de structure 11, de sorte à ce que la densité de la mousse 21 à l’une des extrémités de l’élément de structure 11 soit inférieure à celle de la densité de la mousse 21 à l’autre extrémité de l’élément de structure 11.It will be understood that the thickness of the first wall 15 and/or of the second wall can increase along its length so as to increase continuously from one end of the structural element 11 to the other. thickness of the first and second walls (13, 15) is constant, the variation in the stiffness of the structural element will be obtained by a variation in the density of the foam 21 according to the length of the said structural element 11, so as to that the density of the foam 21 at one end of the structural element 11 is lower than that of the density of the foam 21 at the other end of the structural element 11.
Avantageusement, la mousse 21 est une mousse métallique, par exemple en acier. Les matériaux architecturés de type mousses métalliques présentent un comportement à la compression par écrasement sur eux-mêmes. L’intérêt pratique d’un tel comportement réside dans le fait que l’énergie extérieure fournie pour comprimer le matériau est absorbée en garantissant un niveau de contrainte contrôlé. La réalisation d’une mousse métallique à densité variable est rendue possible par l’utilisation d’un procédé de fabrication additive. Ainsi, de manière préférentielle, la mousse métallique 21 est venue de matière avec la première paroi 13, la deuxième paroi 15 et les ailettes 17.Advantageously, the foam 21 is a metal foam, for example steel. Structured materials of the metal foam type exhibit compression behavior by crushing on themselves. The practical interest of such behavior lies in the fact that the external energy supplied to compress the material is absorbed guaranteeing a controlled level of stress. The production of a metal foam with variable density is made possible by the use of an additive manufacturing process. Thus, preferably, the metal foam 21 is integral with the first wall 13, the second wall 15 and the fins 17.
Dans un mode de réalisation non représenté, au moins une troisième paroi est agencée concentriquement à la deuxième paroi et montre une architecture similaire à celle de la deuxième paroi et est reliée à celle-ci par des ailettes. Une mousse métallique peut être disposée entre la deuxième et la troisième paroi et/ou dans le corps creux formé par la troisième paroi.In an embodiment not shown, at least one third wall is arranged concentrically to the second wall and has an architecture similar to that of the second wall and is connected to the latter by fins. A metal foam may be placed between the second and the third wall and/or in the hollow body formed by the third wall.
La Figure 3 illustre schématiquement une courbe de contrainte-déformation en compression d’un brancard avant, selon l’invention. Des essais mécaniques ont été réalisés à vitesse de déformation constante, jusqu’à ce que l’échantillon atteigne la phase de densification (notée E sur la figure). Généralement, les mousses métalliques présentent un plateau de contrainte constant sous la déformation. En début de choc, le brancard avant subit une déformation élastique linéaire, contrôlé par la compression des arêtes et des parois. Lorsque la déformation arrive à un maximum, un premier pic apparaît sur la courbe, suivi d’un plateau noté A. Ce dernier correspond à l’effondrement progressif de la mousse et s’arrête au niveau de l’étape de densification, lorsqu’il n’y a plus de place pour l’effondrement de ladite mousse. Le début de l’étape de densification est représenté par un point d’inflexion sur la courbe. Il suit une alternance d’étapes d’effondrement progressif de la mousse (les plateaux B, C et D), chacune s’achevant par des densifications intermédiaires représentées par les points d’inflexions. A l’œil nu, cette cinématique se traduit par la formation des plis. Grace à l’augmentation de la densité de la mousse le long du brancard avant, la densification finale E n’apparaît qu’au bout de plusieurs cycles effondrements-densification. En augmentant la densité de la mousse selon la longueur de l’élément de structure 11, l’effort en compression devient plus important après chaque étape de densification intermédiaire.Figure 3 schematically illustrates a stress-strain curve in compression of a front stretcher, according to the invention. Mechanical tests were carried out at a constant strain rate, until the sample reached the densification phase (denoted E in the figure). Generally, metal foams exhibit a constant stress plateau under deformation. At the start of an impact, the front stretcher undergoes a linear elastic deformation, controlled by the compression of the edges and walls. When the deformation reaches a maximum, a first peak appears on the curve, followed by a plateau noted A. The latter corresponds to the progressive collapse of the foam and stops at the level of the densification stage, when there is no more room for the collapse of said foam. The beginning of the densification stage is represented by an inflection point on the curve. It follows an alternation of stages of progressive collapse of the foam (plateaus B, C and D), each ending with intermediate densifications represented by inflection points. To the naked eye, this kinematics results in the formation of folds. Thanks to the increase in the density of the foam along the front stretcher, the final densification E only appears after several collapse-densification cycles. By increasing the density of the foam along the length of the structural element 11, the compressive force becomes greater after each intermediate densification step.
La figure 4 montre un autre exemple de réalisation d’un élément de structure 11 selon l’invention comprenant une première paroi 13, formant une paroi externe, et un premier moyen d’absorption de chocs constitué par une mousse 21. Dans cet exemple de réalisation, l’élément de structure 11 comprend un deuxième moyen d’absorption de chocs formé par une paroi interne 23 constituée d’une succession de cellules 25 cylindriques renflées en leur milieu et reliées entre elles par leurs extrémités. La paroi interne 23 est concentrique à la première paroi 13. Dans le mode de réalisation représenté, de la mousse 21 est intercalée entre la première paroi 13 et la paroi interne 23. Néanmoins, dans un mode de réalisation alternatif non représenté, la paroi interne forme le premier moyen d’absorption et est directement reliée à la première paroi, la présence d’une mousse comme moyen d’absorption devenant alors facultative.FIG. 4 shows another exemplary embodiment of a structural element 11 according to the invention comprising a first wall 13, forming an outer wall, and a first shock absorbing means constituted by a foam 21. In this example of In this embodiment, the structural element 11 comprises a second shock absorbing means formed by an internal wall 23 consisting of a succession of cylindrical cells 25 bulging in their middle and interconnected by their ends. The internal wall 23 is concentric with the first wall 13. In the embodiment shown, foam 21 is inserted between the first wall 13 and the internal wall 23. However, in an alternative embodiment not shown, the internal wall forms the first absorption means and is directly connected to the first wall, the presence of a foam as absorption means then becoming optional.
La première paroi 13 présente une section octogonale, mais d’autres profils peuvent être envisagés. De même, la première paroi 13 et /ou la paroi interne 23 peuvent présenter un gradient d’épaisseur selon leurs longueurs. La mousse métallique 21 peut présenter une densité constante. De préférence, la mousse métallique 21 présentera une densité croissante selon la longueur de l’élément de structure. Il est noté que les gradients d’épaisseur de tôle et de densité de mousse varient selon la même direction et le même sens au sein de l’élément de structure 11.The first wall 13 has an octagonal section, but other profiles can be considered. Similarly, the first wall 13 and/or the inner wall 23 may have a thickness gradient along their lengths. The metal foam 21 can have a constant density. Preferably, the metal foam 21 will have an increasing density according to the length of the structural element. It is noted that the sheet thickness and foam density gradients vary along the same direction and the same direction within the structural element 11.
Les cellules 25 se succèdent selon la direction longitudinale de l’élément de structure 11. Selon un mode de réalisation non représenté, elles forment un conduit. De préférence, et comme illustré, elles comprennent au moins une cloison transversale (27, 29) de rigidification disposée soit de manière intermédiaire entre deux cellules successives formant ainsi une cloison intermédiaire 27 ; soit de manière interne au sein d’une cellule, par exemple, au niveau de la zone montrant le plus grand diamètre, formant ainsi une cloison interne 29.The cells 25 follow one another in the longitudinal direction of the structural element 11. According to an embodiment not shown, they form a duct. Preferably, and as illustrated, they comprise at least one transverse stiffening partition (27, 29) arranged either intermediately between two successive cells, thus forming an intermediate partition 27; or internally within a cell, for example, at the level of the area showing the largest diameter, thus forming an internal partition 29.
Les figures 5 et 6 montrent la cinématique de déformation en cas de choc selon la longueur de l’élément de structure illustré en figure 4. La figure 5 montre un écrasement progressif des cellules sur elles-mêmes. La figure 6 est une représentation schématique des voies d’efforts interne à une cellule 25. Sous l’effort issu d’une collision, la cellule 25 est comprimée selon sa direction longitudinale et se déforme vers l’extérieur par aplatissement, comprimant ainsi la mousse disposée entre la première paroi 13 et la paroi interne 23. A la résistance offerte par la paroi de la cellule 25 en elle-même, s’ajoute donc la résistance offerte par la mousse 21 et par les éventuelles cloisons transversales intermédiaires et/ou internes. L’absorption d’énergie se fait selon trois directions rendant son rendement maximum. La présence de cloisons transversales internes permet de faire travailler les cellules 25 qui en sont dotées en au moins deux chambres.Figures 5 and 6 show the kinematics of deformation in the event of impact along the length of the structural element illustrated in figure 4. Figure 5 shows a progressive crushing of the cells on themselves. FIG. 6 is a schematic representation of the internal force channels in a cell 25. Under the force resulting from a collision, the cell 25 is compressed in its longitudinal direction and deforms outwards by flattening, thus compressing the foam disposed between the first wall 13 and the internal wall 23. To the resistance offered by the wall of the cell 25 in itself, is therefore added the resistance offered by the foam 21 and by any intermediate transverse partitions and/or internal. The energy absorption is done in three directions making its performance maximum. The presence of internal transverse partitions makes it possible to operate the cells 25 which are provided with them in at least two chambers.
Dans un mode de réalisation non représenté, chaque cellule est également remplie de mousse métallique. Avantageusement, la mousse métallique interne aux cellules montre une densité plus faible que celle disposée entre la première paroi et la paroi interne. La densité de la mousse peut être constante au sein d’une même cellule mais varier d’une cellule à l’autre ou être croissante de manière continue.In an embodiment not shown, each cell is also filled with metallic foam. Advantageously, the metal foam internal to the cells has a lower density than that arranged between the first wall and the internal wall. The density of the foam can be constant within the same cell but vary from one cell to another or be continuously increasing.
La figure 7 montre encore un autre exemple de réalisation d’un élément de structure 11 selon l’invention comprenant une première paroi 13, formant une paroi externe, et un premier moyen d’absorption de chocs constitué par une mousse 21. Dans cet exemple de réalisation, l’élément de structure comprend un deuxième moyen d’absorption de chocs formé par au moins un ressort 31. Le ressort 31 est disposé de manière concentrique à la première paroi 13. Dans le mode de réalisation représenté, de la mousse 21 est intercalée entre la première paroi 13 et le ressort 31. Néanmoins, dans un mode de réalisation alternatif non représenté, le ressort est directement relié à la première paroi, la présence d’une mousse comme moyen d’absorption complémentaire devenant alors facultative.Figure 7 shows yet another embodiment of a structural element 11 according to the invention comprising a first wall 13, forming an outer wall, and a first shock absorption means consisting of a foam 21. In this example embodiment, the structural element comprises a second shock absorbing means formed by at least one spring 31. The spring 31 is arranged concentrically to the first wall 13. In the embodiment shown, foam 21 is interposed between the first wall 13 and the spring 31. However, in an alternative embodiment not shown, the spring is directly connected to the first wall, the presence of a foam as additional absorption means then becoming optional.
La première paroi 13 présente une section octogonale, mais d’autres profils peuvent être envisagés. De même, la première paroi 13 peut présenter un gradient d’épaisseur selon sa longueur. La mousse métallique 21 peut présenter une densité constante. De préférence, la mousse métallique 21 présentera une densité croissante selon la longueur de l’élément de structure.The first wall 13 has an octagonal section, but other profiles can be considered. Similarly, the first wall 13 may have a thickness gradient along its length. The metal foam 21 can have a constant density. Preferably, the metal foam 21 will have an increasing density according to the length of the structural element.
Dans une première variante, le ou au moins un ressort présente un pas de spire constant et un diamètre de fil constant selon la longueur de l’élément de structure 11. Néanmoins, selon une mise en œuvre préférée de l’invention, le ou au moins un ressort (31, 33, 35) montre un pas de spire décroissant selon la longueur de l’élément de structure 11 ; et/ou le ou au moins un ressort (31, 33, 35) montre un diamètre de fil croissant selon la longueur de l’élément de structure 11. Une telle architecture peut être facilement obtenue par la mise en œuvre d’un procédé de fabrication additive et permet d’obtenir une raideur croissante selon la longueur de l’élément de structure 11.In a first variant, the or at least one spring has a constant turn pitch and a constant wire diameter along the length of the structural element 11. Nevertheless, according to a preferred implementation of the invention, the or at at least one spring (31, 33, 35) shows a decreasing turn pitch along the length of the structural element 11; and/or the or at least one spring (31, 33, 35) shows an increasing wire diameter according to the length of the structural element 11. Such an architecture can be easily obtained by implementing a method of additive manufacturing and makes it possible to obtain an increasing stiffness according to the length of the structural element 11.
Lorsque l’élément de structure 11 est implanté au sein d’un véhicule, l’extrémité de l’élément de structure 11 montrant un diamètre de fil le plus réduit sera l’extrémité d’impact par laquelle s’amorce la déformation de l’élément de structure 11. De même, l’extrémité de l’élément de structure 11 montrant un pas de spire plus important sera l’extrémité d’impact par laquelle s’amorce la déformation de l’élément de structure 11. D’une manière générale, l’extrémité d’impact de l’élément de structure 11 est l’extrémité montrant la raideur la moins importante.When the structural element 11 is installed within a vehicle, the end of the structural element 11 showing the smallest wire diameter will be the impact end through which the deformation of the structural element 11. Similarly, the end of the structural element 11 showing a larger turn pitch will be the impact end through which the deformation of the structural element 11 begins. generally, the impact end of the structural element 11 is the end showing the least stiffness.
La figure 8 illustre la variante de l’invention dans laquelle le ressort 31 montre un pas de spire variable de manière décroissante entre l’extrémité impact de l’élément de structure (distance e2) et l’autre extrémité (distance e1), la distance e2 étant supérieure à la distance e1.FIG. 8 illustrates the variant of the invention in which the spring 31 shows a variable turn pitch in a decreasing manner between the impact end of the structural element (distance e2) and the other end (distance e1), the distance e2 being greater than distance e1.
Les figures 9 et 10 illustrent une variante de l’invention dans laquelle l’élément de structure 11 comprend au moins deux ressorts agencés concentriquement. Dans l’exemple de réalisation représenté il comprend trois ressorts concentriques montrant des diamètres décroissants de sorte à être imbriqués successivement l’un dans l’autre. Le premier ressort 31 présente un diamètre supérieur à celui du deuxième ressort 33 qui présente un diamètre supérieur au diamètre du troisième ressort 35. Un évidement central 19 est présent. Les différents ressorts peuvent montrer des diamètres de fils différents.Figures 9 and 10 illustrate a variant of the invention in which the structural element 11 comprises at least two springs arranged concentrically. In the embodiment shown, it comprises three concentric springs showing decreasing diameters so as to be nested successively one inside the other. The first spring 31 has a diameter greater than that of the second spring 33 which has a diameter greater than the diameter of the third spring 35. A central recess 19 is present. Different springs may show different wire diameters.
Les trois ressorts (31, 33, 35) peuvent présenter une même longueur ou comme illustré sur la figure 9 peuvent montrer des longueurs différentes de manière à être sollicités de manière successive lors de la cinématique de déformation de l’élément de structure 11. De même, ils peuvent présenter un pas de spire différent, le ressort situé le plus intérieur, présentant donc le diamètre le plus faible, présentant le pas de spire le plus faible.The three springs (31, 33, 35) may have the same length or, as illustrated in FIG. 9, may have different lengths so as to be stressed successively during the kinematics of deformation of the structural element 11. likewise, they may have a different turn pitch, the innermost spring, therefore having the smallest diameter, having the smallest turn pitch.
Il est possible de combiner les différents moyens d’absorption décrits. Par exemple, dans un mode de réalisation non représenté, un ressort peut être combiné avec un moyen d’absorption formé d’une paroi interne comprenant une pluralité de cellules successives ou avec une structure montrant une deuxième paroi. De même, un moyen d’absorption formé d’une paroi interne comprenant une pluralité de cellules successives peut être combiné avec une structure montrant une deuxième paroi.It is possible to combine the various means of absorption described. For example, in an embodiment not shown, a spring can be combined with an absorption means formed by an internal wall comprising a plurality of successive cells or with a structure showing a second wall. Similarly, an absorption means formed of an inner wall comprising a plurality of successive cells can be combined with a structure showing a second wall.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1902013A FR3093062B1 (en) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | ELONGATED ELEMENT OF VEHICLE STRUCTURE WITH INCREASING STIFFNESS ACCORDING TO ITS LENGTH |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1902013 | 2019-02-27 | ||
| FR1902013A FR3093062B1 (en) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | ELONGATED ELEMENT OF VEHICLE STRUCTURE WITH INCREASING STIFFNESS ACCORDING TO ITS LENGTH |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3093062A1 true FR3093062A1 (en) | 2020-08-28 |
| FR3093062B1 FR3093062B1 (en) | 2022-07-29 |
Family
ID=67383957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1902013A Active FR3093062B1 (en) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | ELONGATED ELEMENT OF VEHICLE STRUCTURE WITH INCREASING STIFFNESS ACCORDING TO ITS LENGTH |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3093062B1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2239485A1 (en) * | 1972-08-11 | 1975-02-27 | Opel Adam Ag | Energy absorbing construction units for automobiles - are hollow steel shells filled with polystyrene foam situated longitudinally at vehicle front and rear |
| GB2345737A (en) * | 1999-01-18 | 2000-07-19 | Yokohama Rubber Co Ltd | Impact energy absorber |
| DE19937375A1 (en) * | 1999-08-07 | 2001-02-22 | Daimler Chrysler Ag | Structural component for vehicle, with outer shell and reinforcing elements in form of numerous hollow bodies filling shell cross section in one part sector |
| KR20100093162A (en) * | 2009-02-16 | 2010-08-25 | 김종철 | Smooth bumper : s.b |
| DE102009035777A1 (en) * | 2009-08-01 | 2011-02-03 | Daimler Ag | Structural component for motor vehicle, has structural element form-fittingly connected with another structural element by wall area of hollow cross section profile deformed by internal pressure application |
| WO2012042396A1 (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | Tres Srl | A polymeric crash box for a vehicle and bumper structure |
| EP2736791A1 (en) | 2011-07-29 | 2014-06-04 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Motor vehicle body shell chassis frame side rail of octagonal cross section and vehicle fitted with such chassis frame side rails |
| US9630582B1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-04-25 | Ford Global Technologies, Llc | Crush-can with corrugated core |
| US20180251163A1 (en) | 2017-03-03 | 2018-09-06 | GM Global Technology Operations LLC | Automotive structural component and method of manufacture |
-
2019
- 2019-02-27 FR FR1902013A patent/FR3093062B1/en active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2239485A1 (en) * | 1972-08-11 | 1975-02-27 | Opel Adam Ag | Energy absorbing construction units for automobiles - are hollow steel shells filled with polystyrene foam situated longitudinally at vehicle front and rear |
| GB2345737A (en) * | 1999-01-18 | 2000-07-19 | Yokohama Rubber Co Ltd | Impact energy absorber |
| DE19937375A1 (en) * | 1999-08-07 | 2001-02-22 | Daimler Chrysler Ag | Structural component for vehicle, with outer shell and reinforcing elements in form of numerous hollow bodies filling shell cross section in one part sector |
| KR20100093162A (en) * | 2009-02-16 | 2010-08-25 | 김종철 | Smooth bumper : s.b |
| DE102009035777A1 (en) * | 2009-08-01 | 2011-02-03 | Daimler Ag | Structural component for motor vehicle, has structural element form-fittingly connected with another structural element by wall area of hollow cross section profile deformed by internal pressure application |
| WO2012042396A1 (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-05 | Tres Srl | A polymeric crash box for a vehicle and bumper structure |
| EP2736791A1 (en) | 2011-07-29 | 2014-06-04 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Motor vehicle body shell chassis frame side rail of octagonal cross section and vehicle fitted with such chassis frame side rails |
| US9630582B1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-04-25 | Ford Global Technologies, Llc | Crush-can with corrugated core |
| US20180251163A1 (en) | 2017-03-03 | 2018-09-06 | GM Global Technology Operations LLC | Automotive structural component and method of manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3093062B1 (en) | 2022-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2790527A1 (en) | BULKHEADED SHOCK ABSORBER MADE IN TWO FITTED BLOCKS AND BUMPER BEAM COMPRISING SUCH A SHOCK ABSORBER | |
| EP3068677A2 (en) | Beam for producing a metal framework | |
| FR2893688A1 (en) | Energy absorbing device for filling element of motor vehicle door, has segments each comprising height which is double height of segment forming base stage, where segments are connected between them by intermediate envelope portions | |
| FR2950549A1 (en) | BUMPER TRAVERSE AS THE ELEMENT OF A BUMPER OF A MOTOR VEHICLE | |
| EP3096998A2 (en) | Vehicle bodywork structure device | |
| FR2962390A1 (en) | Shock absorber i.e. bumper, for use in automobile, has cells delimited by side walls and internal ribs forming body to ensure absorption of shocks along main direction and extrusion direction perpendicular to main direction | |
| CA2302849A1 (en) | Shock absorbing device and manufacturing process | |
| WO2006103372A1 (en) | Hollow structural rod and production method thereof | |
| FR3093062A1 (en) | ELONGATED ELEMENT OF VEHICLE STRUCTURE WITH INCREASING STIFFNESS ACCORDING TO ITS LENGTH | |
| EP3562714B1 (en) | Impact absorbing system for motor vehicle | |
| EP2032419B1 (en) | Structure part obtained via butt-joining for motor vehicle | |
| EP0652388A1 (en) | Shock absorbing device | |
| WO2016113477A1 (en) | Energy-absorbing element for car bumper | |
| EP2285561B1 (en) | Method for preparing a cellular material based on hollow metal beads and cellular material | |
| EP2375096A1 (en) | Shock-absorber device for an automobile | |
| EP0539344B1 (en) | Construction element having a cellular structure and method of manufacturing such element | |
| FR3100522A1 (en) | MOTOR VEHICLE STRUCTURE ELEMENT | |
| FR3016328A1 (en) | MULTI-PIECE TUNNEL FOR CENTRAL BASE PART AND METHOD OF MANUFACTURING SUCH CENTRAL BASE PART | |
| FR2803570A3 (en) | SHOCK ABSORBER FOR MOTOR VEHICLES | |
| FR2791626A1 (en) | Shock absorbing chassis beam for motor vehicle has interior boxes containing pressurised gas to control deformation of chassis structure | |
| FR2889136A1 (en) | Motor vehicle fender bar energy absorber comprises aluminum foam block which is less porous on the surface than in its core, able to compress inside shell | |
| WO2022229216A1 (en) | Sacrificial composite part that absorbs energy during a vehicle collision | |
| WO2023012420A1 (en) | Method for manufacturing a diaphragm holder for an oleo-pneumatic shock absorber | |
| FR2939077A1 (en) | MATERIAL OF AME. | |
| FR3012103A3 (en) | FRONT WHEEL ASSEMBLY OF MOTOR VEHICLE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20200828 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |