FR3100522A1 - MOTOR VEHICLE STRUCTURE ELEMENT - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un élément de structure (1) d’un véhicule automobile, ledit élément de structure étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales (3,5), une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne (3) et l’autre étant une paroi latérale externe (5), ledit élément de structure (1) étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales montre une zone de renfort (7) sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone ayant une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse ; et en ce qu’au moins une desdites parois comprend, au niveau de ladite zone de renfort (7), un premier relief de rigidification (11) s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure (1). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1The invention relates to a structural element (1) of a motor vehicle, said structural element being an elongated hollow body comprising two side walls (3,5), one of said side walls being an inner side wall (3) and the 'another being an outer side wall (5), said structural element (1) being remarkable in that at least one of its side walls shows a reinforcement zone (7) over at least part of its height, said zone having a mechanical strength Rm1 of at least 250 MPa as measured according to standard ISO 6892-1: 2016 and in the transverse direction; and in that at least one of said walls comprises, at the level of said reinforcement zone (7), a first stiffening relief (11) extending longitudinally over at least part of the length of said structural element (1) . Figure to be published with the abstract: Fig. 1
Description
La présente invention concerne un élément de structure d’un véhicule automobile, notamment de type hybride ou électrique, dont le comportement en choc latéral a été amélioré. En particulier, l’invention s’adresse à des éléments de structure comprenant un corps creux de type longeron de châssis de véhicule.The present invention relates to a structural element of a motor vehicle, in particular of the hybrid or electric type, the behavior of which in side impact has been improved. In particular, the invention relates to structural elements comprising a hollow body of the vehicle chassis spar type.
Dans les véhicules de type hybride, le longeron de châssis fait partie de la structure de soubassement qui comprend le plancher avant. Le plancher avant s’étend depuis son raccordement avec le tablier jusqu’à une zone située sous la rangée de sièges de rang 1, laquelle est fixée au plancher au moyen de traverses d’assises. Une paire de longerons est également fixée au plancher au niveau de ses bords latéraux. Les longerons sont généralement des corps creux allongés constitués par l’assemblage de deux profilés emboutis, à savoir un longeron interne et un longeron externe. Les extrémités des traverses d’assises se placent en regard des longerons internes. Les longerons externes sont disposés en regard de la partie intérieure des côtés d’habitacle.In hybrid-type vehicles, the frame rail is part of the underbody structure that includes the front floor. The front floor extends from its connection with the bulkhead to an area located under the row of row 1 seats, which is fixed to the floor by means of seat cross-members. A pair of spars are also attached to the floor at its side edges. The spars are generally elongated hollow bodies formed by the assembly of two stamped sections, namely an internal spar and an external spar. The ends of the seat crosspieces are placed opposite the internal side members. The outer side members are arranged facing the inner part of the sides of the passenger compartment.
En cas de choc latéral sur le véhicule, une partie des efforts résultant du choc transite par la structure de soubassement. Pour améliorer le comportement du véhicule à de tels chocs, il est donc connu d’utiliser divers renforcements parmi lesquels on peut citer des renforts de longeron (pouvant être des renforts de longeron interne et/ou des renforts de longeron externe), des renforts de tunnel central (pouvant être des cloisons), des renforts de plancher (pouvant être des traverses), des renforts de pied milieu et des renforts de pavillon. La présence de ces différents renforts permet de limiter les intrusions dynamiques des portes, les effondrements de tunnel (engendrant des déchirures de plancher) ; et les plis ou les déchirures des longerons.In the event of a side impact on the vehicle, part of the forces resulting from the impact passes through the underbody structure. To improve the behavior of the vehicle to such shocks, it is therefore known to use various reinforcements, among which mention may be made of spar reinforcements (which may be internal spar reinforcements and/or external spar reinforcements), central tunnel (which may be partitions), floor reinforcements (which may be cross members), center pillar reinforcements and roof reinforcements. The presence of these different reinforcements makes it possible to limit the dynamic intrusions of the doors, the collapses of the tunnel (causing tears in the floor); and bends or tears in the stringers.
Néanmoins, si la présence de tels renforts donne des résultats satisfaisants pour les véhicules propulsés par des moteurs thermiques, ce n’est pas toujours le cas pour les véhicules hybrides rechargeables de type PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle). En effet, ces véhicules intègrent des batteries et des équipements spécifiques qui induisent une augmentation de la masse de plus de 300 kg par rapport aux silhouettes thermiques.Nevertheless, if the presence of such reinforcements gives satisfactory results for vehicles powered by internal combustion engines, this is not always the case for rechargeable hybrid vehicles of the PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) type. Indeed, these vehicles integrate batteries and specific equipment which induce an increase in mass of more than 300 kg compared to thermal silhouettes.
Les renforcements classiques ne sont pas suffisants et il serait nécessaire d’ajouter d’autres renforcements pour atteindre les objectifs recherchés en termes de comportement aux chocs latéraux. Malheureusement, l’ajout de renforts supplémentaires augmente la masse globale du véhicule d’une part, mais également les coûts de fabrication de ce dernier, notamment dans la mesure où cela implique d’utiliser une ligne de production spécifique et non plus une ligne de production commune aux différentes silhouettes thermique et hybride.Conventional reinforcements are not sufficient and it would be necessary to add other reinforcements to achieve the objectives sought in terms of behavior in side impacts. Unfortunately, the addition of additional reinforcements increases the overall mass of the vehicle on the one hand, but also the manufacturing costs of the latter, in particular insofar as this implies using a specific production line and no longer a line of production common to the different thermal and hybrid silhouettes.
Une première solution a été apportée par le document FR3060511 qui propose une structure de soubassement comprenant un élément de renfort longiligne d’absorption de choc latéral, logé dans l’espace entre le longeron externe et la partie intérieure du côté d’habitacle. L’élément de renfort est une pièce rapportée, fixée par soudage, sur la face externe du longeron externe. L’élément de renfort longiligne présente une section transversale en forme de W couché et asymétrique. Cette solution est intéressante et performante, mais implique l’ajout d’un renfort supplémentaire avec les inconvénients que cela peut engendrer.A first solution was provided by document FR3060511 which proposes a base structure comprising a slender reinforcing element for lateral shock absorption, housed in the space between the outer spar and the inner part of the passenger compartment side. The reinforcement element is an added part, fixed by welding, on the external face of the external spar. The elongated reinforcement element has a recumbent and asymmetrical W-shaped cross-section. This solution is interesting and effective, but involves the addition of an additional reinforcement with the disadvantages that this can cause.
C’est pourquoi, il a été proposé dans le document FR3063707, un élément de structure de véhicule tel qu’un longeron, comprenant deux profilés pliés et assemblés entre eux au moyen de feuillures de jonction de façon à former un corps creux. Le deuxième profilé est obtenu à partir d’un flan de tôle constitué par plusieurs tôles jointes bout à bout. Au moins une des tôles comprenant un bord formant une feuillure de jonction montre une première épaisseur et au moins une autre desdites tôles, située à distance d’un des bords formant une feuillure de jonction, montre une deuxième épaisseur supérieure à la première épaisseur.This is why, document FR3063707 has proposed a vehicle structural element such as a spar, comprising two sections folded and assembled together by means of junction rabbets so as to form a hollow body. The second section is obtained from a sheet blank made up of several sheets joined end to end. At least one of the sheets comprising an edge forming a junction rabbet shows a first thickness and at least one other of said sheets, located at a distance from one of the edges forming a junction rabbet, shows a second thickness greater than the first thickness.
Cette solution est intéressante parce qu’elle limite l’augmentation en masse du véhicule, mais également parce qu’en conservant des feuillures de jonction plus fines que le corps du longeron, la structure de soubassement du véhicule peut être assemblée par les mêmes techniques et outils que les profilés d’épaisseur constante formant les silhouettes thermiques.This solution is interesting because it limits the increase in mass of the vehicle, but also because by keeping thinner junction rabbets than the body of the side member, the vehicle underbody structure can be assembled using the same techniques and tools than the profiles of constant thickness forming the thermal silhouettes.
Néanmoins, il serait intéressant d’améliorer encore les prestations en matière de choc latéral des véhicules hybrides.Nevertheless, it would be interesting to further improve the side impact performance of hybrid vehicles.
L’invention a pour objectif de proposer un élément de structure de véhicule automobile montrant des prestations améliorées en matière de tenue mécanique, et qui, de préférence, peut être assemblé avec les outils existants et/ou n’augmente pas ou peu la masse du véhicule.The object of the invention is to propose a motor vehicle structural element showing improved performance in terms of mechanical strength, and which, preferably, can be assembled with existing tools and/or does not increase the mass of the vehicle.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention a pour objet un élément de structure d’un véhicule automobile, ledit élément de structure étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales, une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne et l’autre étant une paroi latérale externe, ledit élément de structure étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales montre une zone de renfort sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone ayant une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse ; et en ce qu’au moins une desdites parois comprend, au niveau de sa zone de renfort, au moins un premier relief de rigidification s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure.To this end, and according to a first aspect, the subject of the invention is a structural element of a motor vehicle, said structural element being an elongated hollow body comprising two side walls, one of said side walls being an internal side wall and the other being an outer side wall, said structural element being remarkable in that at least one of its side walls shows a reinforcement zone over at least part of its height, said zone having a mechanical resistance Rm1 of at minus 250 MPa as measured according to ISO 6892-1:2016 and in the transverse direction; and in that at least one of said walls comprises, at its reinforcement zone, at least one first stiffening relief extending longitudinally over at least part of the length of said structural element.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention est remarquable en ce qu’elle combine un renforcement local des propriétés mécaniques d’au moins une des parois latérales de l’élément de structure avec un premier relief de rigidification, donc avec une géométrie particulière du profil de l’élément de structure, de manière à améliorer la dissipation de l’énergie du choc et le comportement dudit élément de structure dans une cinématique de choc latéral. Selon un mode de réalisation préféré, la paroi latérale montrant un premier relief de rigidification montre également au moins un deuxième relief de rigidification ; préférentiellement au moins un deuxième relief de rigidification est agencé au-dessus dudit premier relief de rigidification selon la hauteur de ladite paroi latérale.As will have been understood on reading the definition which has just been given, the invention is remarkable in that it combines a local reinforcement of the mechanical properties of at least one of the side walls of the element of structure with a first stiffening relief, therefore with a particular geometry of the profile of the structural element, so as to improve the dissipation of impact energy and the behavior of said structural element in a lateral impact kinematics. According to a preferred embodiment, the side wall showing a first stiffening relief also shows at least a second stiffening relief; preferably at least one second stiffening relief is arranged above said first stiffening relief along the height of said side wall.
Selon un mode de réalisation préféré, la zone de renfort présente une résistance mécanique Rm1 d’au moins 300 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1 :2016 et selon la direction transverse ; de préférence, d’au moins 350 MPa, plus préférentiellement d’au moins 400 MPa, encore plus préférentiellement d’au moins 450 MPa, ou d’au moins 500 MPa, ou encore d’au moins 550 MPa, ou d’au moins 600 MPa, ou d’au moins 800 MPa, ou d’au moins 1000 MPa, ou d’au moins 1100 MPa.According to a preferred embodiment, the reinforcement zone has a mechanical resistance Rm1 of at least 300 MPa as measured according to standard ISO 6892-1: 2016 and according to the transverse direction; preferably, at least 350 MPa, more preferably at least 400 MPa, even more preferably at least 450 MPa, or at least 500 MPa, or even at least 550 MPa, or at at least 600 MPa, or at least 800 MPa, or at least 1000 MPa, or at least 1100 MPa.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le premier relief de rigidification est disposé en partie inférieure de la paroi latérale externe, et/ou une paroi latérale montrant une zone de renfort est la paroi latérale externe. En effet, en particulier lorsque l’élément de structure est un longeron, la localisation du premier relief de rigidification en sa partie basse selon la hauteur dudit élément et sur sa paroi latérale externe permet un chargement des efforts vers le bas ce qui permet une meilleure transmission des efforts aux traverses d’assises. Cela permet également d’éviter une rotation dudit longeron lors de l’impact et de limiter le risque de déchirure du plancher. Avantageusement, l’élément de structure est un longeron de châssis.According to a preferred embodiment of the invention, the first stiffening relief is arranged in the lower part of the outer side wall, and/or a side wall showing a reinforcement zone is the outer side wall. Indeed, in particular when the structural element is a spar, the location of the first stiffening relief in its lower part according to the height of said element and on its external side wall allows a loading of the forces downwards which allows a better transmission of forces to the foundation crosspieces. This also makes it possible to avoid rotation of the said spar during impact and to limit the risk of tearing the floor. Advantageously, the structural element is a chassis spar.
Préférentiellement, l’élément de structure montre au niveau du premier relief de rigidification une largeur L1 d’au moins 1,2 fois la largeur minimale L3 montrée par l’élément de structure entre ses deux parois latérales en dehors du ou des reliefs de rigidification ; de préférence au moins 1,3 fois, et plus préférentiellement au moins 1,4 fois. En effet, il a été trouvé que la dissipation d‘énergie était améliorée par les dimensions montrées par ledit premier relief de rigidification.Preferably, the structural element shows at the level of the first stiffening relief a width L1 of at least 1.2 times the minimum width L3 shown by the structural element between its two side walls outside the stiffening relief(s) ; preferably at least 1.3 times, and more preferably at least 1.4 times. Indeed, it was found that the energy dissipation was improved by the dimensions shown by said first stiffening relief.
Selon un mode de réalisation préféré, au moins un deuxième relief de rigidification est agencé au-dessus dudit premier relief de rigidification selon la hauteur de la paroi latérale externe. De préférence, l’élément de structure montre au niveau du deuxième relief de rigidification une largeur L2 inférieure à 1,2 fois la largeur minimale L3 montrée par l’élément de structure entre ses deux parois latérales en dehors du ou des reliefs de rigidification. L’invention permet ainsi de proposer un élément de structure montrant une paroi latérale externe avec une pluralité de surfaces disposées étagées selon la direction transversale dudit élément de structure de manière à être sollicitées successivement lors d’une collision latérale.According to a preferred embodiment, at least one second stiffening relief is arranged above said first stiffening relief along the height of the outer side wall. Preferably, the structural element shows at the level of the second stiffening relief a width L2 less than 1.2 times the minimum width L3 shown by the structural element between its two side walls outside the stiffening relief or reliefs. The invention thus makes it possible to propose a structural element showing an outer side wall with a plurality of surfaces arranged in stages along the transverse direction of said structural element so as to be successively stressed during a lateral collision.
De manière alternative ou complémentaire, le premier relief de rigidification montre une hauteur H1 inférieure ou égale à 50 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale, de préférence inférieure à 40 % ou inférieure à 30 %. Selon un mode de réalisation, la zone de renfort s’étend uniquement sur la partie de la paroi latérale montrant le premier relief de rigidification, ainsi la zone de renfort montre une hauteur H1 inférieure ou égale à 50 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale, de préférence inférieure à 40 % ou inférieure à 30 %.Alternatively or additionally, the first stiffening relief has a height H1 less than or equal to 50% of the height H3 of said side wall, preferably less than 40% or less than 30%. According to one embodiment, the reinforcement zone extends only over the part of the side wall showing the first stiffening relief, thus the reinforcement zone has a height H1 less than or equal to 50% of the height H3 of said wall lateral, preferably less than 40% or less than 30%.
De manière alternative ou complémentaire, le deuxième relief de rigidification montre une hauteur H2 inférieure ou égale à 30 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale ; de préférence inférieure ou égale à 20 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale.Alternatively or additionally, the second stiffening relief shows a height H2 less than or equal to 30% of the height H3 of said side wall; preferably less than or equal to 20% of the height H3 of said side wall.
Selon un mode de réalisation préféré, la zone de renfort de ladite paroi latérale est formée par au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur. De préférence ; la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur d’au moins 1,1 fois l’épaisseur montrée par la tôle en dehors de ladite bande de surépaisseur, plus préférentiellement au moins 1,5 fois ou au moins 2 fois ; et/ou la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur e1 d’au moins 1,1 mm ; de préférence d’au moins 1,5 mm et de préférence encore d’au moins 2.0 mm.According to a preferred embodiment, the reinforcement zone of said side wall is formed by at least one sheet metal strip showing an extra thickness. Preferably; the sheet metal strip showing an extra thickness has a thickness of at least 1.1 times the thickness shown by the sheet outside said extra thickness strip, more preferably at least 1.5 times or at least 2 times; and/or the sheet metal strip showing an allowance has a thickness e1 of at least 1.1 mm; preferably at least 1.5 mm and more preferably at least 2.0 mm.
Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, la zone de renfort de ladite paroi latérale est formée par au moins une bande de tôle constituée d’un acier choisi parmi les aciers à haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 300 à 700 MPa, les aciers à très haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 800 à 1000 MPa et les aciers à ultra haute limite élastique montrant une limite d’élasticité de 1100 à 1500 MPa, la limite élastique étant mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse. Lorsque la tôle utilisée est une tôle emboutie, la résistance mécanique Rm1 de la zone de renfort est mesurée après emboutissage.According to an alternative or complementary embodiment, the reinforcement zone of said side wall is formed by at least one strip of sheet metal made of a steel chosen from among high elastic limit steels showing an elastic limit ranging from 300 to 700 MPa, very high yield strength steels showing a yield strength ranging from 800 to 1000 MPa and ultra high yield strength steels showing a yield strength of 1100 to 1500 MPa, the yield strength being measured according to ISO standard 6892-1:2016 and in the transverse direction. When the sheet used is a stamped sheet, the mechanical strength Rm1 of the reinforcement zone is measured after stamping.
Selon un mode de réalisation préféré, l’élément de structure est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe par un deuxième profilé, lesdits profilés étant assemblés par des feuillures de jonction, et les feuillures de jonction du deuxième profilé montrent une épaisseur e2 inférieure ou égale à 1,2 mm, de préférence inférieure ou égale à 1,1 mm ou inférieure ou égale à 1,0 mm.According to a preferred embodiment, the structural element is formed by assembling at least two sections so that the internal side wall is formed by a first section and the external side wall by a second section, said sections being assembled by junction rabbets, and the junction rabbets of the second section have a thickness e2 less than or equal to 1.2 mm, preferably less than or equal to 1.1 mm or less than or equal to 1.0 mm.
Selon une mise en œuvre de l’invention, l’élément de structure est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe par un deuxième profilé, et le deuxième profilé est formé par l’assemblage de différentes tôles jointes bout à bout, et au moins une des tôles formant la zone de renfort est formée en une nuance d’acier montrant une résistance mécanique supérieure à au moins une autre tôle et/ou montre une épaisseur e1 supérieure à une épaisseur e2 montrée par une autre tôle.According to one implementation of the invention, the structural element is formed by assembling at least two sections so that the internal side wall is formed by a first section and the external side wall by a second section, and the second section is formed by assembling different sheets joined end to end, and at least one of the sheets forming the reinforcement zone is formed from a grade of steel exhibiting a higher mechanical strength than at least one other sheet and/or shows a thickness e1 greater than a thickness e2 shown by another sheet.
Selon une autre mise en œuvre de l’invention, l’élément de structure est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe par un deuxième profilé, et le deuxième profilé est formé par une tôle unique présentant au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur obtenue par un procédé comprenant une étape de laminage flexible ; de préférence, l’étape de laminage flexible est suivie d’une étape d’emboutissage de la tôle.According to another implementation of the invention, the structural element is formed by assembling at least two sections so that the internal side wall is formed by a first section and the external side wall by a second section, and the second section is formed by a single sheet having at least one strip of sheet showing an extra thickness obtained by a method comprising a step of flexible rolling; preferably, the flexible rolling step is followed by a sheet metal stamping step.
Selon une autre mise en œuvre de l’invention, l’élément de structure, ou au moins un des profilés constituant ledit élément de structure, est produit par un procédé de fabrication additive. De préférence, ledit élément de structure comprend au moins un moyen d’absorption de chocs disposé dans ledit corps creux de manière à s’étendre sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure, ledit élément d’absorption de choc étant disposé au niveau du premier relief de rigidification et étant venu de matière avec ladite paroi latérale. Avantageusement, le moyen d’absorption de choc est une mousse métallique.According to another implementation of the invention, the structural element, or at least one of the sections constituting said structural element, is produced by an additive manufacturing process. Preferably, said structural element comprises at least one shock absorbing means disposed in said hollow body so as to extend over at least part of the length of said structural element, said shock absorbing element being disposed at the level of the first stiffening relief and being integral with said side wall. Advantageously, the shock absorption means is a metal foam.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile remarquable en ce qu’il comprend au moins un élément de structure tel que défini selon le premier aspect.According to a second aspect, the subject of the invention is a motor vehicle remarkable in that it comprises at least one structural element as defined according to the first aspect.
Ainsi, l’invention a pour objet un véhicule automobile comprenant au moins un élément de structure étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales, une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne et l’autre étant une paroi latérale externe, ledit véhicule étant remarquable en ce qu’au moins une de des parois latérales dudit élément de structure montre une zone de renfort sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone ayant une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse ; et en ce qu’au moins une desdites parois comprend, au niveau de sa zone de renfort, au moins un premier relief de rigidification s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure. De préférence, l’élément de structure est un longeron de châssis.Thus, the subject of the invention is a motor vehicle comprising at least one structural element being an elongated hollow body comprising two side walls, one of said side walls being an inner side wall and the other being an outer side wall, said vehicle being remarkable in that at least one of the side walls of said structural element shows a reinforcement zone over at least part of its height, said zone having a mechanical resistance Rm1 of at least 250 MPa as measured according to the ISO standard 6892-1:2016 and in the transverse direction; and in that at least one of said walls comprises, at its reinforcement zone, at least one first stiffening relief extending longitudinally over at least part of the length of said structural element. Preferably, the structural element is a frame rail.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée en référence à la planche de dessins annexée sur laquelle :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 sheet of drawings 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.
Par « profilé » on entendra un élément de forme allongé montrant un profil particulier selon sa section transversale. Selon l’invention, les profilés peuvent être obtenus par pliage, emboutissage ou profilage d’une tôle ou de plusieurs tôles préalablement assemblées entre elles. L’assemblage préalable de plusieurs tôles entre elles bout à bout avant leur mise en forme peut être effectué par soudage laser. De tels flans sont connus et disponibles commercialement, notamment auprès de la société ArcelorMittal®. Il est également possible de produire des flans de tôle composés de plusieurs tôles par des techniques dites de raboutage molette. Selon l’invention, les profilés peuvent également être obtenus par des techniques de fabrication additive.By "profile" is meant an elongated element showing a particular profile according to its cross-section. According to the invention, the profiles can be obtained by bending, stamping or profiling a sheet or several sheets previously assembled together. The preliminary assembly of several sheets together end to end before their shaping can be carried out by laser welding. Such blanks are known and commercially available, in particular from ArcelorMittal®. It is also possible to produce sheet blanks made up of several sheets by so-called knurled splicing techniques. According to the invention, the profiles can also be obtained by additive manufacturing techniques.
Tel qu’illustré en figures 1 et 2, l’invention concerne un élément de structure 1 d’un véhicule automobile, ledit élément de structure 1 étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales (3, 5), une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne 3 et l’autre étant une paroi latérale externe 5, ledit élément de structure 1 étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales (3, 5) montre une zone de renfort 7 sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone de renfort 7 ayant une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse ; et en ce qu’au moins une desdites parois comprend, au niveau de ladite zone de renfort 7, au moins un premier relief de rigidification 11 s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure 1.As illustrated in Figures 1 and 2, the invention relates to a structural element 1 of a motor vehicle, said structural element 1 being an elongated hollow body comprising two side walls (3, 5), one of said side walls being an inner side wall 3 and the other being an outer side wall 5, said structural element 1 being remarkable in that at least one of its side walls (3, 5) shows a reinforcement zone 7 on at least one part its height, said reinforcement zone 7 having a mechanical resistance Rm1 of at least 250 MPa as measured according to the ISO 6892-1:2016 standard and in the transverse direction; and in that at least one of said walls comprises, at said reinforcement zone 7, at least one first stiffening relief 11 extending longitudinally over at least part of the length of said structural element 1.
On aura compris que la paroi latérale interne 3 est définie comme celle étant la plus proche de l’axe longitudinal du véhicule. La paroi latérale externe 5 est celle qui est disposée la plus écartée de l’axe longitudinal du véhicule. En cas de collision latérale, la paroi latérale externe 5 est donc sollicitée avant la paroi latérale interne 3.It will be understood that the internal side wall 3 is defined as that being closest to the longitudinal axis of the vehicle. The outer side wall 5 is the one which is arranged farthest from the longitudinal axis of the vehicle. In the event of a side collision, the outer side wall 5 is therefore stressed before the inner side wall 3.
De manière préférentielle, l’élément de structure selon l’invention est un longeron de châssis implanté au niveau du bas de caisse d’un véhicule automobile. Bien évidemment, l’homme du métier saura intégrer une telle zone de renfort à d’autres éléments constitutifs d’une structure de véhicule et ne se limitera pas aux longerons. Selon un mode préférentiel de l’invention, au moins la paroi latérale externe montre une zone de renfort. Eventuellement, les deux parois latérales interne et externe montrent une zone de renfort.Preferably, the structural element according to the invention is a chassis spar installed at the bottom of the body of a motor vehicle. Of course, those skilled in the art will know how to integrate such a reinforcement zone with other constituent elements of a vehicle structure and will not be limited to the longitudinal members. According to a preferred mode of the invention, at least the outer side wall shows a reinforcement zone. Optionally, the two internal and external side walls show a reinforcement zone.
Pour la facilité de l’exposé, le mode de réalisation dans lequel l’élément de structure est un longeron et la paroi portant la zone de renfort est la paroi latérale externe sera décrit par la suite.For ease of explanation, the embodiment in which the structural element is a spar and the wall carrying the reinforcement zone is the outer side wall will be described below.
Un tel longeron est illustré en figure 1. Le longeron 1 comprend une paroi latérale interne 3 destinée à être implantée à proximité d’une des traverses d’assise du véhicule et une paroi latérale externe 5, cette dernière étant destinée à être placée en regard de l’un des côtés d’habitacle du véhicule. Dans le mode de réalisation de l’invention illustré dans cette figure, et selon un mode préféré de l’invention, la zone de renfort 7 se trouve sur la paroi latérale externe. Dans l’exemple de réalisation, la zone de renfort 7 s’étend sur toute la hauteur H3 de la paroi latérale externe 5 et est représentée par une épaisseur de trait plus épaisse. La hauteur de la paroi latérale externe 5 de l’élément de structure s’entend sans les feuillures de jonction 9. Néanmoins, l’homme du métier pourra envisager que la zone de renfort s’étende sur une partie seulement de la hauteur H3 de la paroi latérale par exemple sur une hauteur inférieure à 90% de la hauteur H3 de la paroi latérale, de préférence inférieure à 80 %, de préférence encore inférieure à 70 % ou inférieure à 60 % ou inférieure à 50 % ou inférieure à 40 % ou encore inférieure à 30 % de la hauteur H3 de la paroi latérale.Such a spar is illustrated in FIG. 1. The spar 1 comprises an internal side wall 3 intended to be installed close to one of the seat crosspieces of the vehicle and an external side wall 5, the latter being intended to be placed opposite from one side of the vehicle cabin. In the embodiment of the invention illustrated in this figure, and according to a preferred embodiment of the invention, the reinforcement zone 7 is located on the outer side wall. In the exemplary embodiment, the reinforcement zone 7 extends over the entire height H3 of the outer side wall 5 and is represented by a thicker line thickness. The height of the outer side wall 5 of the structural element is understood to be without the junction rabbets 9. Nevertheless, those skilled in the art may consider that the reinforcement zone extends over only part of the height H3 of the side wall for example over a height less than 90% of the height H3 of the side wall, preferably less than 80%, more preferably less than 70% or less than 60% or less than 50% or less than 40% or even less than 30% of the height H3 of the side wall.
Au moins une zone de renfort 7 présente une allure spécifique montrant au moins un premier relief de rigidification 11. Selon un mode de réalisation préféré, la zone de renfort 7 montrant un premier relief de rigidification 11 montre également au moins un deuxième relief de rigidification 13 ; préférentiellement au moins un deuxième relief de rigidification 13 est agencé au-dessus dudit premier relief de rigidification 11 selon la hauteur de la paroi latérale montrant ladite zone de renfort 7.At least one reinforcement zone 7 has a specific shape showing at least a first stiffening relief 11. According to a preferred embodiment, the reinforcement zone 7 showing a first stiffening relief 11 also shows at least a second stiffening relief 13 ; preferably at least one second stiffening relief 13 is arranged above said first stiffening relief 11 along the height of the side wall showing said reinforcement zone 7.
L’ajout d’une zone de renfort 7 au niveau du longeron 1 présentant une résistance mécanique améliorée permet d’assurer la rigidité des côtés latéraux du véhicule de sorte à mieux protéger les occupants dudit véhicule lors d’un choc. De plus, elle permet de limiter les intrusions dynamiques de portes latérales, les effondrements de tunnel engendrant des déchirures de plancher ainsi que les plis et les déchirures de longeron 1. Ainsi, malgré la différence importante de masse entre les véhicules du type PHEV et les véhicules à motorisation thermique du fait de l’ajout des batteries, les prestations vis-à-vis des chocs latéraux sont proches dans les deux cas. En l’absence d’une telle zone de renfort, l’apparition d’une intrusion supplémentaire d’environ 30 mm a été observée dans le cas d’un PHEV par rapport au véhicule à motorisation thermique. Cela entraîne de fortes dégradations des critères biomécaniques du côté de l’habitacle.The addition of a reinforcement zone 7 at the level of the spar 1 having an improved mechanical strength makes it possible to ensure the rigidity of the lateral sides of the vehicle so as to better protect the occupants of said vehicle during an impact. In addition, it makes it possible to limit the dynamic intrusions of side doors, the collapse of the tunnel causing tears in the floor as well as the folds and tears in the side member 1. Thus, despite the significant difference in mass between the vehicles of the PHEV type and the vehicles with internal combustion engines due to the addition of batteries, the performance against side impacts is similar in both cases. In the absence of such a reinforcement zone, the appearance of an additional intrusion of about 30 mm was observed in the case of a PHEV compared to the vehicle with internal combustion engine. This leads to significant degradation of the biomechanical criteria on the side of the passenger compartment.
De préférence, le premier relief de rigidification 11 s’étend selon toute la longueur du longeron 1 ou, au moins, au niveau des ouvrants latéraux du véhicule, assurant ainsi la sécurité des passagers.Preferably, the first stiffening relief 11 extends along the entire length of the side member 1 or, at least, at the level of the side openings of the vehicle, thus ensuring the safety of the passengers.
Selon une autre définition alternative ou complémentaire à la précédente définition, l’invention concerne un longeron 1 d’un véhicule automobile, ledit longeron 1 étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales, une desdites parois latérales (3, 5) étant une paroi latérale interne 3 et l’autre étant une paroi latérale externe 5, ledit longeron 1 étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales montre une zone de renfort 7 sur au moins une partie de sa hauteur, en ce que ladite paroi comprend, au niveau de ladite zone de renfort 7, un premier relief de rigidification 11 s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit longeron 1, et en ce que ladite zone de renfort 7 est formée par au moins une bande de tôle formée dans un acier choisi parmi les aciers à haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 300 à 700 MPa, les aciers à très haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 800 à 1000 MPa et les aciers à ultra haute limite élastique montrant une limite d’élasticité de 1100 à 1500 MPa, la limite élastique étant mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse.According to another alternative or complementary definition to the previous definition, the invention relates to a side member 1 of a motor vehicle, said side member 1 being an elongated hollow body comprising two side walls, one of said side walls (3, 5) being a wall inner side wall 3 and the other being an outer side wall 5, said spar 1 being remarkable in that at least one of its side walls shows a reinforcement zone 7 over at least part of its height, in that said wall comprises, at said reinforcement zone 7, a first stiffening relief 11 extending longitudinally over at least part of the length of said spar 1, and in that said reinforcement zone 7 is formed by at least one strip of sheet formed from a steel selected from high yield strength steels showing a yield strength ranging from 300 to 700 MPa, very high yield strength steels showing a yield strength ranging from 800 to 1000 MPa and ultra high elastic limit showing an elastic limit of 1100 to 1500 MPa, the elastic limit being measured according to ISO 6892-1:2016 and according to the transverse direction.
L’invention est remarquable en ce qu’elle concentre les prestations en matière de sécurité sur le longeron 1 par l’emploi de nuances d’acier à hautes caractéristiques mécaniques dans la production de celui-ci. Ce faisant, l’invention limite l’augmentation du coût de fabrication du véhicule par l’emploi d’autres nuances d’acier plus rigides uniquement au niveau de la zone de renfort 7 et non pas au niveau de l’intégralité de la paroi latérale externe 5 du longeron 1.The invention is remarkable in that it concentrates the benefits in terms of safety on the spar 1 by the use of steel grades with high mechanical characteristics in the production of the latter. In doing so, the invention limits the increase in the manufacturing cost of the vehicle by the use of other more rigid steel grades only at the level of the reinforcement zone 7 and not at the level of the entire wall. outer side 5 of spar 1.
Selon ce mode de réalisation, il est possible d’employer des tôles avec des épaisseurs aussi fines que dans l’art antérieur dans le cas des véhicules à motorisation thermique, tout en atteignant les caractéristiques mécaniques nécessaires pour un PHEV. L’augmentation de la masse du véhicule est donc minimisée.According to this embodiment, it is possible to use sheets with thicknesses as thin as in the prior art in the case of vehicles with internal combustion engines, while achieving the mechanical characteristics necessary for a PHEV. The increase in vehicle mass is therefore minimized.
Selon encore une autre définition alternative ou complémentaire aux définitions précédentes, l’invention concerne un longeron 1 d’un véhicule automobile, ledit longeron 1 étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales (3, 5), une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne 3 et l’autre étant une paroi latérale externe 5, ledit longeron 1 étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales montre une zone de renfort 7 sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone de renfort 7 ayant une épaisseur e1 d’au moins 1,5 mm, en ce que ladite paroi comprend, au niveau de ladite zone de renfort 7, un premier relief de rigidification 11 s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit longeron 1, de sorte à ce que le longeron 1 montre au niveau du premier relief de rigidification 11 une largeur L1 d’au moins 1,2 fois la largeur L3 montrée par le longeron 1 en dehors du ou des reliefs de rigidification (11, 13).According to yet another alternative or complementary definition to the preceding definitions, the invention relates to a side member 1 of a motor vehicle, said side member 1 being an elongated hollow body comprising two side walls (3, 5), one of said side walls being a internal side wall 3 and the other being an external side wall 5, said spar 1 being remarkable in that at least one of its side walls shows a reinforcement zone 7 over at least part of its height, said reinforcement zone 7 having a thickness e1 of at least 1.5 mm, in that said wall comprises, at said reinforcement zone 7, a first stiffening relief 11 extending longitudinally over at least part of the length of said spar 1 , so that the spar 1 shows at the level of the first stiffening relief 11 a width L1 of at least 1.2 times the width L3 shown by the spar 1 outside the stiffening relief(s) (11, 13) .
La largeur L1 est définie par la distance au sein du corps creux du longeron 1 entre la paroi latérale interne 3 et le point le plus éloigné appartenant au premier relief de rigidification 11.The width L1 is defined by the distance within the hollow body of the spar 1 between the internal side wall 3 and the furthest point belonging to the first stiffening relief 11.
La largeur L2 est définie par la distance au sein du corps creux du longeron 1 entre la paroi latérale interne 3 et le point le plus éloigné appartenant au deuxième relief de rigidification 13.The width L2 is defined by the distance within the hollow body of the spar 1 between the internal side wall 3 and the furthest point belonging to the second stiffening relief 13.
De même, la largeur L3 est définie par la distance au sein du corps creux du longeron 1 entre la paroi latérale interne 3 et le point le plus éloigné de la paroi latérale externe 5 dépourvue d’un relief de rigidification.Similarly, the width L3 is defined by the distance within the hollow body of the spar 1 between the inner side wall 3 and the farthest point from the outer side wall 5 devoid of a stiffening relief.
L’allure spécifique de la zone de renfort 7 selon l’invention et la présence d’un premier relief de rigidification 11 ont pour but de mieux dissiper l’énergie générée par l’impact latéral. Le premier relief de rigidification 11 est conçu de manière à avoir un relief complémentaire à celui montré par le côté de l’habitacle. Une telle configuration est avantageuse en ce qu’elle permet d’utiliser l’espace existant entre le côté d’habitacle et la paroi latérale externe du longeron, ledit espace présentant un fort potentiel de dissipation énergétique.The specific shape of the reinforcement zone 7 according to the invention and the presence of a first stiffening relief 11 are intended to better dissipate the energy generated by the side impact. The first stiffening relief 11 is designed so as to have a relief complementary to that shown by the side of the passenger compartment. Such a configuration is advantageous in that it makes it possible to use the space existing between the side of the passenger compartment and the outer side wall of the spar, said space having a high potential for energy dissipation.
La cinématique de l’impact suit le scénario suivant. D’abord, le côté habitacle se déforme et entraîne le chargement du longeron 1 par le bas, au niveau du premier relief de rigidification 11. Ledit premier relief de rigidification 11 sera donc écrasé vers l’intérieur du véhicule en dissipant l’énergie reçue de la part du côté d’habitacle, puis ce sera au tour du deuxième relief de rigidification 13 lorsqu’il est présent. Enfin, la partie restante de la paroi latérale externe 5, comprise ou non dans la zone de renfort 7 et dépourvue de relief de rigidification s’écrase également et aide, donc, à amorcer l’impact et à dissiper le maximum d’énergie. Cette cinématique d’écrasement en au moins deux étapes successives assure un bon chargement de la traverse d’assise avec absence de rotation de longeron 1 autour de l’axe x définie selon la direction longitudinale dudit longeron 1.The impact kinematics follows the following scenario. First, the passenger compartment side deforms and causes loading of the spar 1 from below, at the level of the first stiffening relief 11. Said first stiffening relief 11 will therefore be crushed towards the interior of the vehicle by dissipating the energy received from the passenger compartment side, then it will be the turn of the second stiffening relief 13 when it is present. Finally, the remaining part of the outer side wall 5, whether or not included in the reinforcement zone 7 and devoid of stiffening relief, also crushes and therefore helps to initiate the impact and dissipate the maximum amount of energy. This crushing kinematics in at least two successive stages ensures proper loading of the seat cross member with no rotation of spar 1 around the x axis defined in the longitudinal direction of said spar 1.
Les caractéristiques suivantes peuvent être utilisées en combinaison avec l’une quelconque des définitions de l’invention donnée ci-dessus.The following features may be used in combination with any of the invention definitions given above.
Selon un mode de réalisation préféré, la zone de renfort 7 présente une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse du véhicule au sein duquel le longeron 1 est monté; de préférence, d’au moins 300 MPa ou d’au moins 350 MPa, plus préférentiellement d’au moins 400 MPa, encore plus préférentiellement d’au moins 450 MPa, ou d’au moins 500 MPa, ou encore d’au moins 550 MPa, ou d’au moins 600 MPa, ou d’au moins 800 MPa, ou d’au moins 1000 MPa, ou d’au moins 1100 MPa.According to a preferred embodiment, the reinforcement zone 7 has a mechanical resistance Rm1 of at least 250 MPa as measured according to the ISO 6892-1:2016 standard and according to the transverse direction of the vehicle in which the side member 1 is mounted ; preferably, at least 300 MPa or at least 350 MPa, more preferably at least 400 MPa, even more preferably at least 450 MPa, or at least 500 MPa, or even at least 550 MPa, or at least 600 MPa, or at least 800 MPa, or at least 1000 MPa, or at least 1100 MPa.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le premier relief de rigidification 11 est disposé en partie inférieure de la paroi latérale externe 5.According to a preferred embodiment of the invention, the first stiffening relief 11 is arranged in the lower part of the outer side wall 5.
En effet, lorsque l’élément de structure est un longeron, la localisation du premier relief de rigidification en sa partie basse selon la hauteur dudit élément et sur sa paroi latérale externe permet un chargement des efforts vers le bas ce qui permet une meilleure transmission des efforts aux traverses d’assise. Cela permet également d’éviter une rotation dudit longeron lors de l’impact.Indeed, when the structural element is a spar, the location of the first stiffening relief in its lower part according to the height of said element and on its external side wall allows a loading of the forces downwards which allows a better transmission of the forces on the foundation crosspieces. This also makes it possible to avoid rotation of said spar during impact.
Idéalement, le premier relief de rigidification 11 montre une hauteur H1 inférieure ou égale à 50 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale, de préférence inférieure à 40 % ou inférieure à 30 %. Ainsi, ledit premier relief de rigidification 11 est positionné au niveau de la traverse d’assise.Ideally, the first stiffening relief 11 has a height H1 less than or equal to 50% of the height H3 of said side wall, preferably less than 40% or less than 30%. Thus, said first stiffening relief 11 is positioned at the level of the seat crosspiece.
Selon un mode de réalisation, la zone de renfort s’étend uniquement sur la partie de la paroi latérale montrant le premier relief de rigidification 11, ainsi la zone de renfort montre une hauteur H1 inférieure ou égale à 50 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale, de préférence inférieure à 40 % ou inférieure à 30 %.According to one embodiment, the reinforcement zone extends only over the part of the side wall showing the first stiffening relief 11, thus the reinforcement zone has a height H1 less than or equal to 50% of the height H3 of said side wall, preferably less than 40% or less than 30%.
De manière alternative ou complémentaire, le deuxième relief de rigidification 13 montre une hauteur H2 inférieure ou égale à 30 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale ; de préférence inférieure ou égale à 20 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale.Alternatively or additionally, the second stiffening relief 13 has a height H2 less than or equal to 30% of the height H3 of said side wall; preferably less than or equal to 20% of the height H3 of said side wall.
Selon un mode de réalisation, la zone de renfort 7 s’étend uniquement sur la partie de la paroi latérale montrant le premier relief de rigidification 11 et le deuxième relief de rigidification 13.According to one embodiment, the reinforcement zone 7 extends only over the part of the side wall showing the first stiffening relief 11 and the second stiffening relief 13.
Préférentiellement, le longeron 1 montre au niveau du premier relief de rigidification 11 une largeur L1 d’au moins 1,2 fois la largeur L3 montrée par le longeron 1 en dehors de la zone 7 montrant ledit premier relief de rigidification 11 ; de préférence au moins 1,3 fois, et plus préférentiellement au moins 1,4 fois. En effet, il a été trouvé que la dissipation d‘énergie était améliorée par les dimensions montrées par ledit premier relief de rigidification 11.Preferably, the spar 1 shows at the level of the first stiffening relief 11 a width L1 of at least 1.2 times the width L3 shown by the spar 1 outside the zone 7 showing the said first stiffening relief 11; preferably at least 1.3 times, and more preferably at least 1.4 times. Indeed, it was found that the energy dissipation was improved by the dimensions shown by said first stiffening relief 11.
Selon un mode de réalisation préféré, au moins un deuxième relief de rigidification 13 est agencé au-dessus dudit premier relief de rigidification 11 selon la hauteur de la paroi latérale externe 5. De préférence, le longeron 1 montre au niveau du deuxième relief de rigidification 13 une largeur L2 inférieure à 1,2 fois la largeur minimale L3 montrée par ledit longeron 1 entre ses deux parois latérales en dehors du ou des reliefs de rigidification.According to a preferred embodiment, at least one second stiffening relief 13 is arranged above said first stiffening relief 11 along the height of the outer side wall 5. Preferably, the spar 1 shows at the level of the second stiffening relief 13 a width L2 less than 1.2 times the minimum width L3 shown by said spar 1 between its two side walls outside the stiffening relief(s).
Selon un mode de réalisation préféré et illustré dans les figures 1 et 2, la zone de renfort 7 de ladite paroi latérale est formée par au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur. De préférence : la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur d’au moins 1,1 fois l’épaisseur montrée par la tôle en dehors de ladite bande de surépaisseur, plus préférentiellement au moins 1,5 fois ou au moins 2 fois ; et/ou la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur e1 d’au moins 1,1 mm ; de préférence d’au moins 1,5 mm et de préférence encore d’au moins 2,0 mm.According to a preferred embodiment and illustrated in Figures 1 and 2, the reinforcement zone 7 of said side wall is formed by at least one sheet metal strip showing an extra thickness. Preferably: the sheet metal strip showing an allowance has a thickness of at least 1.1 times the thickness shown by the sheet outside said allowance strip, more preferably at least 1.5 times or at least 2 times; and/or the sheet metal strip showing an allowance has a thickness e1 of at least 1.1 mm; preferably at least 1.5 mm and more preferably at least 2.0 mm.
Cette différence d’épaisseur améliore davantage la rigidité de la zone de renfort 7 uniquement dans la région du longeron 1 touchée par l’impact d’un choc latéral. La partie de la paroi latérale externe 5 située en dehors de la zone de renfort 7 est donc obtenue d’une tôle plus fine, ce qu’évite d’augmenter la masse totale du longeron.This difference in thickness further improves the rigidity of the reinforcement zone 7 only in the region of the spar 1 affected by the impact of a side impact. The part of the outer side wall 5 located outside the reinforcement zone 7 is therefore obtained from a thinner sheet, which avoids increasing the total mass of the spar.
Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, la zone de renfort 7 de ladite paroi latérale externe 5 est formée par au moins une bande de tôle formée dans un acier choisi parmi les aciers à haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 300 à 700 MPa, les aciers à très haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 800 à 1000 MPa et les aciers à ultra haute limite élastique montrant une limite d’élasticité de 1100 à 1500 MPa, la limite élastique étant mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse. Lorsque la tôle utilisée est une tôle emboutie, la résistance mécanique Rm1 de la zone de renfort est mesurée après emboutissage.According to an alternative or complementary embodiment, the reinforcement zone 7 of said outer side wall 5 is formed by at least one strip of sheet metal formed in a steel chosen from among high elastic limit steels showing an elastic limit ranging from 300 at 700 MPa, very high yield strength steels showing a yield strength ranging from 800 to 1000 MPa and ultra high yield strength steels showing a yield strength of 1100 to 1500 MPa, the yield strength being measured according to the standard ISO 6892-1:2016 and according to the transverse direction. When the sheet used is a stamped sheet, the mechanical strength Rm1 of the reinforcement zone is measured after stamping.
Selon un mode de réalisation préféré, le longeron 1 est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne 3 soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe 5 par un deuxième profilé, lesdits profilés étant assemblés par des feuillures de jonction 9 et en ce que les feuillures de jonction 9 du deuxième profilé montrent une épaisseur e2 inférieure ou égale à 1,2 mm, de préférence inférieure ou égale à 1,1 mm ou inférieure ou égale à 1,0 mm.According to a preferred embodiment, the spar 1 is formed by assembling at least two sections so that the internal side wall 3 is formed by a first section and the external side wall 5 by a second section, said sections being assembled by junction rabbets 9 and in that the junction rabbets 9 of the second section have a thickness e2 less than or equal to 1.2 mm, preferably less than or equal to 1.1 mm or less than or equal to 1 .0 mm.
La faible épaisseur des feuillures de jonction 9 est avantageuse d’un point de vue production. Ainsi, il est possible de conserver la même épaisseur des feuillures de jonction entre les longerons destinés à être montés dans des véhicules à motorisation thermique et les PHEV. La même ligne d’assemblage est donc employée dans la production des deux types de véhicules.The low thickness of the junction rabbets 9 is advantageous from a production point of view. Thus, it is possible to keep the same thickness of the junction rabbets between the longitudinal members intended to be mounted in combustion engine vehicles and PHEVs. The same assembly line is therefore used in the production of both types of vehicles.
Bien évidemment, les modes de réalisation ci-dessus sont tous complémentaires. Par exemple, selon un mode de réalisation non illustré, le deuxième profilé portant la paroi latérale externe et présentant une bande de tôle montrant une surépaisseur au niveau du premier relief de rigidification, montre trois épaisseurs différentes : une première épaisseur correspondant aux feuillures de jonction, une deuxième épaisseur correspondant à la zone de renfort dépourvues du premier relief de rigidification et une troisième épaisseur correspondant à ladite bande de tôle, les valeurs des épaisseurs pouvant augmenter depuis la première vers la troisième. Ainsi, le profilé aura les caractéristiques mécaniques souhaitées tout en utilisant le minimum de matière nécessaire.Of course, the above embodiments are all complementary. For example, according to an embodiment not illustrated, the second profile bearing the outer side wall and having a strip of sheet metal showing an extra thickness at the level of the first stiffening relief, shows three different thicknesses: a first thickness corresponding to the junction rabbets, a second thickness corresponding to the reinforcement zone devoid of the first stiffening relief and a third thickness corresponding to said sheet metal strip, the values of the thicknesses being able to increase from the first to the third. Thus, the profile will have the desired mechanical characteristics while using the minimum material necessary.
Selon une mise en œuvre de l’invention, le longeron 1 est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne 3 soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe 5 par un deuxième profilé, et le deuxième profilé est formé par assemblage de différentes tôles jointes bout à bout, de manière à ce qu’au moins une des tôles formant la zone de renfort 7 soit formée en une nuance d’acier montrant une résistance mécanique supérieure à au moins une autre tôle et/ou montre une épaisseur e1 supérieure à l’épaisseur e2 montrée par une autre tôle. Un tel procédé de fabrication porte le nom de raboutage et il est bien connu par l’homme du métier et ne sera pas décrit davantage. C’est une solution intéressante en ce que la tôle formant la zone de renfort 7 peut être fabriquée séparément par emboutissage.According to one implementation of the invention, the spar 1 is formed by assembling at least two sections so that the internal side wall 3 is formed by a first section and the external side wall 5 by a second profile, and the second profile is formed by assembling different sheets joined end to end, so that at least one of the sheets forming the reinforcement zone 7 is formed from a grade of steel exhibiting a mechanical strength greater than at least minus another sheet and/or shows a thickness e1 greater than the thickness e2 shown by another sheet. Such a manufacturing process is called splicing and it is well known to those skilled in the art and will not be described further. This is an interesting solution in that the sheet forming the reinforcement zone 7 can be manufactured separately by stamping.
Selon une autre mise en œuvre de l’invention, le longeron 1 est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne 3 soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe 5 par un deuxième profilé, et le deuxième profilé est formé par une tôle unique présentant au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur obtenue par un procédé comprenant une étape de laminage flexible ; de préférence, l’étape de laminage flexible est suivie d’une étape d’emboutissage de la tôle.According to another implementation of the invention, the spar 1 is formed by assembling at least two sections so that the internal side wall 3 is formed by a first section and the external side wall 5 by a second section, and the second section is formed by a single sheet having at least one strip of sheet showing an extra thickness obtained by a method comprising a step of flexible rolling; preferably, the flexible rolling step is followed by a sheet metal stamping step.
On notera que l’emploi de tôles montrant une épaisseur variable ainsi que les procédés de fabrication d’une telle tôle par laminage flexible sont connus de l’homme du métier. Le document KR101825427 décrit un procédé de laminage flexible de la carrosserie d’un ouvrant de véhicule.It will be noted that the use of sheets showing a variable thickness as well as the methods of manufacturing such a sheet by flexible rolling are known to those skilled in the art. Document KR101825427 describes a process for flexible lamination of the bodywork of a vehicle door.
Ladite surépaisseur peut donc correspondre à la paroi latérale externe 5 dans son intégralité (hormis les feuillures de jonction) ou à une partie seulement de ladite paroi latérale, par exemple uniquement à la partie correspondant au premier relief de rigidification 11, ou encore à la partie correspondant au premier et au deuxième relief de rigidification (11, 13).Said extra thickness can therefore correspond to the outer side wall 5 in its entirety (apart from the junction rabbets) or to only part of said side wall, for example only to the part corresponding to the first stiffening relief 11, or even to the part corresponding to the first and to the second stiffening relief (11, 13).
Selon une autre mise en œuvre de l’invention, le longeron, ou au moins un des profilés constituant ledit longeron, est produit par un procédé de fabrication additive. Grace à cette technique, il est possible de fabriquer une zone de renfort 7 montrant une épaisseur à variation progressive selon sa hauteur.According to another implementation of the invention, the spar, or at least one of the sections constituting said spar, is produced by an additive manufacturing process. Thanks to this technique, it is possible to manufacture a reinforcement zone 7 showing a thickness with progressive variation according to its height.
De préférence, ledit longeron 1 comprend en outre au moins un moyen d’absorption de chocs disposé à l’intérieur de son corps creux de manière à s’étendre sur au moins une partie de sa longueur. De préférence, ledit élément d’absorption de choc est disposé au niveau du premier relief de rigidification et est venu de matière avec la paroi latérale externe du longeron. Avantageusement, le moyen d’absorption est une mousse métallique produit par le procédé de fabrication additive concomitamment avec la production du reste de longeron.Preferably, said spar 1 further comprises at least one shock absorbing means arranged inside its hollow body so as to extend over at least part of its length. Preferably, said shock absorbing element is arranged at the level of the first stiffening relief and is integral with the outer side wall of the spar. Advantageously, the absorption means is a metal foam produced by the additive manufacturing process concomitantly with the production of the rest of the spar.
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).
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