FR3107011A1 - VEHICLE CHASSIS WITH BASE, BATTERY BOX AND REINFORCEMENT STRUCTURE - Google Patents
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Abstract
Châssis de véhicule comprenant :- un soubassement,- un bac batteries (20) agencé entre deux parties latérales du soubassement, et renfermant au moins un dispositif de stockage d'énergie électrique,caractérisé en ce que le châssis de véhicule comprend une structure de renfort (30) fixée sur le soubassement, distincte du bac batteries (20) et comprenant au moins une traverse profilée (31), de préférence tubulaire, joignant les deux parties latérales du soubassement. Fig. 2Vehicle frame comprising: - a base, - a battery tray (20) arranged between two lateral parts of the base, and enclosing at least one electrical energy storage device, characterized in that the vehicle chassis comprises a reinforcement structure (30) fixed to the base, separate from the battery tray (20) and comprising at least one profiled cross member (31), preferably tubular, joining the two lateral parts of the base. Fig. 2
Description
- Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne de manière générale un châssis de véhicule automobile, et en particulier, l'invention concerne un châssis prévu pour un véhicule électrique.The present invention generally relates to a motor vehicle chassis, and in particular, the invention relates to a chassis provided for an electric vehicle.
État de la techniqueState of the art
Il est connu dans l’art antérieur de proposer des véhicules électriques, équipés de dispositifs de stockage d'énergie électrique (des batteries par exemple) pour alimenter une machine électrique de traction. En contrepartie, il faut prévoir de loger ces batteries dans un bac batteries (ou bloc batteries), tel que celui divulgué dans le document WO201955658 A2 par exemple. Un tel bac batteries doit être étanche, présente une taille souvent conséquente et au surplus, ces bacs batteries peuvent être sollicités en cas de choc ou déformation véhicule, en particulier en cas de choc latéral. Il faut en conséquence prévoir une structure complexe et donc couteuse, car il faut cumuler toutes ces contraintes sur ce bloc batterie, et notamment : étanchéité, résistance à un choc véhicule (le choc latéral étant très sévère), poids limité, agencement des modules batteries, câblage…It is known in the prior art to provide electric vehicles, equipped with electrical energy storage devices (batteries for example) to power an electric traction machine. In return, provision must be made to house these batteries in a battery box (or battery pack), such as that disclosed in the document WO201955658 A2 for example. Such a battery tray must be waterproof, often has a substantial size and, moreover, these battery trays can be stressed in the event of impact or deformation of the vehicle, in particular in the event of a side impact. It is therefore necessary to provide a complex and therefore expensive structure, because it is necessary to combine all these constraints on this battery block, and in particular: sealing, resistance to a vehicle impact (the side impact being very severe), limited weight, arrangement of the battery modules , wiring…
Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l’art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un châssis de véhicule qui comprend un bac batteries étanche et peu complexe / couteux, et qui présente une bonne robustesse, notamment en cas de choc véhicule, et en particulier en cas de choc latéral.An object of the present invention is to respond to the drawbacks of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to propose a vehicle chassis which comprises a sealed and inexpensive battery box, and which has good robustness, in particular in the event of a vehicle impact, and in particular in the event of a side impact.
Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un châssis de véhicule comprenant :
- un soubassement,
- un bac batteries agencé entre deux parties latérales du soubassement, et renfermant au moins un dispositif de stockage d'énergie électrique,
caractérisé en ce que le châssis de véhicule comprend une structure de renfort fixée sur le soubassement, distincte du bac batteries et comprenant au moins une traverse profilée, de préférence tubulaire, joignant les deux parties latérales du soubassement.For this, a first aspect of the invention relates to a vehicle chassis comprising:
- a basement,
- a battery tray arranged between two side parts of the base, and containing at least one electrical energy storage device,
characterized in that the vehicle chassis comprises a reinforcing structure fixed to the base, separate from the battery tray and comprising at least one profiled crosspiece, preferably tubular, joining the two side parts of the base.
Le châssis selon la mise en œuvre ci-dessus comprend une structure de renfort distincte du bac batteries, et qui comprend au moins une traverse profilée qui accouple les deux parties latérales (typiquement des longerons) du soubassement. En conséquence, la rigidité et résistance du soubassement (en particulier en cas de choc latéral) est assurée par la structure de renfort, et cela permet de simplifier la conception du bac batterie, notamment du fait que le bac batteries n'a plus besoin de contribuer à la résistance et rigidité du soubassement. En effet, la structure de renfort comprend au moins une traverse profilée, de préférence un tube, qui procure une bonne rigidité et/ou résistance, tout en étant peu couteuse.The chassis according to the implementation above comprises a separate reinforcement structure of the battery tray, and which comprises at least one profiled crosspiece which couples the two side parts (typically side members) of the base. Consequently, the rigidity and resistance of the underbody (in particular in the event of a side impact) is ensured by the reinforcement structure, and this makes it possible to simplify the design of the battery box, in particular because the battery box no longer needs contribute to the strength and rigidity of the base. Indeed, the reinforcing structure comprises at least one profiled crosspiece, preferably a tube, which provides good rigidity and/or resistance, while being inexpensive.
Avantageusement, la structure de renfort est agencée entre le bac batterie et un plancher du véhicule. En d'autres termes, la structure de renfort "coiffe" le bac batteries, ce qui autorise une structure compacte.Advantageously, the reinforcing structure is arranged between the battery box and a floor of the vehicle. In other words, the reinforcing structure "covers" the battery tray, which allows a compact structure.
Avantageusement, la structure de renfort comprend une pluralité de traverses profilées, de préférence tubulaires, chacune joignant les deux parties latérales du soubassement. La résistance est améliorée.Advantageously, the reinforcing structure comprises a plurality of profiled crosspieces, preferably tubular, each joining the two side parts of the base. Resistance is improved.
Avantageusement, la structure de renfort comprend au moins un brancard joignant deux traverses profilées. Le ou les brancard(s) entre les traverses profilées permet(tent) de proposer une structure de renfort indépendante et d'un seul tenant, aisée à monter sur le soubassement. On peut typiquement prévoir un assemblage mécano-soudé.Advantageously, the reinforcement structure comprises at least one stretcher joining two profiled crosspieces. The stretcher(s) between the profiled crosspieces make it possible to provide an independent reinforcement structure in one piece, easy to mount on the base. A mechanically welded assembly can typically be provided.
Avantageusement, la structure de renfort est vissée sur le soubassement. On peut prévoir alternativement une fixation par soudure.Advantageously, the reinforcing structure is screwed to the base. Alternatively, a fixing by welding can be provided.
Avantageusement, le châssis de véhicule comprend au moins une traverse d'assise agencée pour supporter une assise et/ou un siège du véhicule, et la traverse d'assise est fixée sur la structure de renfort, et de préférence sur une traverse profilée. La structure d'assise sert avantageusement de support aux autres éléments de structure du châssis.Advantageously, the vehicle chassis comprises at least one seat cross member arranged to support a seat and/or a seat of the vehicle, and the seat cross member is fixed to the reinforcing structure, and preferably to a profiled cross member. The seat structure advantageously serves as a support for the other structural elements of the frame.
Avantageusement, le châssis de véhicule comprend au moins un point de fixation du bac batteries sur le soubassement, et la structure de renfort est fixée au soubassement par ledit point de fixation du bac batteries. Selon cette mise en œuvre, la fixation de la structure de renfort est effectuée en utilisant les points de fixation du bac batteries. Cela simplifie la conception, il n'y a pas besoin de prévoir de points de fixation supplémentaires.Advantageously, the vehicle chassis comprises at least one battery tray attachment point on the underbody, and the reinforcing structure is attached to the underbody by said battery tray attachment point. According to this implementation, the fixing of the reinforcement structure is carried out using the fixing points of the battery tray. This simplifies the design, there is no need to provide additional fixing points.
Avantageusement, la structure de renfort comprend au moins une patte ou une équerre de reprise agencée entre ledit point de fixation et le reste de la structure de renfort. Une telle patte ou équerre est aisée à implanter et permet de fixer la structure de renfort entre le soubassement et l’interface de fixation du bac batteries.Advantageously, the reinforcing structure comprises at least one lug or an angle bracket arranged between said attachment point and the rest of the reinforcing structure. Such a bracket or bracket is easy to install and allows the reinforcement structure to be fixed between the base and the battery tray fixing interface.
Avantageusement, le soubassement comprend deux longerons formant les parties latérales et présentant une hauteur de longeron, et une hauteur totale du bac batteries et de la structure de renfort est inférieure ou égale à la hauteur de longeron. Cette mise en œuvre procure une bonne compacité.Advantageously, the base comprises two spars forming the side parts and having a spar height, and a total height of the battery tray and of the reinforcing structure is less than or equal to the spar height. This implementation provides good compactness.
Avantageusement :
- le bac batteries présente une première dimension longitudinale,
- la structure de renfort présente une deuxième dimension longitudinale,
et la deuxième dimension longitudinale est égale ou supérieure à au moins 80% et de préférence 100%, de la première longueur longitudinale. En d’autres termes, la structure de renfort est quasiment, ou aussi longue que le bac batterie, ce qui garantit une reprise des efforts tout le long du bac batteries.Advantageously:
- the battery tray has a first longitudinal dimension,
- the reinforcing structure has a second longitudinal dimension,
and the second longitudinal dimension is equal to or greater than at least 80%, and preferably 100%, of the first longitudinal length. In other words, the reinforcement structure is almost, or as long as the battery tray, which guarantees that the forces are taken up all along the battery tray.
Un deuxième aspect de l'invention concerne un véhicule automobile comprenant un châssis de véhicule selon le premier aspect de l'invention.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle comprising a vehicle frame according to the first aspect of the invention.
Description des figuresDescription of figures
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of an embodiment of the invention given by way of non-limiting example and illustrated by the appended drawings, in which:
Description détaillée de mode(s) de réalisationDetailed description of embodiment(s)
La figure 1 représente un véhicule comprenant typiquement une machine électrique pour assurer au moins partiellement la traction du véhicule (on peut en effet prévoir un véhicule hybride, ou 100% électrique). A cet effet, un dispositif de stockage d’énergie électrique est embarqué dans le véhicule, dans un bac batteries 20, logé au niveau du soubassement du châssis du véhicule.FIG. 1 represents a vehicle typically comprising an electric machine to at least partially ensure the traction of the vehicle (it is in fact possible to provide a hybrid or 100% electric vehicle). To this end, an electrical energy storage device is embedded in the vehicle, in a battery tray 20, housed in the underbody of the vehicle chassis.
Par soubassement, il est fait référence à la partie inférieure du châssis métallique ou autrement appelé caisse du véhicule. Un tel soubassement comprend typiquement deux parties latérales ou longerons 11 et 12 (visibles figures 2 à 4) sur lesquelles seront ancrés les piliers ou montants de caisse, le berceau moteur et d’autres composants ou organes du véhicule…By basement, reference is made to the lower part of the metal frame or otherwise called the body of the vehicle. Such a base typically comprises two side parts or longitudinal members 11 and 12 (visible in Figures 2 to 4) on which the pillars or body uprights, the engine cradle and other components or organs of the vehicle will be anchored...
Comme visible figure 1, une structure de renfort 30 est ajoutée au châssis, au-dessus du bac batteries 20.As shown in Figure 1, a reinforcing structure 30 is added to the chassis, above the battery tray 20.
Comme on le voit figure 2, 3 ou 4, la structure de renfort 30 comprend plusieurs traverses profilées 31, qui chacune joignent le longeron 11 au longeron 12. Ainsi, ce sont les traverses profilées 31 qui assurent la rigidité du soubassement (surtout en cas de choc latéral ou poteau), en faisant pontage entre les longerons 11 et 12. On peut envisager de prévoir des traverses profilées de forme tubulaire, mais aussi des traverses en U par exemple.As can be seen in FIG. 2, 3 or 4, the reinforcing structure 30 comprises several profiled crosspieces 31, each of which joins the spar 11 to the spar 12. Thus, it is the profiled crosspieces 31 which ensure the rigidity of the base (especially in the case side impact or post), by bridging between the beams 11 and 12. It is possible to envisage providing profiled crosspieces of tubular shape, but also U-shaped crosspieces for example.
Les traverses profilées 31 sont reliées entre elles dans la direction longitudinale du véhicule par un brancard 32, qui peut être soudé entre les traverses profilées 31. On peut envisager plusieurs brancards 32 entre deux traverses profilées 31 adjacentes.The profiled crosspieces 31 are interconnected in the longitudinal direction of the vehicle by a stretcher 32, which can be welded between the profiled crosspieces 31. It is possible to envisage several stretchers 32 between two adjacent profiled crosspieces 31.
Enfin, des équerres de reprise 33 sont prévues à chaque extrémité des traverses profilées 31, de sorte à permettre une fixation sur le soubassement, à savoir sur chaque longeron 11 et 12. On notera que le bac batteries 20 est fixé sur les longerons 11 et 12 par des points de fixation avec des vis 41, via des pattes 21, et que les équerres de reprise 33 partagent les mêmes points de fixation. Autrement dit, la structure de renfort 30 partage les mêmes points de fixation que le bac batteries 20, ce qui simplifie la conception.Finally, recovery brackets 33 are provided at each end of the profiled crosspieces 31, so as to allow fixing to the base, namely to each beam 11 and 12. It will be noted that the battery tray 20 is fixed to the beams 11 and 12 by fixing points with screws 41, via lugs 21, and the recovery brackets 33 share the same fixing points. In other words, the reinforcement structure 30 shares the same attachment points as the battery tray 20, which simplifies the design.
Les éléments de la structure de renfort 30 (les traverses profilées 31 et/ou les brancards 32, et/ou les équerres de reprise 33) peuvent être formés en acier à haute résistance. En particulier, on peut prévoir d’utiliser de la tôle à haute limite élastique (Re>220MPa), ou à très haute limite élastique (Re>400MPa) pour former ces éléments. On peut prévoir, de manière non limitative des épaisseurs comprises entre 0.8 mm et 1.5 mm par exemple, les équerres de reprise 33 pouvant être plus épaisses.The elements of the reinforcing structure 30 (the profiled crosspieces 31 and/or the stretchers 32, and/or the angle brackets 33) can be formed from high-strength steel. In particular, it is possible to use sheet metal with a high elastic limit (Re>220MPa), or a very high elastic limit (Re>400MPa) to form these elements. It is possible to provide, in a non-limiting manner, thicknesses comprised between 0.8 mm and 1.5 mm for example, the recovery brackets 33 possibly being thicker.
Enfin, les traverses profilées 31 et/ou les brancards 32 sont de préférence des structures creuses, et en particulier des tubes. On peut utiliser des tubes à section carrée ou rectangle, de section par exemple 40±20 mm x 40±20 mm. On peut toutefois aussi envisager des dimensions plus importantes en cas de besoin (par exemple sur un véhicule tout terrain, lourd ou à vocation sportive).Finally, the profiled crosspieces 31 and/or the stretchers 32 are preferably hollow structures, and in particular tubes. It is possible to use tubes with a square or rectangular section, of section for example 40±20 mm×40±20 mm. However, larger dimensions can also be considered if necessary (for example on an all-terrain, heavy or sports vehicle).
De manière préférentielle, la structure de renfort 30 peut être un composant mécano-soudé, de sorte à pouvoir être aisément manipulée et fixée sur le soubassement du véhicule. Cependant, on peut prévoir une structure interne boulonnée, ou même plusieurs sous-ensembles indépendants à fixer sur le soubassement.Preferably, the reinforcing structure 30 can be a mechanically welded component, so that it can be easily handled and fixed to the underbody of the vehicle. However, it is possible to provide a bolted internal structure, or even several independent sub-assemblies to be fixed to the base.
La figure 3 représente la même coupe que la figure 2, mais des traverses d’assises 42 ont été fixées par des vis 43 sur les traverses profilées 31. En effet, il est avantageux de tirer parti des traverses profilées 31 pour y fixer des éléments de châssis qui doivent supporter des charges, comme par exemple les traverses d’assise 42 qui supportent des sièges ou assises du véhicule (typiquement via les glissières des sièges avant, ou par fixation directe des sièges arrière).FIG. 3 shows the same cross-section as FIG. 2, but seat crosspieces 42 have been fixed by screws 43 to the profiled crosspieces 31. Indeed, it is advantageous to take advantage of the profiled crosspieces 31 to fix elements chassis which must support loads, such as for example the seat crosspieces 42 which support the seats or bases of the vehicle (typically via the slides of the front seats, or by direct fixing of the rear seats).
On constate que sur les figures 2 et 3, la hauteur totale du bac batteries 20 et de la structure de renfort 30 est inférieure à celle des longerons 11 et 12, ce qui permet de procurer une bonne compacité.It can be seen that in FIGS. 2 and 3, the total height of the battery tray 20 and of the reinforcing structure 30 is lower than that of the beams 11 and 12, which makes it possible to provide good compactness.
La figure 4 représente une vue de dessus du soubassement, avec de chaque côté les longerons 11 et 12, le bac batteries 20 sous la structure de renfort 30, et les traverses d’assise 42 en traits mixtes fins.FIG. 4 shows a top view of the base, with the longitudinal members 11 and 12 on each side, the battery tray 20 under the reinforcing structure 30, and the seat crosspieces 42 in thin dashed lines.
On constate que la structure de renfort 30 est quasiment aussi longue que le bac batteries 20, ce qui garantit que quelque soit l’endroit éventuel d’un choc latéral, une traverse profilée 31 reprendra les efforts de ce choc, et non le bac batteries 20.It can be seen that the reinforcing structure 30 is almost as long as the battery tray 20, which guarantees that whatever the possible location of a side impact, a profiled crosspiece 31 will take up the forces of this impact, and not the battery tray. 20.
Enfin, on peut noter que la longueur de la structure de renfort 30 est aisément adaptable en ajustant soit la longueur des brancards 32, soit en ajoutant ou supprimant des traverses profilées 31.Finally, it can be noted that the length of the reinforcing structure 30 is easily adaptable by adjusting either the length of the stretchers 32, or by adding or removing profiled crosspieces 31.
En conséquence, on peut aisément simplifier la structure interne du bac batteries 20, qui n’a plus besoin de participer à la résistance à un choc véhicule. Enfin, on notera que la fixation de la structure de renfort 30 est sans impact sur la forme du bac batteries 20, et en particulier sur son étanchéité, ce qui une fois encore procure une structure globale plus simple.Consequently, the internal structure of the battery box 20 can easily be simplified, which no longer needs to participate in the resistance to a vehicle impact. Finally, it will be noted that the attachment of the reinforcing structure 30 has no impact on the shape of the battery tray 20, and in particular on its sealing, which once again provides a simpler overall structure.
On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention.It will be understood that various modifications and/or improvements obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention described in the present description without departing from the scope of the invention.
Claims (10)
- un soubassement,
- un bac batteries (20) agencé entre deux parties latérales du soubassement, et renfermant au moins un dispositif de stockage d'énergie électrique,
caractérisé en ce que le châssis de véhicule comprend une structure de renfort (30) fixée sur le soubassement, distincte du bac batteries (20) et comprenant au moins une traverse profilée (31), de préférence tubulaire, joignant les deux parties latérales du soubassement.Vehicle chassis including:
- a basement,
- a battery box (20) arranged between two side parts of the base, and containing at least one electrical energy storage device,
characterized in that the vehicle chassis comprises a reinforcing structure (30) fixed to the base, separate from the battery tray (20) and comprising at least one profiled crosspiece (31), preferably tubular, joining the two lateral parts of the base .
- le bac batteries (20) présente une première dimension longitudinale,
- la structure de renfort (30) présente une deuxième dimension longitudinale,
et dans lequel la deuxième dimension longitudinale est égale ou supérieure à au moins 80% de la première longueur longitudinale.Vehicle chassis according to one of the preceding claims, in which:
- the battery tray (20) has a first longitudinal dimension,
- the reinforcing structure (30) has a second longitudinal dimension,
and wherein the second longitudinal dimension is equal to or greater than at least 80% of the first longitudinal length.
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