FR3119597A1 - Plancher de vehicule automobile avec brancards deportes pour caisson de batteries de traction - Google Patents
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Abstract
PLANCHER DE VEHICULE AUTOMOBILE AVEC BRANCARDS DEPORTES POUR CAISSON DE BATTERIES DE TRACTION L’invention a trait à une structure de véhicule automobile (2), comprenant un plancher (4) ; deux poutres avant (10.1, 10.2) s’étendant longitudinalement depuis l’avant du plancher sous une partie avant du plancher (4) ; deux poutres latérales (12.1, 12.2) s’étendant longitudinalement sous le plancher (4) depuis la partie avant dudit plancher ; dans laquelle chacune des deux poutres latérales (12.1, 12.2) présente un recouvrement longitudinal extérieur avec une des deux poutres avant (10.1, 10.2) qui est adjacente, et est fixée à ladite poutre avant par un caisson transversal (14.1, 14.2). (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 1)
Description
L’invention a trait au domaine technique des véhicules automobiles, plus particulièrement à la structure de véhicules automobiles.
Le développement des véhicules automobiles à traction électrique, pure ou hybride, connait un essor important. Ce développement nécessite de loger des accumulateurs d’énergie électrique, plus couramment désignés batteries de traction, sur la structure des véhicules automobiles. Il est courant de loger ces batteries de traction sous le plancher de la structure de véhicule automobile, au moyen d’un caisson. Les batteries de traction ont une masse significative au point de modifier le comportement de la structure du véhicule automobile lors de chocs. En particulier, les tests de choc frontal, notamment contre une barrière mobile déformable avec recouvrement partiel (désigné par l’expression anglo-saxonne « Mobile Progressive Deformable Barrier » suivant la norme EURO-NCAP), et contre une barrière rigide et fixe sur la toute la largeur du véhicule (désigné par l’expression anglo-saxonne « Full Width Rigid Barrier » suivant la norme EURO-NCAP), imposent des contraintes de déformation importantes au niveau des deux poutres longitudinales s’étendant depuis le compartiment moteur jusque sous le plancher et couramment désignées brancards. La masse ajoutée par un caisson de batteries de traction sous le plancher dégrade le comportement en cas de test de choc frontal. De plus, la position des brancards sous le plancher n’est pas favorable au placement des batteries de traction en ce qu’il est souhaitable de placer les batteries de traction directement sous le plancher.
Le document de brevet publié FR 3 038 574 A1 aborde la problématique de test de choc frontal à recouvrement partiel correspondant à 25% de la largeur du véhicule, où les brancards ne participent pas ou peu à la reprise d’effort et de déformation. Il apporte pour solution de prévoir un renfort reliant mécaniquement chacun des longerons latéraux, aussi désignés bas de caisse, à la poutre longitudinale ou brancard adjacent situé sous le plancher, et ce à l’avant du plancher. Cette solution est particulièrement intéressante pour les chocs à recouvrement à 25% mais manque d’apporter une solution aux chocs frontaux à recouvrement plus grand impliquant au moins un des brancards, en présence d’une masse importante sous le plancher.
L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une structure de véhicule qui soit compatible aux tests de choc frontal en présence de batteries de traction sous le plancher et qui favorise le placement desdites batteries sous le plancher.
L’invention a pour objet une structure de véhicule automobile, comprenant un plancher ; deux poutres avant s’étendant longitudinalement depuis l’avant du plancher sous une partie avant du plancher ; deux poutres latérales s’étendant longitudinalement sous le plancher depuis la partie avant dudit plancher ; remarquable en ce que chacune des deux poutres latérales présente un recouvrement longitudinal extérieur avec une des deux poutres avant qui est adjacente, et est fixée à ladite poutre avant par un caisson transversal.
Par recouvrement longitudinal extérieur on entend, outre le recouvrement longitudinal, que la poutre latérale est située, transversalement, à l’extérieur de la poutre avant correspondante.
Selon un mode avantageux de l’invention, chacun des deux caissons transversaux comprend au moins une patte et/ou des parois en contact avec chacune de la poutre latérale et de la poutre avant correspondantes.
Selon un mode avantageux de l’invention, chacun des deux caissons transversaux forme entre la poutre avant et la poutre latérale correspondantes un profilé transversal de section en U avec, aux extrémités de la section en U, des ailes de fixation contre le plancher.
Selon un mode avantageux de l’invention, le profilé transversal de chacun des caissons transversaux s’étend suivant une direction principale perpendiculaire à une direction longitudinale de la structure de véhicule automobile.
Selon un mode avantageux de l’invention, la section en U du profilé de chacun des caissons transversaux présente une largeur d’au moins 100mm.
Selon un mode avantageux de l’invention, chacun des deux caissons transversaux comprend à une extrémité intérieure une paroi avec une section transversale en escalier épousant le profilé avant correspondant et se terminant par une aile fixée contre le plancher.
Selon un mode avantageux de l’invention, chacun des deux caissons transversaux comprend à une extrémité arrière une paroi avec une section transversale en escalier épousant une extrémité arrière du profilé avant correspondant et se terminant par une aile fixée contre le plancher. Cette paroi et cette aile sont avantageusement formées par un prolongement vers l’intérieur du profilé transversal formé par le caisson transversal.
Selon un mode avantageux de l’invention, chacun des deux caissons transversaux s’étend entre la poutre avant et la poutre latérale correspondantes sur une longueur d’au moins 150mm.
Selon un mode avantageux de l’invention, la structure de véhicule automobile comprend, en outre, dans un prolongement de chacun des deux profilés avant une patte de fixation pour un caisson d’accumulateurs d’énergie électrique, rapportée sur ou formée par le caisson transversal correspondant.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant une structure de véhicule automobile avec un plancher ; et un caisson de d’accumulateurs d’énergie électrique disposé sous le plancher ; remarquable en ce que la structure de véhicule automobile est selon l’invention, le caisson s’étendant transversalement entre les deux profilés latéraux, directement à l’arrière des deux caissons transversaux.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent à la structure de véhicule automobile de loger des accumulateurs d’énergie électrique, ou batteries de traction, tout en conservant un comportement satisfaisant en cas de choc frontal, et ce de manière économique. Plus particulièrement, l’écartement plus grand des deux poutres latérales permet de loger le caisson en question entre les desdites deux poutres latérales, contre le plancher, limitant l’encombrement vertical et permettant au véhicule automobile de conserver une garde au sol conventionnelle pour les véhicules automobiles à traction à combustible fossile.
Description détaillée
La représente de manière schématique, en vue de dessous, une structure de véhicule automobile selon l’invention.
La structure de véhicule automobile 2 comprend, classiquement, un plancher 4 constitué d’une moitié gauche 4.1 et d’une moitié droite 4.2, reliées entre elle par un tunnel central 6. Un longeron latéral 8, également désigné bas de caisse, est disposé à chacun des deux bords latéraux du plancher 4.
La structure de véhicule automobile 2 comprend également deux poutres avant 10.1 et 10.2 s’étendant depuis l’avant du plancher 4 sous une partie avant dudit plancher 4. Ces deux poutres avant 10.1 et 10.2 sont également désignées brancards avant par analogie aux brancards d’une civière formant deux poutres longitudinales généralement parallèles et éventuellement profilées verticalement à leurs extrémités. Plus précisément les deux poutres avant 10.1 et 10.2 s’étendent depuis un compartiment moteur ou plus généralement un compartiment avant (en l’absence de moteur) où elles supportent une traverse avant de pare-chocs via des caissons déformables en compression (« crashboxes), ces éléments n’étant toutefois pas représentés. De manière connue, les poutres avant 10.1 et 10.2 peuvent présenter un profil coudé dans un plan vertical et longitudinal, de manière à évoluer d’une hauteur supérieure dans le compartiment avant ou moteur vers une hauteur inférieure sous le plancher 4. Comme cela est visible à la , chacune des deux poutres avant 10.1 et 10.2 présente un profil rectiligne dans un plan horizontal parallèle au plancher 4 jusqu’à son extrémité arrière 10.1.1 et 10.2.1 sur une partie avant du plancher 4.
La structure de véhicule automobile 2 comprend également deux poutres latérales 12.1 et 12.2, également désignées brancards latéraux. Comme cela est visible à la , les deux poutres latérales 12.1 et 12.2 s’étendent de manière parallèle sous le plancher 4 depuis la partie avant dudit plancher jusqu’à une partie arrière (non représentée). Les deux poutres latérales 12.1 et 12.2 présentent un écartement supérieur à l’écartement des deux poutres avant 10.1 et 10.2. Ainsi, la poutre latérale gauche 12.1 est située latéralement davantage vers l’extérieur que la poutre avant gauche 10.1, et similairement, la poutre latérale droite 12.2 est située latéralement davantage vers l’extérieur que la poutre avant droite 10.2. On peut observer que les poutres latérales 12.1 et 12.2 peuvent présenter chacune un profil généralement rectiligne dans un plan horizontal parallèle au plancher 4. Elles présentent un recouvrement longitudinal avec les poutres avant 10.1 et 10.2. Plus spécifiquement les extrémités avant 12.1.1 et 12.2.1 de chacune des deux poutres latérales 12.1 et 12.2 sont davantage vers l’avant que les extrémités arrière 10.1.1 et 10.2.1 des poutres avant 10.1 et 10.2. Le recouvrement est avantageusement supérieur à 200mm. Il est également avantageusement inférieur à 500mm.
La structure de véhicule automobile 2 comprend, en outre, deux caissons transversaux 14.1 et 14.2 assurant une liaison rigide entre, d’une part, les poutres avant 10.1 10.2 et, d’autre part, les poutres latérales 12.1 et 12.2, respectivement. Les caissons transversaux gauche 14.1 et droite 14.2 sont représentés schématiquement à la , étant entendu que de nombreuses mises en œuvre sont possibles. Chacun des deux caissons transversaux 14.1 et14.2 s’étend entre la poutre avant 10.1 et 10.2 et la poutre latérale 12.1 ou 12.2 correspondantes sur une longueur d’au moins 150mm. Chacun des caissons transversaux 14.1 et 14.2 comprend des pattes et/ou des parois en contact avec chacune de la poutre latérale et de la poutre avant correspondantes, de manière assurer une liaison suffisamment rigide. Chacun des caissons transversaux 14.1 et 14.2 est également fixé directement au plancher 4. Chacun des caissons transversaux 14.1 et 14.2 forme une poutre transversale courte présentant un moment quadratique en flexion dans un plan horizontal parallèle au plancher qui est avantageusement supérieur ou égal à chacun des moments quadratiques en flexion dans le même plan des poutres avant 10.1 et 10.2 et des poutre latérales 12.1 et 12.2. Les caissons transversaux 14.1 et 14.2 s’étendent suivant une direction transversale avantageusement perpendiculaire à la direction longitudinale ou formant avec la direction perpendiculaire un angle inférieur à 30°, préférentiellement 20°, plus préférentiellement 10°.
La construction des poutres avant et latérales et des caissons transversaux qui vient d’être décrite procure un espace 16 de forme généralement rectangulaire particulièrement adapté à la réception d’un caisson de batteries de traction (non représenté en tant que tel mais correspondant à l’espace 16). Cet espace 16 peut s’étendre latéralement jusqu’aux poutres latérales 12.1 et 12.2, celles-ci pouvant alors servir de zones d’ancrage du caisson de batterie de traction. Toutefois en fonction de la construction du caisson de batteries de traction et de la hauteur des poutres latérales 12.1 et 12.2, il est envisageable que le caisson en question s’étende latéralement au-delà des poutres latérales 12.1 et 12.2.
Les caissons transversaux 14.1 et 14.2 peuvent également former une zone de fixation du caisson de batteries de traction ou former une zone d’ancrage d’une telle fixation.
La construction des poutres avant et latérales et des caissons transversaux qui vient d’être décrite permet ainsi une bonne reprise par les poutres latérales 12.1 et 12.2 des efforts essentiellement de compression longitudinale, en cas de choc frontal, et ainsi de préserver l’espace 16 situé directement à l’arrière des poutres avant 10.1 et 10.2.
La est une vue de détail du caisson transversal gauche 14.1 et des portions de la poutre avant 10.1 et de la poutre latérale 10.2 en contact avec le caisson en question. Le caisson transversal 14.1 est avantageusement formé par une tôle métallique découpée et emboutie.
Le caisson transversal 14.1 peut comprendre une partie centrale formant un profilé transversal 14.1.1 s’étendant transversalement entre la poutre avant 10.1 et la poutre latérale 12.1, en l’occurrence de section en U avec, aux extrémités de la section en U, des ailes 14.1.2 fixées contre le plancher 4, plus précisément la moitié gauche 4.1 du plancher 4. La section en U présente avantageusement une largeur d’au moins 100mm.
Le caisson transversal 14.1 peut comprendre également une patte 14.1.3 recouvrant la poutre latérale 12.1. Cette patte 14.1.3 est en l’occurrence dans le prolongement de la partie centrale de la section en U de la portion principale 14.1.1. On peut observer que cette patte 14.1.3 recouvre transversalement au moins 80% de la face adjacente de la poutre latérale 12.1 et s’étend longitudinalement sur au moins 80% de l’étendue de la partie centrale de la section en U du profilé transversal 14.1.1.
Le caisson transversal 14.1 peut comprendre également à une extrémité intérieure une paroi avec une section transversale en escalier 14.1.4 épousant le profilé avant correspondant 10.1 et se terminant par une aile 14.1.5 fixée contre le plancher 4, plus précisément la moitié gauche 4.1 du plancher 4. La paroi en escalier 14.1.4 peut s’étendre longitudinalement au-delà du profilé transversal 14.1.1, en particulier vers l’avant. A cet effet, cette prolongation peut présenter une section en U avec une aile 14.1.6 opposée à l’aile 14.1.5 à l’extrémité de la section en escalier au niveau du profilé transversal 14.1.1. Cette construction permet une liaison particulièrement rigide et efficace en flexion dans un plan parallèle au plancher comprenant les poutres avant et latérale et le caisson transversal.
Avantageusement, le caisson transversal 14.1 comprend à une extrémité arrière une paroi avec une section transversale en escalier épousant l’extrémité arrière du profilé avant correspondant 10.1 et se terminant par une aile fixée contre le plancher 4. Cette paroi et cette aile sont en l’occurrence dans le prolongement vers l’intérieur de la partie arrière de la section en U du profilé transversal 14.1.1. Cette paroi et cette aile forment ainsi une retenue du profilé avant correspondant 10.1.
Une patte de fixation 18 du caisson de batteries de traction peut être formée par ou sur le caisson transversal 14.1. Dans le cas de la , cette patte de fixation 18 est formée par un embouti rapporté sur le caisson transversal 14.1.
Il est entendu que ce vient d’être décrit en relation avec la , correspondant au côté gauche de la structure de véhicule automobile, s’applique de manière identique par symétrie au côté droit.
Claims (10)
- Structure de véhicule automobile (2), comprenant :
- un plancher (4) ;
- deux poutres avant (10.1, 10.2) s’étendant longitudinalement depuis l’avant du plancher sous une partie avant du plancher (4) ;
- deux poutres latérales (12.1, 12.2) s’étendant longitudinalement sous le plancher (4) depuis la partie avant dudit plancher ;
caractérisée en ce que
chacune des deux poutres latérales (12.1, 12.2) présente un recouvrement longitudinal extérieur avec une des deux poutres avant (10.1, 10.2) qui est adjacente, et est fixée à ladite poutre avant par un caisson transversal (14.1, 14.2). - Structure de véhicule automobile (2), selon la revendication 1, dans laquelle chacun des deux caissons transversaux (14.1, 14.2) comprend au moins une patte (14.1.3) et/ou des parois (14.1.4) en contact avec chacune de la poutre latérale (12.1, 12.2) et de la poutre avant (10.1, 10.2) correspondantes.
- Structure de véhicule automobile (2), selon l’une des revendications 1 et 2, dans laquelle chacun des deux caissons transversaux (14.1, 14.2) forme entre la poutre avant (10.1, 10.2) et la poutre latérale (12.1, 12.2) correspondantes un profilé transversal (14.1.1) de section en U avec, aux extrémités de la section en U, des ailes de fixation (14.1.2) contre le plancher (4).
- Structure de véhicule automobile (2), selon la revendication 3, dans laquelle le profilé transversal (14.1.1) de chacun des caissons transversaux (14.1, 14.2) s’étend suivant une direction principale perpendiculaire à une direction longitudinale de la structure de véhicule automobile.
- Structure de véhicule automobile (2), selon l’une des revendications 3 et 4, dans laquelle la section en U du profilé transversal (14.1.1) de chacun des caissons transversaux (14.1, 14.2) présente une largeur d’au moins 100mm.
- Structure de véhicule automobile (2), selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle chacun des deux caissons transversaux (14.1, 14.2) comprend à une extrémité intérieure une paroi avec une section transversale en escalier (14.1.4) épousant le profilé avant correspondant (10.1, 10.2) et se terminant par une aile (14.1.5) fixée contre le plancher (4).
- Structure de véhicule automobile (2), selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle chacun des deux caissons transversaux (14.1, 14.2) comprend à une extrémité arrière une paroi avec une section transversale en escalier épousant une extrémité arrière du profilé avant correspondant et se terminant par une aile (14.1.2) fixée contre le plancher (4).
- Structure de véhicule automobile (2), selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle chacun des deux caissons transversaux (14.1, 14.2) s’étend entre la poutre avant (10.1, 10.2) et la poutre latérale (12.1, 12.2) correspondantes sur une longueur d’au moins 150mm.
- Structure de véhicule automobile (2), selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant, en outre, dans un prolongement de chacun des deux profilés avant (10.1, 10.2) une patte de fixation (18) pour un caisson d’accumulateurs d’énergie électrique, rapportée sur ou formée par le caisson transversal correspondant (14.1, 14.2).
- Véhicule automobile comprenant :
- une structure de véhicule automobile (2) avec un plancher (4) ; et
- un caisson de d’accumulateurs d’énergie électrique disposé sous le plancher (4) ;
caractérisé en ce que la structure de véhicule automobile (2) est selon l’une des revendications 1 à 9, le caisson s’étendant transversalement entre les deux profilés latéraux (12.1, 12.2), directement à l’arrière des deux caissons transversaux (14.1, 14.2).
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Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Effective date: 20240423 |