FR3138107A1 - Longeron de vehicule automobile avec feuillure courbee - Google Patents

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Damien Bessette
Raymond Ma
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PSA Automobiles SA
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PSA Automobiles SA
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
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    • B62D25/025—Side sills thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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Abstract

LONGERON DE VEHICULE AUTOMOBILE AVEC FEUILLURE COURBEE La présente invention concerne un longeron (6) de véhicule automobile comprenant un longeron intérieur (6.2) et un longeron extérieur (6.1) fixé audit longeron intérieur par une feuillure de jonction supérieure (8) et une feuillure de jonction inférieure (10), remarquable en ce qu’au moins une feuillure des feuillures de jonction supérieure et inférieure est décentrée transversalement, vers le longeron extérieur, sur au moins une portion centrale (B) du longeron. L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant deux longerons, remarquable en ce qu’au moins un, préférentiellement chacun, desdits deux longeron est selon l’invention. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 3)

Description

LONGERON DE VEHICULE AUTOMOBILE AVEC FEUILLURE COURBEE
La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement le domaine des longerons des véhicules automobiles.
La capacité d’un véhicule automobile à assurer la sécurité de ses occupants en cas de collision est évaluée par des tests de collision suivant différents protocoles déterminés par différents organismes comme notamment le China NCAP et/ou l’Euro NCAP, acronyme de « European New Car Assessment Program », un organisme international indépendant basé à Bruxelles en Belgique.
Parmi les différents protocoles de collision, on compte le protocole de choc latéral contre un poteau vertical, notamment à un angle de 75° et/ou 90° (angle présenté entre le véhicule et le poteau). Afin qu’un véhicule résiste au choc d’un tel protocole, celui-ci dispose d’une structure comportant des longerons permettant d’agir comme un moyen pour absorber l’énergie du choc latéral par déformation dudit longeron.
Les véhicules thermiques conventionnels disposent de longerons comprenant divers renforcements, par exemple, une augmentation d’épaisseur au droit des parois extérieures et intérieurs, des renforts internes, des cloisons, etc. De plus, d’autres éléments du véhicule automobile sont généralement renforcés, comme notamment le tunnel, le plancher, le pied milieu, le pavillon, etc. Ces différents renforcements permettent de limiter les intrusions dynamiques de portes, les effondrements de tunnel (engendrant des déchirures de plancher) et les plis et/ou les déchirures du longeron, ce qui permet aux véhicules thermiques de plus facilement obtenir des résultats satisfaisants lors des protocoles de choc latéral.
Toutefois, sur les dernières plateformes des véhicules automobiles comportant un bac pour accumulateurs d’énergie électrique de traction, couramment désigné bac batteries, la présence dudit bac implique une augmentation considérable de la masse à vide des véhicules électriques, ces derniers peuvent atteindre jusqu’à 2400 kg en masse à vide. Dans cette configuration, et afin que les véhicules électriques puissent viser des résultats satisfaisants aux protocoles de choc latéral, leurs longerons comprennent généralement un renfort correspondant à un profilé en aluminium apportant une raideur importante. En effet, le renfort en profilé d’aluminium présent dans les longerons des véhicules électriques permet de limiter l’intrusion du poteau lors du choc latéral et ainsi d’éviter tout contact avec le bac batteries qui engendrerait un départ de feu.
Cependant, l’ajout d’un tel profilé cause une forte ouverture des pieds A (avant) et C (arrière) (correspondant aux extrémités du longeron) lors des protocoles de choc latéral à 75° et/ou 90°, et plus précisément, le profilé cause une forte déchirure d’une feuillure du longeron initialement assemblée par des points de soudure.
Le document de brevet publié FR 3 111 320 A1 divulgue un renfort de longeron comprenant une zone centrale ayant une différente nuance d’acier et/ou d’épaisseur comparé à des zones latérales du renfort de manière à obtenir une plus grande résistance mécanique au droit de la zone centrale.
Cependant, la solution présentée par le document ne permet pas de pallier efficacement le problème technique, car elle ne renforce que la partie centrale du longeron et ne permet pas d’éviter la déchirure de la feuillure aux extrémités dudit longeron.
La présente 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 solution simple, performante et économique permettant d’améliorer le comportement des longerons d’un véhicule automobile lors des protocoles de collision afin de préserver d’autres composants dudit véhicule automobile.
À cet effet, l’invention a pour objet un longeron de véhicule automobile comprenant un longeron intérieur et un longeron extérieur fixé audit longeron intérieur par une feuillure de jonction supérieure et une feuillure de jonction inférieure,
remarquable en ce qu’au moins une feuillure des feuillures de jonction supérieure et inférieure est décentrée transversalement, vers le longeron extérieur, sur au moins une portion centrale du longeron.
Selon un mode de réalisation, le décentrage vers le longeron extérieur est d’au moins 10%, préférentiellement au moins 15%, plus préférentiellement au moins 20%, d’une largeur transversale du longeron, par rapport à une position transversalement centrale.
Selon un mode de réalisation, ledit longeron comprend deux extrémités longitudinales, l’au moins une feuillure présentant un profil longitudinal courbé de manière à ce qu’à chacune desdites deux extrémités longitudinales, ladite au moins une feuillure a un décentrage vers le longeron extérieur nul ou inférieur au décentrage transversal sur la portion centrale.
Selon un mode de réalisation, le profil longitudinal courbé présente une concavité dirigée vers le longeron intérieur.
Selon un mode de réalisation, le profil longitudinal courbé présente un rayon de courbure compris entre 800 et 2000 mm.
Selon un mode de réalisation, le longeron comprenant, en outre, un renfort longitudinal s’étendant entre les longerons intérieur et extérieur.
Selon un mode de réalisation, le renfort longitudinal est un profilé de section fermée.
Selon un mode de réalisation, chacun des longerons intérieur et extérieur présente une section en U couché, le renfort longitudinal étant logé dans lesdites sections en U couché.
Avantageusement, les sections en U couché sont opposées l'une à l'autre.
Avantageusement, chacun des longerons intérieur et extérieur comprend une aile supérieure verticale et une aile inférieure verticale, formant les feuillures de jonction.
Selon un mode de réalisation, le longeron extérieur présente une largeur transversale entre une paroi verticale externe dudit longeron extérieure et l’au moins une feuillure augmentant de la portion centrale vers au moins une extrémité longitudinale du longeron, et le longeron intérieur présente une largeur transversale entre une paroi verticale intérieur dudit longeron intérieur et l’au moins une feuillure, diminuant à partir de la portion centrale vers au moins une desdites extrémités longitudinales.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant deux longerons, remarquable en ce qu’au moins un, préférentiellement chacun, desdits deux longeron est selon l’invention.
De façon avantageuse, le longeron de la présente invention permet de maîtriser la flexion dudit longeron lors des différents protocoles de collision (choc latéral contre un poteau vertical à 75° et/ou à 90° et/ou choc frontal à faible recouvrement), et cela de manière simple ne nécessitant aucun rajout de pièces supplémentaires et aucun rajout de points/cordons de soudure au droit des feuillures, ce qui permet de maîtriser la masse des véhicules automobiles comportant de tels longerons, et de renforcer l’intérêt technique et économique de l’invention.
représente une vue en perspective d’une carrosserie d’un véhicule automobile comprenant un longeron selon l’invention ;
illustre de manière schématique une vue coupe du longeron représenté à la ;
représente une vue d’en dessous du longeron de la ;
représente en deux vues d’en dessous le comportement d’un longeron selon l’état de l’art, et du longeron selon l’invention lors d’un protocole de choc latéral.
 Description détaillée
Dans la présente description, les notions de « transversal » et « longitudinal », en relation avec des coupes, se réfère à la direction principale de l’objet dont il est question. Une coupe transversale d’un longeron longitudinal au véhicule automobile est alors transversale par rapport au véhicule automobile.
La représente une vue en perspective d’une carrosserie 2 d’un véhicule automobile 4 comprenant un longeron 6 selon l’invention.
Préférentiellement, le véhicule automobile 4 est un véhicule électrique comprenant un bac batterie (non représenté).
Avantageusement, le longeron 6 permet de garantir la rigidité de la carrosserie 4 afin d’éviter toute déchirure de ladite carrosserie lors d’un choc pouvant causer une intrusion risquant d’endommager le bac batteries.
A cet égard, le longeron 6 comprend un longeron extérieur 6.1, ainsi que d’autre composants visibles suivant la coupe transversale A-A illustrée à la .
Il est à noter que la a été fortement simplifiée afin de faciliter la lecture.
En référence à la , on peut voir que le longeron 6 comprend le longeron extérieur 6.1 et un longeron intérieur 6.2 fixé audit longeron extérieur 6.1 au moyen d’une feuillure de jonction supérieure 8 et une feuillure de jonction inférieure 10.
Préférentiellement, la feuillure supérieure 8 est sensiblement symétrique à la feuillure inférieure 10 suivant un plan horizontal P traversant le longeron 6 à mi-hauteur.
Le longeron 6 comprend, entre les longerons extérieur 6.1 et intérieur 6.2 un renfort longitudinal 12 correspondant à un profilé en aluminium de section fermée ayant une forme sensiblement rectangulaire et s’étendant, de préférence, sur toute une étendue longitudinale du longeron 6.
Dans cette configuration, chacun des longerons intérieur 6.2 et extérieur 6.1 présente une section en U couché, le renfort longitudinal 12 étant logé dans lesdites sections en U couché.
De préférence, les longerons intérieur 6.2 et extérieur 6.1 sont formées par des tôles d’acier embouties. A cet effet, leur assemblage est préférentiellement assuré par une multitude de points de soudures électriques au droit des feuillures de jonction 8 et 10, communément désignés par PSE.
Avantageusement, le renfort longitudinal 12 induit une raideur importante à la carrosserie du véhicule au droit du longeron 6, de manière à protéger davantage les intrusions du plancher et l’endommagement du bac batterie.
On peut voir également sur la que le longeron extérieur 6.1 présente une largeur transversale e entre une paroi verticale externe 5 dudit longeron extérieure 6.1 et la feuillure 8, 10. Parallèlement, le longeron intérieur 6.2 présente une largeur transversale i entre une paroi verticale intérieur 7 dudit longeron intérieur 6.2 et la feuillure 8, 10.
Les largeurs transversales e, i varient suivant la direction longitudinale, préférentiellement sur toute l’étendue du longeron 6. Une telle variation peut être observée à la .
La représente une vue d’en dessous du longeron 6 montrant une première extrémité longitudinale A, disposée vers l’amont du véhicule automobile 2 de la , et une deuxième extrémité longitudinale C, disposée vers l’aval du véhicule automobile 2 de la , et une portion centrale B disposée au centre du longeron 6 entre les deux extrémités longitudinales A et C.
On peut voir sur la que la feuillure 8, 10 est transversalement décentrée vers le longeron extérieur 6.1 et vers la paroi verticale externe 5, par rapport à une positon transversalement centrale (correspondant à un point situé à une moitié d’une largeur transversale w du longeron 6), au niveau de la portion centrale B. Préférentiellement, un tel décentrage vers le longeron extérieur 6.1 est compris entre 10% à 60% de largeur transversale w du longeron 6, et plus préférentiellement compris entre 15% et 45%, et encore plus préférentiellement compris entre 20% et 30%.
A cet effet, le profil courbé de la feuillure 8, 10 est sensiblement concave, avec une concavité dirigée vers le longeron intérieur 6.2.
Préférentiellement, la concavité du profil courbé de la feuillure 8, 10 peut être défini par un rayon de courbure compris entre 500 et 2500 mm, et préférentiellement compris entre 800 et 2000 mm, et encore plus préférentiellement compris entre 820 et 1925 mm. Avantageusement, au moins 95% du profil de la feuillure 8, 10 est courbé suivant le rayon de courbure.
La largeur transversale e du longeron extérieur 6.1 augmente à partir de la portion centrale B vers les extrémités A et C. Dans cette configuration, le longeron extérieur 6.1 présente une largeur e1 au niveau de la portion centrale B qui est inférieure aux largeurs e2 et e3 aux extrémités A et C, respectivement.
Préférentiellement, les largeurs e2 et e3 sont sensiblement égaux ou présente une différence correspondant à moins de 10% de l’une par rapport à l’autre. Cela permet de conserver une homogénéité de la répartition longitudinale des efforts lors d’un choc latéral.
Parallèlement, la largeur transversale i du longeron intérieur 6.2 diminue à partir de la portion centrale B vers les extrémités A et C. Dans cette configuration, le longeron intérieur 6.2 présente une largeur i1 au niveau de la portion centrale B qui est supérieure aux largeurs i2 et i3 aux extrémités A et C, respectivement.
Avantageusement, le profil courbé de la feuillure 8, 10 permet de diminuer l’effet de bras de levier au droit des extrémités longitudinales A et C, lors d’un choc latéral, tout en maintenant la rigidité procurée par le renfort longitudinal au longeron 6.
La représente en deux vues d’en dessous le comportement d’un longeron 6’ selon l’état de l’art, et du longeron 6 selon l’invention lors du protocole de choc latéral.
En référence à une partie gauche de la , on peut voir que le longeron 6’ de l’état de l’art ne comprend aucune courbure au niveau de sa feuillure 10’. A cet effet, suite au choc latéral, le longeron 6’ étant très raide dû à la présence d’un renfort longitudinal (non représenté), subit une déformation en forme de V ce qui induit un fort bras de levier au niveau de l’extrémité A’ entrainant une déchirure R de la feuillure 10’ et un déboutonnage des points de soudure électriques PSE.
En référence à une partie droite de la , on peut voir que même après le choc latéral, la feuillure 8, 10 ne subit aucune déchirure, et les PSE reste intactes. On observe également que le longeron 6 subit cette fois une déformation en √ plutôt qu’en V avec une portion sensiblement rectiligne proche de l’extrémité A, cela signifie que le bras de levier est nettement moins important que lors d’une déformation du longeron de l’état de l’art, alors que la raideur globale du longeron 6, procurée par le renfort longitudinal, reste inchangée.

Claims (10)

  1. Longeron (6) de véhicule automobile (2) comprenant un longeron intérieur (6.2) et un longeron extérieur (6.1) fixé audit longeron intérieur (6.2) par une feuillure de jonction supérieure (8) et une feuillure de jonction inférieure (10),
    caractérisé en ce qu’au moins une feuillure des feuillures de jonction supérieure (8) et inférieure (10) est décentrée transversalement, vers le longeron extérieur (6.1), sur au moins une portion centrale (B) du longeron (6).
  2. Longeron (6) selon la revendication 1, dans lequel le décentrage vers le longeron extérieur (6.1) est d’au moins 10%, préférentiellement au moins 15%, plus préférentiellement au moins 20%, d’une largeur transversale du longeron (6), par rapport à une position transversalement centrale.
  3. Longeron (6) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel ledit longeron (6) comprend deux extrémités longitudinales (A, C), l’au moins une feuillure (8, 10) présentant un profil longitudinal courbé de manière à ce qu’à chacune desdites deux extrémités longitudinales (A, C), ladite au moins une feuillure (8, 10) a un décentrage vers le longeron extérieur (6.1) nul ou inférieur au décentrage transversal sur la portion centrale (B).
  4. Longeron (6) selon la revendication 3, dans lequel le profil longitudinal courbé présente une concavité dirigée vers le longeron intérieur (6.2).
  5. Longeron (6) selon l’une des revendications 3 et 4, dans lequel le profil longitudinal courbé présente un rayon de courbure compris entre 800 et 2000 mm.
  6. Longeron (6) selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant, en outre, un renfort longitudinal (12) s’étendant entre les longerons intérieur (6.2) et extérieur (6.1).
  7. Longeron (6) selon la revendication 6, dans lequel le renfort longitudinal (12) est un profilé de section fermée.
  8. Longeron (6) selon l’une des revendications 6 et 7, dans lequel chacun des longerons intérieur (6.2) et extérieur (6.1) présente une section en U couché, le renfort longitudinal (12) étant logé dans lesdites sections en U couché.
  9. Longeron (6) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le longeron extérieur (6.1) présente une largeur transversale (e, e1, e2, e3) entre une paroi verticale externe (5) dudit longeron extérieure (6.1) et l’au moins une feuillure (8, 10) augmentant de la portion centrale (B) vers au moins une extrémité longitudinale (A, C) du longeron (6), et le longeron intérieur (6.2) présente une largeur transversale (i1, i2, i3) entre une paroi verticale intérieur (7) dudit longeron intérieur (6.2) et l’au moins une feuillure (8, 10), diminuant à partir de la portion centrale (B) vers au moins une desdites extrémités longitudinales (A, C).
  10. Véhicule automobile (2) comprenant deux longerons (6), caractérisé en ce qu’au moins un, préférentiellement chacun, desdits deux longeron (6) est selon l’une des revendications 1 à 9.
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