FR3143527A1 - Structure de plancher de véhicule équipée d’absorbeurs de choc latéral - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne une structure de plancher (10) de véhicule formée d’une partie avant (12) comprenant un châssis de cabine (120) et d’une partie arrière (14) comprenant deux longerons (16) et une pluralité de traverses (18) reliant les longerons, caractérisée en ce que chaque longeron (16) est équipé d’un absorbeur de choc latéral creux (20) de section transversale en forme d’oméga fixé au longeron (16) du côté opposé aux traverses (18) et s’étendant depuis le châssis de cabine sur une portion de longueur de la partie arrière, l’absorbeur de choc (20) présentant une partie centrale de section transversale en forme de U solidaire de deux ailes fixées à une paroi longitudinale verticale du longeron. Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

Structure de plancher de véhicule équipée d’absorbeurs de choc latéral
L’invention concerne une structure de plancher de véhicule équipée d’absorbeurs de choc latéral, notamment pour protéger un module de stockage de l’énergie ou un élément sensible des chocs latéraux.
Depuis plusieurs années, l’impact des véhicules sur les conditions environnementales est au centre des préoccupations des constructeurs automobiles et de leurs clients. En particulier, le véhicule électrique, à usage particulier ou utilitaire, apparaît aujourd’hui comme une nécessité pour répondre aux exigences de plus en plus sévères de réduction des émissions polluantes.
Certains véhicules utilitaires présentent une structure de plancher formée d’une partie avant comprenant un châssis de cabine et d’une partie arrière comprenant deux longerons et une pluralité de traverses reliant les longerons. La partie arrière est destinée à être équipée en usine, ou chez des carrossiers transformateurs, d’une structure adaptée au besoin du client. Cette structure vient reposer sur les longerons et traverses de la partie arrière tout en étant fixée à cette dernière. La structure peut être une cellule fermée, réfrigérée ou non, une benne à ridelles ou un simple plateau.
Lorsqu’un véhicule utilitaire de ce type, aussi appelé véhicule de type châssis cabine, comprend une batterie de traction électrique, le châssis doit assurer la protection de la batterie, notamment aux chocs latéraux, quelle que soit la structure qui équipe la partie arrière du châssis cabine. Cette protection est essentielle pour maintenir la batterie solidaire du véhicule en cas de choc latéral et éviter ainsi son endommagement ainsi que les inconvénients liés à un endommagement, à savoir les risques environnementaux liés à des fuites de produits chimiques dans l’environnement, les risques d’incendie liés à une dégradation importante de la batterie et les coûts de remplacement et de réparation de la batterie.
Le document EP2729348B1 décrit ainsi une structure de plancher pour véhicule comprenant deux longerons principaux reliés par des traverses entre lesquels sont disposés des modules de stockage d’énergie. Cette structure est intégrée au véhicule. Les traverses comprennent des zones de déformation à comportement défini. Il est également prévu deux longerons secondaires situés latéralement à l’extérieur des longerons principaux et reliés par deux traverses supérieures s’étendant au-dessus des longerons principaux et secondaires. Ces traverses supérieures sont solidaires d’une face supérieure horizontale des longerons et peuvent être fixées ou non aux longerons principaux. Les traverses supérieures présentent également des zones de déformation situées transversalement entre les longerons principaux et secondaires. Du fait de cet agencement des traverses supérieures, ces dernières peuvent être désolidarisées des longerons en cas de choc latéral, ce qui n’est pas souhaitable. Dans un mode de réalisation, des zones de déformation supplémentaires situées entre les longerons principaux et secondaires s’étendent transversalement dans le même plan que ces longerons, mais ne sont pas dans l’alignement des traverses. Si elles permettent d’absorber de l’énergie, ces zones de déformation supplémentaires sont cependant susceptibles d’engendrer une déformation des longerons principaux et une dégradation des modules de stockage d’énergie, ce qui n’est pas souhaitable. La structure décrite dans ce document présente également l’inconvénient d’être relativement complexe à mettre en œuvre et spécifique : elle ne peut pas être adaptée à une structure de plancher existante d’un véhicule.
Il existe donc un besoin pour une structure de plancher de véhicule permettant une protection efficace d’une batterie ou d’un élément sensible, en particulier limitant les risques de désolidarisation de la batterie ou de l’élément sensible, et qui soit simple à réaliser. Il existe également un besoin pour modifier facilement une structure de plancher de véhicule existante et y ajouter une protection latérale.
A cet effet, l’invention concerne une structure de plancher de véhicule formée d’une partie avant comprenant un châssis de cabine et d’une partie arrière comprenant deux longerons et une pluralité de traverses reliant les longerons, caractérisée en ce que chaque longeron est équipé d’un absorbeur de choc latéral creux de section transversale en forme d’oméga fixé au longeron du côté opposé aux traverses et s’étendant depuis le châssis de cabine sur une portion de longueur de la partie arrière, l’absorbeur de choc présentant une partie centrale de section transversale en forme de U solidaire de deux ailes fixées à une paroi longitudinale verticale du longeron.
Cet agencement permet de protéger de manière efficace et simple les longerons contre des chocs latéraux. Des structures de plancher existantes peuvent en outre être facilement renforcées latéralement sans avoir besoin de modifications structurelles.
Avantageusement, la partie centrale de chaque absorbeur de choc latéral peut comprendre des parois latérales reliées par une paroi de fond et les parois latérales peuvent être percées d’une pluralité de trous. Ceci permet d’ajuster le niveau d’effort de l’absorbeur de choc au niveau souhaité.
Avantageusement, chaque longeron peut être formé d’une première partie de section transversale en forme d’oméga et d’une deuxième partie assemblée à la première partie et fermant celle-ci, et la section transversale de chaque absorbeur de choc latéral peut être identique à la section transversale de la première partie de longeron. On peut alors utiliser un même outillage pour réaliser à la fois les longerons et les absorbeurs de choc latéral, ce qui permet de réduire le coût de fabrication de la structure de plancher.
Avantageusement, au moins un élément de renfort de section transversale en forme de U peut être fixé à la partie centrale de chaque absorbeur de choc latéral, chaque élément de renfort étant emboîté à l’intérieur ou à l’extérieur de la partie centrale et s’étendant sur au moins une partie de la longueur de l’absorbeur de choc latéral auquel il est solidarisé. Ceci permet de renforcer la structure d’un absorbeur de choc et/ou d’ajuster sa capacité à absorber l’énergie d’un choc.
L’élément de renfort peut notamment définir avec la partie centrale de l’absorbeur de choc latéral une cavité suivant une direction transversale de la structure de plancher. Lorsque l’élément de renfort est externe à l’absorbeur de choc latéral, on comprend qu’il est ainsi possible d’ajuster la dimension de l’absorbeur de choc suivant une direction transversale (en ajustant la dimension de la cavité dans cette direction par choix d’un élément de renfort de dimensions appropriées) et ainsi d’ajuster la quantité d’énergie pouvant être absorbée par l’absorbeur de choc latéral.
De manière générale, chaque absorbeur de choc latéral peut être fixé au longeron par vissage ou soudage, de préférence par vissage.
De manière générale également, chaque absorbeur de choc latéral peut être en aluminium ou en acier, de préférence en aluminium. On utilisera de préférence l’aluminium, et en particulier l’aluminium extrudé, pour réduire le poids par rapport à une solution en acier et réduire le cout des investissements en outillage (l’outillage pour une pièce en aluminium, notamment en aluminium extrudé est moins couteux qu’un outillage pour du profilage de pièce en acier).
La structure de plancher selon l’invention peut également comprendre une structure de support d’au moins un module de stockage de l’énergie fixée à la structure de plancher, sous celle-ci. La structure de support s’étend alors entre les longerons et les traverses de la partie arrière sur une portion de longueur de celle-ci. Dans ce cas, les absorbeurs de choc latéral s’étendent sur toute la longueur de cette portion de longueur de la partie arrière.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant une structure de plancher selon l’invention. L’invention est tout particulièrement adaptée aux véhicules électriques ou hybrides de type utilitaire.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatifs, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la est une vue en perspective d’une structure de plancher de véhicule selon un mode de réalisation de l’invention.
la est une vue agrandie d’une partie de la .
la représente une vue en perspective d’un absorbeur de choc latéral selon un autre mode de réalisation de l’invention.
la représente une vue en perspective d’un absorbeur de choc latéral selon encore un autre mode de réalisation de l’invention.
la représente une section transversale de la prise le long d’une traverse.
Dans la présente description, les termes avant, arrière, supérieur, inférieur, font référence aux directions avant et arrière du véhicule, lorsque la structure de plancher selon l’invention est montée sur le véhicule. Les axes X, Y, Z, correspondent respectivement à l’axe longitudinal (d’avant en arrière), transversal (orienté vers la droite du véhicule) et vertical du véhicule (et par conséquent de la structure de plancher), le véhicule dernier reposant sur un sol horizontal. La direction verticale correspond ainsi à la direction de la gravité.
La représente une structure de plancher 10 de véhicule formée d’une partie avant 12 comprenant un châssis de cabine 120 et d’une partie arrière 14 comprenant deux longerons 16 et une pluralité de traverses 18 reliant les longerons 16. Les longerons 16 de la partie arrière 14 sont typiquement solidaires d’un soubassement 121 du châssis de cabine 120.
De manière usuelle, pour davantage de rigidité, les longerons 16 et les traverses 18, typiquement en acier, sont des pièces allongées creuses, de préférence à section transversale fermée, par exemple à section rectangulaire ou parallélépipédique. Ces pièces allongées peuvent être formées en deux parties assemblées l’une à l’autre et définissant une cavité interne s’étendant suivant leur direction longitudinale. La cavité interne des longerons s’étend ainsi suivant la direction longitudinale de la structure de plancher 10 alors que la cavité interne des traverses s’étend suivant la direction transversale de la structure de plancher 10.
Dans les exemples représentés, chaque longeron 16 est formé d’une première partie 160 de section transversale en forme d’oméga et d’une deuxième partie 170 assemblée à la première partie et fermant celle-ci. La première partie 160 comprend une partie centrale 161 de section transversale en forme de U formée de deux parois latérales 162, 163 reliées par une paroi de fond 164, cette partie centrale 161 étant solidaire de deux ailes 17 qui sont fixées à la deuxième partie 170, généralement une plaque plane, tel que visible . Les parois latérales 162, 163 s’étendent ainsi verticalement suivant la direction longitudinale de la structure de plancher 10. Chaque longeron 16 s’étend ainsi verticalement sur une hauteur LHet s’étend transversalement sur une longueur LL(voir ).
Selon l’invention, chaque longeron 16 est équipé d’un absorbeur de choc latéral creux 20 qui va permettre d’absorber les chocs transversaux subis par la structure de plancher 10.
A cet effet, chaque absorbeur de choc latéral 20 est de section transversale en forme d’oméga et est fixé au longeron 16 du côté opposé aux traverses. En outre, chaque absorbeur de choc latéral 20 s’étend depuis le châssis de cabine 120 sur une portion de longueur de la partie arrière 12. En particulier, l’absorbeur de choc latéral 20 présente une partie centrale 21 de section transversale en forme de U solidaire de deux ailes 22 fixées à la paroi longitudinale verticale 162 du longeron. La fixation de l’absorbeur de choc 20 au longeron peut être réalisée par soudage, par exemple par soudage par points ou autre, ou encore par vissage. On pourra en outre réaliser l’absorbeur de choc 20 en acier ou en aluminium.
La partie centrale 21 de section transversale en forme de U de l’absorbeur de choc 20 est ici formée de deux parois latérales 210, 211 reliées par une paroi de fond 212. De manière générale, les différentes parois de l’absorbeur de choc 20 sont typiquement orientées à angle droit les unes par rapport aux autres, tel que représenté sur les figures. L’invention n’est toutefois pas limitée à ce mode de réalisation et une orientation différente des parois les unes par rapport aux autres pourraient être envisagées, pourvu que les ailes 22 s’étendent dans un même plan pour leur fixation à la paroi 162 du longeron et que l’absorbeur de choc présente une section transversale dont la forme est similaire à un oméga (Ω).
L’absorbeur de choc latéral 20 définit ainsi une cavité longitudinale 23 avec le longeron 16 qui va permettre une absorption des chocs latéraux.
L’absorbeur de choc latéral 20 présente notamment une dimension L mesurée suivant la direction transversale et une dimension H mesurée verticalement. En ajustant la longueur de la dimension L, il est possible d’ajuster la quantité d’énergie que l’absorbeur de choc sera capable d’absorber lors d’un choc.
Afin d’ajuster la résistance à l’effort de l’absorbeur de choc 20, on pourra percer ses parois latérales 210, 211 de trous 24, tel que représenté . Les dimensions et le nombre de trous 24 pourront être choisis en fonction de la résistance à l’effort souhaitée.
Pour simplifier la réalisation de la structure de plancher 10, chaque absorbeur de choc latéral 20 peut présenter une section transversale identique à la section transversale de la première partie 161 d’un longeron. Les dimensions LHet LLdu longeron 16 sont alors identiques aux dimensions L et H respectivement d’un absorbeur de choc 20 (voir ). Chaque longeron 16 et absorbeur de choc 20 peut ainsi être réalisé en utilisant le même outillage, l’absorbeur de choc 20 étant tourné de 90° par rapport au longeron en utilisation, tel que visible .
Tel que représenté sur les figures 3 et 4, chaque absorbeur de choc latéral 20 peut en outre être équipé d’un ou plusieurs éléments de renfort 30, 30’ de section transversale en forme de U, lequel est fixé à la partie centrale 161 d’un absorbeur de choc latéral. En particulier, tel que représenté sur les figures 3 et 4, l’élément de renfort 30 est emboîté à l’extérieur de la partie centrale 161 (voir ) ou l’élément de renfort 30’ est emboîté à l’intérieur de la partie centrale 161 ( ). Dans tous les cas, l’élément de renfort 30, 30’ s’étend sur au moins une partie de la longueur de l’absorbeur de choc latéral auquel il est solidarisé, de préférence sur toute sa longueur (suivant la direction longitudinale). On pourra ainsi prévoir un ou plusieurs éléments de renfort 30, 30’ pour chaque longeron, ou un seul élément de renfort 30, 30’. Eventuellement, un absorbeur de choc peut comporter au moins un élément de renfort 30 extérieur et au moins un élément de renfort 30’ intérieur.
Chaque élément de renfort 30, 30’ est formé de deux parois latérales 31a, 31b ; 31’a, 31’b respectivement, reliées entre elles par une paroi de fond 31c, 31’c respectivement, tel que représenté sur les figures 3 et 4. Du fait de l’emboîtement, les parois latérales 31a, 31b ; 31’a, 31’b sont ainsi en appui partiellement (sur une longueur ℓ par exemple – voir ) ou entièrement ( ) sur les parois latérales 210, 211 de la partie centrale de l’absorbeur de choc latéral.
Lorsque l’élément de renfort 30 est situé à l’extérieur de l’absorbeur de choc 20, il peut notamment définir une cavité 32 avec ce dernier tel que représenté . Cette cavité 32 permet d’allonger l’absorbeur de choc transversalement, sa longueur L’ étant supérieure à la longueur L de l’absorbeur de choc seul. Ceci permet d’absorber davantage d’énergie.
Lorsque l’élément de renfort 30’ est situé à l’extérieur de l’absorbeur de choc 20, il peut définir ou non une cavité avec ce dernier. Dans l’exemple représenté , l’élément de renfort 30’ vient simplement en appui contre la paroi de fond de l’absorbeur de choc pour le renforcer structurellement. On pourrait toutefois l’écarter transversalement pour créer une cavité avec le fond de l’absorbeur de choc.
Quel que soit le mode de réalisation, l’élément de renfort 30, 30’, qui peut être en acier ou en aluminium, est avantageusement fixé par soudure à l’absorbeur de choc 20. On pourra notamment réaliser l’élément de renfort 30, 30’ de manière à ce que ses parois latérales 31a, 31b ; 31’a, 31’b soient en appui sur les parois latérales 210, 211 de la partie centrale de l’absorbeur de choc latéral sur une longueur suffisante pour réaliser la fixation par soudage. Si les parois latérales de l’absorbeur de choc sont percées de trous, le ou les éléments de renfort peuvent alors avantageusement être agencés de manière à ne pas fermer les trous.
On notera que les différents modes de réalisation précédemment décrits (présence ou absence de trous 24 et d’éléments de renfort 30, 30’) peuvent être combinés selon la résistance souhaitée pour l’absorbeur de choc.
La structure de plancher 10 selon l’invention permet ainsi de protéger un ou plusieurs modules de stockage d’énergie 40, tels que des modules de batterie électrique, typiquement supportés par une structure de support 50 qui est fixée à la structure de plancher, sous celle-ci, généralement aux longerons 16. Tel que visible sur les figures 1 et 5, la structure de support 50 s’étend entre les longerons 16 et les traverses 18 de la partie arrière sur une portion de longueur de celle-ci. La structure de support 50 s’étend également en partie sous le soubassement 121 du châssis de cabine 120. Tel que représenté sur ces figures, les deux absorbeurs de choc latéral 20 s’étendent sur toute la longueur de la portion de longueur de la partie arrière sur laquelle s’étend la structure de support 50. Ainsi en cas de choc latéral, l’absorbeur de choc latéral 20 peut absorber l’énergie du choc, limiter la déformation du longeron de la structure de plancher auquel il est fixé, et ainsi limiter le risque d’une rupture des fixations de la structure de support 50 à ce longeron.
Les absorbeurs de choc latéral 20 permettent en outre de choisir une structure de support 50 conçue pour participer à la protection des modules de stockage d’énergie 40 ou non. On notera que ce type d’absorbeur de choc latéral 20 peut également équiper un véhicule thermique lorsqu’un élément sensible (réservoir ou autre) que l’on souhaite protéger des chocs latéraux est fixé à la structure de plancher à proximité du châssis de cabine. L’invention peut ainsi aussi bien s’appliquer à un véhicule automobile thermique qu’à un véhicule automobile électrique, bien qu’une utilisation pour un véhicule automobile électrique ou hybride soit préférée.

Claims (9)

  1. Structure de plancher (10) de véhicule formée d’une partie avant (12) comprenant un châssis de cabine (120) et d’une partie arrière (14) comprenant deux longerons (16) et une pluralité de traverses (18) reliant les longerons, caractérisée en ce que chaque longeron (16) est équipé d’un absorbeur de choc latéral creux (20) de section transversale en forme d’oméga fixé au longeron (16) du côté opposé aux traverses (18) et s’étendant depuis le châssis de cabine sur une portion de longueur de la partie arrière, l’absorbeur de choc (20) présentant une partie centrale (21) de section transversale en forme de U solidaire de deux ailes (22) fixées à une paroi longitudinale verticale (162) du longeron.
  2. Structure de plancher (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie centrale (21) de chaque absorbeur de choc latéral comprend des parois latérales (210, 211) reliées par une paroi de fond (212) et en ce que les parois latérales (210, 211) sont percées d’une pluralité de trous (24).
  3. Structure de plancher (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque longeron (16) est formé d’une première partie (161) de section transversale en forme d’oméga et d’une deuxième partie (170) assemblée à la première partie et fermant celle-ci, et en ce que la section transversale de chaque absorbeur de choc latéral est identique à la section transversale de la première partie (161) de longeron.
  4. Structure de plancher (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu’au moins un élément de renfort (30, 30’) de section transversale en forme de U est fixé à la partie centrale (21) de chaque absorbeur de choc latéral (20), chaque élément de renfort (30, 30’) étant emboîté à l’intérieur ou à l’extérieur de la partie centrale (21) et s’étendant sur au moins une partie de la longueur de l’absorbeur de choc latéral auquel il est solidarisé.
  5. Structure de plancher (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’élément de renfort (30, 30’) définit avec la partie centrale (21) de l’absorbeur de choc latéral une cavité (32) suivant une direction transversale de la structure de plancher.
  6. Structure de plancher (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque absorbeur de choc latéral (20) est fixé au longeron (16) par vissage ou soudage.
  7. Structure de plancher (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque absorbeur de choc latéral (20) est en aluminium ou en acier, de préférence en aluminium.
  8. Structure de plancher (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu’elle comprend une structure de support (50) d’au moins un module de stockage de l’énergie (40) fixée à la structure de plancher (10), sous celle-ci, la structure de support (50) s’étendant entre les longerons (16) et les traverses (18) de la partie arrière (14) sur une portion de longueur de celle-ci,
    et en ce que les absorbeurs de choc latéral (20) s’étendent sur toute la longueur de cette portion de longueur de la partie arrière.
  9. Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend une structure de plancher (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
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