WO2015118268A1 - Element de carrosserie automobile comportant une doublure en treillis - Google Patents

Element de carrosserie automobile comportant une doublure en treillis Download PDF

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WO2015118268A1
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lattice structure
body element
wall
automotive body
motor vehicle
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English (en)
Inventor
Jean-Francois Lerooy
Pierre Brissard
Francois Baudlot
Original Assignee
Renault S.A.S.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/001—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material
    • B62D29/005—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material preformed metal and synthetic material elements being joined together, e.g. by adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B62D25/08—Front or rear portions
    • B62D25/10—Bonnets or lids, e.g. for trucks, tractors, busses, work vehicles
    • B62D25/105—Bonnets or lids, e.g. for trucks, tractors, busses, work vehicles for motor cars

Definitions

  • the present invention relates generally to the structure of a motor vehicle.
  • It relates more particularly to an automobile body element having an outer wall and an inner liner fixed to one another.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the manufacture of a hood.
  • Each component of the structure of a motor vehicle is designed to meet many constraints, including resistance under stress, impact resistance, and "process" (to be easily industrialized). This is the reason why this structure usually has a high weight. The weight of this structure must however be limited at best so as to reduce the energy required to move the vehicle.
  • the hood must indeed have good resistance to temperature (external and internal), a significant stiffness not to deform when a technician maneuver to access the powertrain, and a capacity to absorb a large amount of energy in case of impact against a pedestrian.
  • the cover is then made of an outer wall (commonly called “skin") and an inner liner which is provided to stiffen the outer wall.
  • the present invention proposes an automobile bodywork element which is constituted in such a way that it complies with the abovementioned constraints and that it also has a reduced weight.
  • an automobile bodywork element as defined in the introduction, wherein at least a portion of the inner liner comprises a lattice structure.
  • the inner liner has a reduced weight, which can significantly reduce the overall weight of the body element without reducing its structural qualities.
  • the volume of material required to manufacture the inner liner can be about four times lower than that required by the manufacture of a pressed sheet metal liner.
  • the mass of the inner liner can be divided by four or even ten depending on the material used to make the inner liner.
  • the invention is also particularly advantageous insofar as, by breaking, the rods constituting the lattice structure dissipate a significant energy, which allows to absorb a high energy in case of impact against a pedestrian.
  • the inner lining is entirely constituted by said lattice structure
  • said lattice structure has a three-dimensional shape; said lattice structure is mainly composed of identical elements, preferably of pyramidal shapes;
  • said lattice structure consists of straight rods interconnected at their ends;
  • said lattice structure is made of composite material; said lattice structure is made of metallic material;
  • said lattice structure is made from at least one metal plate cut to present apertures of identical shape
  • said lattice structure comprises at least about ten openings
  • said lattice structure is assembled to said outer wall by hot gluing
  • said outer wall is formed of a stamped metal sheet.
  • FIG. 1 is a schematic perspective exploded view of a hood according to the invention.
  • FIG. 1 is an assembled schematic view of the cover of Figure 1;
  • FIG. 3 is a detailed view of part of the inner lining of the cover of FIG. 1.
  • a motor vehicle generally comprises a frame that supports all the other components of the motor vehicle.
  • This support frame includes a plurality of body elements.
  • the present invention relates more specifically to these bodywork elements. It can thus be applied to any of these body elements.
  • the hood is placed above the power train of the motor vehicle. It is mounted on the chassis of the motor vehicle by means of hinges, so as to allow a technician to easily access the powertrain.
  • the hood is the element against which the pedestrian will collapse.
  • the hood is designed to have good stiffness but also a good ability to deform in case of shock to cushion the impact of the pedestrian. It is also designed to withstand the heat.
  • the cover 1 comprises for this purpose an outer wall 10 and an inner liner 20 which are fixed together.
  • the outer wall 10 is especially designed to protect the powertrain from the weather. It is designed to stand on the outside of the vehicle.
  • this outer wall 10 is formed of a stamped metal sheet.
  • the inner lining has the function of stiffening the outer wall 10. It is designed to be placed on the inside of the vehicle, that is to say on the powertrain side. It is fixed against the inner face of the outer wall 10.
  • At least a portion of the inner lining comprises a lattice structure.
  • the entire inner lining constitutes a lattice structure 20.
  • a lattice structure is a set of rods or rods (rectilinear and / or curved) which intersect and which are fixed one to others so as to constitute a rigid set.
  • the lattice structure 20 has a three-dimensional shape. Otherwise formulated, its chopsticks extend in the three dimensions of space.
  • the trellis structure 20 is composed of identical geometric elements 21 (except at its edge where the geometric elements 21 may be partially truncated).
  • the rods are rectilinear rods 22, 23 of rectangular sections connected together by their ends.
  • the geometric elements 21 have pyramid shapes.
  • each geometric element 21 consists of four first rectilinear rods 22 which are arranged in the same plane to form a square, and four other straight rods 23 which respectively extend from the four corners of the square and which meet each other. in a single summit.
  • Each geometric element 21 thus has a pyramid shape whose base is square and whose four lateral faces are triangular isosceles.
  • Two contiguous geometric elements 21 share the same first rectilinear rod 22 to form their square bases.
  • the geometric elements 21 are fixed to the outer wall 10 by their vertices. In this way, during the assembly of the lattice structure 20 with the outer wall 10, the geometric elements 21 are automatically arranged relative to one another so that their bases follow the curvature of the outer wall 10.
  • the trellis structure 20 is preferably made of composite material. It can thus comprise carbon fibers or glass fibers embedded in resin. To facilitate its manufacture, the lattice structure 20 may be made of prepreg fibers.
  • the lattice structure 20 will have a mass about ten times less than that of a conventional inner liner, formed of a stamped steel plate.
  • the mass of the lattice structure 20 will be about 250g using carbon fibers.
  • the lattice structure 20 may thus consist of a set of metal rods welded at their ends.
  • the lattice structure 20 will then have a mass about four times smaller than that of a conventional inner lining, formed of a stamped steel plate.
  • the mass of the lattice structure 20 will be about 1.2kg using steel, and about 400g using aluminum.
  • the lattice structure 20 extends over most of the inner face of the outer wall 10 of the hood 1.
  • the lattice structure 20 is made of composite material, it can be provided to operate this assembly by hot gluing.
  • each geometric element 21 will then be lined with a glue pad which will then be crushed against the outer wall 10.
  • the trellis structure 20 is made of metal material, it can be provided to operate this assembly by welding.
  • the cover 1 further comprises mounting means on the chassis of the motor vehicle.
  • the hood 1 being designed to open to allow access to the powertrain, these mounting means here comprise two joints (not shown) adapted to cooperate with the frame to allow the tilting of the cover 1, and a striker (no shown) for holding and locking the cover 1 in the closed position.
  • joints and this striker are here welded on the inner face of the outer wall 10 of the cover 1.
  • the joints are welded near the edge of the outer wall 10 of the hood 1, away from the lattice structure 20.
  • the striker is welded through an opening in the lattice structure 20.
  • this metal plate may in particular be made from a metal plate which will be stamped and punched so as to have a large number of identical openings separated from each other by elongated branches (corresponding to "chopsticks"). Constituting a lattice structure). Thus stamped, this metal plate will have a two-dimensional lattice structure.
  • the lattice structure may be formed of the assembly (by welding or riveting) of at least two metal plates of the aforementioned type, in superimposed position, this assembly then having a three-dimensional lattice structure.
  • the inner lining is not entirely made of a lattice structure.
  • it may for example include a stamped plate and a lattice structure, glued or welded in the extension of one another.
  • the front part of the inner lining can thus be formed by the stamped plate which will facilitate the fixing of the striker, while the rear part of the inner lining will be formed by the lighter mesh structure.

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Abstract

L'invention concerne un élément de carrosserie automobile(1) comportant une paroi extérieure (10) et une doublure intérieure (20) fixées l'une à l'autre. Selon l'invention, au moins une partie de la doublure intérieure comporte une structure en treillis.

Description

ELEMENT DE CARROSSERIE AUTOMOBILE COMPORTANT UNE DOUBLURE
EN TREILLIS DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention concerne de manière générale la structure d'un véhicule automobile.
Elle concerne plus particulièrement un élément de carrosserie automobile comportant une paroi extérieure et une doublure intérieure fixées l'une à l'autre.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la fabrication d'un capot.
Elle trouve également une application avantageuse dans la fabrication d'autres parties de carrosserie, telles qu'une porte latérale, une porte de coffre, ou encore un pavillon de véhicule automobile.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Chaque composant de la structure d'un véhicule automobile est conçu pour respecter de nombreuses contraintes, notamment de tenue sous efforts, de résistance aux chocs, et de « process » (afin d'être facilement industrialisable). C'est la raison pour laquelle cette structure présente généralement un poids élevé. Le poids de cette structure doit pourtant être limité au mieux de manière à réduire l'énergie nécessaire pour mouvoir le véhicule.
Un exemple de composant de cette structure, dont la conception doit respecter un grand nombre de contraintes, est le capot.
Outre les contraintes précitées, le capot doit en effet présenter une bonne tenue aux températures (extérieures et intérieures), une raideur importante pour ne pas se déformer lorsqu'un technicien le manœuvre afin d'accéder au groupe motopropulseur, et une capacité à absorber une grande quantité d'énergie en cas de choc contre un piéton.
Pour répondre à ces contraintes, le capot est alors constitué d'une paroi extérieure (communément appelée « peau ») et d'une doublure intérieure qui est prévue pour rigidifier la paroi extérieure.
Ces deux éléments sont généralement issus de tôles métalliques embouties et serties entre elles. Malheureusement, ainsi constitué, le capot présente un poids élevé, ce qui alourdit le véhicule et rend le capot difficile à manœuvrer.
OBJET DE L'INVENTION
Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un élément de carrosserie automobile qui est constitué de telle manière qu'il respecte les contraintes précitées et qu'il présente en outre un poids réduit.
Plus particulièrement, on propose selon l'invention un élément de carrosserie automobile tel que défini dans l'introduction, dans lequel au moins une partie de la doublure intérieure comporte une structure en treillis.
Ainsi constituée, la doublure intérieure présente un poids réduit, ce qui permet de réduire très sensiblement le poids global de l'élément de carrosserie sans pour autant réduire ses qualités structurelles.
En effet, grâce à l'invention, le volume de matière nécessaire pour fabriquer la doublure intérieure peut être environ quatre fois plus faible que celui nécessité par la fabrication d'une doublure intérieure en tôle emboutie.
Par conséquent, la masse de la doublure intérieure peut être divisée par quatre, voire par dix en fonction du matériau utilisé pour fabriquer la doublure intérieure.
L'invention est par ailleurs particulièrement avantageuse dans la mesure où, en se rompant, les tiges constituant la structure en treillis dissipent une énergie significative, ce qui permet d'absorber une grande énergie en cas de choc contre un piéton.
D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'élément de carrosserie automobile conforme à l'invention sont les suivantes :
- la doublure intérieure est entièrement constituée par ladite structure en treillis ;
- ladite structure en treillis présente une forme tridimensionnelle ; - ladite structure en treillis est majoritairement composée d'éléments identiques, de préférence de formes pyramidales ;
- ladite structure en treillis est constituée de tiges rectilignes connectées entre elles par leurs extrémités ;
- ladite structure en treillis est réalisée en matériau composite ; - ladite structure en treillis est réalisée en matériau métallique ;
- ladite structure en treillis est réalisée à partir d'au moins une plaque métallique découpée de manière à présenter des ouvertures de formes identiques
- ladite structure en treillis comporte au moins une dizaine d'ouvertures ;
- les ouvertures de ladite structure en treillis sont séparées les unes des autres par lesdites baguettes rectilignes ;
- ladite structure en treillis est assemblée à ladite paroi extérieure par collage à chaud ; et
- ladite paroi extérieure est formée d'une tôle métallique emboutie.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée d'un capot selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique assemblée du capot de la figure 1 ; et
- la figure 3 est une vue de détail d'une partie de la doublure intérieure du capot de la figure 1 .
Un véhicule automobile comporte généralement un châssis qui supporte tous les autres composants du véhicule automobile.
Ce châssis support notamment une pluralité d'éléments de carrosserie.
La conception de ces éléments de carrosserie s'intègre avec celle du châssis, les éléments de carrosserie devant à la fois protéger les personnes des intempéries et des chocs en cas d'accident (notamment en se déformant pour absorber une part significative de l'énergie des chocs).
La présente invention porte plus précisément sur ces éléments de carrosserie. Elle pourra ainsi s'appliquer à l'un quelconque de ces éléments de carrosserie.
Dans le présent exposé, on s'intéressera plus particulièrement à l'un de ces éléments de carrosserie, à savoir au capot. Dans la description, les termes « avant » et « arrière » seront utilisés par rapport au véhicule automobile, l'arrière d'un élément désignant le côté de cet élément qui est tourné vers le coffre et l'avant d'un élément désignant le côté opposé de cet élément. De la même manière, les termes «intérieur » et «extérieur » seront utilisés par rapport au véhicule automobile, la partie intérieure d'un élément désignant la partie de cet élément qui est tournée vers le sol et la partie extérieure désignant la partie de cet élément qui est tournée vers le côté opposé.
Le capot est placé au-dessus du groupe motopropulseur du véhicule automobile. Il est monté sur le châssis du véhicule automobile au moyen de charnières, de manière à permettre à un technicien d'accéder facilement au groupe motopropulseur.
De par sa situation à l'avant du véhicule, en cas de choc frontal contre un piéton, le capot est l'élément contre lequel le piéton va s'écrouler.
Le capot est donc conçu pour présenter une bonne raideur mais également une bonne capacité pour se déformer en cas de choc afin d'amortir l'impact du piéton. Il est également conçu pour bien résister à la chaleur.
Comme le montrent les figures 1 et 2, le capot 1 comporte à cet effet une paroi extérieure 10 et une doublure intérieure 20 qui sont fixées ensemble.
La paroi extérieure 10 est notamment prévue pour protéger le groupe motopropulseur des intempéries. Elle est conçue pour se placer du côté extérieur du véhicule.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, cette paroi extérieure 10 est formée d'une tôle métallique emboutie.
La doublure intérieure a quant à elle pour fonction de rigidifier la paroi extérieure 10. Elle est conçue pour se placer du côté intérieur du véhicule, c'est-à- dire du côté du groupe motopropulseur. Elle est fixée contre la face intérieure de la paroi extérieure 10.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, au moins une partie de la doublure intérieure comporte une structure en treillis.
En l'espèce, comme le montrent les figures 1 et 2, l'ensemble de la doublure intérieure constitue une structure en treillis 20.
On rappelle ici qu'une structure en treillis est un ensemble de baguettes ou tiges(rectilignes et/ou courbes) qui s'entrecroisent et qui sont fixées les unes aux autres de manière à constituer un ensemble rigide.
Préférentiellement, la structure en treillis 20 présente une forme tridimensionnelle. Autrement formulé, ses baguettes s'étendent dans les trois dimensions de l'espace.
Préférentiellement encore, comme le montre plus particulièrement la figure 3, la structure en treillis 20 est composée d'éléments géométriques 21 identiques (excepté au niveau de son bord où les éléments géométriques 21 peuvent être partiellement tronqués).
Ici, les baguettes sont des tiges rectilignes 22, 23 de sections rectangulaires, connectées entre elles par leurs extrémités.
Les éléments géométriques 21 présentent des formes de pyramides.
Plus précisément, chaque élément géométrique 21 est constitué de quatre premières tiges rectilignes 22 qui sont disposées dans un même plan pour former un carré, et de quatre autres tiges rectilignes 23 qui s'étendent respectivement à partir des quatre coins du carré et qui se rejoignent en un unique sommet.
Chaque élément géométrique 21 présente ainsi une forme de pyramide dont la base est carrée et dont les quatre faces latérales sont triangulaires isocèles.
Deux éléments géométriques 21 contigus partagent une même première tige rectiligne 22 pour former leurs bases carrées.
Les éléments géométriques 21 sont fixés à la paroi extérieure 10 par leurs sommets. De cette manière, lors de l'assemblage de la structure en treillis 20 avec la paroi extérieure 10, les éléments géométriques 21 se disposent automatiquement les uns par rapport aux autres de telle sorte que leurs bases suivent la courbure de la paroi extérieure 10.
Afin de réduire au mieux le poids du capot 1 , la structure en treillis 20 est préférentiellement réalisée en matériau composite. Elle peut ainsi comporter des fibres de carbones ou des fibres de verre noyées dans de la résine. Pour faciliter sa fabrication, la structure en treillis 20 pourra être constituée de fibres préimprégnées.
Ainsi constituée, la structure en treillis 20 présentera une masse environ dix fois moins importante que celle d'une doublure intérieure classique, formée d'une plaque d'acier emboutie. La masse de la structure en treillis 20 sera d'environ 250g en utilisant des fibres de carbone.
En variante, on pourra prévoir de réaliser la structure en treillis 20 en matériau métallique. La structure en treillis 20 pourra ainsi être constituée d'un ensemble de tiges métalliques soudées par leurs extrémités.
Ainsi constituée, la structure en treillis 20 présentera alors une masse environ quatre fois moins importante que celle d'une doublure intérieure classique, formée d'une plaque d'acier emboutie. La masse de la structure en treillis 20 sera d'environ 1 ,2kg en utilisant de l'acier, et d'environ 400g en utilisant de l'aluminium.
Comme le montre bien la figure 2, la structure en treillis 20 s'étend sur la majeure partie de la face intérieure de la paroi extérieure 10 du capot 1 .
Elle ne s'étend en revanche pas jusqu'aux bords latéraux de la paroi extérieure 10 du capot 1 , pour ne pas entraver la fermeture du capot 1 .
On pourra selon l'invention prévoir d'assembler la structure en treillis 20 à la paroi extérieure 10 de diverses manières.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, où la structure en treillis 20 est réalisée en matériau composite, on pourra prévoir d'opérer cet assemblage par collage à chaud.
Le sommet de la pyramide formée par chaque élément géométrique 21 sera alors garni d'un plot de colle qui sera ensuite écrasé contre la paroi extérieure 10.
Dans la variante de l'invention, où la structure en treillis 20 est réalisée en matériau métallique, on pourra prévoir d'opérer cet assemblage par soudage.
Le capot 1 comporte par ailleurs des moyens de montage sur le châssis du véhicule automobile.
Le capot 1 étant conçu pour s'ouvrir afin de permettre l'accès au groupe motopropulseur, ces moyens de montage comportent ici deux articulations (non représentées) adaptées à coopérer avec le châssis pour permettre le basculement du capot 1 , et une gâche (non représentée) pour le maintien et le verrouillage du capot 1 en position fermée.
Ces articulations et cette gâche sont ici soudées sur la face intérieure de la paroi extérieure 10 du capot 1 . Les articulations sont soudées à proximité du bord de la paroi extérieure 10 du capot 1 , à distance de la structure en treillis 20. La gâche est quant à elle soudée au travers d'une ouverture pratiquée dans la structure en treillis 20. La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.
En particulier, on pourra prévoir de réaliser la structure en treillis autrement.
On pourra notamment la réaliser à partir d'une plaque métallique qui sera emboutie et découpée à l'emporte-pièce de manière à présenter un grand nombre d'ouvertures identiques séparées les unes des autres par des branches de formes allongées (correspondant aux « baguettes » constituant une structure en treillis). Ainsi emboutie, cette plaque métallique présentera une structure en treillis bidimensionnelle.
En variante, la structure en treillis pourra être formée de l'assemblage (par soudure ou rivetage) d'au moins deux plaques métalliques du type précité, en position superposée, cet ensemble présentant alors une structure en treillis tridimensionnelle.
Selon une autre variante de l'invention non représentée sur les figures, on pourra prévoir que la doublure intérieure ne soit pas entièrement constituée d'une structure en treillis. Ainsi pourra-t-elle par exemple comporter une plaque emboutie et une structure en treillis, collées ou soudées dans le prolongement l'une de l'autre. La partie avant de la doublure intérieure pourra ainsi être formée par la plaque emboutie qui facilitera la fixation de la gâche, tandis que la partie arrière de la doublure intérieure sera formée par la structure en treillis plus légère.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Elément de carrosserie automobile (1 ) comportant une paroi extérieure (10) et une doublure intérieure (20) fixées l'une à l'autre, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la doublure intérieure comporte une structure en treillis (20) constituée de baguettes rectilignes (22, 23) connectées entre elles par leurs extrémités.
2. Elément de carrosserie automobile (1 ) selon la revendication précédente, dans lequel la doublure intérieure est entièrement constituée par ladite structure en treillis (20).
3. Elément de carrosserie automobile (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite structure en treillis (20) présente une forme tridimensionnelle.
4. Elément de carrosserie automobile (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite structure en treillis (20) est majoritairement composée d'éléments (21 ) identiques, de préférence de formes pyramidales.
5. Elément de carrosserie automobile (1 ) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ladite structure en treillis (20) est réalisée en matériau composite.
6. Elément de carrosserie automobile (1 ) selon l'une des revendications
1 à 4, dans lequel ladite structure en treillis (20) est réalisée en matériau métallique.
7. Elément de carrosserie automobile selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ladite structure en treillis est réalisée à partir d'au moins une plaque métallique découpée de manière à présenter des ouvertures de formes identiques séparées les unes des autres par lesdites baguettes rectilignes.
8. Elément de carrosserie automobile (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite structure en treillis (20) est assemblée à ladite paroi extérieure (10) par collage à chaud.
9. Elément de carrosserie automobile (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite paroi extérieure (10) est formée d'une tôle métallique emboutie.
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