FR2815596A1 - Automobile chassis with aluminum central load bearing structure which comprises two transverse structural elements in shape of front and rear panels connected by side members - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne un châssis de véhicule automobile. The present invention relates to a motor vehicle chassis.
L'invention concerne plus particulièrement un châssis de véhicule automobile réalisé en alliage léger, et notamment en aluminium ou en alliage d'aluminium. The invention relates more particularly to a motor vehicle chassis made of light alloy, and in particular of aluminum or aluminum alloy.
On a déjà proposé de nombreuses conceptions d'un châssis de véhicule faisant appel à l'aluminium ou à un alliage d'aluminium pour sa réalisation, notamment en vue de réduire le poids du châssis. Many designs of a vehicle chassis have already been proposed using aluminum or an aluminum alloy for its production, in particular with a view to reducing the weight of the chassis.
Toutes les conceptions connues nécessitent soit de réaliser des éléments de formes complexes par des procédés de mise en oeuvre coûteux, soit font appel à des techniques d'assemblage et de fixation telles que le soudage qui sont particulièrement difficiles à maîtriser et à mettre en oeuvre à un prix réduit. All known designs require either to produce elements of complex shapes by costly implementation methods, or use assembly and fixing techniques such as welding which are particularly difficult to master and to implement. a reduced price.
Afin de remédier à ces inconvénients, tout en permettant de plus de proposer une conception modulaire pour réaliser des châssis de dimensions différentes, et notamment de longueurs différentes, en faisant appel aux mêmes éléments constitutifs ou à un nombre réduit de ces composants du châssis, l'invention propose un châssis de véhicule automobile comportant au moins une structure centrale porteuse sur laquelle sont montés des organes de suspension des trains roulants du véhicule et au moins un élément de plancher, caractérisé en ce que la structure centrale comporte au moins deux éléments structurels transversaux en forme générale de panneaux, avant et arrière, réalisés notamment en aluminium ou en alliage d'aluminium qui sont reliés par une série de longerons parallèles d'orientation longitudinale dont chacun est constitué par un morceau de profilé, réalisé notamment en aluminium ou en alliage d'aluminium, dont deux tronçons d'extrémité avant et arrière sont fixés par collage aux panneaux structurels avant et arrière respectivement. In order to overcome these drawbacks, while at the same time making it possible to propose a modular design for producing chassis of different dimensions, and in particular of different lengths, by using the same constituent elements or a reduced number of these chassis components, the The invention provides a motor vehicle chassis comprising at least one central load-bearing structure on which are mounted suspension members of the vehicle undercarriages and at least one floor element, characterized in that the central structure comprises at least two transverse structural elements in general form of panels, front and rear, made in particular of aluminum or aluminum alloy which are connected by a series of parallel longitudinal members of longitudinal orientation each of which is constituted by a piece of profile, made in particular of aluminum or alloy aluminum, including two front end sections and a rear are fixed by gluing to the front and rear structural panels respectively.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention : According to other characteristics of the invention:
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- chaque tronçon d'extrémité d'un longeron est reçu dans un manchon de section transversale complémentaire de celle du longeron qui est porté par la plaque transversale structurelle correspondante, et en ce que le tronçon est collé dans le manchon ; - les manchons portés par une plaque transversale structurelle s'étendent depuis l'une des faces de cette plaque, longitudinalement en direction de l'autre plaque ; - chaque plaque transversale structurelle est réalisée par moulage ; - chaque manchon est réalisé venu de matière en une seule pièce avec la plaque transversale qui le porte ; - chaque longeron est un morceau de tube ; - la structure centrale comporte au moins quatre longerons qui sont agencés sensiblement au quatre angles des plaques transversales structurelles dont la forme générale est globalement rectangulaire ; - au moins un longeron s'étend longitudinalement à travers un manchon de fixation, au-delà de la plaque structurelle qui porte ce manchon ; - la structure centrale est couverte d'un élément d'habillage comportant au moins une plaque centrale horizontale, pouvant notamment constituer un élément de plancher, et de joues latérales verticales d'orientation longitudinale, dont la section transversale est en forme générale de U ou U renversé et qui est fixé par collage sur des longerons appartenant à la structure centrale ; - la structure centrale délimite un caisson central dans lequel sont agencés des réservoirs, notamment des réservoirs d'air comprimé à haute pression. - Each end section of a beam is received in a sleeve of cross section complementary to that of the beam which is carried by the corresponding structural transverse plate, and in that the section is glued in the sleeve; - The sleeves carried by a structural transverse plate extend from one of the faces of this plate, longitudinally in the direction of the other plate; - each structural transverse plate is produced by molding; - Each sleeve is made integrally in one piece with the transverse plate which carries it; - each beam is a piece of tube; - The central structure comprises at least four beams which are arranged substantially at the four corners of the structural transverse plates whose general shape is generally rectangular; - At least one spar extends longitudinally through a fixing sleeve, beyond the structural plate which carries this sleeve; the central structure is covered with a covering element comprising at least one horizontal central plate, which can in particular constitute a floor element, and vertical lateral cheeks of longitudinal orientation, the cross section of which is in the general shape of a U or U overturned and which is fixed by gluing on side members belonging to the central structure; - The central structure defines a central box in which tanks are arranged, in particular high pressure compressed air tanks.
Sans sortir du cadre de l'invention et à titre de variante représentant un équivalent mécanique, les manchons peuvent être remplacés par des plots ou sortes de moignons pénétrant à l'intérieur des tubes de longerons, cette disposition permettant en Without departing from the scope of the invention and as a variant representing a mechanical equivalent, the sleeves can be replaced by studs or sorts of stubs penetrating inside the side member tubes, this arrangement allowing
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outre de ne pas nécessiter d'usinage (les plots venant de fonderie) avec l'utilisation d'une colle épaisse. besides not requiring machining (the studs coming from foundry) with the use of a thick glue.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective, avec arrachement partiel, de trois-quarts avant gauche et de dessus qui illustre un exemple de réalisation d'un châssis de véhicule automobile conforme aux enseignements de l'invention qui comporte notamment, outre la structure du châssis, les deux trains roulants ainsi que le moteur avec sa transmission ; - la figure 2 est une vue en perspective du châssis représenté à la figure 1 et dont on a enlevé certains éléments et composants afin de mieux faire apparaître la conception de la structure centrale porteuse ; - la figure 3, est une vue latérale de gauche selon la flèche F3 de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de dessus de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue d'extrémité selon la flèche F5 de la figure 3. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which: FIG. 1 is a schematic perspective view, partially broken away, three-quarter front left and above which illustrates an embodiment of a motor vehicle chassis according to the teachings of the invention which comprises in particular, in addition to the chassis structure, the two running gear and the engine with its transmission ; - Figure 2 is a perspective view of the chassis shown in Figure 1 and which has been removed from certain elements and components to better show the design of the central support structure; - Figure 3 is a left side view along arrow F3 in Figure 2; - Figure 4 is a top view of Figure 3; FIG. 5 is an end view according to arrow F5 in FIG. 3.
Le châssis 10 de véhicule automobile qui est représenté aux figures présente une symétrie générale de conception par rapport à un plan vertical longitudinal médian et tous les éléments et composants correspondant à cette symétrie générale seront désignés par les mêmes chiffres de référence, qu'ils soient agencés à gauche ou à droite du plan médian. The chassis 10 of the motor vehicle which is shown in the figures has a general symmetry of design with respect to a median longitudinal vertical plane and all the elements and components corresponding to this general symmetry will be designated by the same reference numbers, whether they are arranged left or right of the median plane.
Le châssis représenté à la figure 1 est constitué pour l'essentiel par une structure centrale porteuse 12 délimitée longitudinalement vers l'avant par une plaque structurelle transversale, ou couple, avant 14 et par une plaque structurelle transversale, ou couple, arrière 16. The chassis shown in FIG. 1 consists essentially of a central support structure 12 delimited longitudinally towards the front by a transverse structural plate, or pair, front 14 and by a transverse structural plate, or couple, rear 16.
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Le châssis 10 comporte aussi, à l'avant du couple avant 14, un train roulant avant directeur 18 et, à J'arrière du couple transversal arrière 16, un train roulant arrière 20. The chassis 10 also includes, at the front of the front torque 14, a front running gear 18 and, behind the rear transverse torque 16, a rear running gear 20.
La conception générale des deux trains avant 18 et arrière 20 représentés aux figures est donnée uniquement à titre d'exemple et est indépendante de la conception générale de la structure centrale 12 du châssis conforme aux enseignements de l'invention. The general design of the two front 18 and rear 20 trains shown in the figures is given only by way of example and is independent of the general design of the central structure 12 of the chassis in accordance with the teachings of the invention.
Chaque plaque ou couple transversal 14,16 est ici de forme générale rectangulaire avec leurs bords supérieurs et inférieurs (correspondant à la longueur de la plaque rectangulaire) qui s'étendent dans des plans parallèles horizontaux. Each plate or transverse couple 14, 16 is here of generally rectangular shape with their upper and lower edges (corresponding to the length of the rectangular plate) which extend in horizontal parallel planes.
Chaque plaque ou couple transversal 14,16 est de préférence réalisée en aluminium ou en alliage d'aluminium, par exemple par moulage. Each plate or transverse couple 14, 16 is preferably made of aluminum or an aluminum alloy, for example by molding.
Chaque plaque 14,16 est ici représentée sous la forme d'un élément plein mais, sans sortir du cadre de l'invention, il est bien entendu possible de la réaliser sous la forme d'un élément ajouré ou partiellement évidé. Il est aussi possible de prévoir des nervures de renfort sur chacune des plaques 14,16. Each plate 14, 16 is here represented in the form of a solid element but, without departing from the scope of the invention, it is of course possible to produce it in the form of an openwork or partially hollowed out element. It is also possible to provide reinforcing ribs on each of the plates 14, 16.
Outre les deux couples transversaux 14 et 16, la structure centrale 12 comporte des longerons parallèles d'orientation générale longitudinale dont chacun est réalisé sous la forme d'un tronçon ou morceau d'un profilé en alliage léger, et notamment d'un profilé en aluminium ou en alliage d'aluminium. In addition to the two transverse couples 14 and 16, the central structure 12 comprises parallel longitudinal members of generally longitudinal orientation, each of which is produced in the form of a section or piece of a light alloy profile, and in particular of a aluminum or aluminum alloy.
Dans l'exemple de réalisation illustré aux figures, la structure centrale porteuse 12 comporte quatre longerons d'angles, c'est-à-dire deux longerons inférieurs 22 et deux longerons supérieurs 24 qui sont respectivement agencés sensiblement au voisinage des angles inférieurs et supérieurs des couples avant 14 et arrière 16. In the embodiment illustrated in the figures, the central support structure 12 comprises four corner beams, that is to say two lower beams 22 and two upper beams 24 which are respectively arranged substantially in the vicinity of the lower and upper angles front 14 and rear 16 pairs.
Comme on peut le voir aux figures, la structure centrale porteuse 12 comporte ici un cinquième longeron longitudinal As can be seen in the figures, the central support structure 12 here comprises a fifth longitudinal beam
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central 26 qui s'étend dans le plan médian de symétrie du châssis et qui est agencé au voisinage des bords supérieurs des plaques
14 et 16. central 26 which extends in the median plane of symmetry of the chassis and which is arranged in the vicinity of the upper edges of the plates
14 and 16.
Chaque longeron 22,24, 26 est ici réalisé sous la forme d'un morceau d'un tube cylindrique de section annulaire circulaire. Each beam 22, 24, 26 is here produced in the form of a piece of a cylindrical tube of circular annular section.
Toutefois, l'invention n'est pas limitée à des longerons comportant une telle section circulaire. However, the invention is not limited to beams comprising such a circular section.
Pour la fixation et l'assemblage de chaque longeron qui s'étend au moins entre les plaques 14 et 16, chaque extrémité ou tronçon d'extrémité d'un longeron s'étend à travers un manchon complémentaire porté par la plaque correspondante. For fixing and assembling each spar which extends at least between the plates 14 and 16, each end or end section of a spar extends through a complementary sleeve carried by the corresponding plate.
Ainsi, à titre d'exemple pour la description, et en se reportant notamment à la figure 4, on voit que le tronçon d'extrémité longitudinal avant 28 du longeron 26 s'étend à travers un manchon avant 30 réalisé en une seule pièce avec le couple avant 14 et qui s'étend longitudinalement vers l'arrière depuis la face transversale arrière du couple avant 14 en direction du couple arrière 16. Thus, by way of example for the description, and with particular reference to FIG. 4, it can be seen that the front longitudinal end section 28 of the spar 26 extends through a front sleeve 30 produced in one piece with the front pair 14 and which extends longitudinally rearward from the rear transverse face of the front pair 14 in the direction of the rear pair 16.
De la même manière, le tronçon d'extrémité longitudinale arrière 31 du longeron central 26 s'étend à travers un manchon de montage et de fixation 32 réalisé en une seule pièce avec le couple arrière 16 et qui s'étend longitudinalement vers l'avant en direction de l'autre plaque depuis la face transversale avant du couple arrière 16. Likewise, the rear longitudinal end section 31 of the central beam 26 extends through a mounting and fixing sleeve 32 produced in one piece with the rear torque 16 and which extends longitudinally forward. towards the other plate from the front transverse face of the rear torque 16.
Conformément aux enseignements de l'invention, les tronçons d'extrémités 28 et 32 du longeron central 26 sont fixés par collage dans les manchons correspondants 30 et 32. In accordance with the teachings of the invention, the end sections 28 and 32 of the central beam 26 are fixed by gluing in the corresponding sleeves 30 and 32.
Sur les figures, tous les manchons de montage et de fixation portés par une même plaque transversale ou couple 14, 16 sont désignés par les mêmes chiffres de référence, respectivement 30 et 32, quels que soient les longerons qu'ils reçoivent. In the figures, all the mounting and fixing sleeves carried by the same transverse plate or pair 14, 16 are designated by the same reference numbers, 30 and 32 respectively, whatever the side members they receive.
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Ainsi, pour le montage et la fixation des cinq longerons 22, 24, 26, chaque plaque transversale 14, 16 porte cinq manchons cylindriques 30,32 respectivement. Thus, for mounting and fixing the five longitudinal members 22, 24, 26, each transverse plate 14, 16 carries five cylindrical sleeves 30, 32 respectively.
Comme on peut le voir sur les figures, les longerons 22 et le tongeron central 26 ne s'étendent longitudinalement qu'entre les deux plaques transversales 14 et 16, c'est-à-dire que les manchons 30 et 32 qui les reçoivent peuvent être borgnes, tandis que les longerons supérieurs 24 s'étendent chacun longitudinalement vers l'arrière au-delà du plan du couple transversal arrière 16, c'est-à-dire que les manchons supérieurs 32 qui les reçoivent sont débouchants. As can be seen in the figures, the longitudinal members 22 and the central tongeron 26 extend longitudinally only between the two transverse plates 14 and 16, that is to say that the sleeves 30 and 32 which receive them can be blind, while the upper beams 24 each extend longitudinally rearward beyond the plane of the rear transverse torque 16, that is to say that the upper sleeves 32 which receive them are through.
Ainsi, les deux longerons supérieurs 24 se prolongent vers l'arrière par des segments d'extrémité arrière 34 qui sont ici reliés par une traverse 36 qui est réalisée, comme les longerons 24, sous la forme d'un morceau de profilé. Thus, the two upper side members 24 are extended rearwards by rear end segments 34 which are here connected by a cross member 36 which is made, like the side members 24, in the form of a piece of profile.
Le prolongement vers l'arrière 34,36 peut notamment constituer un élément de protection en cas de choc et participer également à la rigidification de l'ensemble du châssis. The rearward extension 34, 36 can in particular constitute a protective element in the event of an impact and also participate in the stiffening of the entire chassis.
On comprend aisément que la réalisation selon l'invention permet, à partir d'une paire de couples avant 14 et arrière 16 de réaliser des châssis de longueurs différentes, c'est-à-dire en utilisant des longerons 22, 24,26 coupés à la longueur souhaitée. It is easy to understand that the embodiment according to the invention makes it possible, from a pair of front 14 and rear 16 pairs, to make chassis of different lengths, that is to say using spars 22, 24, 26 cut to the desired length.
La conception selon l'invention présente ainsi une grande modularité pour la réalisation du châssis 10. The design according to the invention thus has great modularity for the production of chassis 10.
On voit également sur les figures, et ceci uniquement à titre d'exemple non limitatif, que les mêmes techniques d'assemblage et de fixation permettent de réaliser le montage du train avant 18 sur la face transversale avant du couple transversal avant 14 au moyen de manchons 38 qui peuvent appartenir au couple avant 14 ou à un élément transversal structurel 40 rapporté sur la face avant du couple avant 14. We also see in the figures, and this only by way of nonlimiting example, that the same assembly and fixing techniques make it possible to mount the front axle 18 on the front transverse face of the front transverse torque 14 by means of sleeves 38 which may belong to the front pair 14 or to a structural transverse element 40 attached to the front face of the front pair 14.
Il en est de même pour la fixation des éléments de suspension du train arrière ou du groupe motopropulseur, pour laquelle la face transversale arrière du couple transversal arrière The same applies to the attachment of the suspension components of the rear axle or of the powertrain, for which the rear transverse face of the rear transverse torque
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16 peut comporter des manchons 42 réalisés par exemple venus de matière par moulage en une seule pièce avec le couple transversal arrière 16. 16 may include sleeves 42 produced for example from material by molding in one piece with the rear transverse couple 16.
Comme on peut le voir à la figure 1, la conception générale de la structure centrale 12 avec ses longerons agencés globalement à la périphérie des couples transversaux 14 et 16 permet de dégager un espace interne important pour délimiter un logement ou caisson central de grandes dimensions et qui est protégé structurellement par les longerons. As can be seen in FIG. 1, the general design of the central structure 12 with its longitudinal members arranged globally at the periphery of the transverse couples 14 and 16 allows a large internal space to be freed up to delimit a large central housing or box and which is structurally protected by the side members.
Conformément à un aspect de l'invention, il est possible d'aménager ou d'agencer dans cette espace central des réservoirs 46 de carburant ou de gaz sous pression tel que de l'air comprimé sous haute pression lorsque le moteur du véhicule, agencé ici en porte-à-faux à l'arrière du couple transversal arrière 16, est un moteur alimenté totalement ou partiellement en air comprimé conformément à la technologie mise en oeuvre par le demandeur pour la propulsion des véhicules. According to one aspect of the invention, it is possible to arrange or arrange in this central space tanks 46 of fuel or gas under pressure such as compressed air under high pressure when the vehicle engine, arranged here in overhang at the rear of the rear transverse torque 16, is a motor supplied totally or partially with compressed air in accordance with the technology implemented by the applicant for the propulsion of vehicles.
La forme et la structure particulièrement simple de la structure centrale porteuse permettent aussi de l'habiller d'un élément rapporté 48 qui présente ici, en section transversale, une forme générale de U renversé et qui comporte, s'étendant longitudinalement entre les deux couples transversaux 14 et 16, un dos supérieur horizontal 50 constituant un élément de plancher du véhicule et deux joues latérales d'orientation verticale 52 qui épousent la forme et les dimensions des longerons 22 et 24. The particularly simple shape and structure of the central supporting structure also makes it possible to dress it with an attached element 48 which here has, in cross section, a general shape of an inverted U and which comprises, extending longitudinally between the two pairs transverse 14 and 16, a horizontal upper back 50 constituting a floor element of the vehicle and two side cheeks of vertical orientation 52 which match the shape and dimensions of the side members 22 and 24.
L'élément rapporté 48 est par exemple fixé par collage sur les longerons et il peut ainsi participer à la rigidification de l'ensemble. The insert 48 is for example fixed by gluing on the side members and it can thus participate in the stiffening of the assembly.
L'élément 48 peut être un élément en tôle, d'acier ou d'alliage léger, mais il peut être aussi réalisé sous la forme d'un élément en matériau synthétique, par exemple à structure en nid d'abeilles. The element 48 can be a sheet metal, steel or light alloy element, but it can also be produced in the form of an element made of synthetic material, for example with a honeycomb structure.
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