FR2885583A1 - Dispositif de renforcement d'un element creux de carrosserie et procede correspondant - Google Patents

Abstract

La présente invention est relative notamment à un dispositif de renforcement d'élément creux de carrosserie (1) de véhicule automobile, qui a une section droite fermée, caractérisé par le fait que ledit élément (1) comporte des moyens (2 ; 3 ; 5) aptes à soumettre son espace interne (E) à une onde de choc ou de pression dès détection d'un impact, de telle sorte que l'énergie générée cette onde soit suffisante pour le déformer par augmentation de sa section.

Description

La présente invention est notamment relative à un dispositif de

renforcement d'un élément creux de véhicule automobile, de manière à en augmenter la capacité d'absorption d'énergie lors d'un impact.

Une volonté majeure exprimée aujourd'hui par les constructeurs de véhicules automobiles est d'en augmenter au maximum l'habitabilité.

Ainsi, ces constructeurs cherchent à accroître, dans l'habitacle, la distance qui sépare deux portes en regard l'une de l'autre, pour des raisons 5 d'ergonomie et de style.

Un moyen pour augmenter cette habitabilité est, bien entendu, de diminuer l'épaisseur des bandeaux de porte. Mais cela doit être mis en oeuvre sans toutefois atténuer leurs performances en terme de sécurité.

On entend par l'expression "bandeau de porte", lets longerons qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal du véhicule et qui scnt intégrés dans l'épaisseur de la portière. Il s'agit d'éléments creux, le plus souvent constitués par l'assemblage de deux profilés, qui contribuent à absorber de façon non négligeable, une partie de l'énergie encaissée par la portière lors d'un impac: résultant d'une collision.

Dans un tel choc latéral, l'implication du bandeau de porte dans l'absorption d'énergie est variable.

Compte tenu des différents types de chocs, il peut être intéressant d'adapter la raideur de la structure afin d'optimiser ses capacités à absorber l'énergie du choc.

Ainsi, dans le cas d'un choc latéral peu violent, il est utile que le bandeau conserve sa forme initiale, tandis qu'en cas de choc plus violent, il est primordial que les capacités d'absorption d'énergie du bandeau soient augmentées.

On décrit dans les documents US-A-5 382 051, I)E-A-10022094, GB-A-2 362 138, US-A-5 845 937 et US-A-5 615 914, des systèmes qui permettent de déformer des éléments intégrés ou rapportés à une carrosserie de véhicule automobile, afin qu'ils aient une capacité d'absorption d'énergie augmentée lors de la détection d'un impact.

Pour ce faire, ces éléments voient leur moment d'inertie s'élever, par augmentation de leur section. Et les systèmes mis en oeuvre prévoient d'obtenir cette augmentation de section par élévation de la pression à l'intérieur de l'élément. Cette élévation de pression est obtenue par la production de gaz résultant de la combustion d'une matière pyrotechnique.

Dans la pratique, la technique mise en oeuvre est similaire à celle que l'on rencontre pour le gonflage du coussin d'un airbag.

Un premier inconvénient qui résulte de cette pratique est que la pression à l'intérieur de l'élément doit augmenter de manière suffisante pour déformer la structure. Par conséquent, une quantité importante le gaz doit être générée, ce qui requiert également une quantité importante de matière pyrotechnique.

De plus, quand les parois de l'élément se déforment suite à l'augmentation de pression, il faut continuer à produire des gaz pour compenser l'augmentation de volume.

Dans ces conditions, le délai qui s'écoule entre la détection de l'impact et la déformation effective de l'élément de carrosserie est de l'ordre d'une dizaine à quelques dizaines de millisecondes.

Or, ce délai est trop long pour que ladite déformation ait une complète efficacité.

La présente invention vise à pallier ces inconvénients, tout en se basant sur une technologie simple, qui ne remet pas complètement en cause les moyens utilisés jusqu'ici.

Un premier aspect de la présente invention se rapporte donc à un dispositif de renforcement d'un élément creux de carrosserie de véhicule automobile, qui a une section droite fermée, caractérisé par le fait que cet élément comporte des moyens aptes à soumettre son espace interne à une onde de choc ou de pression dès détection d'un impact, de telle sorte que l'énergie gÉ nérée cette onde soit suffisante pour le déformer par augmentation de sa section.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non limitatives de 25 ce dispositif: - lesdits moyens comprennent une matière pyrotechnique; ladite matière pyrotechnique a la forme d'au moins un cordeau détonant ou déflagrant; - ladite matière pyrotechnique a la forme d'un enduit explosif 30 appliqué sur sa surface interne; - il est couplé à un générateur de gaz qui renfern e ladite matière pyrotechnique, les gaz générés par la combustion de cette matière étant générés dans ledit élément, l'onde de pression ainsi obtenue dans ledit élément étant suffisante, à elle seule, pour le déformer par augmentation de sa section; - il comprend des moyens pour raidir l'élément creux après sa déformation.

Un second aspect de la présente invention se rappo rte à un procédé pour déformer un élément creux de carrosserie de véhicule automobile, cet élément ayant une section droite fermée, de manière à en augmenter la capacité d'absorption d'énergie lors d'un impact.

Il se caractérise essentiellement par le fait qu'il consiste à soumettre son espace interne à une onde de choc ou de pression dès détection dudit impact, de telle sorte que l'énergie générée par cette onde soit suffisante pou:- le déformer en augmentant sa section.

Cette onde, qui matérialise une différence de pression, se propage en 10 un temps très bref, qui est de l'ordre d'une à quelques millisecondes., typiquement de l'ordre de moins de cinq millisecondes.

Cette durée rend la déformation de l'élément pleinement efficace, dans sa capacité à absorber une quantité importante de l'énergie résultant de l'impact.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses mais non limitatives de ce procédé : - on génère ladite onde en utilisant une matière pyrotechnique; - on génère ladite onde à l'aide d'au moins un cordeau détonant ou déflagrant placé dans l'espace interne dudit élément; - ledit espace interne est garni d'un matériau de rembourrage solide, dans lequel ledit cordeau est placé ; - ledit matériau de rembourrage est un polymère, un milieu granulaire ou une mousse; - on génère ladite onde à l'aide d'un enduit explosif appliqué sur la 25 surface interne dudit élément; -on applique ledit enduit seulement en regard de hi ou des zone(s) que l'on souhaite déformer, de la surface interne dudit élément; - on utilise un générateur de gaz qui renferme ladite matière pyrotechnique, les gaz générés par la combustion de cette matière étant libérés dans ledit élément, l'onde de pression ainsi obtenue dans ledit élément étant suffisante, à elle seule, pour le déformer en augmentant sa section dans un temps très court; D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre de certains modes de réalisation. Cette description, donnée à titre non limitatif, sera faite en référence aux figures annexées dans lesquelles: la figure 1 est une vue en coupe transversale l'une forme de réalisation d'un bandeau de porte de véhicule automobile, au soin duquel on a intégré un cordeau détonant, montrée avant déformation; - les figures 2 et 3 sont des vues, également en coupe transversale, d'un bandeau, respectivement avant et après déformation, sa surface interne ayant 5 été recouverte d'un enduit explosif; - les figures 4 et 5 sont similaires aux deux figures précédentes, à ceci près que l'enduit explosif a été appliqué seulement sur une partie de la surface interne du bandeau; - enfin, les figures 6 et 7 sont des vues, aussi en coupe transversale, 10 d'un bandeau, respectivement avant et après déformation, ce bandeau étant connecté à un générateur pyrotechnique de gaz à onde de pression.

La description ci-après sera donnée essentiellement en référence à un bandeau de porte de voiture. Mais la présente invention s'applique aussi à tout élément creux de carrosserie de véhicule automobile, cet élément ayant une section droite fermée.

Par l'expression "élément creux à section droite ferrée", on entend tout élément, d'une pièce ou résultant de l'assemblage, par exemple par soudage, de plusieurs pièces distinctes, dont la structure est telle que son périmètre est fermé. Cela exclut par exemple des pièces ouvertes en forme générale de "C" dont les extrémités opposées sont écartées l'une de l'autre. Par contre, un tel élément peut présenter des extrémités opposées ouvertes, dans le sens longitudinal.

Un "élément creux" est compris comme consistant en une pièce qui, à l'issue de sa fabrication, comporte un espace interne vide, ce qui n'empêche pas que cet espace interne soit comblé ultérieurement à l'aide d'un matériau différent.

Le procédé selon l'invention consiste essentiellement à soumettre l'espace interne de l'élément à une onde de choc ou de pression dè:; détection dudit impact, de telle sorte que l'énergie générée par cette onde soit suffisante pour le déformer, en augmentant sa section.

Préférentiellement, on utilise une matière pyrotechnique pour générer 30 cette onde.

A cette fin, on déforme la structure de l'élément en utilisant le régime déflagrant ou détonant de certaines substances pyrDtechniques, et éventuellement en pressurisant l'espace interne de l'élément par apport de gaz.

Une combustion prend un régime déflagrant lorsqu'elle se propage à une vitesse supérieure à la vitesse du son dans l'air ambiant. Elle prend un régime détonant lorsqu'elle se propage à une vitesse supérieure à la vitesse du son dans le matériau explosif.

Une déflagration est une explosion du type chimique, dans laquelle la zone de réaction se propage par conductivité thermique.

Le processus mis en oeuvre est le suivant: une particule de la substance en combustion échauffe les particules voisines, dont la température croît. A partir d'une certaine température, il y a inflammation de ces particules, qui brûlent à leur tour en échauffant les particules voisines, et ainsi de suite. La vitesse de propagation d'une déflagration dépend, pour une composition donnée, d'un grand nombre de facteurs tels que le mode d'amorçage, le confinement, les conditions ambiantes, etc...

La détonation est une explosion du type chimique dans laquelle la zone de réaction se propage par onde de choc (ou onde de détonation).

L'onde de choc, arrivant à la particule, produit une forte compression et par la suite un échauffement brutal de la matière. Il se produit une inflammation de la particule, dont la combustion dégage l'énergie nécessaire pour entretenir l'onde de choc, et le processus reprend de la même façon sur les particules voisines. La vitesse de propagation est fonction de la nature de l'explosif utilisé.

Le matériau peut être initié par allumage thermique, par amorçage (impulsion détonante + allumage thermique), par choc (choc provenant de l'accident 20 lui-même par exemple) ou par friction.

En référence à la figure 1, on a affaire à un bandeau ou élément métallique 1 à section droite circulaire, en forme de "soufflet".

Sa paroi est référencée 10 et la surface interne de celte dernière porte la référence 11.

Il présente deux faces parallèles 12 et 13, et deux faces anguleuses 14 et 15, tournées à l'opposé l'une de l'autre.

Les faces 12 et 13 sont destinées à être placées parallèlement à l'axe longitudinal du véhicule, et la face 12 est par exemple celle qui e5.t destinée à être tournée vers l'extérieur du véhicule.

Dans l'espace interne E de l'élément, et plus précis ment selon son axe médian longitudinal s'étend un cordeau détonant 2 qui, de préférence, a une longueur similaire à celle de l'élément 1. Dans une variante de réalisation non représentée, on pourrait utiliser deux cordeaux disposés parallèlement.

En lieu et place d'un cordeau détonant, on pourrait utiliser un cordeau 35 déflagrant, avec lequel on génère non seulement une onde de pression, mais également des gaz qui permettent de pressuriser la structure.

Ledit espace E est comblé par un matériau de rembourrage solide, tel qu'un polymère, un milieu granulaire ou une mousse.

Des exemples de ces produits sont respectivement une matrice de caoutchouc, du sable ou des billes de silice, et une mousse de polyuréthane.

Lorsque la détonation du cordeau s'opère, on constate une déformation complète et régulière de la paroi, c'est-à-dire dans toutes les directions, compte tenu de l'implantation centrale de celui-ci.

La présence d'un matériau de rembourrage solide permet de faciliter la transmission de l'onde de détonation jusqu'à la paroi à déformer.

A titre d'exemple, le poids de matière pyrotechnique qui constitue le cordeau est de l'ordre de 1,5 g et la déformation est obtenue en un temps inférieur à 5 millisecondes. Dans la forme de réalisation de la figure 2, l'élément a une forme similaire à celle décrite en référence à la figure 1.

Mais ici, on a revêtu la surface interne 11 d'un enduit 4 formé d'un mélange de matière explosive et de liant. Bien entendu, l'épaisseur d'enduit déposé doit être en adéquation avec l'épaisseur de la paroi 10 à déformer. En effet, un ratio d'épaisseur trop important pourrait conduire à la perforation de ladite paroi.

La figure 3 représente l'élément 1, après explosion de l'enduit.

On constate une nette augmentation de sa section.

Bien entendu, compte tenu de la forme initiale cn "soufflet" de l'élément, cette déformation a lieu essentiellement dans le sens de son épaisseur, c'est à dire transversalement par rapport aux faces 12 et 13.

Bien entendu, la déformation rapide de l'élément obtenue avec un produit déflagrant ou détonant peut être associée à une production. de gaz, afin de pressuriser ledit espace interne E, et d'augmenter ainsi encore les capacités de l'élément à absorber l'énergie du choc. Mais en tout état de cause. ces gaz ne sont pas suffisants pour assurer à eux seuls, une déformation de la paroi 10 dans un temps très court, c'est-à-dire de l'ordre de quelques millisecondes.

Pour "raidir" la structure après déformation, on peut aussi envisager d'y intégrer une lame qui, avant déformation est parallèle au bandeau de porte (c'est-à-dire parallèle aux faces 12 et 13), puis bascule de 90 après déploiement. Ainsi, lors de l'impact, la lame s'oppose à l'enfoncement du bandeau.

L'énergie apportée par la déflagration ou la détonation permet de déformer plastiquement la structure métallique. Elle ne tend donc pas à revenir naturellement dans sa position initiale.

Dans la forme de réalisation de la figure 4, on fait également usage d'un enduit 4. Celui-ci recouvre toutes les faces de l'élément 1, à l'exception de la face 13 tournée vers l'intérieur de l'habitacle d'automobile.

De la sorte et comme le montre la figure 5, on obtient une déformation asymétrique.

Cela est particulièrement adapté lorsque l'on recherche à minimiser l'espace que l'élément occupe dans l'habitacle, y compris et surtout au cours du choc.

Cette déformation asymétrique est également possible en renforçant le côté qui ne doit pas être déformé.

Toutefois, dans ce cas, la masse totale de l'élément est augmentée, ce qui va à l'encontre de la tendance actuelle d'alléger les véhicules.

Enfin, dans la forme de réalisation des figures 6 et 7, on fait usage 15 d'un générateur de gaz 5, du même type général que ceux utilisées pour gonfler le coussin d'un système d'airbag.

Classiquement, dans ces systèmes, les générateurs de gaz sont utilisés pour gonfler et pressuriser un sac en tissu ou une quelconque enveloppe. C'est le gaz obtenu par combustion d'un propergol et/ou le gaz provenant d'une enceinte pressurisée qui est utilisé.

Mais cette accumulation de gaz s'opère trop lentement pour permettre de déformer la structure métallique dans un laps de temps compatible avec un choc latéral.

L'invention consiste ici à utiliser un autre phénomène physique, à 25 savoir l'onde de pression P, qui permet de déformer la structure en an laps de temps suffisamment court.

L'avantage supplémentaire d'un tel générateur 5 est de pouvoir utiliser en toute sécurité des matériaux pyrotechniques compatibles avec une utilisation dans un véhicule.

Le générateur de gaz, ou plus exactement le "générateur d'onde de pression", est fabriqué de telle façon que le maximum d'énergie oit véhiculé par l'onde de pression P et le minimum par le gaz qui se forme après l'onde de pression.

La structure de la chambre de combustion du générateur 5 doit 35 permettre d'atteindre des pressions les plus élevées possibles afin de: pouvoir, lors de l'ouverture de cette chambre, générer une onde pression la plus énergétique possible.

Cette onde de pression P est majoritairement créée par la différence de pression entre la chambre de combustion et le milieu extérieur, mais elle peut également provenir de la combustion du propergol.

Selon une variante de l'invention, on peut utiliser un autre milieu que l'air pour améliorer le transport de l'onde dans la structure métallique. Ce milieu pourrait être solide, par exemple un polymère, un matériau poreux, ou un milieu granulaire, ou liquide. Il pourrait également être constitué d'un gaz plus dense que l'air ambiant.

Lors du choc latéral que subit le véhicule, un signal électrique transmis au générateur de gaz initie celui-ci. Le propergol brûle dans la chambre de combustion et permet d'augmenter la pression interne. L'opercule du générateur s'ouvre alors sous une pression définie et libère le gaz dans le banc eau de porte. La différence de pression génère une onde de pression P qui se déplace dans le milieu (solide, liquide ou gazeux comme décrit précédemment) et vient déformer la structure.

Le procédé selon l'invention et le dispositif selon l'invention peuvent être appliqués à toute autre structure, telle que des longerons de véhicule, des enveloppes métalliques pour PRC ("Pelvis Restrain Cushion" pour "dispositif de retenue du bassin" ou "dispositif anti-soumarinage"), etc. Les avantages principaux de tels dispositif et procédé sont les suivants: - l'utilisation possible d'un propergol en accord avec les normes d'utilisation de produits pyrotechniques dans un véhicule; - une habitabilité accrue du véhicule, grâce à l'emp oi d'un bandeau 25 de porte de faible encombrement dans son état initial; - une déformation rapide du bandeau de port;, et donc une augmentation rapide de son moment d'inertie, compatibles avec le laps de temps disponible entre la détection du choc et la sollicitation du bandeau; - la possibilité de cibler la déformation de la structure métallique; 30 - une déformation géométriquement optimale ie la structure métallique.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de renforcement d'élément creux de carrosserie (1) de véhicule automobile, qui a une section droite fermée, caractérisé par le fait que ledit élément (1) comporte des moyens (2; 3; 5) aptes à soumettre son espace interne (E) à une onde de choc ou de pression dès détection d'un impact, de telle sorte que l'énergie générée cette onde soit suffisante pour le déformer par augmentation de sa section.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens comprennent une matière pyrotechnique.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que 10 ladite matière pyrotechnique a la forme d'au moins un cordeau détonant ou déflagrant (2).

4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite matière pyrotechnique a la forme d'un enduit explosif (4) appliqué sur sa surface interne.

5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il est couplé à un générateur de gaz (5) qui renferme ladite matière pyrotechnique, les gaz générés par la combustion de cette matière étant libérés dans ledit élément, l'onde de pression ainsi obtenue dans ledit élément (1) étant suffisante, à elle seule, pour le déformer par augmentation de sa section.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour raidir l'élément creux (1) après sa déformation.

7. Procédé pour déformer un élément creux (1) de carrosserie de véhicule automobile, cet élément ayant une section droite fermée, de manière à en augmenter la capacité d'absorption d'énergie lors d'un impact, caractérisé par le fait qu'il consiste à soumettre son espace interne (E) à une onde de choc ou de pression dès détection dudit impact, de telle sorte que l'énergie générée pa- cette onde soit suffisante pour le déformer en augmentant sa section.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé palÉ le fait que l'on génère ladite onde en utilisant une matière pyrotechnique.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'on génère ladite onde à l'aide d'au moins un cordeau détonant ou déflagrant (2) placé dans l'espace interne dudit élément (1).

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit i0 espace interne (E) est garni d'un matériau de rembourrage solide (3), dans lequel ledit cordeau (2) est placé.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ledit matériau de rembourrage (3) est un polymère, un milieu granulaire Du une mousse.

12. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que l'on génère ladite onde à l'aide d'un enduit explosif (4; appliqué sur la surface interne (11) dudit élément (1).

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé Dar le fait qu'on applique ledit enduit (4) seulement en regard de la ou des zone(s) (12, 14, 15) que 10 l'on souhaite déformer, de la surface interne (11) dudit élément (1).

14. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'on utilise un générateur de gaz (5) qui renferme ladite matière pyrotechnique, les gaz générés par la combustion de cette matière étant libérés dans ledit élément (1), l'onde de pression ainsi obtenue dans ledit élément étant suffisante, à elle seule, le déformer en augmentant (1) sa section.