FR2997369A1 - Longeron a systeme passif de renfort avec au moins un element tubulaire - Google Patents

Abstract

Un longeron (100) d'une structure de véhicule automobile, comprend un élément de longeron (110) en forme de corps creux et un système passif de renfort (120) configuré de sorte à renforcer localement la résistance à la compression axiale de l'élément de longeron (100) suivant une direction longitudinale (X) du longeron (100). Le système passif de renfort (120) est fixé dans l'élément de longeron (110) et comprend au moins un élément rigide tubulaire (130, 130a, 130b), notamment en forme de cylindre, fixé à l'intérieur de l'élément de longeron (110) sensiblement transversalement à la direction longitudinale (X) du longeron (100).

Description

Longeron à système passif de renfort avec au moins un élément tubulaire Domaine technique de l'invention L'invention concerne un longeron, notamment un longeron avant, d'une structure de véhicule automobile, comprenant un élément de longeron en forme de corps creux et un système passif de renfort configuré de sorte à renforcer localement la résistance à la compression axiale de l'élément de longeron suivant une direction longitudinale du longeron, le système passif de renfort étant fixé dans l'élément de longeron.

L'invention a pour objet également une structure de véhicule automobile et un véhicule automobile en tant que tel. État de la technique D'importants travaux de recherche et de développement sont menés chez les constructeurs automobiles pour améliorer la sécurité en cas de choc sur un véhicule automobile et notamment en cas de choc frontal ou crash. Il a été proposé différents systèmes pour résoudre les problèmes de sécurité, pouvant être classés en deux grandes catégories : les systèmes actifs (comme les systèmes pyrotechniques de coussins gonflables et de prétentionneurs de ceintures de sécurité) et les systèmes passifs. L'invention porte sur la deuxième catégorie des systèmes passifs.

Les systèmes passifs comprennent notamment des formes et agencements particuliers d'organes de structure du véhicule prévus pour 2 99 736 9 2 se déformer d'une manière prédéterminée lors d'un crash de manière à absorber un maximum d'énergie et rendre ainsi ce crash le moins violent possible pour les occupants du véhicule. 5 La figure 1 représente une partie avant d'un longeron avant connu. Dans sa zone de liaison à la traverse avant, le longeron 10 peut être équipé d'un dispositif d'absorption d'énergie (non représenté sur la figure 1) connu sous la dénomination « crash box ». La portion droite 10a du longeron 10, assurant la liaison entre la crash box et une portion inclinée 10 10b dirigée vers le bas de caisse, est équipée d'une série de zones de faible résistance (trous 11, encoche 12) pour constituer des perturbations lors de la déformation en cas de choc frontal afin de piloter autant que possible la cinématique de déformation. La portion 10a constitue un premier point critique dont il convient d'augmenter la capacité de 15 déformation contrôlée. Enfin, au niveau du coude de liaison 10c entre les portions 10a et 10b, le longeron 10 comporte un système passif de renfort 13 configuré de sorte à renforcer localement la résistance à la compression axiale du longeron 10 au niveau du coude 10c suivant la direction longitudinale X du longeron 10. Le coude 10c constitue un 20 deuxième point critique dont il convient, au contraire du premier point critique, de le rendre le plus rigide possible afin de protéger autant que possible l'habitacle. Pour constituer un tel système passif de renfort 13, plusieurs petites 25 pièces sont utilisées comme autant de pièces de renfort. Elles sont soudées au reste du longeron 10 et augmentent la masse de l'ensemble. Elles nécessitent de nombreuses opérations de formage de ces pièces et de nombreuses opérations d'assemblage. 30 Le document FR2921622 au nom de la Demanderesse, prévoit l'aménagement d'un tube creux orienté selon la direction longitudinale X le long de la portion 10a, assurant non pas un rôle de renfort mais un rôle de fusible par amorce de rupture au niveau du premier point critique. Il s'agit d'un aménagement au niveau du premier point critique dont la capacité de déformation dirigée est recherchée. De plus, cette solution oblige à l'aménagement d'équerres aux extrémités du tube afin de le tenir en position, rendant la solution complexe et lourde. Objet de l'invention Le but de la présente invention est de proposer une solution remédiant aux inconvénients listés ci-dessus. Notamment, il existe un besoin de fournir un longeron, notamment un longeron avant, qui soit simple de conception et d'assemblage, peu lourd tout en optimisant la déformation en cas de choc frontal du véhicule automobile. Un premier aspect de l'invention concerne un longeron, notamment un longeron avant, d'une structure de véhicule automobile, comprenant un élément de longeron en forme de corps creux et un système passif de renfort configuré de sorte à renforcer localement la résistance à la compression axiale de l'élément de longeron suivant une direction longitudinale du longeron, le système passif de renfort étant fixé dans l'élément de longeron. Le système passif de renfort comprend au moins un élément rigide tubulaire, notamment en forme de cylindre, fixé à l'intérieur de l'élément de longeron sensiblement transversalement à la direction longitudinale du longeron. Ledit au moins un élément rigide tubulaire peut s'étendre selon une direction transversale du longeron destinée à être orientée sensiblement horizontalement selon une direction latérale de la structure de véhicule.

Ledit au moins un élément rigide tubulaire peut présenter, suivant un plan de coupe perpendiculaire à la direction transversale d'extension de l'élément rigide tubulaire, une section de forme ouverte ou fermée.

Ledit au moins un élément rigide tubulaire peut être assemblé, par ses extrémités opposées, à des première et deuxième parois de l'élément de longeron transversalement distantes l'une de l'autre.

Le système passif de renfort peut comprendre au moins des premier et deuxième éléments rigides tubulaires distincts et parallèles de sorte que le plan commun de leurs directions transversales d'extension présente un vecteur normal ayant une composante selon la direction longitudinale du longeron et/ou une composante selon une direction verticale du longeron.

Il peut notamment être fait en sorte que la direction de décalage entre les directions transversales d'extension des premier et deuxième éléments rigides tubulaires s'étende de bas en haut suivant la direction verticale du longeron en allant vers l'arrière du longeron suivant la direction longitudinale du longeron, en formant un angle inférieur à environ 45 degrés par rapport à la direction verticale du longeron. Le système passif de renfort peut comprendre des première et deuxième ailes fixées rigidement respectivement aux extrémités opposées des premier et deuxième éléments rigides tubulaires, de sorte que les première et deuxième ailes et les premier et deuxième éléments rigides tubulaires constituent un cavalier ou un maillon en forme de cadre fermé. L'élément de longeron peut comprendre d'une part une première partie sensiblement orientée selon la direction longitudinale du longeron et ayant une extrémité avant destinée à être reliée à un berceau de la structure et/ou à une traverse avant de la structure, notamment par l'intermédiaire d'un dispositif d'absorption de choc frontal, d'autre part une deuxième partie formant un angle avec la première partie de sorte à être sensiblement orientée de haut en bas selon la direction verticale du longeron en allant vers l'arrière du longeron suivant la direction longitudinale du longeron, notamment destinée à rejoindre le bas de caisse situé sous l'habitacle du véhicule, et le système passif de renfort peut alors être fixé à l'élément de longeron au niveau de la zone coudée de liaison entre lesdites première et deuxième parties.

Un deuxième aspect de l'invention concerne une structure de véhicule automobile comprenant au moins un tel longeron pour former notamment un longeron avant de la structure.

Un autre aspect de l'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant une telle structure. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'une partie d'un longeron selon l'art antérieur, - les figures 2 à 4 illustrent un exemple de longeron selon l'invention, avant déformation en cas de choc frontal, - les figures 5 et 6 représentent le longeron après déformation en cas de choc frontal, - les figures 7 et 8 représentent des premier et deuxième modes de réalisation du système passif de renfort équipant un longeron selon l'invention.

Description de modes préférentiels de l'invention L'invention en référence aux figures 2 à 8 porte sur un longeron 100, il s'agit notamment d'un longeron avant, appartenant à une structure de véhicule automobile.

Le longeron 100 comprenant un élément de longeron 110 en forme de corps creux et un système passif de renfort 120 configuré de sorte à renforcer localement la résistance à la compression axiale de l'élément de longeron 110 suivant une direction longitudinale X du longeron 100.

L'élément de longeron 110 peut notamment être formé par l'assemblage de deux pièces configurées de sorte à délimiter un corps creux de forme tubulaire. Par « corps creux », il est compris que l'élément de longeron 110 délimite globalement une cavité ouverte ou fermée.

Le système passif de renfort 120, décrit plus loin en détail, est fixé dans l'élément de longeron 110, plus précisément à l'intérieur de la cavité du corps creux. Selon une caractéristique essentielle, le système passif de renfort 120 comprend au moins un élément rigide tubulaire, notamment en forme de cylindre, fixé à l'intérieur de l'élément de longeron 110 sensiblement transversalement à la direction longitudinale X du longeron 100. Dans le premier mode de réalisation selon les figures 2 à 7, le système 120 comprend globalement deux éléments rigides tubulaires 130a, 130b agencés selon une organisation détaillée plus loin, tandis que dans le deuxième mode de réalisation selon la figure 8, le système passif de renfort 120 ne comprend qu'un seul élément tubulaire 130. Sur les figures 2 à 6, le système passif de renfort 120 détaillé en figure 7 peut ainsi être remplacé par le système passif de renfort de la figure 8.

Chaque élément rigide tubulaire 130a, 130b, 130 peut notamment s'étendre selon une direction transversale Y du longeron 100 destinée à être orientée sensiblement horizontalement selon une direction latérale de la structure de véhicule et présenter, suivant un plan de coupe perpendiculaire à la direction transversale Y d'extension de l'élément rigide tubulaire, une section de forme ouverte ou fermée (par exemple de forme circulaire ouverte ou fermée, mais potentiellement carrée ou toute autre forme). Chaque élément rigide tubulaire 130a, 130b, 130 est assemblé, par ses extrémités opposées selon la direction Y, à des première et deuxième parois de l'élément de longeron 110 transversalement distantes l'une de l'autre. Les deux parois peuvent par exemple appartenir à un profilé de section globalement en forme de oméga et être reliées par une âme de l'élément de longeron 110 formant la base du oméga. Sinon, il est possible de prévoir que l'une des parois appartienne au profilé de section en forme de oméga tandis que l'autre paroi peut appartenir à un autre profilé assurant la fermeture du profilé de section en forme de oméga, ces deux profilés étant alors assemblés de sorte à délimiter le corps creux constitutif de l'élément de longeron 110.

Comme indiqué précédemment, selon le premier mode de réalisation, le système passif de renfort 120 comprend au moins des premier et deuxième éléments rigides tubulaires 130a, 130b distincts et parallèles selon Y de sorte que le plan commun de leurs directions transversales d'extension présente un vecteur normal ayant une composante selon la direction longitudinale X du longeron 100 et/ou une composante selon une direction verticale Z du longeron 100. Selon les figures 2 à 4, la direction de décalage entre les directions transversales d'extension des premier et deuxième éléments rigides tubulaires 130a, 130b forme un angle inférieur à environ 45 degrés par rapport à la direction verticale Z du longeron 100, notamment inférieur à 20 degrés. La direction de décalage entre les directions transversales Y d'extension des premier et deuxième éléments rigides tubulaires 130a, 130b s'étend de bas en haut suivant la direction verticale Z du longeron 100 en allant vers l'arrière du longeron 100 suivant la direction longitudinale X du longeron 100. Sur la figure 7, le système passif de renfort 120 peut avantageusement comprendre des première et deuxième ailes 140a, 140b fixées rigidement respectivement aux extrémités opposées des premier et deuxième éléments rigides tubulaires 130a, 130b de sorte que les première et deuxième ailes 140a, 140b et les premier et deuxième éléments rigides tubulaires 130a, 130b constituent un cavalier ou un maillon en forme de cadre fermé. Autrement dit, l'aile 140a est fixée rigidement à une extrémité de l'élément rigide tubulaire 130a et à une extrémité de l'élément rigide tubulaire 130b. L'autre aile 140b est fixée rigidement à l'extrémité opposée de l'élément rigide tubulaire 130a et à l'extrémité opposée de l'élément rigide tubulaire 130b. Les ailes 140a, 140b sont par exemple parallèles entre elles de sorte que les ailes 140a, 140b et les éléments rigides tubulaires 130a, 130b forment un cadre rectangulaire. Les ailes 140a, 140b sont par exemple assemblées à au moins l'une des pièces constitutives de l'élément de longeron 110. Il est avantageusement possible de jouer sur l'orientation du maillon pour optimiser le système passif de renfort 120. L'orientation du maillon correspond à la direction de décalage entre les directions transversales d'extension des éléments tubulaires de renfort 130a, 130b par rapport à la direction verticale Z. De manière plus globale (figures 2 à 6), l'élément de longeron 110 comprend d'une part une première partie 100a sensiblement orientée selon la direction longitudinale X du longeron 100. La première partie 100a comporte une extrémité avant destinée à être reliée à un berceau (non représenté) de la structure et/ou à une traverse avant (non représentée) de la structure, notamment par l'intermédiaire d'un dispositif d'absorption de choc frontal aussi appelé classiquement « crash box ». L'élément de longeron 110 comprend d'autre part une deuxième partie 100b formant un angle avec la première partie 100a de sorte à être sensiblement orientée de haut en bas selon la direction verticale Z du longeron 100 en allant vers l'arrière du longeron 100 suivant la direction longitudinale X du longeron 100. La deuxième partie 100b est notamment destinée à rejoindre le bas de caisse situé sous l'habitacle du véhicule. Les première et deuxième parties 100a et 100b sont raccordées par une zone coudée de liaison 100c. Il est important de comprendre que le système passif de renfort 120 est fixé à l'élément de longeron 110 au niveau de la zone coudée de liaison 100c entre les première et deuxième parties 100a, 100b. La première partie 100a quant à elle, en amont de la zone 100c ainsi renforcée par le système passif de renfort 120, est au contraire équipée d'une série d'éléments perturbateurs, i.e. de zones de faible résistance (par exemple sous la forme de trous ou d'encoches comme dans l'art antérieur) pour constituer des perturbations lors de la déformation en cas de choc frontal, afin de piloter autant que possible la cinématique de déformation. La portion 100a constitue ainsi un premier point critique dont la capacité de déformation contrôlée est augmentée. Le terme « contrôlée » signifie que la manière de se déformer (sens, amplitude, etc...) est prédéterminée. Au contraire, le système passif de renfort 120 aménagé dans la zone 100c est configuré de sorte à 2 99 736 9 10 renforcer localement la résistance à la compression axiale du longeron 100 au niveau du coude 100c suivant la direction longitudinale X du longeron 100. La zone coudée 100c ainsi renforcée par le système 120 constitue un deuxième point critique rendu le plus rigide possible afin de 5 protéger autant que possible l'habitacle. L'aménagement très avantageux du système passif de renfort 120 selon l'invention permet ainsi de prédéterminer la manière (sens, forme, amplitude, résistance ou a contrario rupture) dont la zone coudée de liaison 100c se déforme en cas de choc frontal lors d'un crash du véhicule, et finalement la manière de 10 se déformer du longeron 100 dans sa globalité en combinaison avec les éléments perturbateurs de la première partie 100a et avec la crash box. Ainsi, les figures 5 et 6 représentent le longeron 100 après déformation en cas de choc frontal lors d'un crash du véhicule automobile. Toute la 15 première partie 100a est totalement déformée suite à une déformation de type poutre sollicitée en compression et flambement. Ce type de déformation, de même que celle ensuite de la zone coudée de liaison 100c, serait par définition instable, imprévisible et aléatoire en l'absence du système passif de renfort 120 selon l'invention au moyen de l'élément 20 tubulaire de renfort transversal 130 et/ou du cavalier (ou maillon de chaîne) obtenu par la combinaison des deux éléments tubulaires de renfort 130a, 130b en association avec les deux ailes 140a, 140b. L'aménagement du système passif de renfort 120 selon l'invention permet au contraire de prévoir de manière sûre, de la rendre répétable et 25 donc d'optimiser la conception du longeron 100 dans sa globalité, la manière dont va se déformer dans un premier temps la première partie 100a puis ensuite éventuellement la deuxième partie 100b. Autant que possible, le renfort conféré par le système 120 sera conçu de sorte à limiter la déformation de la zone coudée de liaison 100c. 30 Comme indiqué précédemment, le système passif de renfort 120 peut ne comprendre qu'un seul et unique élément tubulaire de renfort 130 agencé transversalement, selon le deuxième mode de réalisation de la figure 8. Il est avantageusement possible de jouer sur les dimensions, notamment le diamètre, de l'élément tubulaire de renfort 130 pour optimiser le système passif de renfort 120. La fabrication du longeron 100 peut comprendre avantageusement l'assemblage entre l'élément de longeron 110 et chaque élément rigide tubulaire 130a, 130b, 130 par emboîtement à force, notamment par dudgeon nage avec ou sans collet formé dans l'élément de longeron 110. Ceci présente l'avantage essentiel de la simplicité de montage et de mise en oeuvre sans nuire à la qualité finale du longeron 100 obtenu selon le concept de l'invention décrite ci-dessus. Il reste toutefois possible de prévoir un assemblage du système passif de renfort 120 au reste du longeron 100, i.e. au moins à l'élément de longeron 110, en mettant en oeuvre un soudage partiel ou total. Il convient de préciser que dans une variante avantageuse, c'est le montage entre elles des pièces constitutives de l'élément de longeron 110 (par exemple au moins le profilé de section en forme de oméga et le profilé de fermeture) qui réalise l'assemblage des éléments rigides tubulaires 130, 130a, 130b sur l'élément de longeron 110. Toutefois un assemblage indépendant les uns des autres reste envisageable, suivant la conception de la liaison entre le système passif de renfort 120 et l'élément de longeron 110. L'invention porte aussi sur une structure de véhicule automobile, aussi appelée châssis, comprenant au moins un longeron 100 tel que défini 30 précédemment. Il s'agira notamment d'un longeron avant agencé en partie avant de la structure de sorte à pouvoir encaisser les chocs frontaux de type crash du véhicule automobile. Elle porte aussi sur un véhicule automobile en tant que tel comprenant une telle structure. Enfin, l'invention permet que la déformation du longeron 100 suivant un mode de déformation par rotation par rapport à la direction longitudinale X se fasse toujours dans le même sens, de manière répétable, rendant la déformation du longeron 100 prévisible, répétable et nettement plus facile à optimiser que dans l'art antérieur. La conception du longeron 100 peut être améliorée plus simplement que dans l'art antérieur dès la conception du véhicule et conférer à moindre coût une grande sécurité en dépit en sus d'un assemblage simplifié. Le positionnement du système passif de renfort 120 est réalisé avantageusement au niveau du second point critique du longeron 100, c'est-à-dire dans la zone coudée de liaison 100c. Le coût de l'invention est faible et la solution est facile d'intégration.

La solution est répétable par rapport à l'état de la technique et nécessite pas ou peu de modification du procédé par rapport aux solutions existantes.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Longeron (100), notamment longeron avant, d'une structure de véhicule automobile, comprenant un élément de longeron (110) en forme de corps creux et un système passif de renfort (120) configuré de sorte à renforcer localement la résistance à la compression axiale de l'élément de longeron (100) suivant une direction longitudinale (X) du longeron (100), le système passif de renfort (120) étant fixé dans l'élément de longeron (110), longeron caractérisé en ce que le système passif de renfort (120) comprend au moins un élément rigide tubulaire (130, 130a, 130b), notamment en forme de cylindre, fixé à l'intérieur de l'élément de longeron (110) sensiblement transversalement à la direction longitudinale (X) du longeron (100).
2. 2. Longeron selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un élément rigide tubulaire (130, 130a, 130b) s'étend selon une direction transversale (Y) du longeron (100) destinée à être orientée sensiblement horizontalement selon une direction latérale de la structure de véhicule.
3. 3. Longeron selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit au moins un élément rigide tubulaire (130, 130a, 130b) présente, suivant un plan de coupe perpendiculaire à la direction transversale (Y) d'extension de l'élément rigide tubulaire (130, 130a, 130b), une section de forme ouverte ou fermée.
4. 4. Longeron selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins un élément rigide tubulaire (130, 130a, 130b) est assemblé, par ses extrémités opposées, à des première et deuxièmeparois de l'élément de longeron (110) transversalement distantes l'une de l'autre.
5. 5. Longeron selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système passif de renfort (120) comprend au moins des premier et deuxième éléments rigides tubulaires (130a, 130b) distincts et parallèles de sorte que le plan commun de leurs directions transversales d'extension présente un vecteur normal ayant une composante selon la direction longitudinale (X) du longeron (100) et/ou une composante selon une direction verticale (Z) du longeron (100).
6. 6. Longeron selon la revendication 5, caractérisé en ce que la direction de décalage entre les directions transversales d'extension des premier et deuxième éléments rigides tubulaires (130a, 130b) s'étend de bas en haut suivant la direction verticale (Z) du longeron (100) en allant vers l'arrière du longeron (100) suivant la direction longitudinale (X) du longeron (100), en formant un angle inférieur à environ 45 degrés par rapport à la direction verticale (Z) du longeron (100).
7. 7. Longeron selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le système passif de renfort (120) comprend des première et deuxième ailes (140a, 140b) fixées rigidement respectivement aux extrémités opposées des premier et deuxième éléments rigides tubulaires (130a, 130b), de sorte que les première et deuxième ailes (140a, 140b) et les premier et deuxième éléments rigides tubulaires (130a, 130b) constituent un cavalier ou un maillon en forme de cadre fermé.
8. 8. Longeron selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément de longeron (110) comprend d'une part une première partie 2 99 736 9 15 (100a) sensiblement orientée selon la direction longitudinale (X) du longeron (100) et ayant une extrémité avant destinée à être reliée à un berceau de la structure et/ou à une traverse avant de la structure, notamment par l'intermédiaire d'un dispositif d'absorption de choc frontal, 5 d'autre part une deuxième partie (100b) formant un angle avec la première partie (100a) de sorte à être sensiblement orientée de haut en bas selon la direction verticale (Z) du longeron (100) en allant vers l'arrière du longeron (100) suivant la direction longitudinale (X) du longeron (100), notamment destinée à rejoindre le bas de caisse situé 10 sous l'habitacle du véhicule, et en ce que le système passif de renfort (120) est fixé à l'élément de longeron (110) au niveau de la zone coudée de liaison (100c) entre lesdites première et deuxième parties (100a, 100b).
9. 9. Structure de véhicule automobile comprenant au moins un 15 longeron (100), notamment un longeron avant, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. 10. Véhicule automobile comprenant une structure selon la revendication précédente.