FR2724882A1 - Armature tubulaire pour siege d'automobile - Google Patents

Abstract

L'armature (1) de siège selon l'invention est formée d'un tube (11) qui a une section droite de forme générale triangulaire ou trapézoïdale allongée dans une direction perpendiculaire au plan général de l'armature et présente une première face (14) s'étendant sensiblement dans le dit plan général de l'armature et une seconde face (15) s'étendant sensiblement perpendiculairement au dit plan. Application aux sièges de véhicules automobiles, notamment pour l'armature de dossier.

Description

Armature tubulaire Pour siège d'automobile
La présente invention concerne une armature tubulaire de dossier ou d'assise d'un siège. Dans les sièges pour automobiles, ces armatures constituent en quelque sorte le châssis de l'assise ou du dossier, sur lequel sont fixés les éléments de suspension, ou nappe, 1' ensemble étant recouvert par la matelassure. La liaison, couramment articulée, entre le dossier et l'assise se fait donc entre les armatures respectives de ces derniers, au moyen de pièces d'articulation et de blocage en position pour régler l'inclinaison du dossier.

Ainsi, classiquement, une armature de dossier a une forme générale en "U" inversé ; les extrémités des montants constituant les branches de ce U sont soudées sur les dites pièces d'articulation, et la traverse reliant ces montants en haut du dossier porte des douilles de fixation des appuis-tête.

On utilise actuellement deux types d'armatures celles en tôles embouties et celles en tubes. Les armatures en tôle sont formées en général de deux ou trois pièces pré-embouties et assemblées par soudure pour constituer le dit U.

Les armatures en tôle présentent l'avantage de pouvoir être conformées, lors de l'emboutissage, de manière à assurer la meilleure résistance mécanique possible. Elles ont de ce fait un bon rapport performances mécaniques sur poids, et de plus, les arrondis du U peuvent être conformés pratiquement sans limitation du rayon de courbure. Mais ces armatures en tôle sont coûteuses du fait de l'opération d'emboutissage, qui nécessite des outillages spécifiques pour chaque forme d'armature, et de l'assemblage des pièces embouties.

Les armatures tubulaires sont moins coûteuses, car les tubes utilisés sont des tubes ronds en acier courant, qu'il suffit de cintrer au moyen d'outils de cintrage classiques pour leur donner la forme en U souhaitée. Mais ce type d'armature présente plusieurs inconvénients. La section du tube utilisé étant forcément constante, la résistance mécanique en flexion, qui doit surtout être importante vers le bas du dossier, ne peut être augmentée qu'en augmentant la section du tube, en diamètre ou en épaisseur, sur toute sa longueur. Il en résulte un surdimensionnement relatif des parties les moins sollicitées, et un accroissement du poids, et le rayon de cintrage du tube ne peut être réduit autant que cela peut être souhaité.

De plus, quel que soit le type d'armature utilisé, des trous sont percés dans l'armature pour y accrocher la nappe. Pour assurer un meilleur soutien lombaire, les fixations de la nappe, et donc ces trous, sont plus rapprochés dans la zone située au-dessus de l'articulation, qui est justement la zone où les contraintes de flexion de l'armature sont les plus élevées. Dans un siège à armature en tôle, l'affaiblissement résultant de ces trous rapprochés peut être compensé par un renforcement de l'armature dans cette zone, en jouant sur la forme de la tôle emboutie.

Dans un siège à armature en tube, ceci n'est pas possible, sauf à rajouter des pièces de renfort.

La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes, et vise particulièrement la réalisation d'une armature de siège de type tubulaire, présentant cependant une résistance mécanique accrue, et pouvant rivaliser, en termes de performances et de légèreté, avec des armatures en tôle emboutie, tout en ayant un moindre coût de revient.

Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une armature de siège pour un véhicule automobile, formée d'un tube, caractérisée en ce que le dit tube a une section droite de forme générale triangulaire ou trapézoïdale allongée dans une direction perpendiculaire au plan général de l'armature et présente une première face s'étendant sensiblement dans le dit plan général de l'armature et une seconde face s'étendant sensiblement perpendiculairement au dit plan.

Grâce à la section allongée du tube dans la direction perpendiculaire du plan général de l'armature, la raideur et la résistance à la rupture par flexion de l'armature dans cette direction, qui est celle dans laquelle s'exercent essentiellement les efforts de flexion, est considérablement accrue par rapport à une section tubulaire circulaire de périmètre et d'épaisseur de paroi équivalentes.

Comme on le comprendra mieux par la suite, une telle section conduit à une répartition des contraintes favorable, lorsque le tube est sollicité en flexion. En effet, le centre de gravité de la section est plus proche de la dite première face, qui correspond à la base du triangle (ou à la grande base dans le cas d'un trapèze), que de l'angle opposé, (ou de la petite base, dans le cas d'un trapèze).

Il s'ensuit que les contraintes de traction existant du côté de la dite première face sont globalement inférieures aux contraintes de compression existant de l'autre côté de la section, et comme les aciers couramment utilisés pour ces tubes résistent mieux à la compression qu'à la traction, la résistance du tube est augmentée par rapport à un tube rond de même circonférence et épaisseur.

De plus, comme cela à déjà été indiqué, des trous sont percés dans les armatures de siège pour y accrocher la nappe de suspension. Dans le cas de tubes cylindriques, les contraintes au voisinage du trou sont multipliées par un facteur de bord, qui représente l'affaiblissement dû au trou, augmenté d'un coefficient relatif à la courbure de la paroi dans laquelle est percé ce trou. Dans le cas d'une armature conforme à la présente invention, ces trous sont réalisés dans la dite première face du tube, qui est sensiblement plane, et le dit coefficient est nul. Ainsi, la résistance à la fatigue d'un tel tube est notablement accrue.

Lorsque le dit tube, conformé en "U" inversé, constitue l'armature du dossier, les deux branches du U formant des montants latéraux, et le fond du U formant une traverse supérieure reliant les dits montants, la dite deuxième face est située vers l'extérieur de l'armature et la dite première face, correspondant à la base du triangle ou à la grande base du trapèze définissant la dite section du tube, est située vers l'avant du siège.

Du fait que la dite deuxième face se trouve donc, au niveau des montants de l'armature, orientée dans la direction longitudinale du siège, soit parallèlement à laxe du véhicule, elle peut être placée directement contre les flasques du système d'articulation du dossier, sur toute sa longueur, ce qui facilite l'assemblage de ces pièces et supprime l'utilisation de toute pièce d'adaptation entre le dit flasque et le tube.

Préférentiellement, les points de soudure sont réalisés au niveau de légères protubérances réalisées dans les dits flasques, et situées sensiblement en face des angles du tube, c'est-à-dire sur les bords de la deuxième face. Comme classiquement ces soudures sont réalisées simultanément en pressant le flasque vers le tube de manière que seules ces protubérances soient en contact avec le tube, on comprendra aisément que le fait que les deux surfaces à relier soient sensiblement planes et parallèles, et que les protubérances soient positionnées vers les angles du tube, donc sans risque que celui-ci ne se déforme sous l'effort de pression, permet d'assurer un assemblage de meilleure qualité.

Préférentiellement encore, la dite première face est, au niveau de la traverse supérieure et lorsque le dossier est dans une position nominale d'utilisation, sensiblement verticale.

Cette disposition permet de fixer directement sur cette première face des éléments de guidage des tiges d'appuie-tête, qui sont ainsi orientés dans la direction verticale requise sans nécessiter de positionnement particulier ni de pièces d'adaptation. On notera en particulier que le fait de disposer d'une surface sensiblement plane pour y fixer, classiquement par soudage, ces éléments de guidage, par exemple constitués de douilles tubulaires cylindriques, permet d'effectuer la soudure sur une assez grande longueur (toute la largeur de la dite première face) sans déformer la section du tube, ce qui n'est pas possible lors de l'utilisation de tubes ronds, où il faut alors souder deux surfaces cylindriques orientées perpendiculairement.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'une structure de siège conforme à l'invention.

On se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective d'une structure de siège comportant une armature tubulaire de dossier et une armature tubulaire d'assise,
- la figure 2 et une vue de face de la structure de la figure 1,
- la figure 3 est une vue de côté du haut de l'armature de dossier de la figure 1,
- la figure 4 est une vue à échelle agrandie d'une section d'un tube d'armature,
- la figure 5 montre la répartition des contraintes dans la section du tube de la figure 4, travaillant en flexion,
- la figure 6 est une vue frontale de détail de la fixation du tube sur un flasque d'articulation de dossier,
- la figure 7 est une section selon la ligne VII
VII de la figure 6.

La structure de siège représentée figure 1 comporte une armature de dossier 1 et une armature d'assise 2, reliées entre elles par un système d'articulation 3 représentée seulement symboliquement par son axe A sur la figure.

Seule l'armature 1 de dossier est formée d'un tube 11 de section triangulaire selon l'invention ; l'armature d'assise étant classiquement formée d'un tube de section circulaire.

L'armature de dossier comporte deux montants 12 et une traverse supérieure 13, préférentiellement formés d'une seule pièce par cintrage du tube 11 au niveau des coins supérieurs de l'armature, selon une forme générale en "U" inversé. Chaque montant comporte une série de trous 16, destinés classiquement à l'accrochage d'une nappe de suspension non représentée.

La section du tube 11 est en forme de triangle aux angles arrondis. Comme on le voit sur la figure 4, le triangle est un triangle sensiblement rectangle dont un côté de l'angle droit est notablement plus long que l'autre. Dans l'armature 1, le tube 11 est disposé de manière que sa face 14 correspondant au petit côté du triangle s'étende sensiblement parallèlement au plan général de l'armature, et le grand côté du triangle correspondant à la face 15 du tube située vers l'extérieur de l'armature, s'étend selon la direction longitudinale avant - arrière du siège, c'est-à-dire selon l'axe du véhicule auquel est destiné le siège.

Ainsi, la répartition des contraintes internes dans le tube, notamment dans la partie inférieure des montants qui est soumise aux plus fortes contraintes, lorsque les montants sont sollicités en flexion par exemple par une force exercée vers l'arrière sur le dossier du siège, n'est pas symétrique dans la section du tube, comme on peut le voir sur le dessin de la figure 5. Ce dessin représente la répartition des contraintes dans le tube ainsi sollicité en flexion, les contraintes de traction (zone supérieure 51) étant inférieures aux contraintes de compression (zone inférieure 52), ceci étant dû à la forme triangulaire de la section qui conduit à ce que son centre de gravité soit décalé vers le petit côté du triangle.On remarquera en plus que, même en présence d'un trou 16 percé dans la face avant 14 du tube 11, l'accroissement des contraintes de traction dans la section au niveau de ce trou, représentée par la zone 53 du graphique de la figure 5, peut être relativement faible, et laisser les contraintes de compression de même ordre de grandeur. Or, comme indiqué précédemment, le matériau du tube, classiquement de l'acier ordinaire, est plus résistant à la compression qu'à la traction, et un état de contrainte majoritairement en compression tend donc à accroître la résistance du tube en flexion.

Les tubes utilisés sont des tubes soudés et présentent donc un cordon de soudure longitudinal 17, qui constitue un point faible de la section du tube. Pour cette raison, le cordon de soudure est préférentiellement situé sur la face 18 du tube située vers l'intérieur de l'armature, correspondant à l'hypoténuse du triangle rectangle, et au voisinage du plan parallèle à la face 14 et passant par le centre de gravité du triangle, donc dans la zone de la paroi du tube qui subit le moins de contraintes.

Un avantage particulier résultant de l'utilisation de tube de section en triangle rectangle est que, lors du cintrage du tube pour former l'armature en "U", l'angle droit de la section constitue un repère évitant de se tromper dans le positionnement du tube dans la machine à cintrer, et assure donc le bon positionnement, indiqué ci-dessus, du cordon de soudure 17.

Toutefois, une section de tube en triangle non parfaitement rectangle permet de conserver la majeure partie des avantages indiqués ci-dessus, et y ajoute d'autres avantages. Ainsi, comme représenté aux figures 6 et 7, la section du tube est en forme de triangle sensiblement isocèle, par exemple de base 26 mm et de hauteur 53 mm environ. La face 14 du tube correspondant à la base de ce triangle n'est plus alors parfaitement parallèle au plan général de l'armature, mais s'en éloigne peu ; la face 15 située vers l'extérieur de l'armature correspond à un côté du dit triangle, toujours orientée selon la dite direction longitudinale du siège.

Un avantage particulier de l'utilisation d'un tel tube réside dans le fait qu'il permet d'obtenir un positionnement de la face avant 14 du tube, au niveau de la traverse supérieure 13, dans un plan vertical, bien que le plan général de l'armature de dossier soit incliné.

Comme le montre la figure 3, la traverse 13 porte des douilles 41 de guidage pour des tiges 42 d'un appuietête 4. Pour des raison de sécurité, la direction axiale de ces tiges doit être verticale, dans une position nominale d'inclinaison du dossier. Le positionnement de la face 14 du tube dans un plan vertical, au niveau de la traverse 13, permet ainsi de souder directement les douilles cylindriques 41 sur cette face, en assurant automatiquement et sans pièces d'adaptation la verticalité de la direction de coulissement de l'appuietête. De plus, comme la face 14 est plane, la liaison par soudure des douilles sur la traverse 13 est facilitée. Le même avantage existe pour d'autres moyens connus de guidage des tiges d'appuie-tête, tels que des pontets ou similaires.

Par ailleurs, le système d'articulation 3 comporte, de manière connue en soi, et pour chaque côté du siège, un premier flasque d'articulation 31 lié à l'armature de dossier 1, classiquement par soudage du dit premier flasque 31 sur l'extrémité inférieure du montant 12 de l'armature de dossier 1, et un deuxième flasque d'articulation 32, lié de manière similaire à l'armature d'assise 2.

Comme on le voit mieux sur la figure 6, le flasque d'articulation 31 est constitué d'une plaque généralement plane dans laquelle sont formées par emboutissage des protubérances 32, du côté du montant 12, le plan général de cette plaque étant orienté perpendiculairement à l'axe
A de l'articulation, soit verticalement et dans la dite direction longitudinale du siège.

Le plan général du flasque 31 est donc parallèle à la face 15 du tube 11 dirigée vers l'extérieur de l'armature 1, et les protubérances 32 sont soudées sur la dite face. Ces protubérances, au nombre de quatre sur le dessin mais pouvant être plus nombreuses, sont réalisées de manière à être en contact avec le tube 11 sur les bords de sa face, ce qui permet d'obtenir des soudures meilleures, du fait que l'effort de pression exercé lors de la soudure est appliqué vers les angles du tube, et le risque de déformation de celui-ci est donc réduit.

Un autre avantage de l'utilisation d'un tube de section triangulaire allongée dans la dite direction longitudinale du siège est que le rayon minimum de cintrage est réduit par rapport à celui réalisable avec un tube de section circulaire. Ainsi, pour le tube de dimensions données en exemple ci-dessus, le rayon de cintrage est d'environ 50 mm, alors que pour un tube de section circulaire de diamètre 32 mm, équivalent en périmètre et épaisseur et donc en poids, ce rayon de cintrage est de 80 mm environ.

Par rapport à un tel tube de section circulaire, l'utilisation du tube triangulaire précité procure une augmentation de 35 % en résistance de 14 % en raideur, et le nombre de cycles réalisés lors de tests de fatigue est multiplié par trois.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemple.

En particulier, le tube de section triangulaire pourrait être remplacé par un tube de section trapézoïdale, dont le comportement dans l'armature serait tout à fait similaire. Une telle forme trapézoidale serait d'ailleurs pratiquement obtenue en augmentant le rayon de courbure de l'angle le plus aigu, opposé à la face avant 14, d'un tube triangulaire, ou en aplatissant légèrement cet angle.

Egalement, au lieu d'être formée d'un seul tube cintré, l'armature pourrait être constituée de plusieurs éléments de tube assemblés.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Armature (1) de siège pour un véhicule automobile, formée d'un tube (11), caractérisée en ce que le dit tube (11) a une section droite de forme générale triangulaire ou trapézoïdale allongée dans une direction perpendiculaire au plan général de l'armature et présente une première face (14) s'étendant sensiblement dans le dit plan général de l'armature et une seconde face (15) s'étendant sensiblement perpendiculairement au dit plan.

2. Armature selon la Revendication 1, caractérisée en ce que la dite section est en forme de triangle rectangle, les deux cotés de l'angle droit correspondant respectivement aux deux dites faces.

3. Armature selon l'une des Revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le dit tube (11), conformé en wU" inversé, constitue l'armature (1) du dossier, les deux branches du U formant des montants latéraux (12), et le fond du U formant une traverse supérieure (13) reliant les dits montants, la dite deuxième face (15) étant située vers l'extérieur de l'armature et la dite première face (14), correspondant à la base du triangle ou à la grande base du trapèze définissant la dite section du tube, étant située vers l'avant du siège.

4. Armature de siège selon la Revendication 3, caractérisée en ce que la dite première face (14) est, au niveau de la traverse supérieure (13) et lorsque le dossier est dans une position nominale d'utilisation, sensiblement verticale.

5. Armature de siège selon l'une des Revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le tube (11) est un tube soudé comportant un cordon de soudure (17) longitudinal, et le cordon de soudure est situé sur une troisième face (18) du tube située vers l'intérieur de l'armature et sensiblement dans le plan parallèle à la première face et passant par le centre de gravité de la section.

6. Armature de siège selon l'une quelconque des

Revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de trous (16) pour y fixer une nappe de suspension, réalisés dans la dite première face (14).

7. Armature de siège selon l'une quelconque des

Revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des flasques d'articulation (31) placés contre la dite deuxième face (15) et soudés sur les bords de celle-ci.

8. Armature de siège selon la Revendication 4, caractérisée en ce que des éléments de guidage (41) d'un appui-tête (4) sont fixés sur la dite première face (14), au niveau de la dite traverse (13), ces éléments de guidage ayant une direction de guidage orientée parallèlement à la dite première face.