FR3030428A1 - Berceau d'un vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un berceau (1a, 1b) d'un véhicule automobile comprenant dans une partie arrière (B) au moins un élément de liaison (2a, 2b, 2c) susceptible de raccorder ledit berceau (1a, 1b) à une structure de caisse dudit véhicule, ledit au moins un élément de liaison étant compris partiellement dans un plan horizontal (P) et comprenant au moins deux points de fixation (15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c) avec la structure de caisse, lesdits au moins deux points de fixation (15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c) étant situés respectivement sur une première extrémité (22a, 22b, 22c) et sur une deuxième extrémité (23a, 23b, 23c) distincte de la première extrémité (22a, 22b, 22c) dudit élément (2a, 2b, 2c).

Description

BERCEAU D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un berceau d'un véhicule automobile susceptible d'être raccordé à une structure de caisse dudit véhicule.

L'invention concerne également un véhicule automobile comportant un tel berceau. Dans le cadre de la sécurité passive qui concerne l'ensemble des moyens et des actions mises en oeuvre pour diminuer les conséquences d'un accident, les constructeurs automobiles doivent faire face à des préoccupations relatives à la protection des occupants du véhicule lors d'un choc en particulier un choc frontal, à la maîtrise des coûts de réparation du véhicule lors d'un tel choc, et enfin à la limitation de l'agressivité du véhicule vis-à-vis des autres usagers de la route et notamment des piétons afin de réduire les risques de blessures graves. A cet effet, l'avant d'un véhicule automobile comporte une structure comprenant une partie inférieure couramment appelée « voie basse avant » qui a une fonction importante dans le cadre de l'amortissement et de la dissipation de l'énergie engendrée par un choc. Cette voie basse est munie d'un berceau autrement nommé « berceau avant » qui joue un rôle essentiel dans cette voie basse dans le cas d'un tel choc. Ce berceau est apte à supporter la suspension avant du véhicule et comprend deux pièces allongées, encore appelées longerons, s'étendant vers l'avant du véhicule et de direction générale sensiblement horizontale dont les extrémités avants peuvent être reliées à une poutre basse de pare-chocs transversale, et les extrémités arrières à la structure de caisse du véhicule. Ces longerons de berceau jouent le rôle de poutres d'absorption de chocs en temps qu'éléments destinés à transmettre les efforts du choc.

Cependant dans ce contexte, les berceaux de l'art antérieur ne donnent pas satisfaction concernant les préoccupations évoquées précédemment notamment lorsqu'ils sont mis en oeuvre dans des véhicules de petites tailles pour lesquels un passage d'effort par la voie basse lors d'un choc est plus important que sur d'autres véhicules du fait d'un porte-à-faux très réduit de ce type de véhicule. Notons que l'on entend par véhicules de petites tailles, les véhicules appartenant en Europe au segment « BO » (micro-urbaines) et/ou au segment « A » ou « B-1 » (mini-citadines). 113 La présente invention vise à pallier ces inconvénients liés aux berceaux de l'état de l'art. Avantageusement, l'invention propose un berceau ayant un niveau d'absorption d'énergie important, ainsi qu'un niveau d'enfoncement 15 minimal permettant d'être compatible avec des déformations des longerons de la structure de caisse lors d'un choc. En particulier, le berceau comprend au moins un élément de liaison le raccordant à la structure de caisse qui présente un niveau d'effort 20 maximum pour ne pas déformer l'habitacle du véhicule, notamment le plancher et/ou le tablier. Dans ce dessein, l'invention concerne un berceau d'un véhicule automobile comprenant dans une partie arrière au moins un élément de 25 liaison susceptible de raccorder ledit berceau à une structure de caisse dudit véhicule, ledit au moins un élément de liaison étant compris partiellement dans un plan horizontal et comprenant au moins deux points de fixation avec la structure de caisse, lesdits au moins deux points de fixation étant situés respectivement sur une première extrémité et sur une 30 deuxième extrémité distincte de la première extrémité dudit élément.

Dans d'autres modes de réalisation : - ledit au moins un élément de liaison a une forme allongée incurvée, notamment une forme de boomerang ; - ledit au moins un élément de liaison comprend des faces supérieure et inférieure sensiblement planes ; - ledit au moins un élément de liaison comprend au moins une zone de liaison qui est située sur une face inférieure ou une face supérieure de l'élément de liaison ; - le berceau comprend deux éléments de liaison reliés chacun à une extrémité de chaque longeron du berceau ; - chaque élément de liaison est formé par des première et deuxième parties reliées entre elles par une troisième partie comprenant une zone de liaison ; - chaque élément de liaison présente une diminution locale de sa largeur pour une troisième partie comprenant une zone de liaison ; - le berceau comprend un seul élément de liaison relié à des extrémités de deux longerons du berceau ; - au moins un élément de liaison est formé d'une seule partie comprenant deux zones de liaison, et - chaque élément de liaison est une plaque métallique. L'invention concerne également un véhicule notamment de petite taille comprenant un tel berceau.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description de deux modes de réalisation préférés qui vont suivre, en référence aux figures, réalisés à titre d'exemple indicatif et non limitatif : la figure 1 A représente une vue d'un berceau comprenant un élément de liaison selon le premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 1B représente une vue d'un berceau comprenant des premier et deuxième éléments de liaison selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ; les figures 2A, 2B, 2C et 2D représentent différentes vues du berceau dépourvu de l'élément de liaison selon le premier mode de réalisation de l'invention ; les figures 3A, 3B, 3C et 3D représentent différentes vues du berceau dépourvu des premier et deuxième éléments de liaison selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ; les figures 4A et 4B sont des vues de l'élément de liaison du berceau selon le premier mode de réalisation ; les figures 5A et 5B sont des vues du premier élément de liaison du berceau selon le deuxième mode de réalisation ; les figures 6 et 7 sont des vues différentes du berceau après un choc, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, et la figure 8 est une vue d'une extrémité arrière d'un longeron du berceau comprenant le premier élément de liaison déformé après un choc, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention.

La description est faite en référence à un repère orthonormé (X, Y, Z) associé classiquement à un véhicule automobile, dans lequel X est la direction longitudinale arrière-avant du véhicule dirigée vers l'avant, Y est la direction transversale gauche-droite qui est horizontale et perpendiculaire à X, dirigée vers la droite, et Z est la direction verticale dirigée vers le haut. Les notions « avant », « arrière » sont indiquées en référence à l'orientation longitudinale avant-arrière du véhicule et le terme latéral caractérise par exemple un élément disposé près de l'un des côtés, droit ou gauche, du véhicule.

Sur les figures 1A et 1B sont représentés deux modes de réalisation d'un berceau 1a, 1b prévus pour être montés sur une structure de caisse (non représentée) d'un véhicule automobile de préférence un véhicule de petite taille c'est-à-dire un véhicule du type micro-urbaine et/ou minicitadine.

Cette structure de caisse comprend dans une partie avant du véhicule deux longerons parallèles (non représentés), coudés vers le haut à proximité de la séparation de l'habitacle de la partie avant du véhicule et s'étendant sensiblement horizontalement dans la partie avant avec des extrémités avant relevées pour supporter les attaches d'un groupe motopropulseur. A partir des coudés, les longerons s'étendent longitudinalement sous la carcasse de l'habitacle du véhicule en direction d'une partie arrière du véhicule. Sur chacun de ces longerons, à un niveau proche de leur extrémité avant, est fixée directement ou par l'intermédiaire d'un pied vertical une partie avant A du berceau 1a, lb. Sur la structure de caisse au niveau inférieur de chacun des coudés, à proximité de chacun de ceux-ci, est raccordée la partie arrière B latérale du berceau la, lb.

Le berceau la, lb représenté pour ces deux modes de réalisation sur les figures lA et 1B peut être en acier et/ou en aluminium. Ce berceau 1 a, lb est apte à supporter un groupe motopropulseur des éléments de suspension pour les roues avant du véhicule et/ou une barre anti-devers.

Le berceau 1 a, lb comprend dans ces deux modes de réalisation deux longerons 3a, 3b, 4a, 4b comportant chacun des extrémités avant et arrière. Ces longerons 3a, 3b, 4a, 4b peuvent être formés chacun par un corps longitudinal creux en acier ou en aluminium. Les longerons 3a, 3b, 4a, 4b sont reliés entre eux en partie avant A du berceau la, lb par une traverse 5a, 5b. On notera que cette traverse 5a, 5b relie les longerons 3a, 3b, 4a, 4b entre eux sur environ un tiers de leur longueur en partant de leurs extrémités avants. Ces longerons 3a, 3b, 4a, 4b peuvent comprendre dans la partie arrière B du berceau 1 a, lb des nervures ou emboutis locaux pour amorcer et/ou diriger leur déformation lors d'un choc.

Sur les figures 2D et 3D, le berceau 1 a, lb comprend dans les parties latérales en partie avant A, des points de liaison 9a, 9b, 11a, llb de bras de support de roue et d'éléments de suspension (non représentés). Plus précisément, le berceau 1 a, lb comprend dans chaque partie latérale avant les points de liaison avant 11a, 11 b et arrière 9a, 9b définis dans chaque longeron 3a, 3b, 4a, 4b. Le berceau 1 a, lb comprend également dans la partie avant A deux éléments de fixation 6a, 6b visibles sur les figures 1A, 1B, 2A à 2D et 3A à 3D. Ces éléments de fixation 6a, 6b s'étendent verticalement vers le haut selon la direction Z et sont fixés sur le berceau 1 a, lb à la fois sur les longerons 3a, 3b, 4a, 4b et la traverse 5a, 5b. Ces éléments de fixation 6a, 6b comprennent une zone de raccordement 8a, 8b qui permet de réaliser la fixation de la partie avant A du berceau 1 a, lb sur la structure de caisse du véhicule en particulier sur des longerons de cette structure. Sur les figures 1A, 1B, le berceau 1 a, lb comprend une partie arrière B qui est également fixée à la structure de caisse du véhicule à partir d'au moins un élément de liaison 2a, 2b, 2c. Sur les figures 4A, 4B, 5A, 5B chaque élément de liaison 2a, 2b, 2c peut être une pièce monobloc comme par exemple une plaque métallique, qui comprend une première extrémité 22a, 22b, 22c et une deuxième extrémité 23a, 23b, 23c. On notera que l'élément de liaison 2a, 2b, 2c peut être configuré en fonction du niveau d'énergie résultant d'un choc qu'il est appelé à absorber par la définition d'une épaisseur donnée de cet élément de liaison 2a, 2b, 2c et/ou une nuance de matériau utilisée. Sur les figures 1A, 1B, 4A, 4B, 5A et 5B, chaque élément de liaison 2a, 5 2b, 2c comprend sur les deux extrémités 22a, 22b, 22c, 23a, 23b, 23c un point de fixation 15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c du berceau 1 a, lb à la structure de caisse. Ce point de fixation 15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c du berceau la, lb à la structure de caisse peut correspondre par exemple à un trou qui est formé dans le corps de chaque élément de liaison 2a, 2b, 10 2c et qui est apte à recevoir une vis de fixation. Sur les figures 4A, 4B, 5A, 5B, l'élément de liaison 2a, 2b, 2c comprend deux faces 10a, 10b, 12a, 12b sensiblement planes et parallèles entre elles : une face supérieure 10a, 10b et une face inférieure 12a, 12b. 15 Chacune de ces faces supérieure et inférieure 10a, 10b, 12a, 12b peut comporter au moins une zone de liaison 18a, 18b, 18c qui est apte à être fixée à une composante de liaison 13a, 13b, 14a, 14b du berceau 1 a, lb située sur les extrémités arrières des longerons 3a, 3b, 4a, 4b du berceau 1 a, lb, visibles sur les figures 1A, 1B, 2A à 2D et 3A à 3D. La fixation de 20 chaque zone de liaison 18a, 18b, 18c à la composante de liaison 13a, 13b, 14a, 14b correspondante peut être réalisée par soudage, vissage ou encore rivetage. Chaque élément de liaison 2a, 2b, 2c est compris dans un plan horizontal 25 P, tout du moins partiellement, et a une forme allongée incurvée, notamment une forme sensiblement similaire à celle d'un boomerang. Plus précisément, on notera que l'élément de liaison 2a, 2b, 2c est incurvée selon une forme concave dirigée longitudinalement vers l'avant du véhicule lorsque l'élément de liaison 2a, 2b, 2c est fixé au berceau la, 30 1b et ce dernier monté sur la structure de caisse.

Le premier mode de réalisation du berceau la illustré sur la figure 1 A comprend un seul élément de liaison 2a. Sur les figures 4A et 4B, cet élément de liaison 2a comporte sur sa face supérieure 10a deux zones de liaison 18a, 18b. Ces deux zones de liaison 18a, 18b sont aptes à être 5 fixées aux deux composantes de liaison 13a, 14a du berceau la, situées sur les extrémités arrières des longerons 3a, 4a du berceau la visibles sur les figures 1A, 2A à 2D. Cet élément de liaison 2a comprend deux points de fixation 15a, 16a localisés sur ses deux extrémités 22a, 23a. Chaque point de fixation 15a, 16a est situé entre une partie latérale du 10 véhicule et un axe longitudinale C3, C4 du longeron 3a, 4a, le plus proche de cette partie latérale. Sur les figures 4A et 4B, l'élément de liaison 2a a: - une longueur Ll qui est comprise entre environ 70 et 100 cm, et est 15 de préférence de 90 cm ; - une largeur L2 qui est comprise entre environ 5 et 20 cm, et est de préférence de 10 cm, et - une épaisseur qui est comprise entre environ 20 et 60 mm, et est de préférence de 40 mm. 20 La longueur Ll et la largeur L2 peuvent être configurées ainsi que l'épaisseur de cet élément de liaison 2a afin de définir le comportement du berceau la pour des chocs d'intensités différentes en guidant ainsi la déformation de ce berceau la. 25 Le deuxième mode de réalisation du berceau lb illustré sur la figure 1B comprend un deux éléments de liaison 2b, 2c: un premier élément de liaison 2b et un deuxième élément de liaison 2c. Chacun de ces deux éléments de liaison 2b, 2c comporte trois parties 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 30 17f: des première et deuxième parties 17a, 17e, 17b, 17d, reliées entre elles par une troisième partie 17c, 17f. Chacun des premier et deuxième éléments de liaison 2b, 2c comprend sur sa face inférieure 12b la zone de liaison 18c localisée sur la troisième partie 17c, 17f. Cette zone de liaison 18b, 18c est apte à coopérer avec la composante de liaison 13b, 14b du berceau lb située sur l'extrémité arrière de chaque longeron 3b, 4b du berceau lb, visibles sur les figures 1A, 3A à 3D. Les premier et deuxième éléments de liaison 2b, 2c comprennent chacun deux points de fixation 15b, 15c, 16b, 16c localisés sur les deux extrémités 22b, 22c, 23b, 23c, plus précisément sur l'extrémité libre 22b, 22c, 23b, 23c des première et deuxième parties 17a, 17b, 17d, 17e. Ces deux points de fixation 15b, 16b, 15c, 16c de chaque premier et deuxième éléments de liaison 2b, 2c sont situés de part et d'autre d'un axe longitudinal C3, C4 de chaque longeron 3b, 4b du berceau lb. Plus précisément pour chaque premier et deuxième élément de liaison 2b, 2c: - le point de fixation 15b, 16c compris sur la première partie 17a, 17e est situé entre la partie latérale du véhicule et l'axe longitudinale C3, C4 du longeron 3b, 4b, le plus proche de cette partie latérale, et - le point de fixation 16b, 15c compris sur la deuxième partie 17b, 17d est localisé entre les axes longitudinaux C3, C4 de des longerons 3b, 4b.

Chaque élément de liaison 2b, 2c du deuxième mode de réalisation du berceau lb a une largeur Ll qui présente une diminution locale pour la troisième partie 17c, 17f comprenant la zone de liaison 18b, 18c. On notera que le comportement du berceau lb peut être défini pour des chocs d'intensités différentes en modifiant la forme de cette diminution locale. Sur les figures 5A et 5B pour chaque premier et deuxième élément de liaison 2b, 2c, la première partie 17a, 17e a une longueur L3 qui est 30 supérieure à la longueur L4 de la deuxième partie 17b, 17d. Alternativement, la longueur L3 de la première partie 17a, 17e peut être inférieure à la longueur L4 de la deuxième partie 17b, 17d voire égale à cette dernière. Une telle configuration des longueurs L3, L4 mais également de l'épaisseur et de la largeur L5 des premier et deuxième éléments de liaison 2b, 2c permet de définir le comportement du berceau 1b pour des chocs d'intensités différentes en guidant ainsi la déformation de ce dernier à partir notamment des premier et deuxième éléments de liaison 2b, 2c. Dans le deuxième mode de réalisation du berceau 1 b, les premier et 10 deuxième éléments de liaison 2b, 2c on des dimensions sensiblement similaires, elles peuvent cependant présenter dans une variante des longueurs L3, L4 et des largeurs L5 qui sont différents. Dans ce deuxième mode de réalisation, chacun des premier et deuxième 15 éléments de liaison 2a, 2b a: ^ une longueur L3 qui est comprise entre environ 5 et 20 cm, et est de préférence de 15 cm ; - une longueur L4 qui est comprise entre environ 5 et 20 cm, et est de préférence de 10 cm ; 20 - une largeur L5 qui est comprise entre environ 3 et 10 cm, et est de préférence de 5 cm, et - une épaisseur qui est comprise entre environ 20 et 50 mm, et est de préférence de 35 mm. 25 On notera que le deuxième mode de réalisation du berceau 1 b, en comprenant de tels éléments de liaison 2b, 2c ne requiert pas de modification particulière dans l'agencement des dispositifs et/ou systèmes compris dans le compartiment moteur du véhicule, par exemple le berceau 1 b n'entrave pas le passage de de tuyaux de refroidissement 30 moteur qui passe à proximité de la partie arrière B de ce dernier.

Dans les deux modes de réalisation du berceau 1a, lb, chaque élément de liaison 2a, 2b, 2c est apte à participer à l'amortissement d'un choc notamment frontal se produisant en partie avant du véhicule en concourant, notamment par ses déformations, à l'absorption et à la dissipation de l'énergie engendrée par ce choc. Sur les figures 6 à 8, de telles déformations sont visibles pour le deuxième mode de réalisation du berceau 1 b. Plus précisément, le berceau lb présente des déformations importantes dans la partie arrière lo B, en particulier des déformations de chacun des premier et deuxième éléments de liaison 2b, 2c et de chaque longeron 4a, 4b. En effet sous l'action du choc, le berceau 1 b réalise un déplacement longitudinal de l'avant vers l'arrière du véhicule selon le sens de la flèche 15 19 visible sur la figure 4. Ce déplacement du berceau résulte notamment de la déformation de chaque élément de liaison 2b, 2c et plus précisément de la rotation de chacune des première et deuxième parties 17a, 17b, 17d, 17e de l'élément de liaison 2b, 2c autour d'un axe vertical D passant par les points de fixation 15b, 15c, 16b, 16c. Cette rotation de 20 chacune des première et deuxième parties 17a, 17b, 17d, 17e est réalisée selon le sens défini par les flèches visibles sur les figures 4 à 6 et ce dans le plan horizontal P. Après la rotation de chacune des première et deuxième parties 17a, 17b, 25 17d, 17e, la déformation du berceau continue en partie arrière B par la déformation des longerons 3b, 4b. Cette déformation des longerons 3b, 4b est réalisée dans le plan horizontal P et dans l'espace définie entre les axes longitudinaux C3, C4 de ces longerons. 30 Ainsi, dans les deux modes de réalisation du berceau 1 a, 1 b, chaque élément de liaison 2a, 2b, 2c permet une déformation progressive et une limitation des entrées d'efforts résultant du choc dans la structure de caisse. De plus, chaque élément de liaison 2a, 2b, 2c contribue à réaliser une déformation du berceau 1 a, lb qui est contrôlée dans le plan horizontal P.

On comprend donc que le berceau la, lb permet ainsi que la partie avant du véhicule peut amortir un choc de grande intensité sans provoquer de déformation de l'habitacle afin de garantir la sécurité des passagers.

En outre, en pouvant ainsi configurer au moins une longueur Li, L3, L4, l'épaisseur et/ou la largeur L2, L5 d'au moins un élément de liaison 2a, 2b, 2c il est alors possible de pouvoir prédire, et le cas échéant d'adapter, le comportement du berceau la, lb et donc de la partie avant du véhicule pour des chocs d'intensités différentes. De plus on notera qu'un tel berceau 1 a, lb est peu onéreux, tant en première monte qu'en cas de remise en état après accident. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et 20 généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Berceau (1a, 1b) d'un véhicule automobile comprenant dans une partie arrière (B) au moins un élément de liaison (2a, 2b, 2c) susceptible de raccorder ledit berceau (1a, 1 b) à une structure de caisse dudit véhicule, ledit au moins un élément de liaison étant compris partiellement dans un plan horizontal (P) et comprenant au moins deux points de fixation (15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c) avec la structure de caisse, lesdits au moins deux points de fixation (15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c) étant situés respectivement sur une première extrémité (22a, 22b, 22c) et sur une deuxième extrémité (23a, 23b, 23c) distincte de la première extrémité (22a, 22b, 22c) dudit élément (2a, 2b, 2c).
2. 2. Berceau (1a, 1 b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé que ledit au moins un élément de liaison (2a, 2b, 2c) a une forme allongée incurvée, notamment une forme de boomerang.
3. 3. Berceau (1a, 1 b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un élément de liaison (2a, 2b, 2c) comprend des faces supérieure et inférieure (10a, 10b, 10c, 12a, 12b) sensiblement planes.
4. 4. Berceau (1a, 1 b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un élément de liaison (2a, 2b, 2c) comprend au moins une zone de liaison (18a, 18b, 18c) qui est située sur une face inférieure (12a, 12b) ou une face supérieure (10a, 10b, 10c) de l'élément de liaison (2a, 2b, 2c).
5. 5. Berceau (1a, 1 b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments de liaison(2b, 2c) reliés chacun à une extrémité de chaque longeron (3b, 4b) du berceau (1 b).
6. 6. Berceau (1a, 1 b) selon la revendication précédente, 5 caractérisé en ce que chaque élément de liaison (2b, 2c) est formé par des première et deuxième parties (17a, 17d, 17b, 17e) reliées entre elles par une troisième partie (17c, 17f) comprenant une zone de liaison (18c).
7. 7. Berceau (1a, 1 b) selon l'une quelconque des revendications 10 5 et 6, caractérisé en ce que chaque élément de liaison (2b, 2c) présente une diminution locale de sa largeur (L5) pour une troisième partie (17c, 17f) comprenant une zone de liaison (18c).
8. 8. Berceau (1a, 1 b) selon l'une quelconque des revendications 15 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un seul élément de liaison (2a) relié à des extrémités de deux longerons (3a, 4a) du berceau (1a).
9. 9. Berceau (1a, 1 b) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins un élément de liaison (2a) est formé d'une 20 seule partie comprenant deux zones de liaison (18a, 18b).
10. 10. Berceau (1a, 1 b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément de liaison (2a, 2b, 2c) est une plaque métallique. 25
11. 11. Véhicule notamment de petite taille comprenant un berceau (1a, 1b) selon l'une quelconque des revendications précédentes.