FR3150489A1 - Armature de pare-chocs pour véhicule automobile et véhicule automobile comprenant une telle armature - Google Patents

Abstract

L’invention concerne une armature (5) de pare-chocs pour un véhicule automobile, ladite armature (5) comprenant au moins un pied d’armature (17) configuré pour supporter une poutre de pare-chocs, caractérisé en ce que ledit au moins un pied d’armature (17) comprend une première partie et une deuxième partie fixées l’une à l’autre, ledit pied d’armature (17) étant configuré pour qu’il y ait, lorsqu’une force appliquée audit pied d’armature (17) dépasse une valeur seuil, une réduction de sa longueur, par un mouvement relatif des première et deuxième parties l’une par rapport à l’autre. Figure d’abrégé : [Fig. 2]

Description

ARMATURE DE PARE-CHOCS POUR VÉHICULE AUTOMOBILE ET VÉHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UNE TELLE ARMATURE

La présente invention se rapporte au domaine des pare-chocs pour véhicules automobiles, et plus particulièrement aux armatures de pare-chocs conçues pour absorber une partie de l’énergie engendrée par une collision avec un piéton. L’invention concerne également les véhicules automobiles équipés de telles armatures.

En matière de sécurité routière, les constructeurs d’automobiles doivent faire face à au moins trois préoccupations majeures qui définissent des contraintes à prendre en compte lors du développement de nouveaux véhicules :
– assurer la sécurité des passagers du véhicule lors d’une collision et en particulier lors d’une collision subie à grande vitesse ;
– maitriser les coûts de réparation des véhicules lorsqu’ils subissent des chocs urbains, dénommés chocs réparabilité, c’est-à-dire des chocs subis à de faibles vitesses de l’ordre de 15 à 20 kilomètres par heure ;
– assurer la sécurité des autres usagers de la route, notamment les plus vulnérables tels que les piétons, les constructeurs cherchant à minimiser les risques de blessures et de traumatismes infligés à un piéton en cas de collision, par exemple frontale, avec un véhicule, en particulier au niveau des jambes du piéton.

Le comportement des véhicules automobiles dans ces trois situations est réglementé et testé en mettant en œuvre des procédures de tests normalisées. Les exigences en termes de résultats à ces tests sont toujours plus nombreuses et plus difficiles à satisfaire et obligent les constructeurs d’automobiles à innover constamment.

Les procédures de tests normalisées, visant à simuler une collision entre un piéton et un véhicule, dénommé choc piéton, évaluent dans quelle mesure les véhicules automobiles testés protègent les usagers vulnérables de la route avec lesquels ils peuvent rentrer en collision et ainsi mesurent les risques potentiels de blessures en plusieurs zones du corps, notamment la tête et les jambes. Pour ce faire les procédures de tests normalisées impliquent la projection sur le véhicule à tester d’éléments de frappe (ou de mannequins) à une vitesse relative prédéterminée, de l’ordre de 40 kilomètres par heure.

Les éléments de frappe présentent une forme particulière adaptée à chaque zone du corps considérée et sont disposés à des positions relatives prédéfinies afin de heurter le véhicule, lors du choc piéton, avec des forces et des directions d’impact prédéfinies, de sorte à représenter les positions respectives moyennes d’une tête, d’un fémur ou d’une jambe d’un piéton standard se tenant debout avant l’impact.

Les procédures normalisées sont, par exemple, décrites par l’organisme international EuroNCAP. Ainsi, pour les chocs piéton relatifs aux jambes (dénommés ci-après choc piéton jambes), il existe deux tests particuliers, qui se focalisent soit sur la partie inférieure des jambes (ou choc piéton jambe inférieure) soit sur la partie supérieure des jambes (ou choc piéton fémur), pour analyser les risques de blessures respectivement à la jambe et au genou ou au fémur et au bassin.

Les mesures mises en œuvre sur les véhicules pour minimiser les risques de blessures au niveau de la tête d’un piéton impliquent généralement des moyens actifs et/ou passifs de sécurité liés au capot moteur du véhicule. Quant à celles concernant les blessures au niveau des jambes, les procédures de tests encouragent les formes géométriques moins anguleuses couplées à des moyens d’absorption d’énergie cinétique localisés sur le pare-chocs et les éléments de carrosserie liés à celui-ci.

En effet, de manière générale, les pare-chocs visent, en tout premier lieu, à absorber l’énergie des chocs lors d’une collision avec un obstacle, de sorte que la structure portante réelle du véhicule automobile ne soit autant que possible pas endommagée, mais sont également configurés pour limiter les dommages infligés aux piétons.

Certains véhicules sont équipés d’une armature de pare-chocs pour supporter des éléments de carrosserie, tels que la traverse ou poutre de pare-chocs, et ainsi relier une peau extérieure de pare-chocs à la structure du véhicule. Les armatures de pare-chocs doivent par nature assurer une certaine rigidité pour lutter contre les vibrations indésirables, les déformations aérodynamiques ou encore pour résister à des chocs réparabilité.

Dans certains cas, l’armature de pare-chocs doit également permettre l’alimentation en air du groupe motoventilateur et pour ce faire l’armature de pare-chocs est pourvue de pieds structuraux aux extrémités desquels est fixée la traverse de pare-chocs. De tels pieds structuraux se doivent d’être relativement rigides pour répondre aux sollicitations exercées sur l’armature de pare-chocs lors de l’utilisation normale du véhicule, qui sont essentiellement dirigées suivant l’axe vertical du véhicule.

Dans le cas d’un choc piéton (notamment pour l’EuroNcap), la masse supérieure de la jambe s’appuie sur l’armature par l’intermédiaire du haut du pare-chocs, du « softnose » (pièce de liaison entre le capot et l’avant du pare-chocs) et du capot. Ainsi, le couplage de l’armature sur un élément rigide, tel qu’une poutre ou une traverse de pare-chocs, par l’intermédiaire des pieds d’armature (structuraux et verticaux) engendre, une augmentation de rigidité verticale, une augmentation des moments subis par le haut de la jambe lors d’une collision, et donc par extension une augmentation du risque de blessure grave pour le piéton.

La raideur de l’armature de pare-chocs et des pieds structuraux diminue les capacités d’absorption d’énergie lors d’un choc piéton. Ainsi, pour garantir à la fois une bonne tenue aux vibrations, aux chocs réparabilité et aux chocs piéton, il est connu de ménager des espaces permettant la déformation d’éléments de carrosserie situés à l’avant de l’armature de pare-chocs pour absorber de l’énergie libérée lors de l’impact.

Il n’est pas toujours aisé de prévoir de tels espaces sur la face avant d’un véhicule et ceux-ci peuvent s’avérer insuffisants pour garantir un résultat satisfaisant aux chocs piéton, notamment aux chocs piéton fémur, relatifs à la partie supérieure des jambes.

Par ailleurs, en raison de l’augmentation du nombre de véhicules électriques, il y a de plus en plus de calandres de pare-chocs comme éléments de style, rendant les pare-chocs de plus en plus rigides et/ou lourds (calandre lumineuse par exemple), notamment en absence de besoin d’apport d’air vers un moteur thermique (suppression des grilles de calandres).

Ainsi, au regard de l’ensemble de ces problématiques, il existe un besoin d’une nouvelle armature support de pare-chocs, qui permet de conserver une bonne rigidité verticale de l’armature support de pare-chocs tout en limitant les efforts reçus par une jambe lors d’un choc piéton.

La présente invention se propose ainsi de remédier à au moins un des inconvénients précités en proposant un nouveau type d’armature de pare-chocs pour un véhicule automobile, ladite armature comprenant au moins un pied d’armature configuré pour supporter une poutre (ou traverse) de pare-chocs,
caractérisé en ce que ledit au moins un pied d’armature comprend une première partie et une deuxième partie fixées l’une à l’autre, ledit pied d’armature étant configuré pour qu’il y ait, lorsqu’une force appliquée audit pied d’armature dépasse une valeur seuil, une réduction de sa longueur, par un mouvement relatif des première et deuxième parties l’une par rapport à l’autre.

L’armature selon l’invention permet de compenser une augmentation de rigidité (en partie haute du pare-chocs) par une augmentation des débattements possibles desdits pieds d’armature en cas de choc jambe, minimisant les blessures graves infligées à un piéton en cas de choc.
De plus, l’armature selon l’invention est simple et peu couteuse à implémenter, facile à adapter en fonction des caractéristiques du véhicule (poids, hauteur, etc.), tout en facilitant le fait de satisfaire aux normes et tests pour les chocs jambes, aussi bien en homologation qu’en consumériste.

Selon une caractéristique possible, ladite armature comprend un élément de fixation qui fixe entre elles, les première et deuxième parties, ledit élément de fixation étant configuré pour autoriser un mouvement relatif desdites parties l’une par rapport à l’autre si une force appliquée audit pied d’armature dépasse une valeur seuil.
Ledit élément de fixation fixe ou solidarise les première et deuxième parties dudit pied d’armature entre elles, empêchant tout mouvement relatif desdites parties l’une par rapport à l’autre, au moins jusqu’à ce que la force appliquée audit pied dépasse une valeur seuil. Ledit élément de fixation peut avantageusement être adapté ou réglé, modifiant ainsi la valeur seuil de force en fonction du véhicule automobile, notamment en fonction de son poids, hauteur, etc.

Selon une autre caractéristique possible, lesdites première et deuxième parties dudit pied d’armature sont configurées pour coulisser l’une par rapport à l’autre.
Il est avantageux que la réduction de la longueur du pied d’armature s’effectue par coulissement, car cela permet un meilleur contrôle de la cinématique desdites parties lors d’un choc. Par ailleurs, le fait d’avoir un mouvement de coulissement permet une réduction progressive de la longueur du pied d’armature et donc des moments subis par la jambe d’un piéton. En outre, contrairement à une solution de rupture, on améliore la dissipation d’énergie dudit pied, tout en améliorant sa réparabilité (par exemple dans le cas d’un coulissement partiel).

Selon une autre caractéristique possible, ledit élément de fixation est réglable pour modifier la valeur seuil de la force autorisant un mouvement relatif des première et deuxième parties l’une par rapport à l’autre.
La valeur seuil de force nécessaire au déplacement relatif desdites parties l’une par rapport à l’autre est avantageusement réglable en fonction de la typologie du véhicule et/ou de l’évolution règlementaire relative aux chocs jambes piéton.

Selon une autre caractéristique possible, l’élément de fixation est une tige, par exemple métallique ou en matière plastique, insérée à travers lesdites première et deuxième parties.
Le réglage de valeur seuil de force déclenchant le mouvement desdites parties du pied d’armature peut avantageusement être réalisé par le niveau de couplage (mécanique) entre ledit élément de fixation et lesdites première et deuxième parties. Ledit élément de fixation est par exemple une vis dont le réglage de la fusibilité est réalisé par un unique serrage au couple qui varie suivant le véhicule.

Selon une autre caractéristique possible, au moins une desdites première et deuxième parties comprend une ouverture oblongue, le déplacement relatif des première et deuxième parties l’une par rapport à l’autre étant guidé par ladite ouverture oblongue.
L’ouverture oblongue en coopération avec l’élément de fixation permet de guider le déplacement (par exemple par coulissement) d’une partie du pied d’armature par rapport à l’autre, tout en étant une solution simple et peu couteuse à implémenter, ceci quel que soit le type de véhicule automobile.

Selon une autre caractéristique possible, le mouvement relatif des première et deuxième parties l’une par rapport à l’autre est compris entre 70 et 150 mm, et préférentiellement compris entre 80 et 120 mm.

Selon une autre caractéristique possible, les première et deuxième parties s’étendent, en position montée dans un véhicule automobile, dans un plan sensiblement vertical.
Les première et deuxième parties s’étendent avantageusement, en position montée, dans un plan vertical, ceci afin de limiter les moments subis par le haut d’un fémur d’un piéton lors d’une collision suite à la réduction de la longueur du pied d’armature.

L’invention concerne aussi un pare-chocs pour véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit pare-chocs comprend une armature comprenant tout ou partie des caractéristiques évoquées ci-dessus.

L’invention concerne en outre un véhicule automobile, par exemple thermique, électrique ou hybride, caractérisé en ce que ledit véhicule comporte un pare-chocs tel que défini ci-dessus.

L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celles-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donnée uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
– La illustre une vue schématique, partielle et en perspective d’un pare-chocs selon l’invention ;
– la est une vue schématique, en perspective et de face de l’armature du pare-chocs de la  ;
– la est une vue schématique, agrandie et partielle d’un pied de l’armature de la .

Dans la description qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments dans le véhicule, ou la structure auxquels il se rapporte. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ».

De même, les termes « inférieur », « supérieur », « avant », « arrière », « longitudinal » et « transversal » s’entendront, sauf contexte ou indications contraires, par rapport à l’orientation générale du véhicule automobile, que celui-ci soit hybride, thermique ou électrique.

Le terme « inférieur » désignera une proximité au sol plus importante que « supérieur » selon l’axe vertical. Par ailleurs, on notera que sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.

La illustre une vue schématique, partielle, en perspective de trois quarts, et de face d’un pare-chocs 1 destiné à être monté dans un véhicule automobile, par exemple thermique, électrique ou hybride.

Ledit pare-chocs 1, par exemple pour face avant de véhicule automobile, comprend entre autres :
– un système d’absorption de chocs 3 configuré pour absorber et dissiper l’énergie lors de chocs ;
– une armature 5 de pare-chocs en appui sur un ou plusieurs sous-éléments dudit système d’absorption 3 et sur une traverse 6 supérieure de façade.

On notera qu’une telle armature 5 est par exemple configurée pour supporter en partie supérieure les éléments constitutifs du pare-chocs 1, et entre autres certains éléments du système d’absorption 3. Ledit système 3 d’absorption de chocs et l’armature 5 sont par exemple destinés à être montés entre un élément de structure du véhicule, tel qu’un brancard (non représenté), la peau de pare-chocs (non représentée) et divers éléments de carénage (non représentés), tels qu’un déflecteur, le capot, etc.

Le système d’absorption de chocs 1 comprend quant à lui :
– au moins une poutre 7 creuse, ou traverse, formant absorbeur ;
– au moins une platine 9 de fixation d’une part, reliée à ladite poutre 7, et d’autre part, configurée pour permettre la solidarisation dudit système 3 d’absorption à un élément de structure de véhicule automobile, tel qu’un brancard (non représenté) de véhicule automobile ;
– au moins un caisson 11 d’absorption de chocs fixé, d’une part, à ladite platine 9, et d’autre part, à ladite poutre 7 (caisson 11 également désigné en langue anglaise sous le terme de « crashbox »).

On notera que le nombre de poutres 7, de platines 9 et de caissons 11 peut être variable, et que le nombre de platines 9 et de caissons 11 est par exemple fonction de la longueur de la poutre 7 et/ou de son poids.

Ladite poutre 7 présente généralement une forme allongée et est formée d’une plaque métallique pliée sur elle-même pour présenter une section fermée (par exemple en S). Ladite plaque métallique formant la poutre 7 est avantageusement en acier, en aluminium, ou en un alliage d’aluminium.

L’armature 5 de pare-chocs comprend, quant à elle, un corps principal 5a, faisant office de partie supérieure de ladite armature 5, conçue pour être fixée à la caisse du véhicule, ainsi que des pieds d’armatures 15 et 17 qui viennent, en position montée, en appui sur la poutre 7 du système d’absorption 3. Lesdits pieds d’armatures 15 et 17 étant fixés, par exemple au moyen d’une platine, de vis ou de boulons, etc. à ladite poutre 7.

La partie supérieure 5a présente une extension longitudinale aux extrémités de laquelle s’étendent des pieds d’armatures 15, dits pieds d’armatures latéraux.
Ladite armature 5 comprend également un pied d’armature 17 situé sensiblement au milieu de la partie supérieure 5a, dit pied d’armature centrale.

Chaque pied d’armature latéral 15 s’étend selon une direction transversale par rapport à la partie supérieure 5a. Les pieds d’armature 15 latéraux sont par exemple espacés l’un de l’autre de sorte à s’étendre de chaque côté d’un radiateur de refroidissement (non représenté) du véhicule équipé de ladite armature 5.

Les espaces délimités par les pieds latéraux 15, le pied central 17 et la poutre 7 sont par exemple destinés à assurer l’alimentation en air d’un groupe motoventilateur (non représenté) du véhicule.

L’armature 5 est, quant à elle, avantageusement entièrement réalisée en une matière plastique, tel que du polypropylène, etc., le corps principal 5a étant par exemple une pièce monobloc.

La illustre une vue très schématique, agrandie, partielle et de face du pied d’armature centrale 17 de l’armature 5. Ledit pied central 17 comprend entre autres deux branches 17a et 17b qui s’étendent de la partie supérieure 5a de l’armature 5 en direction d’une platine de fixation 18 configurée pour être fixée à la poutre 7 (et supporter celle-ci), lesdites branches 17a et 17b convergeant vers ladite platine 18, l’ensemble 17a-b et 18 présentant sensiblement une forme en V.

La est une vue schématique, agrandie et partielle du pied d’armature centrale 17 de l’armature 5. Chacune des deux branches 17a et 17b du pied central 17 comprend ainsi une première partie 19 et une deuxième partie 20 fixées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’un élément de fixation 22. On notera que les première et deuxième parties 19 et 20 s’étendent, en position montée dans un véhicule automobile, dans un plan sensiblement vertical.

Ledit pied d’armature central 17 est ainsi configuré pour qu’il y ait, lorsqu’une force appliquée audit pied d’armature 17, et plus généralement au corps principal 5a de l’armature 5, dépasse une valeur seuil, une réduction de sa longueur, par un mouvement relatif des première 19 et deuxième 20 parties desdites branches 17a et 17b l’une par rapport.

Ledit élément de fixation 22 est ainsi configuré pour fixer et/ou solidariser lesdites parties 19 et 20 entre elles, et donc empêcher tout mouvement relatif des parties 19 et 20 l’une par rapport à l’autre, jusqu’à ce qu’une force appliquée audit pied d’armature 17 (ou indirectement au corps principal 5a) dépasse une valeur seuil prédéterminée. On notera que la valeur seuil de force déclenchant la réduction de longueur du pied central 17 est prédéterminée pour être supérieure aux forces subies par l’armature lors d’un fonctionnement nominal du véhicule, mais inférieure aux ordres de grandeur des forces correspondant à une collision.

Lesdites première et deuxième parties 19 et 20 de chaque branche 17a, 17b sont par exemple des profilés dans au moins un desquels est aménagée une ouverture oblongue 24. Dans le mode de réalisation présentement décrit, l’ouverture oblongue 24 est aménagée dans la deuxième partie 20 de chacune des branches 17a et 17b, et ladite ouverture 24 s’étend longitudinalement dans ladite deuxième partie 20.

Tandis que l’élément de fixation 22 est par exemple une tige, métallique ou en matière plastique, telle qu’une vis, un boulon…, insérée à travers lesdites première et deuxième parties, et notamment à travers l’ouverture oblongue de la deuxième partie 20.

Ainsi, la valeur de la force nécessaire pour surmonter les frottements varie en fonction du couplage mécanique de ladite tige 22 avec les première et deuxième parties de chacune des branches 17a et 17b, et plus particulièrement avec les parois de la deuxième partie 20 délimitant l’ouverture oblongue 24.

Ledit élément de fixation 22 peut donc être réglé (par exemple en jouant sur le niveau de couplage) pour modifier la valeur seuil de la force autorisant un mouvement relatif des première et deuxième parties 19 et 20 l’une par rapport à l’autre.

Par conséquent, lorsque la force appliquée au pied d’armature 17, par exemple par l’intermédiaire du corps principal 5a de l’armature 5, dépasse la valeur seuil prédéterminée, l’élément de fixation 22 se déplace alors dans l’ouverture oblongue 24 de la deuxième partie 20 (l’ouverture 24 faisant office de guidage à la tige 22), provoquant ainsi un déplacement, par coulissement, de la première partie 19 dans la deuxième partie 20. Ce déplacement des première et deuxième parties 19 et 20 l’une par rapport à l’autre engendre ainsi une réduction de la longueur du pied d’armature 17.

On notera que le déplacement de la première partie 19 par rapport à la deuxième partie 20 est limité par la longueur de l’ouverture oblongue 24 aménagée dans la deuxième partie 20, cette ouverture oblongue 24 présentant avantageusement une longueur comprise entre 70 et 150 mm, et préférentiellement comprise entre 80 et 120 mm.

Dans une variante de réalisation non représentée, l’ouverture oblongue 24 est aménagée dans la première partie 19 de chacune des branches 17a et 17b dudit pied d’armature 17.

Dans une autre variante de réalisation non représentée, lesdits pieds d’armature latéraux 15 comprennent des première et deuxième parties 19 et 20, ainsi qu’un élément de fixation 22 tels que décrits ci-dessus.

Dans une autre variante de réalisation non représentée, ledit pied d’armature centrale 17 comprend une seule branche comprenant une ou plusieurs premières et deuxièmes parties 19 et 20, et éléments de fixation 22.

Claims (10)

1. Armature (5) de pare-chocs pour un véhicule automobile, ladite armature (5) comprenant au moins un pied d’armature (17) configurée pour supporter une poutre (7) de pare-chocs,
   caractérisé en ce que ledit au moins un pied d’armature (17) comprend une première partie (19) et une deuxième partie (20) fixées l’une à l’autre, ledit pied d’armature (17) étant configuré pour qu’il y ait, lorsqu’une force appliquée audit pied d’armature (17) dépasse une valeur seuil, une réduction de sa longueur, par un mouvement relatif des première et deuxième parties (19, 20) l’une par rapport à l’autre.
2. Armature (5) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite armature (5) comprend un élément de fixation (22) qui fixe entre elles, les première et deuxième parties (19, 20), ledit élément de fixation (22) étant configuré pour autoriser un mouvement relatif desdites parties (19, 20) l’une par rapport à l’autre si une force appliquée audit pied d’armature (17) dépasse une valeur seuil.
3. Armature (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites première et deuxième parties (19, 20) dudit pied d’armature (17) sont configurées pour coulisser l’une par rapport à l’autre.
4. Armature (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit élément de fixation (20) est réglable pour modifier la valeur seuil de la force autorisant un mouvement relatif des première et deuxième parties (19, 20) l’une par rapport à l’autre.
5. Armature (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’élément de fixation (20) est une tige insérée à travers lesdites première et deuxième parties (19, 20).
6. Armature (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisées en ce qu’au moins une desdites première et deuxième parties (19, 20) comprend une ouverture oblongue (24), le déplacement relatif des première et deuxième parties (19, 20) l’une par rapport à l’autre étant guidé par ladite ouverture oblongue.
7. Armature (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisées en ce que le mouvement relatif des première et deuxième parties (10, 20) l’une par rapport à l’autre est compris entre 70 et 150 mm.
8. Armature (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les première et deuxième parties (19, 20) s’étendent, en position montée dans un véhicule automobile, dans un plan sensiblement vertical.
9. Pare-chocs (1) pour véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit pare-chocs (1) comprend une armature (5) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Véhicule automobile, caractérisé en ce que ledit véhicule comporte un pare-chocs (1) selon la revendication précédente.