EP4413280A1 - Dispositif d'absorption d'energie - Google Patents

Dispositif d'absorption d'energie

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EP4413280A1
EP4413280A1 EP22772526.4A EP22772526A EP4413280A1 EP 4413280 A1 EP4413280 A1 EP 4413280A1 EP 22772526 A EP22772526 A EP 22772526A EP 4413280 A1 EP4413280 A1 EP 4413280A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
energy absorbing
absorbing device
reinforcing piece
piece
Prior art date
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Pending
Application number
EP22772526.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Guillaume GARDERE
Sergio Da Costa Pito
Emmanuel Rudloff
Guolei WANG
Yongjian Ye
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP4413280A1 publication Critical patent/EP4413280A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
    • F16F7/121—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members the members having a cellular, e.g. honeycomb, structure
    • F16F7/122—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members the members having a cellular, e.g. honeycomb, structure characterised by corrugations, e.g. of rolled corrugated material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/001—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material
    • B62D29/004—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material the metal being over-moulded by the synthetic material, e.g. in a mould
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16F2224/00—Materials; Material properties
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    • F16F2224/0241—Fibre-reinforced plastics [FRP]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2226/00—Manufacturing; Treatments
    • F16F2226/04—Assembly or fixing methods; methods to form or fashion parts

Definitions

  • the present invention relates to the field of energy absorption devices fitted to a vehicle, in particular an automobile. More particularly, the invention relates to an energy absorber device arranged on an element to be protected of a vehicle, in particular an automobile, the element to be protected being for example a body of the vehicle or an electric battery of the vehicle.
  • Motor vehicle energy absorber devices are usually installed between a bumper and a side member of said vehicle, or near a vehicle power supply device such as an electric battery. Whether they are positioned at the level of the front bumper, the rear bumper or the electrical supply device of the motor vehicle, these energy absorbing devices have the function of absorbing at least part of the energy transferred to the vehicle during potential impacts with external objects.
  • the energy absorption devices make it possible to prevent this energy from being transmitted entirely to the longitudinal members of the vehicle or to the electric battery thereof and thus to limit their deformation during these impacts, it being understood that the replacement of a spar, an important structural element of the vehicle underbody, or of the electric battery would require costly operations.
  • a reinforcing piece which covers at least part of this composite material and which improves its impact resistance capabilities.
  • this part made of composite material and of this reinforcing part is however complex, these two elements having for example to be held in position relative to each other in order to undergo various machining steps such as deformation by heating to give an appropriate shape to the composite material and an overmolding operation to fix the position of the composite material within the formed support by the plastic part.
  • the present invention aims to overcome this drawback by proposing an energy absorbing device in which the part made of composite material and the reinforcing part are joined to one another, so that the machining of the assembly thus formed is facilitated.
  • the main object of the present invention is thus an energy absorbing device for a vehicle comprising at least one core, composed of at least one energy absorbing material, and a plastic structure molded on the core to form a one-piece assembly.
  • the device comprises at least one reinforcing part forming a local extra thickness of the core and the device further comprises at least one mechanical retaining element contributing to maintaining the core and the at least one reinforcement.
  • Such an energy-absorbing device has the function of absorbing at least part of the energy of an impact undergone by the vehicle.
  • the core is a part of this energy absorbing device, its composition giving it impact resistance properties by allowing it to absorb energy in the event of an impact.
  • a plastic structure is molded on this core, acting as a support piece which allows the correct position of the core prior to impact.
  • the energy absorbing device according to the invention also comprises at least one reinforcing piece, which is intended to be inserted between the core and the plastic structure. Such a reinforcement piece, by forming a local extra thickness of the core, makes it possible to further improve its impact resistance.
  • the core and the reinforcement piece are made integral by means of one or more mechanical retaining elements, this or these elements offering a solution to the positioning problems of the prior art. More specifically, the reinforcement piece must be positioned precisely so that it has the expected technical effect once the energy absorber device on the vehicle, and the reinforcement part should retain this theoretical position relative to the core until the overmolding of the plastic structure freezes the position of the reinforcement part.
  • the specific mechanical retaining element or elements of the invention make it possible to ensure that the reinforcement part is in the desired theoretical position at the time of the overmolding mentioned.
  • gluing is easier to implement, but requires a particular composition of the adhesive to adapt to the properties of the materials used to make the core and the reinforcing piece, whereas, according to the invention, the implementation of a mechanical holding means makes it possible to adapt to all types of composite materials, without, moreover, being sensitive to the heating conditions that the sub-assembly thus formed may undergo in order to be deformed and have a particular shape on which is overmolded the plastic structure.
  • the energy absorbing material comprises a plastic material and at least one consolidation material, in particular based on carbon fibers and/or glass, incorporated into the plastic material.
  • Such an association between plastic material and consolidation material forms a composite material, capable of absorbing forces.
  • the plastic material can for example be a reinforced polypropylene, a polypropylene, a polycarbonate, a polyamide or even a polycarbonate/polybutylene terephthalate (PBT) mixture.
  • the consolidation material may in particular comprise fibers which extend along a longitudinal direction of the energy absorber device.
  • the direction of elongation of the fibers is substantially perpendicular to a direction of the forces absorbed by the energy absorbing device during an impact suffered by the motor vehicle.
  • the core and the at least one reinforcing piece have a sheet shape.
  • the sheets respectively forming the core and the at least one reinforcing piece may be of substantially similar thicknesses.
  • Such sheets are deformable, in particular by hot machining operations, so as to be able to assume a configuration optimized for shock absorption, and in particular a corrugated configuration. It is thus easier to give the core and the at least one reinforcement part a geometry of similar shape from one part to another.
  • the core and the at least one reinforcement piece lie flat on top of each other and together have a geometry of common shape.
  • the core has a geometry of sinusoidal shape.
  • the core is deformed, for example by heating, so as to present an undulating shape with a succession of crests among which at least one depression and at least one elevation, arranged alternately along one of the dimensions of the soul.
  • a sinusoidal geometry allows a regular and progressive crushing of the energy absorption device and thus a better absorption of forces during an impact.
  • the at least one reinforcing piece is arranged overlapping at least one of the crests of the sinusoidal shape.
  • the device has an external face intended to receive the shocks and an opposite internal face intended to be arranged facing the element to be protected, the sinusoidal shape of the core comprising an alternation of external peaks the apex of which participates in defining the external face and internal ridges the apex of which participates in defining the internal face, the at least one reinforcing piece being disposed overlapping one of the external ridges.
  • the outer face and the inner face are disposed at opposite ends of the energy absorbing device. They can be discontinuous, hollow that can be formed between two neighboring peaks of external peaks or internal peaks.
  • the at least one reinforcing piece comes to cover, at least in part, the end of the absorption device which is intended to receive the shocks, that is to say its external face.
  • the at least one mechanical retaining element is arranged at a distance from the outer ridge, covering which is arranged the at least one reinforcing piece.
  • the at least one mechanical retaining element makes it possible to secure the core and the at least one reinforcing piece and it has for this purpose a rigidity such that it is desired to move the mechanical retaining element away from the external face, and therefore the external ridges which participate in forming it, intended to receive the shocks. More particularly, this mechanical retaining element can be arranged in the vicinity of an internal ridge adjacent to the external ridge that the at least one reinforcing piece covers.
  • the at least one reinforcement piece extends locally over the core from an internal crest to a neighboring internal crest, covering a single external crest.
  • the at least one reinforcing piece has the shape of a plate, resting against the core of larger dimensions, the plate being deformed to present a sinusoidal geometry common to that of the core, and in which the at least one retaining element is arranged on the periphery of this plate forming a reinforcing piece.
  • the reinforcing piece may in particular initially have a rectangular planar shape, which to present a sinusoidal geometry common to that of the core, is subsequently deformed by heating.
  • the at least one reinforcement part and the core being intended to be joined together the energy absorber device comprises at least one mechanical retaining element which is here arranged on the periphery of the at least one reinforcement part .
  • the term "periphery" means that this at least one retaining element is arranged in the vicinity of the contours or edges of this reinforcing piece.
  • a central part of the plate forming the at least one reinforcing piece is arranged overlapping a outer crest of the geometry common to the core and to the at least one reinforcement part, said central part being devoid of mechanical retaining elements.
  • the mechanical retaining element(s) are not arranged on the crest and do not form hard points which can be detrimental during an impact suffered by the vehicle, and in particular for the third-party vehicle brought to hit the vehicle.
  • the central part of the at least one reinforcing piece must here be considered as a part disposed at a distance, along at least one direction of elongation of the sheet originally forming the reinforcing piece, from two edges of this piece reinforcement participating in forming the periphery thereof.
  • This central part being arranged so as to cover an external crest of the sinusoidal geometry common to the core and to at least one reinforcing part, it is understood that the holding element(s) are arranged in the vicinity of the internal crests, so that the holding elements are as far as possible from the external face intended to undergo first the shock undergone by the energy absorbing device.
  • reinforcing pieces are arranged at a distance from each other on the core, at least one mechanical retaining element being associated with each of the reinforcing pieces to keep it secured to the core independently of the other reinforcements.
  • Each reinforcing piece is thus secured to the core by at least one mechanical holding element, such a mechanical holding element participating in the securing of a single reinforcing piece.
  • the mechanical retaining element comprises a rivet.
  • the rivet forming the mechanical holding element is chosen from a standard rivet, a blind rivet, an eyelet-type rivet or even a plywood rivet.
  • rivets represent mechanical holding elements that are easy to implement, especially in a context where positioning on the periphery of the reinforcement part is desired, both to avoid the presence of these hard points at the level of the external face of the device. energy absorption only to allow effective maintenance of the sub-assembly formed by the core and the reinforcing part in the vicinity of the contours of this sub-assembly and to make it possible to avoid potential detachment before the overmoulding of the plastic structure.
  • the plastic structure comprises means for fixing the energy absorbing device to an element of the vehicle which is to be protected.
  • Such fixing means participate in securing the energy absorbing device to the vehicle that it is intended to equip.
  • the core and the reinforcement piece also have fixing means, for example recesses or notches. These fixing means are adapted to receive fixing elements, which, by crossing both the core, the reinforcing part and the plastic structure, make it possible to fix the energy absorber device to the element of the vehicle that it is meant to protect. Such fixing occurs at the level of the internal face of the energy absorption device, which is the one facing the element to be protected.
  • the invention further relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising at least one element to be protected from shocks and at least one energy-absorbing device as described above.
  • Such an element to be protected can for example be a body of the vehicle or an electric battery thereof.
  • the energy absorbing device is arranged opposite the element to be protected, so that its internal face is opposite this element to be protected while its external face intended to receive shocks is opposite it.
  • the invention also covers a method for manufacturing an energy absorber device as described previously, during which: a sheet forming the core and at least one sheet forming locally on the core the at least one reinforcing part, the core and the at least one reinforcing part are mechanically assembled by mechanical holding elements, the assembly thus formed is deformed and overmoulded on this together deformed a plastic structure to form a one-piece assembly.
  • Such an assembly therefore comprises a positioning step, an assembly step and a deformation step.
  • the positioning step consists in placing the sheet forming the at least one reinforcement piece opposite the core, so as to locally cover this core and more precisely a portion of this core which it is desired to reinforce.
  • the assembly step involves the mechanical retaining elements, for example rivets, which participate in securing the core and the at least one reinforcement part.
  • the assembly thus formed is then deformed, for example by heating, and the plastic structure is molded onto this assembly in order to obtain the energy absorbing device according to the invention.
  • the term “one-piece assembly” means that the assembly formed by the core and the at least one reinforcing part on the one hand and the plastic structure on the other hand cannot be separated without causing the deterioration of at least the one of these elements. In other words, the plastic structure cannot be separated from the core and from the at least one reinforcement part without one or the other being damaged.
  • FIG. i illustrates, in a perspective view, an energy absorbing device according to the invention, comprising in particular a core, associated with a reinforcing piece and a plastic structure;
  • FIG. 2 is a perspective view of a core and a reinforcement part of the energy absorber device of figure i, here shown without the plastic structure;
  • FIG. 3 is an exploded view of the core and the reinforcement part of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the assembly of the core and the reinforcement part of FIG. 2, showing, schematically, the mechanical retaining elements securing the core and the reinforcement part;
  • FIG. 5 is a schematic representation of a method of manufacturing the energy absorbing device of Figure 1.
  • the characteristics, variants and the different embodiments of the invention and which will in particular be described below, can be associated with each other, in various combinations, insofar as they are not incompatible or mutually exclusive. compared to others.
  • variants of the invention may be imagined comprising only a selection of characteristics described below in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage and/or to differentiate the invention. compared to the prior art.
  • a longitudinal direction corresponds to a main direction of elongation of this energy absorbing device, this longitudinal direction being parallel to a longitudinal axis L of a reference L, V, T illustrated in the figures.
  • a vertical direction corresponds to a direction of attachment of the energy absorbing device to the vehicle that it is intended to equip, and in particular to the element to be protected from shocks, this vertical direction being parallel to a vertical axis V of the reference L, V, T and this vertical axis V being perpendicular to the longitudinal axis L.
  • a transverse direction corresponds to a direction parallel to a transverse axis T of the reference L, V, T, this transverse axis T being perpendicular to the longitudinal axis L and the vertical axis V.
  • FIG. 1 thus illustrates, schematically, an energy absorbing device 2 according to the invention, such an energy absorbing device 2 being intended to equip a vehicle, for example a motor vehicle.
  • the energy absorber device 2 here comprises a core 4, at least one reinforcement piece 6 and a plastic structure 8.
  • the energy absorbing device 2 is intended to protect the vehicle that it equips from the shocks and impacts that it could suffer. For this purpose, it is arranged opposite an element of the vehicle to be protected, not shown, such an element which may in particular be a body of the vehicle or an electric battery thereof.
  • the energy absorbing device 2 extends mainly in a longitudinal direction and here it has a shape that is mainly part of a rectangular parallelepiped.
  • the energy absorbing device 2 comprises an internal face 10 and an external face 12, opposite in a vertical direction, the internal face 10 being arranged at a first vertical end 14 of the energy absorbing device 2 while the external face 12 is arranged at a second vertical end 16. Internal face 10 and first vertical end 14 face the element to be protected, while external face 12 and second vertical end 16 are oriented so as to receive shocks.
  • Core 4 is made of an energy absorbing material with impact resistant properties.
  • Such an energy absorbing material can for example be a composite material, formed from a consolidation material and a plastic material.
  • This consolidation material which is incorporated into the plastic material, may in particular comprise carbon and/or glass fibers locally reinforcing the core.
  • the fibers can be arranged so as to have a common direction of elongation, and for example a direction parallel to the longitudinal direction in which the energy absorber device 2 mainly extends.
  • the core 4 and the at least one reinforcing piece 6 have respectively, before any machining operation intended to deform them simultaneously, a form of sheet 18 and 20 as shown in FIG. 5.
  • These sheets 18 and 20 are substantially planar and extend mainly in a longitudinal-transverse plane. They have a reduced thickness, such a thickness corresponding to their vertical dimension when they are flat as previously mentioned.
  • the sheet 18 corresponding to the core 4 can for example have a thickness of 2.5 mm while the sheet 20 corresponding to at least one reinforcement piece 6 can have a thickness of about 1 mm.
  • the sheet 18 forming the core 4 has at least one dimension, distinct from the thickness, which is greater than the corresponding dimension of the sheet 20 forming the at least one reinforcing piece 6. More particularly, the sheet 18 forming the core 4 has a transverse dimension greater than the corresponding transverse dimension of the sheet 20 forming the at least one reinforcing piece 6 and this sheet 18 forming the core 4 has a longitudinal dimension equal to the corresponding longitudinal dimension of the sheet 20 forming the at least one reinforcing piece 6.
  • the core 4 and the at least one reinforcing piece 6 lie flat on top of each other and together have a geometry of common shape. It is understood here that the sheet 20 corresponding to the at least one reinforcing piece 6 is positioned on the sheet 18 corresponding to the core 4, covering it at least partially.
  • the common shape geometry corresponds to a substantially planar geometry when the two parts rest on one another before deformation of this subassembly, and the common shape geometry corresponds to a wavy geometry when the two parts are one against the other after deformation of this subset.
  • the sheet 18 corresponding to the core 4 and the sheet 20 corresponding to the at least one reinforcing piece 6 are intended to be made integral and to simultaneously undergo a deformation to form the energy absorbing device 2 , according to a manufacturing method which will be described below in relation to FIG.
  • the core and the at least one reinforcing piece 6 are made integral by means of at least one mechanical holding element 22 according to the invention.
  • the energy absorber device 2 may comprise a mechanical holding element 22 or several mechanical holding elements 22, as is the case in the figures.
  • Such mechanical holding elements 22 can for example take the form of rivets, in particular standard rivets, blind rivets or even plywood rivets.
  • the mechanical holding elements 22 are arranged on the energy absorbing device 2 according to a particular arrangement.
  • the mechanical holding elements 22 are arranged on the periphery 24 of a rectangular plate, which represents the shape at the origin of the sheet forming the au at least one reinforcing piece 6, a central part 26 of this rectangular plate being on the contrary devoid of such mechanical retaining elements 22. It is understood that this periphery 24 corresponds to the contours or edges of the at least one reinforcing piece 6, while that the central part 26 is its portion which is at a distance from these contours or edges and is surrounded by them.
  • the central part of the reinforcement piece extends away from the longitudinal edges, i.e. the edges of the reinforcement piece which extend perpendicularly to the transverse direction.
  • the perforation of the core 4 and of the at least one reinforcement piece 6, necessary for their joining by mechanical retaining elements, can alternatively be carried out directly when the mechanical retaining elements 22 pass through their thickness when they are placed in place, or through orifices 27, visible in FIG. 5, formed beforehand in the thickness of this core 4 and of this at least one reinforcing piece 6.
  • the core 4 and the at least one reinforcing piece 6 are deformed in order to take on a shape configured specifically to absorb shocks.
  • the core is thus deformed to present a geometry of sinusoidal shape consisting of an alternation of crests in successive depression and elevation, as is particularly visible in FIGS. 2 to 4.
  • Such a sinusoidal shape corresponds to an undulation of the thickness of the core 4 and it is oriented so that the amplitude of the sinusoidal shape, between two successive peaks, is oriented perpendicular to the outer face intended to receive the shocks, in order to promote progressive crushing of the shock absorber device energy 2 during an impact.
  • the depressions correspond to internal crests 28 of the core 4, while the elevations correspond to external crests 30 of this core 4.
  • the internal crests 28 are in the vicinity of the internal face 10 and the first vertical end 14, while the external peaks 30 are in the vicinity of the external face 12 and of the second vertical end 16. More particularly, the peaks 32 of the internal peaks 28 participate in defining the internal face 10 and the peaks 34 external ridges 30 participate in delimiting the external face 12. It is thus understood that when the energy absorbing device 2 is installed within the vehicle that it is intended to occupy, the internal ridges 28 are opposite the element to protect while the outer ridges 30 are intended to receive shocks.
  • the at least one reinforcing piece 6 is arranged to overlap at least one of the crests of the sinusoidal shape of the core 4.
  • the at least one reinforcing piece 6 thus forms a local extra thickness of the core 4, making it possible to reinforce its resistance to impacts. More particularly and as visible in particular in FIGS. 2 to 4, the at least one reinforcing piece 6 covers a single outer crest 30 of the core 4.
  • the at least one reinforcing piece 6 then has a section in the shape of a U, seen in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the web.
  • the mechanical retaining elements 22 are arranged at a distance from the outer ridge 30 which is covered by the at least one reinforcement part 6. These mechanical retaining elements 22 can for example be arranged in the vicinity of the internal ridges 28 adjacent to the outer ridge 30 covered.
  • the central part 26 of the rectangular plate which forms the at least one reinforcement part 6 being devoid of mechanical retaining elements 22, it is understood that these mechanical retaining elements 22 are located on the internal face 10 rather than on the face outer ridge 12 and that the top 34 of the covered outer ridge 30, such a top 34 participating in forming this outer face 12, is also devoid of mechanical retaining elements 22.
  • at least one reinforcement piece 6 can cover several successive outer ridges 30 .
  • the mechanical retaining elements 22 could be arranged in the vicinity of the two internal crests 28 each located at a transverse end 36 or 38 of the at least one reinforcing piece 6, or even in the vicinity of each internal crest 28 covered by at least one reinforcing piece 6.
  • each of the reinforcing parts 6 is in this case made integral with the core by means of one or more mechanical retaining elements 22 which are specific to it, independently of the mechanical retaining elements used for fixing the other parts. reinforcement 6.
  • An energy absorber device 2 according to the invention can be obtained following a manufacturing process illustrated in FIG. 5.
  • Such a manufacturing process may comprise at least three steps, among which a positioning step, a assembly step and a deformation step.
  • the positioning step corresponds to the relative positioning of the sheet 18 forming the core 4 and of at least one sheet 20 forming locally on this core 4 the at least one reinforcing piece 6. Such positioning is facilitated by a configuration initial of the core and of the reinforcement piece in the form of flat and rectangular sheets, of small thickness and extending in this initial configuration in two dimensions, except for the thickness.
  • the sheet 20 forming the reinforcement piece is positioned so as to overlap a portion of the sheet 18 forming the core intended to become an outer crest of the corrugated shape of the core after deformation.
  • the core 4 and the at least one reinforcement piece 6 are then pierced with holes 27 capable of receiving the mechanical retaining elements 22.
  • This drilling operation forms a sub-step of the assembly step, which continues by the insertion of the mechanical holding elements 22 into the previously formed orifices.
  • the orifices 27, and consequently the mechanical retaining elements 22, for example rivets, are arranged on the periphery 24 of the rectangular plate which forms the at least one reinforcing piece 6, the mechanical retaining elements being deformed at the using a suitable machine to irreversibly maintain the core and the reinforcement piece.
  • the assembly thus produced of the core 4 and of the at least one reinforcement piece 6 then undergoes a deformation step, during which the sheets 18 and 20 are deformed so as to present a geometry of common sinusoidal shape.
  • a deformation step can for example comprise a prior heating operation 37, to a temperature sufficient to make the energy absorbing material malleable, followed by a transfer within a mold 39 in which the core 4 and the at least one reinforcing piece 6 are thermoformed during a forming operation 41.
  • the core 4 has the internal and external ridges described previously and the at least one reinforcing piece is formed on one external ridges, with the central part 26 of the at least one reinforcement part 6 which covers this external ridge 30 is devoid of mechanical retaining elements 22.
  • the plastic material forming the plastic structure 8 is then injected into the mold 39 during a molding step 43 and this plastic structure 8 is molded onto the assembly formed by the core 4 and the at least one reinforcing piece 6.
  • a one-piece assembly is then obtained which corresponds to the absorption device of energy 2, it being understood that the assembly formed by the core 4 and the at least one reinforcing piece 6 on the one hand and the plastic structure 8 on the other hand can no longer be separated without causing deterioration of the one or the other. It is understood that within this one-piece assembly, the at least one reinforcing piece 6 is inserted between the core 4 and the plastic structure 8, as illustrated in figure 1.
  • the energy absorber device 2 thus formed can then be fixed to the vehicle which it is intended to be fitted by means of fixing means 40, particularly visible in FIG. 1.
  • fixing means here tubes capable of being traversed by clamping screws, make it possible to fix the energy absorbing device 2 to the element to be protected of this vehicle.
  • These fixing means 40 are, when the plastic structure 8 covers both the core 4 and the at least one reinforcing piece 6, facing complementary fixing means 42 and 44 formed on this core 4 and this at least a reinforcing piece 6 respectively. As illustrated in FIG.
  • these complementary fixing means 42 and 44 can take the form of through-holes, as is the case for the complementary fixing means 42 carried by the core 4, or even openings opening onto a longitudinal edge as is the case for the complementary fixing means 44 carried by the at least one reinforcing piece 6.
  • These fixing elements pass right through the energy absorber device 2 in the vertical direction, that is to say from its external face 12 to its internal face 10.
  • the Fastening elements are inserted both through the plastic structure 8, the at least one reinforcing piece 6 and the core 4, so as to be engaged in the element to be protected of the vehicle.
  • the present invention thus proposes an energy absorbing device in which a part made of composite material and a reinforcing part are secured to one another by one or more mechanical retaining elements, facilitating the holding of this sub- together during the manufacturing operation of the energy absorbing device, regardless of the type of material chosen for the composite material part and the reinforcing part.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'absorption d'énergie (2) pour véhicule comprenant au moins une âme (4), composée d'au moins un matériau d'absorption d'énergie, et une structure plastique moulée sur l'âme (4) pour former un ensemble monobloc. Selon l'invention, le dispositif (2) comporte au moins une pièce de renfort (6) formant une surépaisseur locale de l'âme (4). Le dispositif (2) comporte en outre au moins un élément de maintien mécanique (22) contribuant à maintenir solidaires l'âme (4) et l'au moins une pièce de renfort (6).

Description

DESCRIPTION
TITRE : DISPOSITIF D’ABSORPTION D’ENERGIE
La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs d’absorption d’énergie équipant un véhicule, notamment automobile. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un dispositif d’absorption d’énergie disposé sur un élément à protéger d’un véhicule, notamment automobile, l’élément à protéger étant par exemple une caisse du véhicule ou une batterie électrique du véhicule.
Les dispositifs d’absorption d’énergie des véhicules automobiles sont habituellement installés entre un pare-chocs et un longeron dudit véhicule., ou encore à proximité d’un dispositif d’alimentation électrique du véhicule comme une batterie électrique. Qu’ils soient positionnés au niveau du pare- chocs avant, du pare-chocs arrière ou du dispositif d’alimentation électrique du véhicule automobile, ces dispositifs d’absorption d’énergie ont pour fonction d’absorber au moins en partie l’énergie transférée au véhicule lors de potentiels impacts avec des objets extérieurs.
Plus particulièrement, les dispositifs d’absorption d’énergie permettent d’éviter que cette énergie soit transmise intégralement aux longerons du véhicule ou à la batterie électrique de celui-ci et de limiter ainsi leur déformation lors de ces impacts, étant entendu que le remplacement d’un longeron, élément structurel important du soubassement du véhicule, ou de la batterie électrique nécessiterait des opérations coûteuses.
Pour atteindre les performances d'absorption de choc souhaitées, il est connu de réaliser des dispositifs d’absorption d’énergie dans un matériau composite approprié auquel on peut associer un élément support formant par ailleurs absorbeur complémentaire en plastique ou tout autre matériau similaire.
Dans ce contexte, il peut être souhaité d’adjoindre au matériau composite une pièce de renfort, qui vient recouvrir au moins en partie ce matériau composite et qui améliore ses capacités de résistance aux impacts.
Le positionnement relatif de cette pièce en matériau composite et de cette pièce de renfort est cependant complexe, ces deux éléments devant par exemple être maintenus en position l’un par rapport à l’autre afin de subir différentes étapes d’usinage comme une déformation par chauffage pour donner une forme appropriée au matériau composite et une opération de surmoulage pour figer la position du matériau composite au sein du support formé par la pièce plastique.
La présente invention vise à pallier cet inconvénient en proposant un dispositif d’absorption d’énergie dans lequel la pièce en matériau composite et la pièce de renfort sont jointes l’une à l’autre, de sorte que l’usinage de l’ensemble ainsi formé est facilité.
La présente invention a ainsi pour principal objet un dispositif d'absorption d'énergie pour véhicule comprenant au moins une âme, composée d’au moins un matériau d’absorption d’énergie, et une structure plastique moulée sur l’âme pour former un ensemble monobloc. Selon l’invention, le dispositif comporte au moins une pièce de renfort formant une surépaisseur locale de l’âme et le dispositif comporte en outre au moins un élément de maintien mécanique contribuant à maintenir solidaires l’âme et l’au moins une pièce de renfort.
Un tel dispositif absorbeur d’énergie a pour fonction d’absorber au moins en partie l’énergie d’un impact subi par le véhicule. L’âme est une pièce de ce dispositif d’absorption d’énergie, sa composition la dotant de propriétés de résistance aux chocs en lui permettant d’absorber de l’énergie en cas d’impact. Afin de profiter de telles propriétés, une structure plastique est moulée sur cette âme, agissant comme une pièce de support qui permet la bonne position de l’âme préalablement au choc. Le dispositif d’absorption d’énergie selon l’invention comprend par ailleurs au moins une pièce de renfort, qui est destinée à s’intercaler entre l’âme et la structure plastique. Une telle pièce de renfort, en formant une surépaisseur locale de l’âme, permet d’améliorer encore sa résistance aux impacts. L’âme et la pièce de renfort sont rendues solidaires par le biais d’un ou plusieurs éléments de maintien mécanique, ce ou ces éléments offrant une solution aux problématiques de positionnement de l’art antérieur. Plus particulièrement, la pièce de renfort doit être positionnée précisément pour qu’elle ait l’effet technique escompté une fois le dispositif d’absorbeur d’énergie sur le véhicule, et il convient que la pièce de renfort conserve cette position théorique par rapport à l’âme jusqu’à ce que le surmoulage de la structure plastique fige la position de la pièce de renfort. Le ou les éléments de maintien mécaniques spécifiques de l’invention permettent de s’assurer que la pièce de renfort est dans la position théorique souhaitée au moment du surmoulage évoquée.
D’autres moyens de solidarisation de l’âme et de la pièce de renfort auraient pu être envisagés, comme un collage. Le collage est plus facile à mettre en œuvre, mais nécessite une composition particulière de la colle pour s’adapter aux propriétés des matériaux utilisés pour réaliser l’âme et la pièce de renfort, alors que, selon l’invention, la mise en œuvre d’un moyen de maintien mécanique permet de s’adapter à tous les types de matériaux composites, sans par ailleurs être sensible aux conditions de chauffe que peut subir le sous- ensemble ainsi formé pour être déformé et présenter une forme particulière sur laquelle est surmoulée la structure plastique.
Selon une caractéristique de l’invention, le matériau d’absorption d’énergie comporte une matière plastique et au moins un matériau de consolidation, notamment à base de fibres de carbone et/ou de verre, incorporé dans la matière plastique.
Une telle association entre matière plastique et matériau de consolidation forme un matériau composite, capable d’absorber des efforts.
La matière plastique peut par exemple être un polypropylène renforcé, un polypropylène, un polycarbonate, un polyamide ou encore un mélange polycarbonate/polytéréphtalate de butylène (PBT). Le matériau de consolidation peut notamment comprendre des fibres qui s’étendent suivant une direction longitudinale du dispositif d’absorption d’énergie. Ainsi, le sens d’élongation des fibres est sensiblement perpendiculaire à une direction des efforts encaissés par le dispositif d’absorption d’énergie lors d’un choc subi par le véhicule automobile. Une telle caractéristique permet d’optimiser l’absorption d’énergie par le dispositif de l’invention en augmentant sa capacité de déformation. Selon une autre caractéristique de l’invention, l’âme et l’au moins une pièce de renfort présentent une forme de feuille. Les feuilles formant respectivement l’âme et l’au moins une pièce de renfort peuvent être d’épaisseurs sensiblement similaires.
De telles feuilles sont déformables, notamment par des opérations d’usinage à chaud, de sorte à pouvoir prendre une configuration optimisée pour l’absorption des chocs, et notamment une configuration ondulée. Il est ainsi plus facile de donner à l’âme et à l’au moins une pièce de renfort une géométrie de forme similaire d’une pièce à l’autre.
Selon une caractéristique de l’invention, l’âme et l’au moins une pièce de renfort reposent à plat l’une sur l’autre et présentent ensemble une géométrie de forme commune.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’âme présente une géométrie de forme sinusoïdale.
On comprend que l’âme est déformée, par exemple par chauffage, de façon à présenter une forme ondulée avec une succession de crêtes parmi lesquelles au moins une dépression et au moins une élévation, disposées en alternance selon l’une des dimensions de l’âme. Une telle géométrie sinusoïdale permet un écrasement régulier et progressif du dispositif d’absorption d’énergie et ainsi une meilleure absorption des efforts lors d’un impact.
Selon une caractéristique, l’au moins une pièce de renfort est disposée en recouvrement d’au moins une des crêtes de la forme sinusoïdale.
Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif présente une face externe destinée à recevoir les chocs et une face interne opposée destinée à être disposée en regard de l’élément à protéger, la forme sinusoïdale de l’âme comprenant une alternance de crêtes externes dont le sommet participe à définir la face externe et de crêtes internes dont le sommet participe à définir la face interne, l’au moins une pièce de renfort étant disposée en recouvrement d’une des crêtes externes.
La face externe et la face interne sont disposées à des extrémités opposées du dispositif d’absorption d’énergie. Elles peuvent être discontinues, des creux pouvant être formés entre deux sommets voisins de crêtes externes ou de crêtes internes. L’au moins une pièce de renfort vient recouvrir, au moins en partie, l’extrémité du dispositif d’absorption qui est destinée à recevoir les chocs, c'est-à-dire sa face externe.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’au moins un élément de maintien mécanique est disposé à distance de la crête externe en recouvrement duquel est disposée l’au moins une pièce de renfort.
L’au moins un élément de maintien mécanique permet de solidariser l’âme et l’au moins une pièce de renfort et il présente à cet effet une rigidité de telle sorte qu’il est recherché d’écarter l’élément de maintien mécanique de la face externe, et donc des crêtes externes qui participent à la former, destinée à recevoir les chocs. Plus particulièrement, cet élément de maintien mécanique peut être disposé au voisinage d’une crête interne voisine de la crête externe que l’au moins une pièce de renfort recouvre.
Selon une caractéristique de l’invention, l’au moins une pièce de renfort s’étend localement sur l’âme d’une crête interne à une crête interne voisine, en recouvrant une unique crête externe.
Selon une caractéristique de l’invention, l’au moins une pièce de renfort présente une forme de plaque, en appui contre l’âme de plus grandes dimensions, la plaque étant déformée pour présenter une géométrie sinusoïdale commune à celle de l’âme, et dans lequel l’au moins un élément de maintien est disposé sur la périphérie de cette plaque formant pièce de renfort.
La pièce de renfort peut notamment présenter à l’origine une forme plane rectangulaire, qui pour présenter une géométrie sinusoïdale commune à celle de l’âme, est par la suite déformée par chauffage. L’au moins une pièce de renfort et l’âme étant destinées à être solidarisées, le dispositif d’absorption d’énergie comprend au moins un élément de maintien mécanique qui est ici disposé sur la périphérie de l’au moins une pièce de renfort. On entend par « périphérie » que cet au moins un élément de maintien est disposé au voisinage des contours ou bords de cette pièce de renfort.
Selon une caractéristique de l’invention, une partie centrale de la plaque formant l’au moins une pièce de renfort est disposée en recouvrement d’une crête externe de la géométrie commune à l’âme et à l’au moins une pièce de renfort, ladite partie centrale étant dépourvue d’éléments de maintien mécanique. Ainsi, tel qu’évoqué précédemment, le ou les éléments de maintien mécanique ne sont pas disposés sur la crête et ne forment pas des points durs qui peuvent être préjudiciables lors d’un choc subi par le véhicule, et notamment pour le véhicule tiers amené à percuter le véhicule.
La partie centrale de l’au moins une pièce de renfort doit ici être considérée comme une partie disposée à distance, selon au moins une direction d’allongement de la feuille formant à l’origine la pièce de renfort, de deux bords de cette pièce de renfort participant à former la périphérie de celle-ci.
Cette partie centrale étant disposée de manière à recouvrir une crête externe de la géométrie sinusoïdale commune à l’âme et à l’au moins une pièce de renfort, on comprend que le ou les éléments de maintien sont disposés au voisinage des crêtes internes, de sorte que les éléments de maintien sont le plus éloignés possible de la face externe destinée à subir en première le choc subi par le dispositif d’absorption d’énergie.
Selon une autre caractéristique, plusieurs pièces de renfort sont disposées à distance l’une de l’autre sur l’âme, au moins un élément de maintien mécanique étant associé à chacune des pièces de renfort pour la maintenir solidaire de l’âme indépendamment des autres pièces de renfort.
Chaque pièce de renfort est ainsi solidarisée à l’âme par au moins un élément de maintien mécanique, un tel élément de maintien mécanique participant à la solidarisation d’une seule pièce de renfort.
Selon une caractéristique, l’élément de maintien mécanique comporte un rivet. Avantageusement, le rivet formant l’élément de maintien mécanique est choisi parmi un rivet standard, un rivet aveugle, un rivet type œillet ou encore un rivet à contreplaqué.
Ces rivets représentent des éléments de maintien mécaniques faciles à mettre en œuvre, notamment dans un contexte où un positionnement en périphérie de la pièce de renfort est souhaité, aussi bien pour éviter la présence de ces points durs au niveau de la face externe du dispositif d’absorption d’énergie que pour permettre un maintien efficace du sous-ensemble formé par l’âme et la pièce de renfort au voisinage des contours de ce sous-ensemble et permettre d’éviter un décollement potentiel avant le surmoulage de la structure plastique.
Selon une caractéristique de l’invention, la structure plastique comporte des moyens de fixation du dispositif d’absorption d’énergie sur un élément du véhicule qui est à protéger.
De tels moyens de fixation participent à l’arrimage du dispositif d’absorption d’énergie sur le véhicule qu’il est destiné à équiper. L’âme et la pièce de renfort présentent elles aussi des moyens de fixation, par exemple des dégagements ou des encoches. Ces moyens de fixation sont aptes à recevoir des éléments de fixation, qui en traversant à la fois l’âme, la pièce de renfort et la structure plastique permettent de fixer le dispositif d’absorption d’énergie à l’élément du véhicule qu’il est destiné à protéger. Une telle fixation intervient au niveau de la face interne du dispositif d’absorption d’énergie, qui est celle qui est en regard de l’élément à protéger.
L’invention concerne en outre un véhicule, notamment automobile, comprenant au moins un élément à protéger des chocs et au moins un dispositif d’absorption d’énergie tel que décrit précédemment.
Un tel élément à protéger peut par exemple être une caisse du véhicule ou une batterie électrique de celui-ci. Le dispositif d’absorption d’énergie est disposé en regard de l’élément à protéger, de sorte que sa face interne est en regard de cet élément à protéger tandis que sa face externe destinée à recevoir les chocs lui est opposée.
L’invention couvre par ailleurs un procédé de fabrication d’un dispositif d’absorption d’énergie tel que décrit précédemment, au cours duquel : on dispose à plat l’une sur l’autre une feuille formant l’âme et au moins une feuille formant localement sur l’âme l’au moins une pièce de renfort, on assemble mécaniquement l’âme et l’au moins une pièce de renfort par des éléments de maintien mécaniques, on déforme l’ensemble ainsi formé et on surmoule sur cet ensemble déformé une structure plastique pour former un ensemble monobloc. Un tel assemblage comprend donc une étape de positionnement, une étape d’assemblage et une étape de déformation. L’étape de positionnement consiste à placer la feuille formant l’au moins une pièce de renfort en regard de l’âme, de façon à recouvrir localement cette âme et plus précisément une portion de cette âme que l’on cherche à renforcer. L’étape d’assemblage fait intervenir les éléments de maintien mécanique, par exemple des rivets, qui participent à solidariser l’âme et l’au moins une pièce de renfort. L’ensemble ainsi formé est ensuite déformé par exemple par chauffage et la structure plastique est surmoulée sur cet ensemble afin d’obtenir le dispositif d’absorption d’énergie selon l’invention. On entend par « ensemble monobloc » que l’ensemble formé par l’âme et l’au moins une pièce de renfort d’une part et la structure plastique d’autre part ne peut être séparé sans entraîner la détérioration d'au moins l'un de ces éléments. En d'autres termes, la structure plastique ne peut être dissociée de l’âme et de l’au moins une pièce de renfort sans que l'une ou l’autre ne soit détériorée.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit, d’exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés parmi lesquels :
[Fig. i] illustre, selon une vue en perspective, un dispositif d’absorption d’énergie selon l’invention, comportant notamment une âme, associée à une pièce de renfort et une structure plastique ;
[Fig. 2] est une vue en perspective d’une âme et d’une pièce de renfort du dispositif d’absorption d’énergie de la figure i, ici représenté sans la structure plastique ;
[Fig. 3] est une vue en éclaté de l’âme et de la pièce de renfort de la figure 2 ;
[Fig. 4] est une vue en coupe de l’assemblage de ‘âme et de la pièce de renfort de la figure 2, rendant visible, schématiquement, des éléments de maintien mécanique solidarisant l’âme et la pièce de renfort ;
[Fig. 5] est une représentation schématique d’un procédé de fabrication du dispositif d’absorption d’énergie de la figure 1. Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention et qui vont notamment être décrites par la suite, peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Dans la description détaillée qui va suivre, les dénominations « longitudinale », « transversale » et « verticale » se réfèrent à l’orientation du dispositif d’absorption d’énergie selon l’invention. Une direction longitudinale correspond à une direction principale d’allongement de ce dispositif d’absorption d’énergie, cette direction longitudinale étant parallèle à un axe longitudinal L d’un repère L, V, T illustré sur les figures. Une direction verticale correspond à une direction de fixation du dispositif d’absorption d’énergie sur le véhicule qu’il est destiné à équiper, et notamment sur l’élément à protéger des chocs, cette direction verticale étant parallèle à un axe vertical V du repère L, V, T et cet axe vertical V étant perpendiculaire à l’axe longitudinal L. Enfin, une direction transversale correspond à une direction parallèle à un axe transversal T du repère L, V, T, cet axe transversal T étant perpendiculaire à l’axe longitudinal L et à l’axe vertical V.
La figure 1 illustre ainsi, schématiquement, un dispositif d'absorption d'énergie 2 selon l’invention, un tel dispositif d'absorption d'énergie 2 étant destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile. Le dispositif d'absorption d'énergie 2 comprend ici une âme 4, au moins une pièce de renfort 6 et une structure plastique 8.
Le dispositif d'absorption d'énergie 2 est destiné à protéger le véhicule qu’il équipe des chocs et impacts qu’il pourrait subir. À cet effet, il est disposé en regard d’un élément du véhicule à protéger, non représenté, un tel élément pouvant notamment être une caisse du véhicule ou une batterie électrique de celui-ci. Le dispositif d'absorption d'énergie 2 s’étend principalement selon une direction longitudinale et il présente ici une forme s’inscrivant principalement dans un parallélépipède rectangle. Le dispositif d'absorption d'énergie 2 comprend une face interne 10 et une face externe 12, opposées selon une direction verticale, la face interne 10 étant disposée à une première extrémité verticale 14 du dispositif d'absorption d'énergie 2 tandis que la face externe 12 est disposé à une deuxième extrémité verticale 16. Face interne 10 et première extrémité verticale 14 sont en regard de l’élément à protéger, tandis que face externe 12 et deuxième extrémité verticale 16 sont orientées de façon à recevoir des chocs.
L’âme 4 est constituée d’un matériau d’absorption d’énergie doté de propriétés de résistance aux chocs. Un tel matériau d’absorption d’énergie peut par exemple être un matériau composite, formé d’un matériau de consolidation et d’une matière plastique. Ce matériau de consolidation, qui est incorporé dans la matière plastique, peut notamment comprendre des fibres de carbone et/ ou de verre renforçant localement l’âme. Les fibres peuvent être agencées de manière à présenter une direction d’élongation commune, et par exemple une direction parallèle à la direction longitudinale dans laquelle s’étend principalement le dispositif d'absorption d'énergie 2.
L’âme 4 et l’au moins une pièce de renfort 6 présentent respectivement, avant toute opération d’usinage destinée à les déformer simultanément, une forme de feuille 18 et 20 comme visible en figure 5. Ces feuilles 18 et 20 sont sensiblement planes et s’étendent principalement dans un plan longitudinaltransversal. Elles présentent une épaisseur réduite, une telle épaisseur correspondant à leur dimension verticale lorsqu’elles sont à plat comme précédemment évoqué. La feuille 18 correspondant à l’âme 4 peut par exemple présenter une épaisseur de 2,5 mm tandis que la feuille 20 correspondant à l’au moins une pièce de renfort 6 peut présenter une épaisseur d’environ 1 mm.
La feuille 18 formant l’âme 4 présente au moins une dimension, distincte de l’épaisseur, qui est supérieure à la dimension correspondante de la feuille 20 formant l’au moins une pièce de renfort 6. Plus particulièrement, la feuille 18 formant l’âme 4 présente une dimension transversale supérieure à la dimension transversale correspondante de la feuille 20 formant l’au moins une pièce de renfort 6 et cette feuille 18 formant l’âme 4 présente une dimension longitudinale égale à la dimension longitudinale correspondante de la feuille 20 formant l’au moins une pièce de renfort 6.
Selon l’invention, l’âme 4 et l’au moins une pièce de renfort 6 reposent à plat l’une sur l’autre et présentent ensemble une géométrie de forme commune. On comprend ici que la feuille 20 correspondant à l’au moins une pièce de renfort 6 est positionnée sur la feuille 18 correspondant à l’âme 4, la recouvrant au moins partiellement. La géométrie de forme commune correspond à une géométrie sensiblement plane lorsque les deux pièces reposent l’une sur l’autre avant déformation de ce sous-ensemble, et la géométrie de forme commune correspond à une géométrie ondulée lorsque les deux pièces sont l’une contre l’autre après déformation de ce sous-ensemble.
En effet, la feuille 18 correspondant à l’âme 4 et la feuille 20 correspondant à l’au moins une pièce de renfort 6 sont destinées à être rendues solidaires et à subir simultanément une déformation pour former le dispositif d'absorption d'énergie 2, selon un procédé de fabrication qui sera décrit par la suite en relation avec la figure 5.
Préalablement à leur déformation, l’âme et l’au moins une pièce de renfort 6 sont rendues solidaires par le biais d’au moins un élément de maintien mécanique 22 selon l’invention. On comprend que le dispositif d'absorption d'énergie 2 peut comporter un élément de maintien mécanique 22 ou plusieurs éléments de maintien mécanique 22, comme c’est le cas sur les figures. De tels éléments de maintien mécanique 22 peuvent par exemple prendre la forme de rivets, notamment des rivets standards, des rivets aveugles ou encore des rivets à contreplaqué.
Tel que cela est illustré notamment sur les figures 4 et 5, les éléments de maintien mécanique 22 sont agencés sur le dispositif d'absorption d'énergie 2 selon une disposition particulière. Ainsi, selon l’invention, les éléments de maintien mécanique 22 sont disposés en périphérie 24 d’une plaque rectangulaire, qui représente la forme à l’origine de la feuille formant l’au moins une pièce de renfort 6, une partie centrale 26 de cette plaque rectangulaire étant au contraire dépourvue de tels éléments de maintien mécanique 22. On comprend que cette périphérie 24 correspond aux contours ou bordures de l’au moins une pièce de renfort 6, tandis que la partie centrale 26 est sa portion qui est à distance de ces contours ou bordures et est entourée par ceux-ci.
Plus particulièrement, dans l’exemple illustré où les dimensions longitudinales de l’âme et de la pièce de renfort sont les mêmes et où la dimension transversale de la pièce de renfort est inférieure à la dimension transversale correspondante de l’âme de manière à réaliser une couverture partielle, la partie centrale de la pièce de renfort s’étend à distance des bords longitudinaux, c’est-à-dire les bords de la pièce de renfort qui s’étendent perpendiculairement à la direction transversale.
La perforation de l’âme 4 et de l’au moins une pièce de renfort 6, nécessaire à leur solidarisation par des éléments de maintien mécanique, peut alternativement être réalisée directement lorsque les éléments de maintien mécanique 22 traversent leur épaisseur lorsqu’ils sont mis en place, ou par l’intermédiaire d’orifices 27, visibles en figure 5, formés au préalable dans l’épaisseur de cette âme 4 et de cette au moins une pièce de renfort 6.
Une fois solidarisées grâce aux éléments de maintien mécanique 22, l’âme 4 et l’au moins une pièce de renfort 6 sont déformées afin de prendre une forme configurée spécifiquement pour absorber les chocs. L’âme est ainsi déformée pour présenter une géométrie de forme sinusoïdale constituée d’une alternance de crêtes en dépression et élévation successives, comme il est particulièrement visible aux figures 2 à 4. Une telle forme sinusoïdale correspond à une ondulation de l’épaisseur de l’âme 4 et elle est orientée de sorte que l’amplitude de la forme sinusoïdale, entre deux crêtes successives, est orientée perpendiculairement à la face externe destinée à recevoir les chocs, afin de favoriser un écrasement progressif du dispositif d'absorption d'énergie 2 lors d’un impact. Les dépressions correspondent à des crêtes internes 28 de l’âme 4, tandis que les élévations correspondent à des crêtes externes 30 de cette âme 4. Les crêtes internes 28 sont au voisinage de la face interne 10 et de la première extrémité verticale 14, alors que les crêtes externes 30 sont au voisinage de la face externe 12 et de la deuxième extrémité verticale 16. Plus particulièrement, les sommets 32 des crêtes internes 28 participent à définir la face interne 10 et les sommets 34 des crêtes externes 30 participent à délimiter la face externe 12. On comprend ainsi que lorsque le dispositif d'absorption d'énergie 2 est installé au sein du véhicule qu’il est destiné à occuper, les crêtes internes 28 sont en regard de l’élément à protéger tandis que les crêtes externes 30 sont destinées à recevoir les chocs.
Selon l’invention, l’au moins une pièce de renfort 6 est disposée en recouvrement d’au moins une des crêtes de la forme sinusoïdale de l’âme 4. L’au moins une pièce de renfort 6 forme ainsi une surépaisseur locale de l’âme 4, permettant de renforcer sa résistance aux impacts. Plus particulièrement et tel que visible notamment aux figures 2 à 4, l’au moins une pièce de renfort 6 recouvre une unique crête externe 30 de l’âme 4. L’au moins une pièce de renfort 6 présente alors une section en forme de U, vue dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de l’âme. Ainsi, elle s’étend depuis le sommet 32 d’une crête interne 28 donnée jusqu’au sommet 32 d’une crête interne 28 adjacente, recouvrant de cette façon le sommet 34 de la crête externe 30 disposée entre ces deux crêtes internes 28 adjacentes. Par conséquent, c’est la partie centrale 26 de la feuille qui forme l’au moins une pièce de renfort 6 qui est disposée en recouvrement de la crête externe 30 de l’âme 4, tandis que les bords longitudinaux formant la périphérie 24 de cette feuille sont respectivement au voisinage d’une crête interne 28.
Les éléments de maintien mécanique 22 sont disposés à distance de la crête externe 30 qui est recouverte l’au moins une pièce de renfort 6. Ces éléments de maintien mécanique 22 peuvent par exemple être disposés au voisinage des crêtes internes 28 adjacentes à la crête externe 30 recouverte. La partie centrale 26 de la plaque rectangulaire qui forme l’au moins une pièce de renfort 6 étant dépourvue d’éléments de maintien mécanique 22, on comprend que ces éléments de maintien mécanique 22 sont situés sur la face interne 10 plutôt que sur la face externe 12 et que le sommet 34 de la crête externe 30 recouverte, un tel sommet 34 participant à former cette face externe 12, est dépourvu lui aussi de d’éléments de maintien mécanique 22. Alternativement, l’an moins une pièce de renfort 6 peut recouvrir plusieurs crêtes externes 30 successives. Dans ce cas, les éléments de maintien mécanique 22 pourraient être disposés au voisinage des deux crêtes internes 28 situées à chacune à une extrémité transversale 36 ou 38 de l’au moins une pièce de renfort 6, ou encore au voisinage de chaque crête interne 28 recouverte par l’au moins une pièce de renfort 6.
Il est également possible d’envisager un mode de réalisation de l’invention, non représenté ici, dans lequel plusieurs pièces de renfort 6 seraient disposées à distance les unes des autres sur l’âme, chacune de ces pièces de renfort 6 recouvrant alors une crête externe 30 de l’âme. Chacune des pièces de renfort 6 est dans ce cas rendue solidaire de l’âme par l’intermédiaire d’un ou plusieurs d’éléments de maintien mécanique 22 qui lui sont propres, indépendamment des éléments de maintien mécanique utilisés pour la fixation des autres pièces de renfort 6.
Un dispositif d’absorption d’énergie 2 selon l’invention peut être obtenu à la suite d’un procédé de fabrication illustré en figure 5. Un tel procédé de fabrication peut comprendre au moins trois étapes, parmi lesquelles une étape de positionnement, une étape d’assemblage et une étape de déformation.
L’étape de positionnement correspond au positionnement relatif de la feuille 18 formant l’âme 4 et d’au moins une feuille 20 formant localement sur cette âme 4 l’au moins une pièce de renfort 6. Un tel positionnement est facilité par une configuration initiale de l’âme et de la pièce de renfort sous forme de feuilles planes et rectangulaires, de faible épaisseur et s’étendant dans cette configuration initiale en deux dimensions, à l’épaisseur près. Lors de cette étape de positionnement, la feuille 20 formant la pièce de renfort est positionnée de manière à se superposer à une portion de la feuille 18 formant l’âme destinée à devenir une crête externe de la forme ondulée de l’âme après déformation.
L’âme 4 et l’au moins une pièce de renfort 6 sont ensuite percées des orifices 27 aptes à recevoir les éléments de maintien mécanique 22. Cette opération de perçage forme une sous-étape de l’étape d’assemblage, qui se poursuit par l’insertion des éléments de maintien mécanique 22 dans les orifices précédemment formés.
Les orifices 27, et par suite les éléments de maintien mécanique 22, par exemple des rivets, sont disposés en périphérie 24 de la plaque rectangulaire qui forme l’au moins une pièce de renfort 6, les éléments de maintien mécanique étant déformés à l’aide d’une machine adaptée pour maintenir de façon irréversible l’âme et la pièce de renfort.
L’assemblage ainsi réalisé de l’âme 4 et de l’au moins une pièce de renfort 6 subit ensuite une étape de déformation, au cours de laquelle les feuilles 18 et 20 sont déformées de façon à présenter une géométrie de forme sinusoïdale commune. Une telle étape déformation peut par exemple comporter une opération préalable de chauffage 37, à une température suffisante pour rendre malléable le matériau d’absorption d’énergie, suivi d’un transfert au sein d’un moule 39 dans lequel l’âme 4 et l’au moins une pièce de renfort 6 sont thermoformées lors d’une opération de formage 41. Après déformation, l’âme 4 présente les crêtes internes et externes décrites précédemment et l’au moins une pièce de renfort est formée sur l’une des crêtes externes, avec la partie centrale 26 de l’au moins une pièce de renfort 6 qui recouvre cette crête externe 30 est dépourvue d’éléments de maintien mécanique 22. La matière plastique formant la structure plastique 8 est alors injectée dans le moule 39 lors d’une étape de surmoulage 43 et cette structure plastique 8 est surmoulée sur l’assemblage formé par l’âme 4 et l’au moins une pièce de renfort 6. On obtient alors un ensemble monobloc qui correspond au dispositif d'absorption d'énergie 2, étant entendu que l’assemblage formé par l’âme 4 et l’au moins une pièce de renfort 6 d’une part et la structure plastique 8 d’autre part ne peuvent plus être séparés sans entraîner la détérioration de l’un ou de l’autre. On comprend qu’au sein de cet ensemble monobloc, l’au moins une pièce de renfort 6 est intercalée entre l’âme 4 et la structure plastique 8, tel qu’illustré en figure 1.
Le dispositif d'absorption d'énergie 2 ainsi formé peut ensuite être fixé au véhicule qu’il est destiné à équiper grâce à des moyens de fixation 40, particulièrement visibles en figure 1. De tels moyens de fixation, ici des tubes aptes à être traversés par des vis de serrage, permettent de fixer le dispositif d'absorption d'énergie 2 à l’élément à protéger de ce véhicule. Ces moyens de fixation 40 sont, lorsque la structure plastique 8 recouvre à la fois l’âme 4 et l’au moins une pièce de renfort 6, en regard de moyens de fixation complémentaires 42 et 44 formés sur cette âme 4 et cette au moins une pièce de renfort 6 respectivement. Comme illustré en figure 2, ces moyens de fixation complémentaires 42 et 44 peuvent prendre la forme de trous traversants comme c’est le cas pour les moyens de fixation complémentaires 42 portés par l’âme 4, ou encore de lumières débouchant sur un bord longitudinal comme c’est le cas pour les moyens de fixation complémentaires 44 portés par l’au moins une pièce de renfort 6. La disposition particulière des moyens de fixation 40 et des moyens de fixation complémentaires 42 et 44, en regard les uns des autres, les rend aptes à recevoir des éléments de fixation comme par exemple des vis de serrage. Ces éléments de fixation traversent le dispositif d'absorption d'énergie 2 de part en part selon la direction verticale, c'est-à-dire depuis sa face externe 12 jusqu’à sa face interne 10. En d’autres termes, les éléments de fixation sont insérés à la fois à travers la structure plastique 8, l’au moins une pièce de renfort 6 et l’âme 4, de façon à être en prise dans l’élément à protéger du véhicule.
La présente invention propose ainsi un dispositif d’absorption d’énergie dans lequel une pièce en matériau composite et une pièce de renfort sont solidarisées l’une à l’autre par un ou plusieurs éléments de maintien mécanique, facilitant la tenue de ce sous-ensemble lors d’opération de fabrication du dispositif d’absorption d’énergie et ce quel que soit le type de matériau choisi pour la pièce en matériau composite et la pièce de renfort.
La présente invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen et toute configuration équivalents ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'absorption d'énergie (2) pour véhicule comprenant au moins une âme (4), composée d’au moins un matériau d’absorption d’énergie, et une structure plastique (8) moulée sur l’âme (4) pour former un ensemble monobloc, caractérisé en ce que le dispositif (2) comporte au moins une pièce de renfort (6) formant une surépaisseur locale de l’âme (4) et en ce que le dispositif (2) comporte en outre au moins un élément de maintien mécanique (22) contribuant à maintenir solidaires l’âme (4) et l’au moins une pièce de renfort (6).
2. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon la revendication précédente, dans lequel le matériau d’absorption d’énergie comporte une matière plastique et au moins un matériau de consolidation, notamment à base de fibres de carbone et/ou de verre, incorporé dans la matière plastique.
3. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’âme (4) et l’au moins une pièce de renfort (6) présentent une forme de feuille.
4. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’âme (4) et l’au moins une pièce de renfort (6) reposent à plat l’une sur l’autre et présentent ensemble une géométrie de forme commune.
5. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’âme (4) présente une géométrie de forme sinusoïdale.
6. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’au moins une pièce de renfort (6) est disposée en recouvrement d’au moins une des crêtes de la forme sinusoïdale.
7. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon la revendication précédente, présentant une face externe (12) destinée à recevoir les chocs et une face interne (10) opposée destinée à être disposée en regard de l’élément à protéger, la forme sinusoïdale de l’âme (4) comprenant une alternance de crêtes externes (30) dont le sommet participe à définir la face externe (12) et de crêtes internes (28) dont le sommet participe à définir la face interne (10), l’au moins une pièce de renfort (6) étant disposée en recouvrement d’une des crêtes externes (30).
8. Dispositif d’absorption d’énergie (i) selon la revendication précédente, dans lequel l’au moins un élément de maintien mécanique (22) est disposé à distance de la crête externe (30) en recouvrement duquel est disposée l’au moins une pièce de renfort (6).
9. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel l’au moins une pièce de renfort (6) s’étend localement sur l’âme (4) d’une crête interne (28) à une crête interne (28) voisine, en recouvrant une unique crête externe (30).
10. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel l’au moins une pièce de renfort (6) présente une forme de plaque rectangulaire, en appui contre l’âme (4) de plus grandes dimensions, la plaque rectangulaire étant déformée pour présenter une géométrie sinusoïdale commune à celle de l’âme, et dans lequel l’au moins un élément de maintien est disposé sur la périphérie de cette pièce de renfort.
11. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon la revendication précédente, dans lequel une partie centrale (26) de la plaque rectangulaire formant l’au moins une pièce de renfort (6) est disposée en recouvrement d’une crête externe (30) de la géométrie commune à l’âme (4) et à l’au moins une pièce de renfort (6), ladite partie centrale (26) étant dépourvue d’éléments de maintien mécanique (22).
12. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs pièces de renfort (6) sont disposées à distance l’une de l’autre sur l’âme (4), au moins un élément de maintien mécanique (22) étant associé à chacune des pièces de renfort (6) pour la maintenir solidaire de l’âme (4) indépendamment des autres pièces de renfort (6).
13. Dispositif d’absorption d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure plastique (8) comporte des moyens de fixation du dispositif d’absorption d’énergie sur un élément du véhicule qui est à protéger. 19
14. Véhicule comprenant au moins un élément à protéger des chocs et au moins un dispositif d’absorption d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.
15. Procédé de fabrication d’un dispositif d’absorption d’énergie selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, au cours duquel : on dispose à plat l’une sur l’autre une feuille formant l’âme (4) et au moins une feuille formant localement sur l’âme (4) l’au moins une pièce de renfort (6), on assemble mécaniquement l’âme (4) et l’au moins une pièce de renfort (6) par des éléments de maintien mécaniques (22), on déforme l’ensemble ainsi formé et on surmoule sur cet ensemble déformé une structure plastique (8) pour former un ensemble monobloc.
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