FR3100522A1 - Element de structure de vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un élément de structure (1) d’un véhicule automobile, ledit élément de structure étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales (3,5), une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne (3) et l’autre étant une paroi latérale externe (5), ledit élément de structure (1) étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales montre une zone de renfort (7) sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone ayant une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse ; et en ce qu’au moins une desdites parois comprend, au niveau de ladite zone de renfort (7), un premier relief de rigidification (11) s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure (1).
Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne un élément de structure d’un véhicule automobile, notamment de type hybride ou électrique, dont le comportement en choc latéral a été amélioré. En particulier, l’invention s’adresse à des éléments de structure comprenant un corps creux de type longeron de châssis de véhicule.
Dans les véhicules de type hybride, le longeron de châssis fait partie de la structure de soubassement qui comprend le plancher avant. Le plancher avant s’étend depuis son raccordement avec le tablier jusqu’à une zone située sous la rangée de sièges de rang 1, laquelle est fixée au plancher au moyen de traverses d’assises. Une paire de longerons est également fixée au plancher au niveau de ses bords latéraux. Les longerons sont généralement des corps creux allongés constitués par l’assemblage de deux profilés emboutis, à savoir un longeron interne et un longeron externe. Les extrémités des traverses d’assises se placent en regard des longerons internes. Les longerons externes sont disposés en regard de la partie intérieure des côtés d’habitacle.
En cas de choc latéral sur le véhicule, une partie des efforts résultant du choc transite par la structure de soubassement. Pour améliorer le comportement du véhicule à de tels chocs, il est donc connu d’utiliser divers renforcements parmi lesquels on peut citer des renforts de longeron (pouvant être des renforts de longeron interne et/ou des renforts de longeron externe), des renforts de tunnel central (pouvant être des cloisons), des renforts de plancher (pouvant être des traverses), des renforts de pied milieu et des renforts de pavillon. La présence de ces différents renforts permet de limiter les intrusions dynamiques des portes, les effondrements de tunnel (engendrant des déchirures de plancher) ; et les plis ou les déchirures des longerons.
Néanmoins, si la présence de tels renforts donne des résultats satisfaisants pour les véhicules propulsés par des moteurs thermiques, ce n’est pas toujours le cas pour les véhicules hybrides rechargeables de type PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle). En effet, ces véhicules intègrent des batteries et des équipements spécifiques qui induisent une augmentation de la masse de plus de 300 kg par rapport aux silhouettes thermiques.
Les renforcements classiques ne sont pas suffisants et il serait nécessaire d’ajouter d’autres renforcements pour atteindre les objectifs recherchés en termes de comportement aux chocs latéraux. Malheureusement, l’ajout de renforts supplémentaires augmente la masse globale du véhicule d’une part, mais également les coûts de fabrication de ce dernier, notamment dans la mesure où cela implique d’utiliser une ligne de production spécifique et non plus une ligne de production commune aux différentes silhouettes thermique et hybride.
Une première solution a été apportée par le document FR3060511 qui propose une structure de soubassement comprenant un élément de renfort longiligne d’absorption de choc latéral, logé dans l’espace entre le longeron externe et la partie intérieure du côté d’habitacle. L’élément de renfort est une pièce rapportée, fixée par soudage, sur la face externe du longeron externe. L’élément de renfort longiligne présente une section transversale en forme de W couché et asymétrique. Cette solution est intéressante et performante, mais implique l’ajout d’un renfort supplémentaire avec les inconvénients que cela peut engendrer.
C’est pourquoi, il a été proposé dans le document FR3063707, un élément de structure de véhicule tel qu’un longeron, comprenant deux profilés pliés et assemblés entre eux au moyen de feuillures de jonction de façon à former un corps creux. Le deuxième profilé est obtenu à partir d’un flan de tôle constitué par plusieurs tôles jointes bout à bout. Au moins une des tôles comprenant un bord formant une feuillure de jonction montre une première épaisseur et au moins une autre desdites tôles, située à distance d’un des bords formant une feuillure de jonction, montre une deuxième épaisseur supérieure à la première épaisseur.
Cette solution est intéressante parce qu’elle limite l’augmentation en masse du véhicule, mais également parce qu’en conservant des feuillures de jonction plus fines que le corps du longeron, la structure de soubassement du véhicule peut être assemblée par les mêmes techniques et outils que les profilés d’épaisseur constante formant les silhouettes thermiques.
Néanmoins, il serait intéressant d’améliorer encore les prestations en matière de choc latéral des véhicules hybrides.
L’invention a pour objectif de proposer un élément de structure de véhicule automobile montrant des prestations améliorées en matière de tenue mécanique, et qui, de préférence, peut être assemblé avec les outils existants et/ou n’augmente pas ou peu la masse du véhicule.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention a pour objet un élément de structure d’un véhicule automobile, ledit élément de structure étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales, une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne et l’autre étant une paroi latérale externe, ledit élément de structure étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales montre une zone de renfort sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone ayant une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse ; et en ce qu’au moins une desdites parois comprend, au niveau de sa zone de renfort, au moins un premier relief de rigidification s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention est remarquable en ce qu’elle combine un renforcement local des propriétés mécaniques d’au moins une des parois latérales de l’élément de structure avec un premier relief de rigidification, donc avec une géométrie particulière du profil de l’élément de structure, de manière à améliorer la dissipation de l’énergie du choc et le comportement dudit élément de structure dans une cinématique de choc latéral. Selon un mode de réalisation préféré, la paroi latérale montrant un premier relief de rigidification montre également au moins un deuxième relief de rigidification ; préférentiellement au moins un deuxième relief de rigidification est agencé au-dessus dudit premier relief de rigidification selon la hauteur de ladite paroi latérale.
Selon un mode de réalisation préféré, la zone de renfort présente une résistance mécanique Rm1 d’au moins 300 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1 :2016 et selon la direction transverse ; de préférence, d’au moins 350 MPa, plus préférentiellement d’au moins 400 MPa, encore plus préférentiellement d’au moins 450 MPa, ou d’au moins 500 MPa, ou encore d’au moins 550 MPa, ou d’au moins 600 MPa, ou d’au moins 800 MPa, ou d’au moins 1000 MPa, ou d’au moins 1100 MPa.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le premier relief de rigidification est disposé en partie inférieure de la paroi latérale externe, et/ou une paroi latérale montrant une zone de renfort est la paroi latérale externe. En effet, en particulier lorsque l’élément de structure est un longeron, la localisation du premier relief de rigidification en sa partie basse selon la hauteur dudit élément et sur sa paroi latérale externe permet un chargement des efforts vers le bas ce qui permet une meilleure transmission des efforts aux traverses d’assises. Cela permet également d’éviter une rotation dudit longeron lors de l’impact et de limiter le risque de déchirure du plancher. Avantageusement, l’élément de structure est un longeron de châssis.
Préférentiellement, l’élément de structure montre au niveau du premier relief de rigidification une largeur L1 d’au moins 1,2 fois la largeur minimale L3 montrée par l’élément de structure entre ses deux parois latérales en dehors du ou des reliefs de rigidification ; de préférence au moins 1,3 fois, et plus préférentiellement au moins 1,4 fois. En effet, il a été trouvé que la dissipation d‘énergie était améliorée par les dimensions montrées par ledit premier relief de rigidification.
Selon un mode de réalisation préféré, au moins un deuxième relief de rigidification est agencé au-dessus dudit premier relief de rigidification selon la hauteur de la paroi latérale externe. De préférence, l’élément de structure montre au niveau du deuxième relief de rigidification une largeur L2 inférieure à 1,2 fois la largeur minimale L3 montrée par l’élément de structure entre ses deux parois latérales en dehors du ou des reliefs de rigidification. L’invention permet ainsi de proposer un élément de structure montrant une paroi latérale externe avec une pluralité de surfaces disposées étagées selon la direction transversale dudit élément de structure de manière à être sollicitées successivement lors d’une collision latérale.
De manière alternative ou complémentaire, le premier relief de rigidification montre une hauteur H1 inférieure ou égale à 50 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale, de préférence inférieure à 40 % ou inférieure à 30 %. Selon un mode de réalisation, la zone de renfort s’étend uniquement sur la partie de la paroi latérale montrant le premier relief de rigidification, ainsi la zone de renfort montre une hauteur H1 inférieure ou égale à 50 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale, de préférence inférieure à 40 % ou inférieure à 30 %.
De manière alternative ou complémentaire, le deuxième relief de rigidification montre une hauteur H2 inférieure ou égale à 30 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale ; de préférence inférieure ou égale à 20 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale.
Selon un mode de réalisation préféré, la zone de renfort de ladite paroi latérale est formée par au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur. De préférence ; la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur d’au moins 1,1 fois l’épaisseur montrée par la tôle en dehors de ladite bande de surépaisseur, plus préférentiellement au moins 1,5 fois ou au moins 2 fois ; et/ou la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur e1 d’au moins 1,1 mm ; de préférence d’au moins 1,5 mm et de préférence encore d’au moins 2.0 mm.
Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, la zone de renfort de ladite paroi latérale est formée par au moins une bande de tôle constituée d’un acier choisi parmi les aciers à haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 300 à 700 MPa, les aciers à très haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 800 à 1000 MPa et les aciers à ultra haute limite élastique montrant une limite d’élasticité de 1100 à 1500 MPa, la limite élastique étant mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse. Lorsque la tôle utilisée est une tôle emboutie, la résistance mécanique Rm1 de la zone de renfort est mesurée après emboutissage.
Selon un mode de réalisation préféré, l’élément de structure est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe par un deuxième profilé, lesdits profilés étant assemblés par des feuillures de jonction, et les feuillures de jonction du deuxième profilé montrent une épaisseur e2 inférieure ou égale à 1,2 mm, de préférence inférieure ou égale à 1,1 mm ou inférieure ou égale à 1,0 mm.
Selon une mise en œuvre de l’invention, l’élément de structure est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe par un deuxième profilé, et le deuxième profilé est formé par l’assemblage de différentes tôles jointes bout à bout, et au moins une des tôles formant la zone de renfort est formée en une nuance d’acier montrant une résistance mécanique supérieure à au moins une autre tôle et/ou montre une épaisseur e1 supérieure à une épaisseur e2 montrée par une autre tôle.
Selon une autre mise en œuvre de l’invention, l’élément de structure est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe par un deuxième profilé, et le deuxième profilé est formé par une tôle unique présentant au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur obtenue par un procédé comprenant une étape de laminage flexible ; de préférence, l’étape de laminage flexible est suivie d’une étape d’emboutissage de la tôle.
Selon une autre mise en œuvre de l’invention, l’élément de structure, ou au moins un des profilés constituant ledit élément de structure, est produit par un procédé de fabrication additive. De préférence, ledit élément de structure comprend au moins un moyen d’absorption de chocs disposé dans ledit corps creux de manière à s’étendre sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure, ledit élément d’absorption de choc étant disposé au niveau du premier relief de rigidification et étant venu de matière avec ladite paroi latérale. Avantageusement, le moyen d’absorption de choc est une mousse métallique.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile remarquable en ce qu’il comprend au moins un élément de structure tel que défini selon le premier aspect.
Ainsi, l’invention a pour objet un véhicule automobile comprenant au moins un élément de structure étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales, une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne et l’autre étant une paroi latérale externe, ledit véhicule étant remarquable en ce qu’au moins une de des parois latérales dudit élément de structure montre une zone de renfort sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone ayant une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse ; et en ce qu’au moins une desdites parois comprend, au niveau de sa zone de renfort, au moins un premier relief de rigidification s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure. De préférence, l’élément de structure est un longeron de châssis.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée en référence à la planche de dessins annexée sur laquelle :
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 ou moyens dans l’élément de structure ou le véhicule auquel il se rapporte, ou d’autres étapes dans le procédé de fabrication considéré. 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 par rapport à l’orientation générale du véhicule tel que pris selon son sens normal de marche, ou de l’élément de structure selon le cas. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
Par « profilé » on entendra un élément de forme allongé montrant un profil particulier selon sa section transversale. Selon l’invention, les profilés peuvent être obtenus par pliage, emboutissage ou profilage d’une tôle ou de plusieurs tôles préalablement assemblées entre elles. L’assemblage préalable de plusieurs tôles entre elles bout à bout avant leur mise en forme peut être effectué par soudage laser. De tels flans sont connus et disponibles commercialement, notamment auprès de la société ArcelorMittal®. Il est également possible de produire des flans de tôle composés de plusieurs tôles par des techniques dites de raboutage molette. Selon l’invention, les profilés peuvent également être obtenus par des techniques de fabrication additive.
Tel qu’illustré en figures 1 et 2, l’invention concerne un élément de structure 1 d’un véhicule automobile, ledit élément de structure 1 étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales (3, 5), une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne 3 et l’autre étant une paroi latérale externe 5, ledit élément de structure 1 étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales (3, 5) montre une zone de renfort 7 sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone de renfort 7 ayant une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse ; et en ce qu’au moins une desdites parois comprend, au niveau de ladite zone de renfort 7, au moins un premier relief de rigidification 11 s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure 1.
On aura compris que la paroi latérale interne 3 est définie comme celle étant la plus proche de l’axe longitudinal du véhicule. La paroi latérale externe 5 est celle qui est disposée la plus écartée de l’axe longitudinal du véhicule. En cas de collision latérale, la paroi latérale externe 5 est donc sollicitée avant la paroi latérale interne 3.
De manière préférentielle, l’élément de structure selon l’invention est un longeron de châssis implanté au niveau du bas de caisse d’un véhicule automobile. Bien évidemment, l’homme du métier saura intégrer une telle zone de renfort à d’autres éléments constitutifs d’une structure de véhicule et ne se limitera pas aux longerons. Selon un mode préférentiel de l’invention, au moins la paroi latérale externe montre une zone de renfort. Eventuellement, les deux parois latérales interne et externe montrent une zone de renfort.
Pour la facilité de l’exposé, le mode de réalisation dans lequel l’élément de structure est un longeron et la paroi portant la zone de renfort est la paroi latérale externe sera décrit par la suite.
Un tel longeron est illustré en figure 1. Le longeron 1 comprend une paroi latérale interne 3 destinée à être implantée à proximité d’une des traverses d’assise du véhicule et une paroi latérale externe 5, cette dernière étant destinée à être placée en regard de l’un des côtés d’habitacle du véhicule. Dans le mode de réalisation de l’invention illustré dans cette figure, et selon un mode préféré de l’invention, la zone de renfort 7 se trouve sur la paroi latérale externe. Dans l’exemple de réalisation, la zone de renfort 7 s’étend sur toute la hauteur H3 de la paroi latérale externe 5 et est représentée par une épaisseur de trait plus épaisse. La hauteur de la paroi latérale externe 5 de l’élément de structure s’entend sans les feuillures de jonction 9. Néanmoins, l’homme du métier pourra envisager que la zone de renfort s’étende sur une partie seulement de la hauteur H3 de la paroi latérale par exemple sur une hauteur inférieure à 90% de la hauteur H3 de la paroi latérale, de préférence inférieure à 80 %, de préférence encore inférieure à 70 % ou inférieure à 60 % ou inférieure à 50 % ou inférieure à 40 % ou encore inférieure à 30 % de la hauteur H3 de la paroi latérale.
Au moins une zone de renfort 7 présente une allure spécifique montrant au moins un premier relief de rigidification 11. Selon un mode de réalisation préféré, la zone de renfort 7 montrant un premier relief de rigidification 11 montre également au moins un deuxième relief de rigidification 13 ; préférentiellement au moins un deuxième relief de rigidification 13 est agencé au-dessus dudit premier relief de rigidification 11 selon la hauteur de la paroi latérale montrant ladite zone de renfort 7.
L’ajout d’une zone de renfort 7 au niveau du longeron 1 présentant une résistance mécanique améliorée permet d’assurer la rigidité des côtés latéraux du véhicule de sorte à mieux protéger les occupants dudit véhicule lors d’un choc. De plus, elle permet de limiter les intrusions dynamiques de portes latérales, les effondrements de tunnel engendrant des déchirures de plancher ainsi que les plis et les déchirures de longeron 1. Ainsi, malgré la différence importante de masse entre les véhicules du type PHEV et les véhicules à motorisation thermique du fait de l’ajout des batteries, les prestations vis-à-vis des chocs latéraux sont proches dans les deux cas. En l’absence d’une telle zone de renfort, l’apparition d’une intrusion supplémentaire d’environ 30 mm a été observée dans le cas d’un PHEV par rapport au véhicule à motorisation thermique. Cela entraîne de fortes dégradations des critères biomécaniques du côté de l’habitacle.
De préférence, le premier relief de rigidification 11 s’étend selon toute la longueur du longeron 1 ou, au moins, au niveau des ouvrants latéraux du véhicule, assurant ainsi la sécurité des passagers.
Selon une autre définition alternative ou complémentaire à la précédente définition, l’invention concerne un longeron 1 d’un véhicule automobile, ledit longeron 1 étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales, une desdites parois latérales (3, 5) étant une paroi latérale interne 3 et l’autre étant une paroi latérale externe 5, ledit longeron 1 étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales montre une zone de renfort 7 sur au moins une partie de sa hauteur, en ce que ladite paroi comprend, au niveau de ladite zone de renfort 7, un premier relief de rigidification 11 s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit longeron 1, et en ce que ladite zone de renfort 7 est formée par au moins une bande de tôle formée dans un acier choisi parmi les aciers à haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 300 à 700 MPa, les aciers à très haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 800 à 1000 MPa et les aciers à ultra haute limite élastique montrant une limite d’élasticité de 1100 à 1500 MPa, la limite élastique étant mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse.
L’invention est remarquable en ce qu’elle concentre les prestations en matière de sécurité sur le longeron 1 par l’emploi de nuances d’acier à hautes caractéristiques mécaniques dans la production de celui-ci. Ce faisant, l’invention limite l’augmentation du coût de fabrication du véhicule par l’emploi d’autres nuances d’acier plus rigides uniquement au niveau de la zone de renfort 7 et non pas au niveau de l’intégralité de la paroi latérale externe 5 du longeron 1.
Selon ce mode de réalisation, il est possible d’employer des tôles avec des épaisseurs aussi fines que dans l’art antérieur dans le cas des véhicules à motorisation thermique, tout en atteignant les caractéristiques mécaniques nécessaires pour un PHEV. L’augmentation de la masse du véhicule est donc minimisée.
Selon encore une autre définition alternative ou complémentaire aux définitions précédentes, l’invention concerne un longeron 1 d’un véhicule automobile, ledit longeron 1 étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales (3, 5), une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne 3 et l’autre étant une paroi latérale externe 5, ledit longeron 1 étant remarquable en ce qu’au moins une de ses parois latérales montre une zone de renfort 7 sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone de renfort 7 ayant une épaisseur e1 d’au moins 1,5 mm, en ce que ladite paroi comprend, au niveau de ladite zone de renfort 7, un premier relief de rigidification 11 s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit longeron 1, de sorte à ce que le longeron 1 montre au niveau du premier relief de rigidification 11 une largeur L1 d’au moins 1,2 fois la largeur L3 montrée par le longeron 1 en dehors du ou des reliefs de rigidification (11, 13).
La largeur L1 est définie par la distance au sein du corps creux du longeron 1 entre la paroi latérale interne 3 et le point le plus éloigné appartenant au premier relief de rigidification 11.
La largeur L2 est définie par la distance au sein du corps creux du longeron 1 entre la paroi latérale interne 3 et le point le plus éloigné appartenant au deuxième relief de rigidification 13.
De même, la largeur L3 est définie par la distance au sein du corps creux du longeron 1 entre la paroi latérale interne 3 et le point le plus éloigné de la paroi latérale externe 5 dépourvue d’un relief de rigidification.
L’allure spécifique de la zone de renfort 7 selon l’invention et la présence d’un premier relief de rigidification 11 ont pour but de mieux dissiper l’énergie générée par l’impact latéral. Le premier relief de rigidification 11 est conçu de manière à avoir un relief complémentaire à celui montré par le côté de l’habitacle. Une telle configuration est avantageuse en ce qu’elle permet d’utiliser l’espace existant entre le côté d’habitacle et la paroi latérale externe du longeron, ledit espace présentant un fort potentiel de dissipation énergétique.
La cinématique de l’impact suit le scénario suivant. D’abord, le côté habitacle se déforme et entraîne le chargement du longeron 1 par le bas, au niveau du premier relief de rigidification 11. Ledit premier relief de rigidification 11 sera donc écrasé vers l’intérieur du véhicule en dissipant l’énergie reçue de la part du côté d’habitacle, puis ce sera au tour du deuxième relief de rigidification 13 lorsqu’il est présent. Enfin, la partie restante de la paroi latérale externe 5, comprise ou non dans la zone de renfort 7 et dépourvue de relief de rigidification s’écrase également et aide, donc, à amorcer l’impact et à dissiper le maximum d’énergie. Cette cinématique d’écrasement en au moins deux étapes successives assure un bon chargement de la traverse d’assise avec absence de rotation de longeron 1 autour de l’axe x définie selon la direction longitudinale dudit longeron 1.
Les caractéristiques suivantes peuvent être utilisées en combinaison avec l’une quelconque des définitions de l’invention donnée ci-dessus.
Selon un mode de réalisation préféré, la zone de renfort 7 présente une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse du véhicule au sein duquel le longeron 1 est monté; de préférence, d’au moins 300 MPa ou d’au moins 350 MPa, plus préférentiellement d’au moins 400 MPa, encore plus préférentiellement d’au moins 450 MPa, ou d’au moins 500 MPa, ou encore d’au moins 550 MPa, ou d’au moins 600 MPa, ou d’au moins 800 MPa, ou d’au moins 1000 MPa, ou d’au moins 1100 MPa.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le premier relief de rigidification 11 est disposé en partie inférieure de la paroi latérale externe 5.
En effet, lorsque l’élément de structure est un longeron, la localisation du premier relief de rigidification en sa partie basse selon la hauteur dudit élément et sur sa paroi latérale externe permet un chargement des efforts vers le bas ce qui permet une meilleure transmission des efforts aux traverses d’assise. Cela permet également d’éviter une rotation dudit longeron lors de l’impact.
Idéalement, le premier relief de rigidification 11 montre une hauteur H1 inférieure ou égale à 50 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale, de préférence inférieure à 40 % ou inférieure à 30 %. Ainsi, ledit premier relief de rigidification 11 est positionné au niveau de la traverse d’assise.
Selon un mode de réalisation, la zone de renfort s’étend uniquement sur la partie de la paroi latérale montrant le premier relief de rigidification 11, ainsi la zone de renfort montre une hauteur H1 inférieure ou égale à 50 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale, de préférence inférieure à 40 % ou inférieure à 30 %.
De manière alternative ou complémentaire, le deuxième relief de rigidification 13 montre une hauteur H2 inférieure ou égale à 30 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale ; de préférence inférieure ou égale à 20 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale.
Selon un mode de réalisation, la zone de renfort 7 s’étend uniquement sur la partie de la paroi latérale montrant le premier relief de rigidification 11 et le deuxième relief de rigidification 13.
Préférentiellement, le longeron 1 montre au niveau du premier relief de rigidification 11 une largeur L1 d’au moins 1,2 fois la largeur L3 montrée par le longeron 1 en dehors de la zone 7 montrant ledit premier relief de rigidification 11 ; de préférence au moins 1,3 fois, et plus préférentiellement au moins 1,4 fois. En effet, il a été trouvé que la dissipation d‘énergie était améliorée par les dimensions montrées par ledit premier relief de rigidification 11.
Selon un mode de réalisation préféré, au moins un deuxième relief de rigidification 13 est agencé au-dessus dudit premier relief de rigidification 11 selon la hauteur de la paroi latérale externe 5. De préférence, le longeron 1 montre au niveau du deuxième relief de rigidification 13 une largeur L2 inférieure à 1,2 fois la largeur minimale L3 montrée par ledit longeron 1 entre ses deux parois latérales en dehors du ou des reliefs de rigidification.
Selon un mode de réalisation préféré et illustré dans les figures 1 et 2, la zone de renfort 7 de ladite paroi latérale est formée par au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur. De préférence : la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur d’au moins 1,1 fois l’épaisseur montrée par la tôle en dehors de ladite bande de surépaisseur, plus préférentiellement au moins 1,5 fois ou au moins 2 fois ; et/ou la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur e1 d’au moins 1,1 mm ; de préférence d’au moins 1,5 mm et de préférence encore d’au moins 2,0 mm.
Cette différence d’épaisseur améliore davantage la rigidité de la zone de renfort 7 uniquement dans la région du longeron 1 touchée par l’impact d’un choc latéral. La partie de la paroi latérale externe 5 située en dehors de la zone de renfort 7 est donc obtenue d’une tôle plus fine, ce qu’évite d’augmenter la masse totale du longeron.
Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, la zone de renfort 7 de ladite paroi latérale externe 5 est formée par au moins une bande de tôle formée dans un acier choisi parmi les aciers à haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 300 à 700 MPa, les aciers à très haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 800 à 1000 MPa et les aciers à ultra haute limite élastique montrant une limite d’élasticité de 1100 à 1500 MPa, la limite élastique étant mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse. Lorsque la tôle utilisée est une tôle emboutie, la résistance mécanique Rm1 de la zone de renfort est mesurée après emboutissage.
Selon un mode de réalisation préféré, le longeron 1 est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne 3 soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe 5 par un deuxième profilé, lesdits profilés étant assemblés par des feuillures de jonction 9 et en ce que les feuillures de jonction 9 du deuxième profilé montrent une épaisseur e2 inférieure ou égale à 1,2 mm, de préférence inférieure ou égale à 1,1 mm ou inférieure ou égale à 1,0 mm.
La faible épaisseur des feuillures de jonction 9 est avantageuse d’un point de vue production. Ainsi, il est possible de conserver la même épaisseur des feuillures de jonction entre les longerons destinés à être montés dans des véhicules à motorisation thermique et les PHEV. La même ligne d’assemblage est donc employée dans la production des deux types de véhicules.
Bien évidemment, les modes de réalisation ci-dessus sont tous complémentaires. Par exemple, selon un mode de réalisation non illustré, le deuxième profilé portant la paroi latérale externe et présentant une bande de tôle montrant une surépaisseur au niveau du premier relief de rigidification, montre trois épaisseurs différentes : une première épaisseur correspondant aux feuillures de jonction, une deuxième épaisseur correspondant à la zone de renfort dépourvues du premier relief de rigidification et une troisième épaisseur correspondant à ladite bande de tôle, les valeurs des épaisseurs pouvant augmenter depuis la première vers la troisième. Ainsi, le profilé aura les caractéristiques mécaniques souhaitées tout en utilisant le minimum de matière nécessaire.
Selon une mise en œuvre de l’invention, le longeron 1 est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne 3 soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe 5 par un deuxième profilé, et le deuxième profilé est formé par assemblage de différentes tôles jointes bout à bout, de manière à ce qu’au moins une des tôles formant la zone de renfort 7 soit formée en une nuance d’acier montrant une résistance mécanique supérieure à au moins une autre tôle et/ou montre une épaisseur e1 supérieure à l’épaisseur e2 montrée par une autre tôle. Un tel procédé de fabrication porte le nom de raboutage et il est bien connu par l’homme du métier et ne sera pas décrit davantage. C’est une solution intéressante en ce que la tôle formant la zone de renfort 7 peut être fabriquée séparément par emboutissage.
Selon une autre mise en œuvre de l’invention, le longeron 1 est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne 3 soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe 5 par un deuxième profilé, et le deuxième profilé est formé par une tôle unique présentant au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur obtenue par un procédé comprenant une étape de laminage flexible ; de préférence, l’étape de laminage flexible est suivie d’une étape d’emboutissage de la tôle.
On notera que l’emploi de tôles montrant une épaisseur variable ainsi que les procédés de fabrication d’une telle tôle par laminage flexible sont connus de l’homme du métier. Le document KR101825427 décrit un procédé de laminage flexible de la carrosserie d’un ouvrant de véhicule.
Ladite surépaisseur peut donc correspondre à la paroi latérale externe 5 dans son intégralité (hormis les feuillures de jonction) ou à une partie seulement de ladite paroi latérale, par exemple uniquement à la partie correspondant au premier relief de rigidification 11, ou encore à la partie correspondant au premier et au deuxième relief de rigidification (11, 13).
Selon une autre mise en œuvre de l’invention, le longeron, ou au moins un des profilés constituant ledit longeron, est produit par un procédé de fabrication additive. Grace à cette technique, il est possible de fabriquer une zone de renfort 7 montrant une épaisseur à variation progressive selon sa hauteur.
De préférence, ledit longeron 1 comprend en outre au moins un moyen d’absorption de chocs disposé à l’intérieur de son corps creux de manière à s’étendre sur au moins une partie de sa longueur. De préférence, ledit élément d’absorption de choc est disposé au niveau du premier relief de rigidification et est venu de matière avec la paroi latérale externe du longeron. Avantageusement, le moyen d’absorption est une mousse métallique produit par le procédé de fabrication additive concomitamment avec la production du reste de longeron.
Les procédés de fabrication additive, communément appelés « impression 3D », offrent la possibilité de produire des pièces complexes ne pouvant pas facilement être obtenues par d’autres moyens comme par exemple une tôle d’épaisseur croissante, un ressort montrant un diamètre de fil d’épaisseur croissante, ou encore une mousse ou un ressort venu de matière avec une paroi. Les procédés de fabrication additive permettent de réaliser des éléments métalliques montrant de bonnes propriétés mécaniques. Pour ce faire, des poudres, pures ou sous forme d’alliages, à base de titane, nickel, cobalt, aluminium et acier sont utilisées. Plusieurs techniques peuvent être employées, les plus connues étant le frittage laser de métal (en anglais Direct Metal Laser Sintering abrégé DMLS), la fusion sélective par laser (en anglais Selective Laser Melting abrégé SLM), la fusion laser sur lit de poudre (en anglais Laser Beam Melting abrégé LBM), ou la fusion par faisceau d'électrons (en anglais Electron Beam Melting abrégé EBM).
Claims (10)
- Elément de structure (1) d’un véhicule automobile, ledit élément de structure (1) étant un corps creux allongé comprenant deux parois latérales (3 ;5), une desdites parois latérales étant une paroi latérale interne (3) et l’autre étant une paroi latérale externe (5), ledit élément de structure (1) étant caractérisé en ce qu’au moins une de ses parois latérales montre une zone de renfort (7) sur au moins une partie de sa hauteur, ladite zone (7) ayant une résistance mécanique Rm1 d’au moins 250 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse ; et en ce qu’au moins une desdites parois comprend, au niveau de sa zone de renfort (7), au moins un premier relief de rigidification (11) s’étendant longitudinalement sur au moins une partie de la longueur dudit élément de structure (1).
- Elément de structure (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier relief de rigidification (11) est disposé en partie inférieure de la paroi latérale externe (5), et/ou en ce qu’au moins un deuxième relief de rigidification (13) est agencé au-dessus dudit premier relief de rigidification selon la hauteur de la paroi latérale externe (5).
- Elément de structure (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier relief de rigidification (11) montre une hauteur H1 inférieure ou égale à 50 % de la hauteur H3 de ladite paroi latérale, et/ou en ce que l’élément de structure (1) est un longeron de châssis.
- Elément de structure (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’élément de structure (1) montre au niveau du premier relief de rigidification (11) une largeur L1 d’au moins 1,2 fois la largeur minimale L3 montrée par l’élément de structure (1) entre ses deux parois latérales en dehors du ou des reliefs de rigidification (11, 13) ; et/ou en ce que la zone de renfort (7) présente une résistance mécanique Rm1 d’au moins 400 MPa telle que mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse.
- Elément de structure (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la zone de renfort (7) de ladite paroi latérale est formée par au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur ; de préférence : la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur d’au moins 1,1 fois l’épaisseur montrée par la tôle en dehors de ladite bande de surépaisseur; et/ou la bande de tôle montrant une surépaisseur a une épaisseur e1 d’au moins 1,1 mm.
- Elément de structure (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu‘il est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne (3) soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe (5) par un deuxième profilé, lesdits profilés étant assemblés par des feuillures de jonction (9) ; et en ce que les feuillures de jonction (9) du deuxième profilé montrent une épaisseur e2 inférieure ou égale à 1,1 mm.
- Elément de structure (1) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la zone de renfort (7) de ladite paroi latérale est formée par au moins une bande de tôle constituée d’un acier choisi parmi les aciers à haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 300 à 700 MPa, les aciers à très haute limite élastique montrant une limite d’élasticité allant de 800 à 1000 MPa et les aciers à ultra haute limite élastique montrant une limite d’élasticité de 1100 à 1500 MPa, la limite élastique étant mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016 et selon la direction transverse.
- Elément de structure (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne (3) soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe (5) par un deuxième profilé, et en ce que le deuxième profilé est formé par l’assemblage de différentes tôles jointes bout à bout, et ce qu’au moins une des tôles formant la zone de renfort (7) est formée en une nuance d’acier montrant une résistance mécanique supérieure à au moins une autre tôle et/ou montre une épaisseur e1 supérieure à une épaisseur e2 montrée par une autre tôle.
- Elément de structure (1) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’élément de structure (1), ou au moins un des profilés constituant ledit élément de structure (1), est produit par un procédé de fabrication additive ; ou caractérisé en ce qu’il est formé par l’assemblage d’au moins deux profilés de sorte à ce que la paroi latérale interne (3) soit formée par un premier profilé et la paroi latérale externe (5) par un deuxième profilé, et en ce que le deuxième profilé est formé par une tôle unique présentant au moins une bande de tôle montrant une surépaisseur obtenue par un procédé comprenant une étape de laminage flexible.
- Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend au moins un élément de structure (1) selon l’une des revendications 1 à 9.
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2019
- 2019-09-06 FR FR1909834A patent/FR3100522B1/fr active Active
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