Domaine technique de l'invention

L'invention concerne une partie centrale de soubassement de caisse structurelle de véhicule automobile, destinée à délimiter la partie inférieure d'un habitacle du véhicule et à être interposée entre des parties structurelles avant et arrière.

L'invention a pour objet également une caisse structurelle de véhicule automobile comprenant une telle partie centrale de soubassement.

État de la technique

Actuellement, les soubassements de caisse de véhicule automobile sont dédiés a une motorisation donnée choisie parmi le thermique ou l'électrique. Pour une même plate-forme d'un véhicule, il faut donc concevoir et fabriquer un soubassement associé à la motorisation thermique et un autre soubassement, différent, associé à la motorisation électrique. Pour les moteurs thermiques implantés dans une unité structurelle avant de la caisse, le réservoir de carburant est implanté sous le plancher de l'unité structurelle arrière. Le plancher de la partie centrale de soubassement est un plancher situé à une hauteur telle qu'il s'étend en dessous des bavolets qui bordent les bords longitudinaux de la partie centrale. Pour les véhicules électriques par contre, les soubassements sont dédiés uniquement à ce type de motorisation et ne peuvent pas être utilisés dans le cadre d'une motorisation thermique. Notamment, la partie centrale de soubassement comprend un plancher agencés en deux zones à deux hauteurs différentes : une zone arrière haute qui permet de ménager un volume sous le plancher pour recevoir une batterie de stockage d'énergie électrique destinée à alimenter en électricité le moteur thermique d'entraînement et une zone avant basse qui délimite, du côté de l'habitacle, un volume adapté à la réception des pieds des occupants du véhicule.

Cette problématique de devoir constituer une paire de soubassements respectivement dédiés à la motorisation thermique et à la motorisation électrique envisagée sur une même plateforme, se répercute pour chaque longueur recherchée de véhicule : il est nécessaire de constituer autant de telles paires de soubassements que de longueurs recherchées du véhicule pour une même plateforme, par exemple une telle paire dans le cas d'un véhicule à deux places assises et une autre telle paire dans le cas d'un véhicule à quatre places assises.

Objet de l'invention

Le but de la présente invention est de proposer une gamme d'au moins deux types différents de véhicules automobile ayant une partie centrale de soubassement de caisse structurelle de véhicule automobile qui remédie aux inconvénients listés ci-dessus.

Notamment, un objet de l'invention est de fournir une telle partie centrale de soubassement et une caisse structurelle qui permettent de gérer une mixité entre la motorisation électrique et la motorisation thermique pour une même plate-forme et qui facilite l'adaptation en longueur du véhicule, en limitant la simplicité, les coûts et la flexibilité.

Cet objet peut être atteint grâce à une gamme d'au moins deux types différents de véhicule automobiles comprenant chacun une caisse structurelle comprenant une partie centrale de soubassement délimitant la partie inférieure de l'habitacle de chaque type de véhicule, le véhicule du premier type étant pourvu d'un moteur thermique d'entraînement du véhicule monté sur une partie structurelle arrière de la caisse structurelle, tandis que le véhicule du deuxième type est pourvu d'un moteur électrique d'entraînement du véhicule monté sur la partie structurelle arrière de la caisse structurelle, caractérisé en ce que la partie centrale de soubassement comprend :

- un ensemble de premiers éléments d'interface permettant le montage sur la partie centrale de soubassement de composants d'un premier type associés au véhicule du premier type,

- et un ensemble de deuxièmes éléments d'interface permettant le montage sur la partie centrale de soubassement de composants d'un deuxième type associés au véhicule du deuxième type, un bord arrière de la partie centrale de soubassement du premier type et un bord arrière de la partie centrale de soubassement du deuxième type étant équipés d'un même élément d'interface pour le raccordement à la partie structurelle arrière de la caisse structurelle.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, considérées isolément ou en combinaison : - l'ensemble de premiers éléments d'interface et l'ensemble de deuxièmes éléments d'interface sont agencés dans une même zone de la partie centrale de soubassement selon une direction longitudinale du véhicule ; - la longueur de la partie centrale de soubassement selon la direction longitudinale est configurée de sorte que la partie centrale de soubassement permet de recevoir deux places assises décalées selon une direction latérale du véhicule, la partie centrale de soubassement constituant un premier type de partie centrale de soubassement ; - l'ensemble de premiers éléments d'interface sont agencés dans une première zone de la partie centrale de soubassement selon la direction longitudinale et l'ensemble de deuxièmes éléments d'interface sont agencés dans une deuxième zone de la partie centrale de soubassement selon la direction longitudinale, les première et deuxième zones étant distinctes ;

- la longueur de la partie centrale de soubassement selon la direction longitudinale est configurée de sorte que la partie centrale de soubassement permet de recevoir quatre places assises réparties en deux rangs décalés dans la direction longitudinale et incluant chacun deux places assises décalées selon la direction latérale du véhicule, la partie centrale de soubassement constituant un deuxième type de partie centrale de soubassement, notamment configuré de sorte à inclure la partie centrale de soubassement du premier type ;

- les première et deuxième zones sont décalées entre elles suivant la direction longitudinale et constituées respectivement par une zone arrière de la partie centrale de soubassement et par une zone avant de la partie centrale de soubassement ;

- l'ensemble de premiers éléments d'interface comprennent des éléments permettant de monter, sous un plancher de la partie centrale de soubassement, un réservoir de stockage d'un carburant destiné à alimenter le moteur thermique d'entraînement et les organes associés au fonctionnement dudit réservoir et en ce que l'ensemble de deuxièmes éléments d'interface comprennent des éléments permettant de monter, sous le plancher de la partie centrale de soubassement, une batterie de stockage de l'énergie électrique destinée à alimenter le moteur électrique d'entraînement et les organes associés au fonctionnement de ladite batterie ;

- le long de chacun de ses bords longitudinaux, la partie centrale de soubassement comprend un bavolet et en ce que le plancher de la partie centrale de soubassement est monté en partie haute du bavolet de sorte à ménager un espace sous le plancher, du côté opposé à l'habitacle suivant une direction verticale, ledit espace pouvant indifféremment loger soit ledit réservoir soit la batterie ;

L'invention a également pour objet une caisse structurelle de véhicule automobile, comprenant une partie centrale de soubassement d'une gamme d'au moins deux types différents de véhicules automobiles ayant tout ou partie des caractéristiques précédentes, et une partie structurelle arrière solidaire du bord arrière de la partie centrale de soubassement, la partie structurelle arrière portant indifféremment soit le moteur thermique d'entraînement associé aux composants montés sur la partie centrale de soubassement via l'ensemble de premiers éléments d'interface ou soit le moteur électrique d'entraînement associé aux composants montés sur la partie centrale de soubassement via l'ensemble de deuxièmes éléments d'interface.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention :

- la caisse structurelle comprend une partie structurelle avant incluant au moins un longeron avant, l'ensemble étant agencé de sorte que la partie centrale de soubassement est interposée entre la partie structurelle avant et la partie structurelle arrière selon la direction longitudinale, et en ce que la caisse structurelle comprend au moins une pièce de structure assurant une reprise d'efforts et/ou une transmission d'efforts d'une part entre le longeron avant et au moins un bavolet agencé le long d'un bord longitudinal de la partie centrale de soubassement, d'autre part entre le longeron avant et un tunnel longitudinal de structure de la partie centrale de soubassement centré dans la largeur de la partie centrale de soubassement. - le tunnel longitudinal de structure est délimité par une pièce en forme de profilé rapportée sur le plancher de la partie centrale de soubassement de sorte à être orientée dans la direction longitudinale et à délimiter, en combinaison avec le plancher, un corps creux de renfort de forme tubulaire, ayant une section présentant un contour fermé, disposé au- dessus du plancher.

Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 est une vue en perspective illustrant un éclaté d'une partie d'un véhicule automobile équipée d'une partie centrale de soubassement selon l'invention,

- la figure 2 est une vue de dessus de la caisse structurelle dans le cas d'une motorisation thermique, équipée du premier type de partie centrale de soubassement,

- la figure 3 est une vue de dessus de la caisse structurelle dans le cas d'une motorisation électrique, équipée du deuxième type de partie centrale de soubassement,

- la figure 4 est une vue de dessus de la caisse structurelle dans le cas d'une motorisation thermique, équipée du premier type de partie centrale de soubassement,

- la figure 5 est une vue de dessus de la caisse structurelle dans le cas d'une motorisation électrique, équipée du deuxième type de partie centrale de soubassement,

- les figures 6 et 7 illustrent en vue de dessus les parties centrales de soubassement respectivement du premier type et du deuxième type,

- la figure 8 est une vue en coupe selon un plan de coupe latéral- vertical d'une zone de la partie centrale de soubassement située à proximité d'un bavolet, et

- la figure 9 est une vue en perspective avant d'une caisse structurelle équipée d'une partie centrale de soubassement selon l'invention.

Description de modes préférentiels de l'invention

La description qui va suivre est faite en référence à un repère orthonormé (X, Y, Z) associé classiquement à un véhicule automobile, dans lequel X est la direction longitudinale horizontale avant-arrière du véhicule, Y est la direction transversale droite-gauche qui est horizontale et perpendiculaire à X, et Z est la direction verticale conjointement perpendiculaire aux directions X et Y. Ces directions peuvent être considérées comme liées à la caisse structurelle du véhicule et donc aussi au véhicule automobile.

La partie centrale de soubassement 10 de caisse structurelle de véhicule automobile, notamment visible sur les figures 2 à 7 et destinée à délimiter la partie inférieure d'un habitacle du véhicule, comprend :

un ensemble de premiers éléments d'interface permettant le montage sur la partie centrale de soubassement 10 de composants d'un premier type associés au fonctionnement d'un moteur thermique d'entraînement 1 1 du véhicule destiné à être monté sur une partie structurelle arrière 100 de la caisse structurelle solidaire de la partie centrale de soubassement 10,

et un ensemble de deuxièmes éléments d'interface permettant le montage sur la partie centrale de soubassement 10 de composants d'un deuxième type associés au fonctionnement d'un moteur électrique d'entraînement 12 du véhicule destiné à être monté sur ladite partie structurelle arrière 100.

En référence aux figures 2 et 3 qui concernent un premier type de partie centrale de soubassement 10 défini plus loin, l'ensemble de premiers éléments d'interface et l'ensemble de deuxièmes éléments d'interface peuvent, dans cette variante, être agencés dans une même zone unique de la partie centrale de soubassement 10 selon la direction longitudinale X. Cette zone unique est repérée A sur les figures 2 et 3. Pour constituer le premier type de partie centrale de soubassement 10, la longueur L1 (figure 6) de la partie centrale de soubassement 10 selon la direction longitudinale X est de préférence configurée de sorte que la partie centrale de soubassement 10 permet de recevoir deux places assises décalées entre elles selon la direction latérale Y. En référence maintenant aux figures 4 et 5 qui concernent un deuxième type de partie centrale de soubassement 10 défini plus loin, l'ensemble de premiers éléments d'interface sont agencés dans une première zone B de la partie centrale de soubassement 10 selon la direction longitudinale X et l'ensemble de deuxièmes éléments d'interface sont agencés dans une deuxième zone C de la partie centrale de soubassement 10 selon la direction longitudinale X, les première et deuxième zones B et C étant distinctes.

Dans ce qui précède, que ce soit pour la zone unique A évoquée pour le premier type de partie centrale de soubassement 10 et pour les première et deuxième zones B et C évoquées pour le deuxième type de partie centrale de soubassement, une « zone » s'entend de préférence comme une partie de la partie centrale de soubassement 10 délimitée sur une fraction de la longueur de la partie centrale 10 selon la direction longitudinale X et dans le même temps sur la totalité de la largeur de la partie centrale 10 selon la direction latérale Y.

Pour constituer le deuxième type de partie centrale de soubassement 10, la longueur L2 (figure 7) de la partie centrale de soubassement 10 selon la direction longitudinale X est de préférence configurée de sorte que la partie centrale de soubassement 10 permet de recevoir quatre places assises réparties en deux rangs décalés entre eux selon la direction longitudinale X et incluant chacun deux places assises décalées entre elles selon la direction latérale Y du véhicule. De préférence, le deuxième type de partie centrale de soubassement 10 est configuré de sorte à inclure la partie centrale de soubassement 10 du premier type. Notamment, c'est la fraction avant (suivant la direction longitudinale X) de la partie centrale 10 du deuxième type qui est identique à la partie centrale 10 du premier type, la partie centrale de deuxième type incluant en complément une fraction arrière supplémentaire. Ces fractions arrière et avant sont d'un seul tenant pour finalement constituer une partie centrale du deuxième type monobloc. Au sein d'une caisse structurelle incluant une partie centrale de soubassement selon le deuxième type, cette fraction supplémentaire arrière assure le raccordement et la cohésion, pour les transmissions et encaissement d'efforts d'une partie à l'autre, entre la partie centrale de soubassement 10 selon le premier type et la partie structurelle arrière 100.

La solution décrite ici permet de prendre en compte, pour la partie centrale de soubassement 10 d'une même plateforme de véhicule, les contraintes liées à la motorisation thermique et à la motorisation électrique pour un véhicule qui soit indifféremment de type à 2 places ou à 4 places. Autrement dit, chaque partie centrale de soubassement décrite ici permet d'être indifféremment utilisée sélectivement dans le cadre d'une utilisation mettant en œuvre une motorisation thermique via le moteur thermique 1 1 et dans le cadre d'une utilisation mettant en œuvre une motorisation électrique via le moteur électrique 12. La conception de la partie centrale de soubassement de la plateforme concernée permet de recevoir l'ensemble des interfaces des composants pour le moteur thermique (principalement le réservoir de carburant et les organes associés) ainsi que l'ensemble des composants pour le moteur électrique (principalement la batterie et les organes associés). De plus, la mise à longueur du plancher central, entre la longueur L1 et L2, permet de passer d'une plateforme pour véhicule à 4 places à un véhicule à 2 places ou réciproquement. Une même plateforme permet d'être adaptée et de prendre en compte la diversité entre la configuration à deux places et la configuration à quatre places ainsi que le type de motorisation entre la nature électrique et la nature thermique.

Selon un mode de réalisation, le bord arrière 13 de la partie centrale de soubassement 10 du premier type et le bord arrière 14 de la partie centrale de soubassement du deuxième type sont équipés d'un même élément d'interface pour le raccordement à la partie structurelle arrière 100 de la caisse structurelle. Autrement dit, l'élément d'interface du bord arrière 13 du premier type de partie centrale de soubassement 10 assurant le raccordement à la partie arrière 100 de la caisse structurelle et l'élément d'interface du bord arrière 14 du deuxième type de partie centrale de soubassement 10 assurant le raccordement à la partie arrière 100 de la caisse structurelle sont identiques.

De la manière illustrée sur les figures 4 et 5, la première zone B et la deuxième zone C sont décalées entre elles suivant la direction longitudinale X et constituées respectivement par une zone arrière de la partie centrale de soubassement 10 et par une zone avant de la partie centrale de soubassement 10, vu selon la direction longitudinale X.

L'ensemble de premiers éléments d'interface comprennent des éléments permettant de monter, sous un plancher 17 (figure 8) de la partie centrale de soubassement 10, un réservoir 16 de stockage d'un carburant destiné à alimenter le moteur thermique d'entraînement 1 1 et les organes associés au fonctionnement dudit réservoir 16 et du moteur thermique 1 1 . L'ensemble de deuxièmes éléments d'interface comprennent des éléments permettant de monter, sous le plancher 17 de la partie centrale de soubassement 10, une batterie 15 de stockage de l'énergie électrique destinée à alimenter le moteur électrique d'entraînement 12 et les organes associés au fonctionnement de ladite batterie 15 et du moteur électrique 12.

Dans le deuxième type de partie centrale 10, la batterie 15 de stockage d'électricité destinée à alimenter le moteur électrique d'entraînement 12 dans la version électrique n'est donc pas montée dans la zone destinée à recevoir le réservoir 16 à carburant de la version thermique. L'espace laissé libre par le réservoir 16 dans la première zone B lorsque la motorisation électrique est utilisée est vacant. Cet espace est dimensionné et structuré pour absorber l'énergie transmise lors de différents chocs (frontaux, arrière et poteau), sans se déformer afin de respecter les critères d'intégrité structurelle.

Le long de chacun de ses bords longitudinaux, la partie centrale de soubassement comprend un bavolet 18 (figures 8 et 9). De préférence, la partie centrale de soubassement 10 comprend donc ce bavolet 18 qui est un élément structurel allongé, orienté selon la direction longitudinale X, qui appartient à la caisse structurelle et est implanté au niveau de l'un des bords longitudinaux droit ou gauche du soubassement. Le bavolet 18 peut se présenter sous la forme d'un corps creux de renfort, de forme tubulaire de section à contour fermé orienté suivant la direction longitudinale X. Le bavolet 18 délimite une cavité 19 tubulaire. Le plancher 17 de la partie centrale de soubassement 10 est monté en partie haute du bavolet 18 de sorte à ménager un espace 20 sous le plancher 17, du côté opposé à l'habitacle suivant la direction verticale Z, ledit espace 20 pouvant indifféremment loger soit ledit réservoir 16 de stockage de carburant soit la batterie 15.

La caisse structurelle de véhicule automobile, illustrée par exemple sur la figure 9, comprend une partie centrale de soubassement 10 décrite précédemment et une partie structurelle arrière 100 solidaire du bord arrière 13, 14 de la partie centrale de soubassement 10, la partie structurelle arrière 100 portant indifféremment soit le moteur thermique d'entraînement 1 1 associé aux composants montés sur la partie centrale de soubassement 10 via l'ensemble de premiers éléments d'interface ou soit le moteur électrique d'entraînement 12 associé aux composants montés sur la partie centrale de soubassement 10 via l'ensemble de deuxièmes éléments d'interface. Auirement dit, ia partie centraie de soubassement 10 est spécifique à chaque type de véhicuie en raison yne,jQn9u,eur,Jifférente,,, ..„

I véhicuie tandis que ia partie structurelle arrière 100 est identique dans

La caisse structurelle comprend une partie structurelle avant 200 incluant au moins un longeron avant 201 , l'ensemble étant agencé de sorte que la partie centrale de soubassement 10 est interposée entre la partie structurelle avant 200 et la partie structurelle arrière 100 selon la direction longitudinale X. La caisse structurelle comprend au moins une pièce de structure 202 assurant une reprise d'efforts et/ou une transmission d'efforts d'une part entre le longeron avant 201 et au moins l'un des bavolets 18 agencé le long d'un bord longitudinal de la partie centrale de soubassement 10, d'autre part entre le longeron avant 201 et un tunnel longitudinal de structure 21 de la partie centrale de soubassement 10 centré dans la largeur de la partie centrale de soubassement 10 et orienté suivant la direction longitudinale X.

Ladite au moins une pièce de structure 202 comprend un élément de liaison assurant une liaison entre la pièce de structure 202 et le bavolet 18 configurée de sorte à réaliser une reprise d'efforts longitudinaux par la pièce de structure 202 en provenance du bavolet 18 et/ou une transmission d'efforts longitudinaux depuis la pièce de structure 202 vers le bavolet 18, notamment en cas de choc avant ou arrière appliqué à un véhicule équipé de la partie centrale de soubassement 10. Sur la figure 9, la flèche F1 représente la transmission d'efforts longitudinaux depuis la pièce de structure 202 vers le bavolet 18 en cas de choc avant ou frontal appliqué sur la partie avant 200 d'un véhicule équipé de la partie centrale de soubassement 10.

Ladite au moins une pièce de structure 202 comprend un élément de liaison assurant une liaison entre la pièce de structure 202 et le tunnel longitudinal de structure 21 configurée de sorte à réaliser une reprise d'efforts longitudinaux par la pièce de structure 202 en provenance du tunnel longitudinal 21 et/ou une transmission d'efforts longitudinaux depuis la pièce de structure 202 vers le tunnel longitudinal 21 , notamment en cas de choc avant ou arrière appliqué à un véhicule équipé de la partie centrale de soubassement. Sur la figure, la flèche F2 représente la transmission d'efforts longitudinaux depuis la pièce de structure 202 vers le tunnel longitudinal 21 en cas de choc avant ou frontal appliqué sur la partie avant 200 d'un véhicule équipé de la partie centrale de soubassement 10. Un aménagement similaire peut être prévu de chaque côté droit et gauche de la caisse structurelle dans sa partie avant 200, à l'aide d'un longeron avant droit 201 et à l'aide d'un longeron avant gauche 201 décalés suivant la direction latérale Y, appartenant à la partie avant 200, ladite au moins une pièce de structure 202 assurant une coopération telle que précédemment définie entre les deux longerons avant 201 droit et gauche et respectivement les bavolets 18 droit et gauche. Ladite au moins une pièce de structure 202 peut notamment comporter une traverse avant reliant les extrémités arrière des deux longerons avant 201 et des pièces reliant cette traverse aux extrémités avant des deux bavolets 18 et du tunnel longitudinal 21 . Le tunnel longitudinal de structure 21 est délimité de préférence par une pièce en forme de profilé rapportée sur le plancher 17 de la partie centrale de soubassement 10 de sorte à être orientée dans la direction longitudinale X et à délimiter, en combinaison avec le plancher 17, un corps creux de renfort de forme tubulaire, ayant une section présentant un contour fermé, disposé au- dessus du plancher 17. Autrement dit, le corps creux délimité par le tunnel longitudinal 21 est disposé du côté de l'habitacle, évitant de manière très simple et à moindre coût tous les problèmes liés à la corrosion.

Par « corps creux », il est entendu de préférence le fait qu'il s'agit d'un corps délimitant une cavité ou un volume, fermé ou partiellement ouvert vers l'extérieur. La délimitation de telles cavités ou de tels volumes participe grandement à la raideur en compression, en flexion, en torsion, en cisaillement, de la partie de caisse structurelle, et permet de satisfaire les cahiers des charges fonctionnels subis classiquement par une partie de caisse.

Chaque corps creux de renfort est configuré (dimensionnement, orientation, forme de la section de coupe, organisation spatiale, etc.--) de sorte à encaisser une majorité des efforts (compression, torsion, cisaillement) subis par la partie centrale de soubassement 10 en cas de choc (avant, arrière, latéral, etc.-.--.--.-) appliqué à un véhicule équipé de cette partie 10.

Il convient aussi de préciser que le terme « de renfort » signifie de préférence que le corps creux ainsi délimité supporte la plus grande majorité, voire l'intégralité des entrées et des sorties d'efforts mécaniques subis par la partie centrale 10 concernée, en complément des bavolets 18.