Titre de l'invention : Soubassement de caisse pour véhicule hybride ou électrique doté de longerons latéraux renforcés

[Domaine technique]

[1] La présente invention revendique la priorité de la demande française 2207385 déposée le 19 juillet 2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. La présente invention concerne d’une manière générale le soubassement de caisse des véhicules automobiles de type hybride ou électrique dotés d’une batterie de propulsion. Elle vise en particulier un tel soubassement de caisse pourvue de longerons latéraux renforcés.

[Technique antérieure]

[2] Un véhicule automobile de type hybride ou électrique comprend, pour son fonctionnement, un moteur électrique et éventuellement un moteur à combustion couplé audit moteur électrique. Au moins une batterie de propulsion est également prévue dans un tel véhicule pour alimenter le moteur électrique.

[3] Le soubassement de caisse d’un tel véhicule hybride ou électrique comporte classiquement un plancher avant s’étendant longitudinalement entre le tablier avant et le plancher arrière, et transversalement entre deux longerons latéraux de soubassement.

[4] Un tel longeron latéral de soubassement comprend généralement un corps creux allongé de section transversale fermée et constitué d’une partie interne de longeron ainsi que d’une partie externe de longeron fixées l’une à l’autre.

[5] Le soubassement de caisse comporte également au moins une traverse d'assise avant fixée sur le dessus du plancher avant et s’étendant transversalement entre les deux longerons latéraux de soubassement sous la première rangée d'assises.

[6] Les longerons latéraux de soubassement et la ou les traverses d'assise avant participent à la rigidité du soubassement de caisse et permettent en cas de choc latéral de limiter efficacement les intrusions dynamiques des portes dans l'habitacle du véhicule.

[7] En effet, lors de la survenance d’un tel choc latéral, une grande partie des efforts résultants transite par ces éléments qui sont dimensionnés en conséquence.

[8] Lors d’un choc latéral poteau, et plus particulièrement lorsque ce choc est occasionné au niveau d’une batterie de propulsion d’un véhicule hybride ou électrique, un enfoncement même léger du longeron latéral correspondant causé par l’écrasement de la ou des traverses d’assise peut entraîner une déformation de la batterie de propulsion et la détérioration de certaines de ses cellules électrochimiques engendrant un risque d’électrocution ou de brûlures chimiques pour les passagers.

[9] Afin de réduire les efforts subis par la ou les traverses d’assise de sorte à limiter l’enfoncement du longeron lors d’un tel choc latéral, il est connu notamment du document FR 3 081 418 A1 , de ménager, à l’intérieur du corps creux de chaque longeron latéral de soubassement, un renfort intérieur s’étendant longitudinalement le long de ce corps creux.

[10] Un tel renfort intérieur est prévu pour venir s’écraser contre la partie interne du corps creux du longeron de sorte à absorber une portion importante de l’énergie du choc afin de limiter les efforts transmis à la ou aux traverses d’assises.

[11] Malheureusement, les protocoles d’essais choc latéral montrent que ce renfort intérieur ne s’écrase que partiellement du fait de la déformation trop importante de la partie interne du corps creux du longeron provoquée par la ou les extrémités correspondantes de la ou des traverses d’assise.

[Exposé de l’invention]

[12] La présente invention vise donc à améliorer la situation.

[13] Elle propose à cet effet un soubassement de caisse pour véhicule automobile de type hybride ou électrique, comportant un plancher s’étendant transversalement entre deux longerons latéraux de soubassement ainsi qu’au moins une traverse d’assise fixée sur le dessus dudit plancher et s’étendant transversalement entre les deux dits longerons latéraux auxquels elle est fixée ; chaque dit longeron latéral comprenant un corps creux allongé de section transversale fermée et constitué d’une partie interne de longeron ainsi que d’une partie externe de longeron fixées l’une à l’autre, chaque dit longeron latéral comprenant également un renfort intérieur s’étendant longitudinalement le long et à l’intérieur de son corps creux ; caractérisé en ce que chaque dit longeron latéral comporte en outre un renfort extérieur rapporté fixement contre la face extérieure d’une zone de ladite partie interne de longeron située en vis-à-vis de ladite au moins une traverse d’assise.

[14] L’ajout d’un tel renfort extérieur de longeron permet, en cas de choc latéral, de limiter la déformation de la partie interne du corps creux du longeron causée par la ou les extrémités correspondantes de la ou des traverses d’assise, de sorte à optimiser l’écrasement du renfort intérieur contre cette partie interne et à maximiser l’absorption de l’énergie de ce choc par ce renfort intérieur.

[15] Les efforts résiduels transmis à la ou aux traverses d’assise sont ainsi très nettement réduits ce qui permet de limiter considérablement l’écrasement de cette ou de ces traverses et donc les risques de déformation de la batterie de propulsion du véhicule.

[16] Par ailleurs, le fait que ce renfort extérieur s’étende uniquement sur une zone de la partie interne de longeron permet de limiter l’augmentation de masse du longeron latéral. L’invention permet également de conserver une même référence de pièce pour les parties interne et externe de longeron de l’ensemble des versions d’un même modèle de véhicule pourvues ou non d’une batterie de propulsion (les longerons latéraux des versions non hybrides ou électriques étant dépourvus des renforts intérieur et extérieur).

[17] Selon des caractéristiques préférées dudit soubassement de caisse selon l’invention :

- la partie interne de chaque dit longeron latéral présente en section un profil en forme de U couché et comprend une âme latérale ainsi que deux semelles supérieure et inférieure s’étendant à l’opposé dudit plancher depuis cette âme latérale, ledit renfort extérieur de chaque dit longeron latéral présentant en section un profil en forme de L inversé et comprenant une aile latérale apposée contre la face extérieure de ladite âme latérale ainsi qu’une aile supérieure s’étendant à l’opposé dudit plancher depuis cette âme latérale en étant apposée contre la face extérieure de ladite semelle supérieure ;

- chaque extrémité latérale de ladite au moins une traverse d’assise est fixée au longeron latéral correspondant par l’intermédiaire de pattes saillant transversalement de ladite extrémité et soudées sur l’aile supérieure du renfort extérieur de ce longeron ;

- l’aile latérale de chaque dit renfort extérieur s’étend verticalement de part et d’autre dudit plancher sur au moins la majeure partie de la hauteur de l’âme latérale de la partie interne du longeron correspondant ;

- le renfort extérieur de chaque dit longeron latéral présente des découpes réalisées au niveau de certaines zones respectives de la partie interne de ce longeron pourvues de trous de fixation ;

- le renfort extérieur de chaque dit longeron latéral est obtenu à partir d’une feuille de tôle métallique en acier double phase présentant une épaisseur comprise entre 1 ,5 et 2,5 millimètres ;

- le renfort intérieur de chaque dit longeron latéral est constitué par un profilé métallique obtenu par extrusion ;

- le renfort intérieur de chaque dit longeron latéral présente une structure alvéolaire composée d’une enveloppe extérieure et d'un réseau de cloisons intérieures quadrillant le volume intérieur ce cette enveloppe ; et/ou

- ledit soubassement comporte deux dites traverses d’assise écartées longitudinalement l’une de l’autre.

[18] L’invention vise également sous un second aspect, un véhicule automobile comportant un tel soubassement de caisse.

[Brève description des dessins]

[19] L’exposé de l’invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d’un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- [Fig 1] représente une vue partielle en perspective d’une structure de caisse d’un véhicule de type hybride ou électrique comprenant un soubassement de caisse selon l’invention doté de deux longerons latéraux bordant latéralement un plancher avant ;

- [Fig 2] est une vue éclatée en perspective de l’un des deux longerons latéraux du soubassement de caisse de la figure 1 ;

- [Fig 3] représente une vue en perspective sous un autre angle du longeron latéral de la figure 2 en configuration assemblée ; et

- [Fig 4] est une vue en perspective du renfort extérieur de l’un des deux longerons latéraux du soubassement de caisse de la figure 1 .

[Description détaillée]

[20] La figure 1 est une vue partielle d’une structure de caisse 1 d’un véhicule automobile de type hybride ou électrique.

[21] On définit par rapport à ce véhicule un repère orthogonal direct XYZ comprenant trois axes perpendiculaires deux à deux, à savoir :

- un axe longitudinal horizontal X, parallèle au sol et orienté selon la direction générale de déplacement du véhicule ;

- un axe transversal horizontal Y, également parallèle au sol et perpendiculaire à l’axe X ; et

- un axe vertical Z, perpendiculaire au sol ainsi qu’au plan XY horizontal.

[22] Dans la description qui va suivre et par convention, les termes « inférieur », « supérieur », « avant » et « arrière » s’entendront par rapport à l’orientation générale du véhicule. Les termes « inférieur » et « bas » indiqueront une proximité avec le sol plus importante selon la direction verticale que les termes « supérieur » ou « haut ». Le terme « avant » indiquera un positionnement orienté vers le devant d’un véhicule selon la direction horizontale et le terme « arrière » indiquera un positionnement orienté vers l’arrière d’un véhicule selon la même direction horizontale.

[23] Les termes « externe » et « interne » seront quant à eux utilisés pour définir la position relative d'un élément par référence à l'axe longitudinal médian du véhicule. L’élément le plus proche de cet axe sera ainsi qualifié d’interne par opposition à l’autre élément plus éloigné de ce même axe qui sera quant à lui qualifié d’externe.

[24] Par ailleurs, le terme « sensiblement » sera utilisé pour indiquer qu’un léger écart est admis par rapport à une position ou disposition nominale prédéterminée, tout en restant inclus dans le cadre de l’invention. Par exemple, « sensiblement vertical » indiquera qu’un écart de l’ordre de 20° par rapport à une orientation strictement perpendiculaire est admis dans le cadre de l’invention.

[25] En référence à la figure 1 , la structure de caisse 1 comporte un soubassement de caisse 2 selon l’invention comprenant un plancher avant 3 s’étendant longitudinalement entre le tablier avant 4 et le plancher arrière 5 destiné à supporter les sièges arrière (également nommés « sièges de rang deux »), et transversalement entre deux longerons latéraux de soubassement 10 (seul le longeron latéral gauche 10 étant visible sur cette figure 1 ).

[26] Un pied milieu 6 séparant les portes latérales avant et arrière relie chaque longeron latéral 10 à un cadre latéral de pavillon correspondant 7 du véhicule (seul le pied milieu gauche 6 et une portion du cadre latéral de pavillon gauche 7 étant représentés sur la figure 1 ).

[27] Une batterie de propulsion non visible sur cette figure 1 est en outre implantée sous le plancher avant 3 du véhicule entre les deux longerons latéraux de soubassement 10.

[28] Le soubassement de caisse 2 comporte également deux traverses métalliques d’assise 8, 9 écartées longitudinalement l’une de l’autre et fixées sur le dessus du plancher avant 3 en s’étendant transversalement entre les deux longerons latéraux de soubassement 10 auxquels elles sont également fixées.

[29] La première traverse d’assise 8 se trouve à l’aplomb des deux pieds milieu 6 tandis que la seconde 9 est située en avant de ces derniers.

[30] Présentent une section en forme de U inversé (c’est-à-dire ouverte vers le bas), ces traverses d’assises avant 8, 9 constituent des supports d’ancrage pour les armatures d’assises des sièges avant par l’intermédiaire de deux couples de glissières non représentées comprenant chacune, de façon classique, un rail inférieur dont les deux extrémités sont respectivement fixées sur l’une et l’autre de ces traverses 8, 9 ainsi qu’un rail supérieur monté coulissant sur le rail inférieur et lié rigidement à une partie latérale inférieure correspondante de l’armature d’assise d’un siège correspondant.

[31] En référence à la figure 2, chaque longeron latéral de soubassement 10 comporte un corps creux allongé 11 de section transversale fermée délimitant une cavité intérieure de section sensiblement carrée, ce corps creux étant constitué d’une partie interne de longeron 12 et d’une partie externe de longeron 13.

[32] Ces parties interne 12 et externe 13 formant le corps creux 11 sont obtenues chacune par emboutissage à partir d’une ou plusieurs feuilles de tôle métallique, préférentiellement en acier à double phase et présentant avantageusement une épaisseur comprise entre 1 ,2 et 1 ,4 millimètres.

[33] La partie interne 12 de chaque longeron 10 présente en section un profil sensiblement en forme de U couché et dont l’ouverture est tournée à l’opposé du plancher avant 3 du véhicule auquel elle est fixée. Cette partie interne 12 comprend une âme latérale sensiblement verticale 12A ainsi que deux semelles supérieure 12B et inférieure 12C s’étendant sensiblement horizontalement à l’opposé du plancher avant 3 depuis cette âme latérale 12A. Les semelles supérieure 12B et inférieure 12C se prolongent chacune à l’opposé de l’âme latérale 12A respectivement par une feuillure supérieure de jonction 12D et par une feuillure inférieure de jonction 12E repliées vers l'extérieur du U.

[34] De constitution semblable à la partie interne, la partie externe 13 de chaque longeron 10 présente en section un profil sensiblement en forme de U couché et dont l’ouverture est tournée en direction du plancher avant 3 du véhicule. Cette partie externe 13 comprend une âme latérale sensiblement verticale 13A ainsi que deux semelles supérieure 13B et inférieure 13C s’étendant sensiblement horizontalement en direction du plancher avant 3 depuis cette âme latérale 13A. Les semelles supérieure 13B et inférieure 13C se prolongent chacune à l’opposé de l’âme latérale 13A respectivement par une feuillure supérieure de jonction 13D et par une feuillure inférieure de jonction 13E repliées vers l'extérieur du U.

[35] Les parties interne 12 et externe 13 de chaque longeron 10 sont fixées l’une à l’autre par la soudure de leurs feuillures supérieures de jonction 12D, 13D et par celle de leurs feuillures inférieures de jonction 12E, 13E.

[36] Chaque longeron 10 comporte également un renfort intérieur 14 s’étendant longitudinalement le long et à l’intérieur dudit corps creux 11 auquel il est rigidement fixé. [37] Ce renfort intérieur de longeron 14 est constitué en l’espèce par un profilé métallique obtenu de préférence par extrusion et réalisé avantageusement en aluminium ou dans un alliage d’aluminium.

[38] Doté d’une section transversale de forme sensiblement rectangulaire ou carrée et occupant la majeure partie du volume intérieur du corps creux 11 , le renfort intérieur de longeron 14 présente une structure alvéolaire composée d’une enveloppe extérieure 14A de section rectangulaire et d'un réseau de cloisons intérieures 14B quadrillant le volume intérieur ce cette enveloppe 14A.

[39] Chaque longeron 10 comprend en outre un renfort extérieur 15 rapporté fixement contre la face extérieure d’une zone centrale de la partie interne 12 du corps creux 11 du longeron 10, située en vis-à-vis des extrémités latérales correspondantes des deux traverses d’assise avant 8, 9.

[40] Le renfort extérieur 15 de chaque longeron 10 est obtenu par emboutissage à froid à partir d’une feuille de tôle métallique préférentiellement en acier à double phase (par exemple, en DP 780) et présentant avantageusement une épaisseur comprise entre 1 ,5 et 2,5 millimètres.

[41] Présentant en section un profil transversal en forme de L inversé, chaque renfort extérieur 15 comprend une aile latérale sensiblement verticale 15A apposée contre la face extérieure de l’âme latérale 12A de la partie interne 12 du corps creux 11 du longeron correspondant 10, ainsi qu’une aile supérieure 15B s’étendant sensiblement horizontalement à l’opposé du plancher avant 3 depuis cette âme latérale 15A et étant apposée contre la face extérieure de la semelle supérieure 12B de cette partie interne 12.

[42] De manière avantageuse et tel qu’illustré par la figure 3, l’aile latérale 15A de chaque dit renfort extérieur 15 s’étend verticalement de part et d’autre du plancher avant 3 sur au moins la majeure partie de la hauteur de l’âme latérale 12A de la partie interne 12 du longeron correspondant 10.

[43] Son aile supérieure 15B s’étend quant à elle transversalement sur au moins la majeure partie de la largeur de semelle supérieure 12B de la partie interne 12 du longeron correspondant 10.

[44] Comme illustré par la figure 1 , chaque extrémité latérale des traverses d’assise 8, 9 est fixée au longeron latéral correspondant 10 par l’intermédiaire de pattes 8A, 9A saillant transversalement de ladite extrémité et soudées sur l’aile supérieure 15B du renfort extérieur 15 de ce longeron latéral 10.

[45] Tel qu’illustré par les figures 3 et 4, le renfort extérieur 15 de chaque longeron latéral 10 présente avantageusement un certain nombre de découpes 16 réalisées au niveau de certaines zones respectives de la partie interne 12 de ce longeron 10 pourvues de trous 17 prévus pour la fixation par clipsage d’agrafes d’attaches de faisceaux électriques non représentées.

[46] Selon des variantes de réalisation non représentées, le soubassement de caisse peut être conformé différemment et ne comprendre par exemple qu’une seule traverse d’assise.

[47] De nombreuses autres variantes sont également possibles et on rappellera à cet égard que l’invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe également toutes les variantes d’exécution à la portée de l'homme du métier.