TITRE : STRUCTURE DE VÉHICULE TERRESTRE À PIÈCES DE RENFORT POUR LA TRANSMISSION D’UN EFFORT TRANSVERSAL

Domaine technique de l’invention

La présente invention revendique la priorité de la demande française 2113697 déposée le 16 décembre 2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

L’invention concerne les véhicules terrestres, et plus précisément les structures qui font partie des parties avant de tels véhicules.

Etat de la technique

Certains véhicules terrestres, généralement de type automobile, comprennent, comme illustré sur la figure 1 , une partie avant comportant une structure SV comprenant notamment deux bras supérieurs BSj, droit (j = 1 ) et gauche (j = 2), deux éléments porteurs EPj, droit (j = 1 ) et gauche (j = 2), et un raidisseur transversal RT.

Les deux bras supérieurs BSj comprennent chacun des extrémités avant EV et arrière ER, et sont généralement situés au-dessus de ce que l’homme de l’art appelle des « brancards » BRj, droit (j = 1 ) et gauche (j = 2), faisant également partie de la structure. On notera que les deux brancards BRj sont généralement placés au-dessus de ce que l’homme de l’art appelle des « prolonges de berceau » PBj, droite (j = 1 ) et gauche (j = 2), comme illustré sur la figure 1 .

Les extrémités arrière ER des bras supérieurs BSj et des suspensions avant (non illustrées) sont solidarisées fixement et respectivement aux deux éléments porteurs EPj.

Le raidisseur transversal RT a des premières extrémités latérales EL1j opposées et solidarisées fixement et respectivement aux éléments porteurs EPj. Il fait généralement partie d’un ensemble de auvent EA, comprenant également un collecteur CA et une barre anti-rapprochement transversale BAT comportant deux secondes extrémités latérales EL2j opposées et associées i respectivement a deux pieces de support PSj qui sont respectivement solidarisées aux éléments porteurs EPj.

Lorsque le véhicule (terrestre) se déplace à haute vitesse et fait l’objet d’un choc partiellement frontal (ou « à faible recouvrement ») contre un objet rigide, comme par exemple un mur, l’extrémité avant EV de l’un des deux bras supérieurs BSj subit l’impact. Ce bras supérieur BSj va alors transmettre à l’élément porteur EPj, auquel il est solidarisé fixement, un effort transversal qui va le déformer et provoquer une déformation vers le haut de la barre antirapprochement transversale BAT qui est couplée à sa face supérieure (au niveau de sa coupelle de suspension CS) via la pièce de support PSj associée. La barre anti-rapprochement transversale BAT ne pouvant assurer correctement sa fonction et la première extrémité latérale EL1 j du raidisseur transversal RT n’étant pas suffisamment résistante au flambage, des déformations multiples surviennent, ce qui favorise l’encastrement du véhicule dans l’objet.

L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation lors d’un choc partiellement frontal (ou à faible recouvrement) contre un objet rigide.

Présentation de l’invention

Elle propose notamment à cet effet une structure destinée à faire partie d’une partie avant d’un véhicule terrestre et comportant, d’une première part, des bras supérieurs, droit et gauche, comprenant chacun des extrémités avant et arrière, d’une deuxième part, des éléments porteurs, droit et gauche, auxquels sont respectivement solidarisées fixement les extrémités arrière des bras supérieurs, et, d’une troisième part, un raidisseur transversal ayant des premières extrémités latérales opposées et solidarisées fixement et respectivement aux éléments porteurs.

Cette structure se caractérise par le fait qu’elle comprend aussi deux pièces de renfort, droite et gauche, conformées de manière à présenter une grande résistance au flambage, et solidarisées fixement à des sous-parties d’un élément porteur et d’une première extrémité latérale associés afin de permettre une transmission entre éléments porteurs d’une partie d’un effort transversal encaissé par l’un d’entre eux en cas de choc subi par l’extrémité avant du bras supérieur associe.

Grâce à cette transmission d’effort transversal subi entre éléments porteurs, lors d’un choc partiellement frontal du véhicule à haute vitesse contre un objet rigide, le comportement du véhicule est notablement amélioré et donc permet à ce dernier de ne pas (ou très peu) s’encastrer dans cet objet rigide.

La structure selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :

- chacune de ses pièces de renfort peut être conformée de manière à épouser des formes respectives de sous-parties des éléments porteurs et première extrémité latérale associés ;

- elle peut comprendre une barre anti-rapprochement transversale comprenant des secondes extrémités latérale opposées, droite et gauche, et solidarisées fixement chacune à une face supérieure d’une pièce de support, elle-même solidarisée fixement à une face supérieure d’un élément porteur associé. Dans ce cas, chacune des pièces de renfort peut être installée contre une face inférieure d’une sous-partie d’une première extrémité latérale associée et contre une face interne d’un élément porteur associé, et comprend une sous- partie avant solidarisée fixement par vissage à une sous-partie d’une pièce de support correspondante ;

- en présence de la dernière option, la sous-partie avant de chaque pièce de renfort peut avoir un bord faisant un angle aigu par rapport à une direction transversale du véhicule ;

- chacune de ses pièces de renfort peut être solidarisée fixement à un élément porteur et une première extrémité latérale associés par vissage et/ou soudage ;

- chacune de ses pièces de renfort peut comprendre une patte inférieure s’étendant vers le bas et s’appuyant contre une face interne latérale de l’élément porteur auquel elle est solidarisée fixement ;

- chacune de ses pièces de renfort peut être réalisée dans un acier à haute limite élastique ;

- chacune de ses pièces de renfort peut avoir une épaisseur comprise entre 1 mm et 2 mm ; - chacune de ses pieces de renfort peut etre conformée par emboutissage et/ou pliage.

L’invention propose également un véhicule terrestre, éventuellement de type automobile, et comprenant une partie avant comportant une structure du type de celle présentée ci-avant.

Brève description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »)), sur lesquels :

[Fig. 1] illustre schématiquement, dans une vue en perspective du côté avant, une partie avant d’un véhicule terrestre comprenant un exemple de réalisation d’une structure selon l’invention,

[Fig. 2] illustre schématiquement, dans une vue en perspective du côté avant, une sous-partie gauche de la structure de la figure 1 ,

[Fig. 3] illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessus, une pièce de renfort droite de la structure de la figure 1 , et

[Fig. 4] illustre schématiquement, dans une vue en perspective du dessous, la pièce de renfort gauche solidarisée à l’élément porteur gauche et à la première extrémité latérale gauche du raidisseur transversal de la structure de la figure 1.

Description détaillée de l’invention

L’invention a notamment pour but de proposer une structure SV destinée à faire partie d’une partie avant d’un véhicule terrestre et permettant une amélioration du comportement du véhicule lors d’un choc partiellement frontal (ou à faible recouvrement) contre un objet rigide.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que la structure SV est destinée à faire partie d’un véhicule terrestre de type automobile, comme par exemple une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule terrestre. Elle concerne en effet tout véhicule terrestre comprenant une partie avant comportant une structure devant encaisser des chocs notamment partiellement frontaux (ou à faible recouvrement).

Sur les figures 1 à 4 la direction X est la direction longitudinale du véhicule, laquelle est parallèle aux côtés latéraux comportant les portières latérales, la direction Y est la direction transversale du véhicule, laquelle est perpendiculaire à la direction longitudinale X, et la direction Z est la direction verticale du véhicule, laquelle est perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y.

Comme évoqué dans la partie introductive, on a schématiquement illustré sur la figure 1 une partie avant de véhicule comprenant un exemple de réalisation d’une structure SV selon l’invention. Comme illustré partiellement sur les figures 1 , 3 et 4, une structure SV, selon l’invention, comprend notamment deux bras supérieurs BSj, droit (j = 1 ) et gauche (j = 2), deux éléments porteurs EPj, droit (j = 1 ) et gauche (j = 2), un raidisseur transversal RT, et deux pièces de renfort PRj, droite (j = 1 ) et gauche (j = 2).

Les deux bras supérieurs BSj comprennent chacun des extrémités avant EV et arrière ER, et sont ici situés au-dessus de deux brancards BRj, droit (j = 1 ) et gauche (j = 2), qui font également partie de la structure SV. On notera que ces deux brancards BRj sont ici eux-mêmes placés au-dessus de deux prolonges de berceau PBj. Les extrémités avant EV des deux bras supérieurs BSj sont ici couplées respectivement aux extrémités avant des deux brancards BRj.

Dans ce qui précède et ce qui suit la notion « d’avant » est définie par rapport à l’extrémité avant du véhicule, et la notion « d’arrière » est définie par rapport à l’extrémité arrière du véhicule (opposée à l’extrémité avant). Par conséquent, la partie avant d’un élément est (destinée à être) orientée vers l’extrémité avant du véhicule, tandis que la partie arrière de cet élément est (destinée à être) orientée vers l’extrémité arrière du véhicule. Par ailleurs, on dit qu’un premier élément est placé devant un second élément lorsque ce premier élément est situé plus près de l’extrémité avant du véhicule que le second élément.

Les extrémités arrière ER des bras supérieurs BSj sont solidarisées fixement et respectivement aux deux éléments porteurs EPj, dans une partie d’extrémité supérieure de ces derniers (EPj). Chaque element porteur EPj comprend notamment une paroi latérale PL, sensiblement verticale, et terminée par une coupelle de suspension CS à laquelle est solidarisée une suspension avant du véhicule.

Le raidisseur transversal RT a sa plus grande extension suivant la direction transversale Y du véhicule. Il est de préférence réalisé en métal, par exemple en acier ou en aluminium. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1 , le raidisseur transversal RT peut faire partie d’un ensemble de auvent EA qui comprend également un collecteur CA et une barre antirapprochement transversale BAT.

Ce raidisseur transversal RT comprend des premières extrémités latérales EL1 j opposées l’une à l’autre et solidarisées fixement et respectivement aux éléments porteurs EPj, dans la partie d’extrémité supérieure de ces derniers (EPj).

La barre anti-rapprochement transversale BAT a sa plus grande extension suivant la direction transversale Y du véhicule. Elle est de préférence réalisée en métal, par exemple en acier ou en aluminium. Par ailleurs, elle est de préférence soudée au raidisseur transversal RT.

Comme illustré non limitativement sur la figure 1 , cette barre antirapprochement transversale BAT comprend deux secondes extrémités latérales EL2j opposées et couplées respectivement aux éléments porteurs EPj, dans la partie d’extrémité supérieure de ces derniers (EPj). Par exemple, ce couplage peut se faire via deux pièces de support PSj. Dans ce cas, les deux pièces de support PSj sont solidarisées fixement et respectivement aux faces supérieures des deux éléments porteurs EPj et aux faces inférieures des deux secondes extrémités latérales EL2j, comme illustré non limitativement sur la figure 1 .

Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 4, chaque pièce de support PSj peut être solidarisées fixement à la face supérieure de la coupelle de suspension CS de l’élément porteur EPj associé.

Chacune des deux pièces de renfort PRj est conformée de manière à présenter une grande résistance au flambage, et donc faisant l’objet d’une très faible déformation suivant la direction longitudinale X lorsqu’elle subit une force (ou un effort) ayant une composante principale suivant cette direction longitudinale X (ce qui est typiquement le cas lors d un choc partiellement frontal (ou à faible recouvrement) de sa structure SV contre un objet rigide.

On comprendra que c’est principalement la conformation particulière de chaque pièce de renfort PRj qui lui permet d’avoir une grande résistance au flambage. Par exemple, dans cette conformation particulière certaines sous- parties peuvent se prolonger mutuellement à environ 90°. Egalement par exemple, cette conformation particulière de chacune des pièces de renfort PRj peut résulter d’un emboutissage et/ou d’un pliage.

De plus, chacune des deux pièces de renfort PRj est solidarisée fixement à des sous-parties d’un élément porteur EPj et d’une première extrémité latérale EL1 j associés, afin de permettre la transmission entre éléments porteurs EPj d’une partie d’un effort transversal encaissé par l’un d’entre eux en cas de choc subi par l’extrémité avant EV du bras supérieur BSj associé.

On comprendra que lorsque l’élément porteur droit EP1 encaisse un effort transversal résultant d’un choc subi par le bras supérieur droit BS1 associé, la pièce de renfort droite PR1 limite notablement, voir empêche, sa déformation tout comme celles des première EL11 et seconde EL21 extrémités latérales droite associées, ce qui permet la transmission à l’élément porteur gauche EP2 d’une partie de cet effort transversal encaissé. Inversement, lorsque l’élément porteur gauche EP2 encaisse un effort transversal résultant d’un choc subi par le bras supérieur gauche BS2 associé, la pièce de renfort gauche PR2 limite notablement, voir empêche, sa déformation tout comme celles des première EL12 et seconde EL22 extrémités latérales gauche associées, ce qui permet la transmission à l’élément porteur droit EP1 d’une partie de cet effort transversal encaissé.

Ainsi, lorsque le véhicule se déplace à haute vitesse et fait l’objet d’un choc partiellement frontal (ou à faible recouvrement) contre un objet rigide, comme par exemple un mur, le raidisseur transversal RT et l’éventuelle barre antirapprochement transversale BAT peuvent transmettre l’effort transversal subi par un élément porteur EPj à l’autre élément porteur EPj’, ce qui améliore notablement le comportement du véhicule et donc permet à ce dernier de ne pas (ou très peu) s’encastrer dans cet objet rigide.

Comme cela apparaît au moins partiellement sur les figures 3 et 4, chacune des pieces de renfort PRj peut etre conformée de maniéré a epouser des formes respectives de sous-parties des élément porteur EPj et première extrémité latérale EL1 j associés. Cela permet de limiter au maximum les jeux entre eux et donc de renforcer encore plus leur capacité à ne pas se déformer mutuellement et donc la transmission d’effort transversal entre éléments porteurs EPj.

Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 4 en présence de la barre anti-rapprochement transversale BAT décrite plus haut, chacune des pièces de renfort PRj peut être installée contre la face inférieure FI1 d’une sous-partie d’une première extrémité latérale EL1 j associée et contre la face interne latérale FI2 (ici sensiblement verticale) d’un élément porteur EPj associé. En d’autres termes, chaque pièce de renfort PRj est installée sous la première extrémité latérale EL1j associée et du côté intérieur de l’élément porteur EPj associé. Chaque pièce de renfort PRj comprend alors une sous- partie SP2 solidarisée à la face inférieure FI1 d’une sous-partie d’une première extrémité latérale EL1 j et une autre sous-partie SP3 solidarisée à la face interne latérale FI2 d’un élément porteur EPj.

De plus, chacune des pièces de renfort PRj peut comprendre une sous-partie avant SP1 qui est solidarisée fixement par vissage à une sous-partie de la pièce de support PSj correspondante. On notera qu’une solidarisation fixe par soudage est également possible. Cette solidarisation fixe permet de limiter (voir empêcher) la déformation d’une pièce de renfort PRj (et donc d’une seconde extrémité latérale EL2j) que l’élément porteur EPj peut engendrer, et donc d’augmenter la capacité de transmission d’effort transversal entre éléments porteurs EPj.

Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 3 et 4, la sous-partie avant SP1 de chaque pièce de renfort PRj peut avoir un bord BS qui fait un angle aigu par rapport à la direction transversale Y. Cela permet de réduire encore plus les possibilités de déformations mutuelles et donc d’augmenter encore plus la capacité de transmission d’effort transversal entre éléments porteurs EPj. De plus, chaque sous-partie avant SP1 définit ainsi une « aile » se projetant vers l’avant à partir de la face inférieure FI1 de la première extrémité latérale EL1 j associée et facilitant la solidarisation de la piece de renfort PRj associée.

L’angle aigu peut, par exemple, être compris entre 20° et 60°. A titre d’exemple illustratif il peut être égal à environ 45°.

Egalement par exemple, chacune des pièces de renfort PRj peut être solidarisée fixement à un élément porteur EPj et une première extrémité latérale EL1 j associés par vissage et/ou soudage. Par exemple, chacune des pièces de renfort PRj peut être solidarisée fixement à un élément porteur EPj par soudage et à une première extrémité latérale EL1 j par vissage et soudage. Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 3 et 4, chacune des pièces de renfort PRj peut comprendre une patte inférieure PI qui s’étend vers le bas et s’appuie contre la face interne latérale FI2 de l’élément porteur EPj auquel elle est solidarisée fixement. Cela permet d’augmenter la surface d’appui de chaque élément porteur EPj sur la pièce de renfort PRj associé, et donc de réduire encore plus sa possibilité de déformation, sans pénaliser significativement le poids de cette pièce de renfort PRj.

Egalement par exemple, chacune des pièces de renfort PRj peut être réalisée dans un acier à haute limite d’élasticité (ou HLE), c’est-à-dire typiquement supérieure à 355 MPa. L’acier pourra être à très haute limite d’élasticité (ou THLE) ou à ultra haute limite d’élasticité (ou UHLE).

Egalement par exemple, chacune des pièces de renfort PRj peut avoir une épaisseur comprise entre 1 mm et 2 mm. A titre d’exemple illustratif, cette épaisseur peut être égale à 1 ,2 mm.