STRUCTURE DE VÉHICULE AUTOMOBILE

Domaine technique

La présente invention revendique la priorité de la demande française 2100785 déposée le 28 Janvier 2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

L’invention a trait au domaine des véhicules automobiles, plus particulièrement au domaine de la structure ou caisse de véhicules automobiles.

Technique antérieure

Le développement des véhicules automobiles à traction électrique connait un essor important. A cet effet, il est nécessaire de placer des batteries d’accumulateurs d’énergie électrique destinées à la traction, plus couramment appelées batteries de traction, sur la structure ou caisse du véhicule. Il est courant de placer ces batteries de traction en position centrale sous le plancher de la structure du véhicule. Cependant en cas de choc latéral intrusif, comme notamment en cas de choc latéral du type poteau, les batteries peuvent être sévèrement endommagées.

Dans le test de choc latéral du type poteau Euro NCAP, un véhicule est propulsé latéralement à 32 km/h contre un poteau rigide et étroit. Le véhicule est placé perpendiculairement à la direction du mouvement, ou comme cela se fait depuis 2015, avec un angle par rapport à la perpendiculaire. Lorsque le véhicule est équipé d'un coussin gonflable central pour éviter que les occupants du siège avant ne se heurtent, deux mannequins mâles moyens d'impact latéral sont placés sur les sièges avant. Lorsqu'il n'y a pas de coussin gonflable central, un seul mannequin est placé sur le siège du conducteur. Il s’agit d’un test très sévère de la capacité d’un véhicule à protéger la tête du conducteur. La charge sur le véhicule étant localisée à tel point que la déformation peut être très importante et le poteau peut pénétrer profondément dans l'habitacle.

Le document de brevet publié FR 3 069 224A1 aborde cette problématique et apporte comme solution de renforcer des traverses du plancher, plus particulièrement au niveau des extrémités extérieures des traverses en question, entre les batteries de traction et les longerons latéraux ou bas de caisse. Cette solution permet à la structure de présenter une plus grande résistance à la déformation en cas de choc latéral du type poteau. Elle présente toutefois les inconvénients d’alourdir le véhicule, d’augmenter son coût de production et de diminuer la capacité d’absorption du choc latéral.

Exposé de l'invention

L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus spécifiquement, l’invention a pour objectif de rendre une structure de véhicule automobile équipée de batteries de traction compatible avec le test de choc latéral du type poteau, et ce de manière simple, peu coûteuse et/ou n’alourdissant pas le véhicule.

L’invention a pour objet une structure de véhicule automobile, comprenant un plancher avec deux bords longitudinaux ; deux profilés longitudinaux s’étendant sous le plancher ; deux profilés latéraux s’étendant le long des deux bords longitudinaux du plancher ; un caisson contenant des batteries d’accumulateurs d’énergie électrique disposé sous le plancher ; remarquable en ce que le caisson est fixé aux deux profilés longitudinaux par des moyens de fixation configurés pour céder en cas de choc latéral du type poteau.

Les moyens de fixation sont configurés pour céder avant déformation du caisson ou du moins avant une déformation du caisson susceptible d’endommager les batteries d’accumulateurs d’énergie électrique.

Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens de fixation comprennent des vis de fixation.

Selon un mode avantageux de l’invention, les vis de fixation présentent chacune une zone d’affaiblissement apte à se rompre de manière privilégiée lors du choc latéral du type poteau.

Selon un mode avantageux de l’invention, la zone d’affaiblissement de chacune de vis de fixation est une gorge adjacente à une tête de ladite vis de fixation.

Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens de fixation comprennent, en outre, des trous de fixation débouchant transversalement dans lesquels s’engagent les vis de fixation, respectivement, chacun desdits trous de fixation débouchant transversalement étant apte à permettre un glissement suivi d’un désengagement de la vis de fixation correspondante lors du choc latéral du type poteau.

Selon un mode avantageux de l’invention, les trous de fixation débouchant transversalement sont formés sur les deux profilés longitudinaux, le débouchement étant dirigé transversalement vers l’extérieur du véhicule automobile.

Selon un mode avantageux de l’invention, les trous de fixation débouchant transversalement sont formés sur le caisson, le débouchement étant dirigé transversalement vers l’intérieur du véhicule automobile.

Selon un mode avantageux de l’invention, le caisson comprend deux parois latérales et des pattes de fixation disposées le long desdites deux parois latérales, les trous de fixation débouchant transversalement formés sur le caisson étant sur lesdites pattes de fixation.

Selon un mode avantageux de l’invention, au moins un des trous de fixation débouchant transversalement présente un débouchement avec une largeur effective inférieure au diamètre correspondant de la vis de fixation correspondante, de manière à ce que le désengagement de ladite vis de fixation provoque une déformation dudit trou de fixation débouchant transversalement.

Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens de fixation comprennent au moins une entretoise formant au moins un des trous de fixation débouchant transversalement.

Avantageusement, chacune de l’au moins une entretoise est fixée au caisson, le débouchement étant dirigé transversalement vers l’intérieur du véhicule automobile, ou à un des profilés longitudinaux, le débouchement étant dirigé transversalement vers l’extérieur du véhicule automobile.

Les mesures de l’invention sont avantageuses en ce qu’elles permettent à la structure de véhicule automobile de préserver l’intégrité des batteries d’accumulateurs d’énergie électrique lors du choc latéral poteau, et ce de manière simple et peu coûteuse. Ces mesures sont aussi avantageuses en ce qu’elles n’augmentent pas le poids du véhicule. Elles présentent aussi une diversité de mise en œuvre, ce qui permet de faire face à différentes contraintes de montage selon le modèle de véhicule. En effet, en fonction de la configuration des profilés longitudinaux et du caisson, les moyens de fixation aptes à céder en cas de choc latéral du type poteau peuvent être sélectionnés de manière optimale d’un point de vue coût de fabrication ainsi que d’un point de vue efficacité.

Brève description des dessins

[Fig 1] est une vue en perspective du dessous d’un véhicule automobile ;

[Fig 2] est une vue en coupe transversale de la structure de véhicule automobile de la figure 1 , avant impact ;

[Fig 3] est une vue en coupe transversale de la structure de véhicule automobile de la figure 1 , durant impact, sans les mesures de l’invention ;

[Fig 4] est une vue en coupe transversale de la structure de véhicule automobile de la figure 1 , durant impact, avec les mesures de l’invention ;

[Fig 5] est une vue en perspective d’une patte de fixation, permettant une fixation du caisson des batteries de traction selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

[Fig 6] est une vue en perspective d’un profilé longitudinal sous le plancher de la structure de véhicule automobile, permettant une fixation du caisson des batteries de traction selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;

[Fig 7] est une vue en coupe transversale de la structure de véhicule automobile, illustrant une fixation du caisson des batteries de traction selon un troisième mode de réalisation de l’invention ;

[Fig 8] est une vue en coupe transversale de la structure de véhicule automobile, illustrant une fixation du caisson des batteries de traction selon un quatrième mode de réalisation de l’invention ;

[Fig 9] illustre deux exemples d’entretoise pour la fixation de la figure 8 selon le quatrième mode de réalisation de l’invention ;

Description détaillée

La figure 1 illustre en perspective un véhicule automobile 2, plus particulièrement sa structure 4 comprenant un plancher 6, deux profilés longitudinaux 10 s’étendant sous le plancher, communément appelés brancards, et deux profilés latéraux 8 s’étendant le long des deux bords longitudinaux du plancher 6, plus communément appelés longerons latéraux ou bas-de-caisse. Il s’agit là d’une structure classique, en soi bien connue de l’homme de métier.

La structure de véhicule automobile 4 illustrée à la figure 1 présente la particularité de comporter un caisson 12 contenant des batteries d’accumulateurs d’énergie électrique, disposé sous le plancher 6. Le caisson 12 comprend notamment deux parois latérales 12.1 et des pattes de fixations 12.2 réparties le long des deux parois latérales, assurant une fixation entre les parois latérales 12.1 en question et les deux profilés longitudinaux 10 s’étendant sous le plancher 6, communément appelés brancards.

La figure 2 est une vue en coupe transversale d’un des deux côtés latéraux de la structure de véhicule automobile 4 de la figure 1 , avant impact. Il est entendu que la structure de véhicule automobile est généralement symétrique, à l’exception bien sûr de quelques éléments qui ne sont pas l’objet de la présente invention et ne sont pas représentés, de sorte que les côtés gauche et droite sont généralement identiques par symétrie. On peut observer le plancher 6, généralement plan bien que comportant des nervures ou bossages de raidissement, le profilé latéral 8 fixé au bord longitudinal du plancher 6, en contre-bas par rapport audit plancher, et le profilé longitudinal 10 directement sous le plancher 6 et à distance, transversalement ou latéralement, du profilé latéral 8. Le caisson 12 renfermant les modules d’accumulateurs d’énergie électrique, non représentés, est disposé sous le plancher 6, avec la paroi latérale 12.1 située au droit du profilé longitudinal 10. La patte de fixation 12.2 visible à la figure 2 s’étend verticalement le long d’une face extérieure de la paroi latérale 12.1 jusqu’au profilé longitudinal 10. Plus spécifiquement, la patte de fixation 12.2 comprend une face latérale, généralement verticale, disposée contre la paroi latérale 12.1 du caisson 12 et une face supérieure, généralement horizontale, fixée contre une face inférieure du profilé longitudinal 10. Une pièce de liaison 14 peut assurer la fixation entre le plancher 6 et le profilé latéral 8, la pièce de liaison 14 formant une extension latérale du plancher 6, avec une portion verticale permettant une fixation au profilé latéral 8 à une hauteur inférieure à celle du plancher 6. Un renfort 16 peut être prévu entre le profilé latéral 8 et le profilé longitudinal 10, ce renfort étant destiné à travailler essentiellement en traction ou compression dans une direction généralement transversale au véhicule. Le poteau 18 du test de choc latéral du type poteau Euro NCAP mentionné ci-avant est représenté adjacent au profilé latéral 8. Lors du test en question, le véhicule automobile avec sa structure 4 est déplacé dans une direction transversale vers le poteau 18 en question qui est fixe. Ce déplacement correspond à un déplacement relatif du poteau 18 par rapport à la structure dans la direction indiquée par la flèche.

La figure 3 correspond à la figure 2, toutefois non plus avant l’impact mais durant l’impact. On peut observer que l’enfoncement du poteau 18 dans la structure de véhicule automobile 4 tend à déformer le plancher 6 en compression dans le plan dudit plancher, comme cela est illustré par la flèche rectiligne. Ce déplacement est accompagné d’un déplacement de la paroi latérale 12.1 du caisson, provoquant une collision avec les batteries ou modules d’accumulateur d’énergie électrique 20, susceptible de les endommager. Les inventeurs de cette invention ont constaté que l’enfoncement du poteau 18 dans la structure de véhicule automobile 4 tend également à faire pivoter le plancher, comme cela est illustré par la flèche courbée. Ils ont alors découvert qu’une libération de la fixation entre le caisson 12 et le profilé longitudinal allait permettre au plancher 6 de se déformer sans interférer avec les batteries d’accumulateur d’énergie électrique 20.

La figure 4 correspond à la figure 3 à cette différence près que les moyens de fixation 22 du caisson 12 au profilé longitudinal 10 sont configurés pour céder en cas de choc latéral du type poteau. On peut en effet observer à la figure 4 qu’une fois que ces moyens de fixation 22 ont cédé, le plancher 6 ainsi que les éléments de liaison du plancher 6 au profilé latéral 8 peuvent se déformer sans interférer avec le caisson 12, plus particulièrement avec les batteries d’accumulateur d’énergie électrique 20.

Les moyens de fixation 22 du caisson 12 aux profilés longitudinaux 10, aptes à céder en cas de choc latéral du type poteau peuvent être mis en œuvre de plusieurs et diverses manières.

Les figures 5 à 9 illustrent quatre modes de réalisation de tels moyens de fixation, étant toutefois entendu que ces différents modes peuvent être combinés entre eux ou encore avec d’autres modes de réalisation non détaillés.

La figure 5 illustre un premier mode de réalisation des moyens de fixation 22, ceux-ci comprenant au moins une vis de fixation 22.1 coopérant avec le profilé longitudinal 10 (figure 4) et avec un trou 22.2 formé dans la patte de fixation 12.2. Le trou de fixation 22.2 est particulier en ce qu’il est débouchant transversalement, c’est-à-dire permet un désengagement de la vis de fixation 22.1 après glissement de celle-ci par rapport au trou de fixation 22.2. Plus spécifiquement, le glissement de la vis de fixation 22.1 le long du trou de fixation 22.2 désengage la tête (non représentée) et le fût de la vis de la patte de fixation 12.2 et désolidarise celle-ci du profilé longitudinal 10 (figure 4).

En l’occurrence, la patte de fixation 12.2 est une tôle emboutie avec une portion horizontale 12.2.1 destinée à être placée contre le profilé longitudinal 10 (figure 4), et une portion verticale 12.2.2 destinée à être placée contre la paroi latérale 12.1 du caisson 12 (figure 4). En l’occurrence, le trou de fixation 22.2 est formé au travers de la portion horizontale 12.2.1 , le trou de fixation 22.2 étant débouchant au travers de la portion verticale 12.2.2, à une zone adjacente au pli de la tôle entre les portions horizontale 12.2.1 et verticale 12.2.2. Il est toutefois entendu que le trou de fixation 22.2 pourrait être débouchant sur la portion horizontale 12.2.1 pour autant que celle- ci présente une étendue suffisante.

Le sens dans lequel le trou de fixation 22.2 est débouchant est représenté par la flèche partant de la vis de fixation 22.1 à la figure 5. Ce sens est dirigé vers l’intérieur du véhicule de manière à permettre un glissement suivi d’un désengagement de la vis de fixation 22.1 lors de la compression transversale de la structure de véhicule automobile, plus particulièrement du plancher et du profilé latéral lors du choc latéral du type poteau, telle qu’illustrée à la figure 4.

On peut observer que la patte de fixation 12.2 représentée à la figure 5 présente deux trous de fixation débouchant transversalement 22.2, étant entendu que leur nombre peut être d’un, deux, trois ou plus encore.

La figure 6 illustre un deuxième mode de réalisation des moyens de fixation 22, ceux-ci comprenant au moins une vis de fixation 22.1 coopérant avec le caisson 12, par exemple une des pattes de fixation 12.2 dudit caisson 12, et avec un trou de fixation débouchant transversalement 22.3 formé dans le profilé longitudinal 10. Il s’agit donc en quelque sorte d’une inversion du premier mode de réalisation illustré à la figure 5. Le sens dans lequel le trou de fixation 22.3 est débouchant est représenté par la flèche à la figure 6. Ce sens est dirigé vers l’extérieur du véhicule de manière à permettre un glissement suivi d’un désengagement de la vis de fixation 22.1 lors de la compression transversale de la structure de véhicule automobile, plus particulièrement du plancher et du profilé latéral lors du choc latéral du type poteau, telle qu’illustrée à la figure 4. Il est donc opposé au sens dans lequel le trou de fixation 22.2 du premier mode de réalisation à la figure 5 est débouchant.

La figure 7 illustre un troisième mode de réalisation des moyens de fixation 22, ceux- ci comprenant au moins une vis de fixation 22.1 coopérant avec le caisson 12, par exemple une des pattes de fixation 12.2 dudit caisson 12, et avec le profilé longitudinal 10. La vis de fixation 22.1 est particulière en ce qu’elle présente une zone d’affaiblissement 22.1 .4 apte à se rompre de manière privilégiée lors du choc latéral du type poteau. Cette zone d’affaiblissement 22.1 .4 est en l’occurrence formée par une gorge ou rainure circulaire adjacente à la tête 22.1 .1 de la vis de fixation 22.1 . La vis de fixation 22.1 peut comprendre classiquement et successivement suivant la direction principale de ladite vis une tête de vis 22.1 .1 , un fût 22.1 .2 et un filetage 22.1 .3. La zone d’affaiblissement 22.1 .4 est avantageusement formée au niveau du fût 22.1 .2, à une position directement adjacente à la tête de vis 22.1 .1 .

En référence à la figure 4, lors du choc latéral du type poteau, la déformation en compression et éventuellement en pivotement du plancher 6 génère au niveau de la ou des vis de fixation 22.1 des moyens de fixation 22 entre le caisson 12 et le profilé longitudinal 10 des efforts de cisaillement additionnés d’éventuels efforts de traction et/ou de flexion. Ces efforts vont alors générer des contraintes maximales au niveau de la zone d’affaiblissement 22.1 .4 qui vont dépasser la contrainte à la rupture du matériau de la vis de fixation 22.1 et provoquer sa rupture.

Il est entendu que l’affaiblissement de la vis de fixation 22.1 peut prendre d’autres formes que la gorge circulaire illustrée à la figure 7.

Les figures 8 et 9 illustrent un quatrième mode de réalisation des moyens de fixation 22, ceux-ci comprenant une entretoise 22.4 ou 122.4 fixée au caisson 12, par exemple à une des pattes de fixation 12.2 dudit caisson 12, ou au profilé longitudinal 10, et au moins une vis de fixation 22.1 s’engageant avec l’entretoise 22.4 ou 122.4 et l’autre du caisson 12 et du profilé longitudinal 10.

En référence à la figure 9, l’entretoise 22.4 peut comprendre un trou de fixation débouchant transversalement 22.2 ou 22.3, similairement aux premier et deuxième modes de réalisation illustrés aux figures 5 et 6. Le principe de fonctionnement est alors similaire à celui de ces modes de réalisation, à savoir que la capacité de glissement de la vis de fixation 22.1 jusqu’à désengagement, lors du choc latéral du type poteau, sera dépendante de manière prédominante du serrage initial réalisé par la vis de fixation 22.1 , à savoir les forces de friction au niveau de la fixation. Le débouchement du trou de fixation 22.2 est avantageusement dirigé transversalement vers l’intérieur du véhicule automobile lorsque l’entretoise 22.4 est fixée au caisson. Le débouchement du trou de fixation 22.3 est avantageusement dirigé transversalement vers l’extérieur du véhicule automobile lorsque l’entretoise 22.4 est fixée à un des profilés longitudinaux 10.

Toujours en référence à la figure 9, l’entretoise 122.4 peut comprendre un trou de fixation débouchant transversalement 122.2 ou 122.3 avec une section de passage inférieure à celle de la vis de fixation. La capacité de glissement de la vis de fixation 22.1 jusqu’à désengagement, lors du choc latéral du type poteau, sera alors dépendante non seulement du serrage initial réalisé par la vis de fixation 22.1 , à savoir les forces de friction au niveau de la fixation, mais aussi par la capacité de déformation de l’entretoise au niveau de la section de passage réduite. Cette configuration de l’entretoise 122.4 permet aux moyens de fixation entre le caisson 12 et le profilé longitudinal 10 d’absorber davantage une partie de l’énergie du choc latéral du type poteau avant de céder et désolidariser le caisson dudit profilé longitudinal. Similairement, le débouchement du trou de fixation 122.2 est avantageusement dirigé transversalement vers l’intérieur du véhicule automobile lorsque l’entretoise 122.4 est fixée au caisson 12. Le débouchement du trou de fixation 122.3 est avantageusement dirigé transversalement vers l’extérieur du véhicule automobile lorsque l’entretoise 122.4 est fixée à un des profilés longitudinaux 10.

Les entretoises 22.4 et 122.4 présentent avantageusement une épaisseur supérieure à celle des tôles constituant le profilé longitudinal 10 et le caisson 12, par exemple supérieure à 4mm et/ou inférieure à 10mm. Le matériau peut être de l’acier ou de l’aluminium. Ce dernier est particulièrement intéressant pour l’entretoise 122.4 dont le trou de fixation débouchant transversalement 122.2 ou 122.3 présente une section de passage inférieure à celle de la vis de fixation 22.1 , car présentant une capacité d’écrouissage plus importante. Il est entendu que les quatre modes de réalisation qui viennent d’être décrits peuvent être combinés entre eux. A titre d’exemple, les premier et deuxième modes de réalisation peuvent être combinés en alternance, c’est-à-dire avec des trous de fixation débouchant transversalement sur le caisson pour certaines vis de fixation et sur le profilé longitudinal pour d’autres vis de fixation. Aussi à titre d’exemple, les vis de fixation avec capacité à se rompre de manière privilégiée lors du choc latéral du type poteau peuvent être mises en œuvre avec chacun des premier, deuxième et quatrième modes de réalisation.