WO2007074300A2 - Systeme d'absorption d'energie pour un vehicule automobile - Google Patents

Systeme d'absorption d'energie pour un vehicule automobile Download PDF

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    • B60R2019/186—Additional energy absorbing means supported on bumber beams, e.g. cellular structures or material
    • B60R2019/1866—Cellular structures

Definitions

  • the invention relates to the absorption of energy during an impact for a motor vehicle.
  • An energy absorbing system must be able to effectively absorb the energy of a shock so as to protect the occupants of the motor vehicle, and this without being too bulky.
  • the term "beam” means a longitudinal structure which is supported on at least one, in general two, fixed points. Such a structure can incorporate energy absorption means such as honeycombs, capable of consuming energy to deform, by reducing the amount of residual energy transmitted to the fixed support points. In this case, the beam is called an "absorption beam”.
  • cross a rigid structure extending between two points by which it is fixed. It should be noted that a crossbar provides less than 3% of energy absorption in the event of an impact. State of the art
  • an energy absorption system for a motor vehicle provided with longitudinal members, the system comprising an upper absorption beam, intended to be arranged. in front of the longitudinal members of the motor vehicle, a lower absorption beam intended to be arranged below the upper absorption beam, and at least two legs providing a rigid connection between the upper and lower absorption beams.
  • the assembly constituted by the two beams and the two legs forms an energy absorption frame which is fixed on the end of the side members with the interposition of absorbers working in compression.
  • the beams are interconnected only through the absorbers and the upper beam energy absorption.
  • the absorbers are generally "crash boxes" each of which is designed to absorb the energy of shocks directed exactly in the axis of the spar that carries it.
  • the force printed on the absorber necessarily includes an oblique component which the absorber can not deal with pressing the spar.
  • the energy of the shock is likely to be fully reflected on the absorber and spar that are most in the axis of impact.
  • the beams are not effectively coupled together, so that in case of shock, the force is not distributed on the two longitudinal members. Moreover, in the case of a shock on the upper absorption beam in a central zone between the side members, this beam tends to work in bending rather than in compression, and therefore does not absorb energy optimally. .
  • the invention proposes to reduce the overhang of the vehicle, without reducing the efficiency of the energy absorption system.
  • the invention relates to an energy absorption system for a motor vehicle provided with longitudinal members, the system comprising an upper absorption beam intended to be arranged in front of the longitudinal members of the motor vehicle, a lower beam of absorption, intended to be arranged below the upper absorption beam, and at least two legs providing a rigid connection between the upper and lower absorption beams, characterized in that it further comprises a rigid cross member extending between the longitudinal members and being directly attached to these longitudinal members, the upper absorption beam being fixed in abutment against this cross.
  • the absorption function is considered to be fulfilled as long as the absorber or the absorption beam absorbs at least 7% of the energy of the impact.
  • a simple stiffening consisting for example of providing support for the lower leg of a pedestrian does not constitute an energy absorption.
  • the side members are effectively coupled and any effort on the beam is better distributed between the side members.
  • the upper absorption beam being in abutment against the rigid beam, it can work in compression against the rigid beam during an impact, and therefore, it can better absorb the impact energy.
  • the energy absorption being better ensured by the energy absorption system, it is possible to reduce the cantilever.
  • the upper and lower absorption beams are substantially horizontal and the legs are substantially vertical when the system is mounted on the motor vehicle.
  • the motor vehicle is provided with a motor cradle, the lower absorption beam is supported on extensions of the engine cradle.
  • At least one element selected from the upper absorption beam, the lower absorption beam and one of the legs is made of thermoplastic material.
  • the upper absorption beam, the lower absorption beam and jambs form a monobloc piece made in one piece.
  • the absorption system comprises at least one front block member of a motor vehicle, for example a calender grille and / or an air deflector to promote the flow of air or heat exchange, a device for horn or a water tank.
  • a motor vehicle for example a calender grille and / or an air deflector to promote the flow of air or heat exchange, a device for horn or a water tank.
  • At least one element selected from the upper absorption beam, the lower absorption beam and one of the legs comprises a network of ribs forming an energy absorption zone.
  • the energy absorbing system is intended to be arranged at the front of the motor vehicle.
  • the invention also relates to a front or rear block of a motor vehicle, characterized in that it comprises an absorption system as defined above.
  • the invention finally relates to a method of mounting an energy absorption system on a motor vehicle, characterized in that it comprises:
  • the absorption system 1 is intended to equip a motor vehicle provided with longitudinal members 2, preferably of metal material, and provided with extensions 7 of low structure, for example extensions of engine cradle.
  • the absorption system 1 is preferably arranged at the front of this motor vehicle, forming part of the front block of the motor vehicle.
  • the energy absorbing system 1 comprises at least one motor vehicle front block member that can easily be replaced if it is destroyed during an impact.
  • the absorption system includes a calender grille and / or an air baffle for promoting airflow or heat exchange, a horn device or a water tank.
  • the absorption system 1 comprises a rigid cross member 6 fixed to these longitudinal members 2, thus forming a rigid connection between these longitudinal members 2.
  • the cross member 6 is made of steel, aluminum or composite material.
  • the absorption system 1 also comprises a first beam 3, called the upper absorption beam.
  • the upper beam 3 substantially horizontal, is preferably made of thermoplastic material or metal-plastic hybrid. It is provided with a network of ribs 8 forming an energy absorption zone. It will be noted that this network of ribs can be densified to promote the absorption of energy.
  • the upper beam 3 is fixed in abutment against the rigid cross member 6, in order to work only in compression during an impact.
  • the absorption system 1 further comprises a second beam 4, called the lower absorption beam.
  • the lower beam 4 substantially horizontal, is preferably made of thermoplastic material or metal-plastic hybrid. It is also provided with a network of ribs forming an energy absorption zone.
  • the lower beam 4 is fixed in support on the extensions 7 of the engine cradle.
  • Legs 5, substantially vertical, provide a rigid connection between upper and lower beams 3 and 4.
  • these legs 5 are made of thermoplastic material.
  • the upper and lower absorption beams 3 and the legs 5 together form a monobloc frame made in one piece.
  • the frame constituted by the upper 3 and lower 4 absorption beams and jambs 5 provides a greater shock area, so that two vehicles that collide meet necessarily at the system level. absorption.
  • the rigid structures of each vehicle no longer constitute destructive intrusive parts for the other vehicle.
  • the frame provides a greater absorption surface, so that a force due to shock is better distributed, which facilitates absorption and reduces aggression.
  • the framework improves accounting between vehicles of different types and brands and reduces intrusiveness and therefore aggression.
  • the energy absorption system 1 is preferably mounted on the motor vehicle during a mounting process such that:
  • the rigid cross member 6 is fixed on longitudinal members 2 of the motor vehicle.
  • An energy absorption system according to the invention may be adapted to be arranged at the rear of a motor vehicle, then forming part of the rear block of the motor vehicle.
  • the low structure is for example a floor of the motor vehicle.

Abstract

Ce système (1) d'absorption d'énergie est adapté pour un véhicule automobile muni de longerons (2). Le système (1) comporte une poutre supérieure d'absorption (3), destinée à être agencée devant les longerons (2) du véhicule automobile, une poutre inférieure d'absorption (4), destinée à être agencée en dessous de la poutre supérieure d'absorption (3), et au moins deux jambages (5) assurant une liaison rigide entre les poutres supérieure (3) et inférieure (4). Il comporte en outre une traverse rigide (6) s'étendant entre les longerons (2) et étant directement fixée sur ces longerons (2), la poutre supérieure (3) étant fixée en appui contre cette traverse (6).

Description

Système d'absorption d'énergie pour un véhicule automobile.
Domaine technique
L'invention concerne l'absorption d'énergie lors d'un choc pour un véhicule automobile. Un système d'absorption d'énergie doit pouvoir absorber efficacement l'énergie d'un choc de manière à protéger les occupants du véhicule automobile, et cela sans être trop encombrant.
Dans la présente demande, on entend par "poutre" une structure longitudinale qui se trouve en appui sur au moins un, en général deux, points fixes. Une telle structure peut intégrer des moyens d'absorption d'énergie tels que des nids d'abeille, capables de consommer de l'énergie pour se déformer, en réduisant la quantité d'énergie résiduelle transmise aux points fixes d'appui. Dans ce cas, on appelle la poutre une "poutre d'absorption".
Par ailleurs, on entend par "traverse" une structure rigide s'étendant entre deux points par lesquels elle fixée. On notera qu'une traverse assure moins de 3% de l'absorption d'énergie en cas de choc. Etat de la technique
On connaît déjà dans l'état de la technique, notamment d'après FR 2 829 733, un système d'absorption d'énergie pour un véhicule automobile muni de longerons, le système comportant une poutre supérieure d'absorption, destinée à être agencée devant les longerons du véhicule automobile, une poutre inférieure d'absorption, destinée à être agencée en dessous de la poutre supérieure d'absorption, et au moins deux jambages assurant une liaison rigide entre les poutres supérieure et inférieure d'absorption.
L'ensemble constitué par les deux poutres et les deux jambages forme un cadre d'absorption d'énergie qui se fixe sur l'extrémité des longerons avec interposition d'absorbeurs travaillant en compression.
Problème posé par cet état de la technique
Dans l'état de la technique, les longerons ne sont liés entre eux que par l'intermédiaire des absorbeurs et de la poutre supérieure d'absorption d'énergie. Or, les absorbeurs sont généralement des « crash boxes » dont chacun est conçu pour absorber l'énergie de chocs dirigés exactement dans l'axe du longeron qui le porte.
En cas de choc oblique ou de choc frontal dont l'impact sur le cadre n'est pas exactement dans l'axe du longeron, la force imprimée à l'absorbeur comporte nécessairement une composante oblique que l'absorbeur ne peut pas traiter en s'appuyant sur le longeron. L'énergie du choc risque en conséquence d'être intégralement reportée sur l'absorbeur et le longeron qui se trouvent le plus dans l'axe de l'impact.
En d'autres termes, les longerons ne sont pas efficacement couplés entre eux, si bien qu'en cas de choc, l'effort n'est pas réparti sur les deux longerons. Par ailleurs, dans le cas d'un choc sur la poutre supérieure d'absorption dans une zone centrale entre les longerons, cette poutre tend à travailler en flexion plutôt qu'en compression, et donc n'absorbe pas l'énergie de manière optimale.
Ainsi, afin de compenser les défauts précités et d'absorber efficacement l'énergie due à un choc, le porte-à-faux à l'avant du véhicule est relativement élevé. Solution proposée par l'invention
L'invention propose de réduire le porte-à-faux du véhicule, et cela sans réduire l'efficacité du système d'absorption d'énergie.
A cet effet, l'invention concerne un système d'absorption d'énergie pour un véhicule automobile muni de longerons, le système comportant une poutre supérieure d'absorption, destinée à être agencée devant les longerons du véhicule automobile, une poutre inférieure d'absorption, destinée à être agencée en dessous de la poutre supérieure d'absorption, et au moins deux jambages assurant une liaison rigide entre les poutres supérieure et inférieure d'absorption, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une traverse rigide s'étendant entre les longerons et étant directement fixée sur ces longerons, la poutre supérieure d'absorption étant fixée en appui contre cette traverse.
Dans la présente description, la fonction d'absorption est considérée comme remplie dès lors que l'absorbeur ou la poutre d'absorption, absorbe au moins 7% de l'énergie du choc.
De ce fait, une simple rigidification consistant par exemple à procurer un appui pour la partie inférieure de la jambe d'un piéton ne constitue pas une absorption d'énergie.
Grâce à la traverse rigide, les longerons sont efficacement couplés et tout effort porté sur la poutre est mieux réparti entre les longerons. De plus, la poutre supérieure d'absorption étant en appui contre la poutre rigide, elle ne peut travailler qu'en compression contre cette poutre rigide lors d'un choc, et par conséquent, elle peut mieux absorber l'énergie du choc.
Ainsi, l'absorption d'énergie étant mieux assurée par le système d'absorption d'énergie, il est possible de réduire le porte-à-faux.
De plus, du fait que les longerons et la traverse se déforment peu ou pas, les organes agencés à l'arrière de cette traverse, tels qu'un radiateur, sont mieux protégés lors d'un choc que dans un système classique. Modes de réalisation particuliers avantageux
- Les poutres supérieure et inférieure d'absorption sont sensiblement horizontales et les jambages sont sensiblement verticaux lorsque le système est monté sur le véhicule automobile. - Le véhicule automobile étant muni d'un berceau moteur, la poutre inférieure d'absorption est en appui sur des prolonges du berceau moteur.
- Au moins un élément choisi parmi la poutre supérieure d'absorption, la poutre inférieure d'absorption et l'un des jambages est réalisé en matière thermoplastique. - La poutre supérieure d'absorption, la poutre inférieure d'absorption et les jambages forment une pièce monobloc réalisée d'un seul tenant.
- Le système d'absorption comporte au moins un organe de bloc avant de véhicule automobile, par exemple une grille de calandre et/ou un déflecteur d'air pour favoriser l'écoulement d'air ou l'échange de chaleur, un dispositif de klaxon ou un réservoir d'eau.
- Au moins un élément choisi parmi la poutre supérieure d'absorption, la poutre inférieure d'absorption et l'un des jambages comporte un réseau de nervures formant une zone d'absorption d'énergie.
- Le système d'absorption d'énergie est destiné à être agencé à l'avant du véhicule automobile.
L'invention concerne également un bloc avant ou arrière de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'absorption tel que défini précédemment.
L'invention concerne enfin un procédé de montage d'un système d'absorption d'énergie sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une étape de moulage d'un seul tenant d'une poutre supérieure d'absorption, d'une poutre inférieure d'absorption et d'au moins deux jambages assurant une liaison rigide entre les poutres supérieure et inférieure, - une étape de fixation en appui de la poutre supérieure sur une traverse rigide,
- une étape de fixation de la traverse rigide sur des longerons du véhicule automobile.
Description d'un exemple Un exemple de système d'absorption d'énergie selon l'invention est illustré par la figure unique qui ne présente aucun caractère limitatif. Cette figure unique est une vue en perspective éclatée d'un système d'absorption d'énergie pour véhicule automobile selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Ce système d'absorption d'énergie est désigné par la référence générale 1.
Le système d'absorption 1 est destiné à équiper un véhicule automobile muni de longerons 2, de préférence en matière métallique, et muni de prolonges 7 de structure basse, par exemple des prolonges de berceau moteur. Le système d'absorption 1 est de préférence agencé à l'avant de ce véhicule automobile, faisant partie du bloc avant du véhicule automobile.
De préférence, le système d'absorption d'énergie 1 comporte au moins un organe de bloc avant de véhicule automobile pouvant facilement être remplacé s'il est détruit lors d'un choc. Par exemple, le système d'absorption comporte une grille de calandre et/ou un déflecteur d'air pour favoriser l'écoulement d'air ou l'échange de chaleur, un dispositif de klaxon ou un réservoir d'eau.
Le système d'absorption 1 comporte une traverse rigide 6, fixée à ces longerons 2, formant ainsi une liaison rigide entre ces longerons 2. De préférence, la traverse 6 est réalisée en acier, en aluminium ou en matériau composite.
Le système d'absorption 1 comporte également une première poutre 3, dite poutre supérieure d'absorption. La poutre supérieure 3, sensiblement horizontale, est de préférence en matière thermoplastique ou en hybride métal - plastique. Elle est munie d'un réseau de nervures 8 formant une zone d'absorption d'énergie. On notera que ce réseau de nervures peut être densifié pour favoriser l'absorption d'énergie.
La poutre supérieure 3 est fixée en appui contre la traverse rigide 6, afin de ne travailler qu'en compression lors d'un choc.
Le système d'absorption 1 comporte en outre une seconde poutre 4, dite poutre inférieure d'absorption. La poutre inférieure 4, sensiblement horizontale, est de préférence en matière thermoplastique ou en hybride métal - plastique. Elle est également munie d'un réseau de nervures formant une zone d'absorption d'énergie.
La poutre inférieure 4 est fixée en appui sur les prolonges 7 de berceau moteur. Des jambages 5, sensiblement verticaux, assurent une liaison rigide entre les poutres supérieure 3 et inférieure 4.
De préférence, ces jambages 5 sont réalisés en matière thermoplastique.
Ils sont munis d'un réseau de nervures formant une zone d'absorption d'énergie. De préférence, les poutres supérieure 3 et inférieure 4 d'absorption et les jambages 5 forment ensemble un cadre monobloc réalisé d'un seul tenant. Explications générales
En cas de choc, le cadre constitué par les poutres supérieure 3 et inférieure 4 d'absorption et les jambages 5 permet d'offrir une plus grande surface de choc, si bien que deux véhicules qui s'entrechoquent se rencontrent nécessairement au niveau du système d'absorption. Ainsi, grâce à ce cadre, les structures rigides de chaque véhicule ne constituent plus de pièces intrusives destructrices pour l'autre véhicule.
De plus, le cadre offre une plus grande surface d'absorption, si bien qu'un effort dû à un choc est mieux réparti, ce qui facilite l'absorption et réduit l'agressivité.
En d'autres termes, le cadre améliore la comptabilité entre véhicules de types et de marques différents et réduit le caractère intrusif et donc l'agressivité.
Lors d'un choc contre le cadre, l'effort est notamment transmis à la traverse. La traverse étant rigide, l'effort est réparti entre les longerons. Ainsi, on améliore les interactions structurelles entre véhicules et on limite les risques de déformation des parties non structurelles des véhicules. On notera est le système d'absorption d'énergie 1 est de préférence monté sur le véhicule automobile au cours d'un procédé de montage tel que :
- on moule d'un seul tenant une poutre supérieure d'absorption 3, une poutre inférieure d'absorption 4 et au moins deux jambages 5 assurant une liaison rigide entre les poutres supérieure 3 et inférieure 4, - on fixe en appui la poutre supérieure 3 sur la traverse rigide 6,
- on fixe la traverse rigide 6 sur des longerons 2 du véhicule automobile. Généralisations ou alternatives envisagées
Un système d'absorption d'énergie selon l'invention pourra être adapté pour être agencé à l'arrière d'un véhicule automobile, faisant alors partie du bloc arrière du véhicule automobile. Dans ce cas, la structure basse est par exemple un plancher du véhicule automobile.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système (1) d'absorption d'énergie pour un véhicule automobile muni de longerons (2), le système (1) comportant une poutre supérieure d'absorption (3), destinée à être agencée devant les longerons (2) du véhicule automobile, une poutre inférieure d'absorption (4), destinée à être agencée en dessous de la poutre supérieure d'absorption (3), et au moins deux jambages (5) assurant une liaison rigide entre les poutres supérieure (3) et inférieure (4), caractérisé en ce qu'il comporte en outre une traverse rigide (6) s'étendant entre les longerons (2) et étant directement fixée sur ces longerons (2), la poutre supérieure (3) étant fixée en appui contre cette traverse (6).
2. Système d'absorption d'énergie (1) selon la revendication 1 , dans lequel les poutres supérieure (3) et inférieure (4) d'absorption sont sensiblement horizontales et les jambages (5) sont sensiblement verticaux lorsque le système est monté sur le véhicule automobile.
3. Système d'absorption d'énergie (1) selon la revendication 1 ou 2, comportant au moins un organe de bloc avant de véhicule automobile, par exemple une grille de calandre et/ou un déflecteur d'air pour favoriser l'écoulement d'air ou l'échange de chaleur, un dispositif de klaxon ou un réservoir d'eau.
4. Système d'absorption d'énergie (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, le véhicule automobile étant muni d'une structure basse, par exemple un berceau moteur ou un plancher du véhicule automobile, la poutre inférieure d'absorption (4) est en appui sur des prolonges (7) de la structure basse.
5. Système d'absorption d'énergie (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un élément choisi parmi la poutre supérieure d'absorption (3), la poutre inférieure d'absorption (4) et l'un des jambages (5) est réalisé en matière thermoplastique.
6. Système d'absorption d'énergie (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la poutre supérieure d'absorption (3), la poutre inférieure d'absorption (4) et les jambages (5) forment une pièce monobloc réalisée d'un seul tenant.
7. Système d'absorption d'énergie (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un élément choisi parmi la poutre supérieure d'absorption (3), la poutre inférieure d'absorption (4) et l'un des jambages (5) comporte un réseau de nervures (8) formant une zone d'absorption d'énergie.
8. Système d'absorption d'énergie (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à être agencé à l'avant du véhicule automobile.
9. Bloc avant ou arrière de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'absorption (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Procédé de montage d'un système d'absorption d'énergie (1) sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une étape de moulage d'un seul tenant d'une poutre supérieure d'absorption (3), d'une poutre inférieure d'absorption (4) et d'au moins deux jambages (5) assurant une liaison rigide entre les poutres supérieure
(3) et inférieure (4),
- une étape de fixation en appui de la poutre supérieure (3) sur une traverse rigide (6),
- une étape de fixation de la traverse rigide (6) sur des longerons (2) du véhicule automobile.
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