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FR3148567A1 - Longeron adaptable en fonction des besoins, pour un véhicule automobile - Google Patents

Longeron adaptable en fonction des besoins, pour un véhicule automobile Download PDF

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FR3148567A1
FR3148567A1 FR2304604A FR2304604A FR3148567A1 FR 3148567 A1 FR3148567 A1 FR 3148567A1 FR 2304604 A FR2304604 A FR 2304604A FR 2304604 A FR2304604 A FR 2304604A FR 3148567 A1 FR3148567 A1 FR 3148567A1
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FR
France
Prior art keywords
longitudinal
parts
plj
fixedly secured
transverse
Prior art date
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Pending
Application number
FR2304604A
Other languages
English (en)
Inventor
Stephane Cadet
Herve Robert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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Publication date
Application filed by PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
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Publication of FR3148567A1 publication Critical patent/FR3148567A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/157—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body for side impacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/02—Side panels
    • B62D25/025—Side sills thereof

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

Un longeron (LV) est solidarisé fixement à un côté longitudinal (CL) d’une structure (SV) d’un véhicule automobile (VA), et comprend : - une enveloppe (EL) constituée de deux demi-coques métalliques solidarisées fixement l’une à l’autre en définissant un premier espace interne (EI1), - au moins une pièce longitudinale (PL1, PL2) en acier, installée dans le premier espace interne (EI1) et délimitant une partie au moins d’un second espace interne (EI2), et - au moins trois pièces transversales (PT) en acier et installées dans le second espace interne (EI2) perpendiculairement à chaque pièce longitudinale (PL1, PL2) tout en étant solidarisées fixement à une face interne (FI) de cette dernière. Figure 1

Description

LONGERON ADAPTABLE EN FONCTION DES BESOINS, POUR UN VÉHICULE AUTOMOBILE Domaine technique de l’invention
L’invention concerne les véhicules automobiles comprenant une structure comportant deux côtés longitudinaux opposés, et plus précisément les longerons qui sont solidarisés fixement et respectivement à ces deux côtés longitudinaux.
 Etat de la technique
De nombreux véhicules automobiles comprennent une structure comportant des côtés longitudinaux droit et gauche et deux longerons (latéraux), droit et gauche, solidarisés fixement et respectivement à ces côtés longitudinaux droit et gauche.
Afin de protéger les passagers lors d’un choc latéral subi sur l’un des côtés longitudinaux droit et gauche, la structure d’un véhicule (automobile) doit présenter une très forte raideur. On entend ici par « choc latéral » un choc suivant une direction ayant une composante transversale non nulle (la direction transversale étant perpendiculaire à la direction longitudinale).
On notera que lorsque le véhicule à un groupe motopropulseur (ou GMP) de type tout électrique ou hybride (thermique et électrique), il comprend un ensemble (ou « pack ») de batterie rechargeable qui peut être installé entre ses longerons latéraux, sous son plancher, et donc qui doit aussi être protégé en cas de choc latéral, notamment pour une raison de sécurité.
L’obtention de la très forte raideur précitée impose notamment que les longerons latéraux absorbent la plus grande quantité possible de l’énergie d’un choc latéral, ce qui n’est pas facile à obtenir du fait que dans la plupart des véhicules on cherche à limiter autant que possible leur trainée et donc leur hauteur, et donc on limite la hauteur de leurs longerons latéraux. On notera qu’en présence d’un ensemble de batterie rechargeable, la contrainte précitée impose aussi une limitation de la hauteur de cet ensemble, et donc si l’on veut que l’autonomie kilométrique ne soit pas diminuée on est contraint d’augmenter la largeur de l’ensemble (suivant la direction transversale du véhicule), ce qui impose une réduction de la largeur des longerons latéraux alors même qu’ils doivent aussi protéger l’ensemble.
Comme le sait l’homme de l’art, pour qu’un longeron latéral assure la simple ou double protection précitée, il faut, idéalement, qu’il absorbe un certain niveau d’énergie (ou d’effort), contrôle la répartition et le niveau des efforts transférés aux éléments voisins et permette une limitation des déformations dans une zone prédéfinie.
Les longerons latéraux actuels comprennent généralement une enveloppe constituée de deux demi-coques métalliques solidarisées fixement l’une à l’autre en définissant un espace interne logeant un profilé interne chargé d’absorber l’énergie d’un choc latéral en se déformant et en permettant des transferts d’efforts maîtrisés pendant et après déformation pour éviter les dommages au niveau du plancher et/ou de l’éventuel ensemble de batterie rechargeable.
En raison de leur mode de réalisation, les profilés internes sont difficilement adaptables en fonction des besoins, et notamment en fonction de la silhouette du véhicule et/ou de la plateforme constituant la base de la structure du véhicule. On est donc généralement contraint de concevoir une filière et un profilé interne pour chaque silhouette et/ou chaque plateforme, ce qui s’avère très onéreux.
Par ailleurs, les profilés internes étant habituellement réalisés en aluminium, ils présentent un taux de recyclabilité qui est faible, et leur solidarisation fixe aux faces internes de leur enveloppe (généralement en acier) nécessite une opération complexe.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
 Présentation de l’invention
Elle propose notamment à cet effet un longeron, d’une part, propre à être solidarisé fixement à un côté longitudinal d’une structure d’un véhicule automobile, et, d’autre part, comprenant une enveloppe constituée de deux demi-coques métalliques solidarisées fixement l’une à l’autre en définissant un premier espace interne.
Ce longeron se caractérise par le fait qu’il comprend aussi :
- au moins une pièce longitudinale en acier, installée dans le premier espace interne et délimitant une partie au moins d’un second espace interne, et
- au moins trois pièces transversales en acier et installées dans le second espace interne perpendiculairement à la (chaque) pièce longitudinale tout en étant solidarisées fixement à une face interne de cette dernière.
Grâce à son agencement, le longeron peut désormais être adapté en fonction des besoins, et comme il est intégralement réalisé en acier, il présente un taux de recyclabilité élevé.
Le longeron selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- il peut comprendre deux pièces longitudinales installées dans le premier espace interne et délimitant ensemble le second espace interne, les pièces transversales étant solidarisées fixement aux faces internes respectives de ces pièces longitudinales ;
- en présence de la première option, les pièces longitudinales peuvent comprendre chacune des premier et second bords longitudinaux, et l’un au moins des premier et second bords longitudinaux de l’une des pièces longitudinales peut être solidarisé fixement à l’un des premier et second bords longitudinaux de l’autre pièce longitudinale ;
- également en présence de la première option, l’une des pièces longitudinales peut comprendre une sous-partie supérieure située au-dessus des pièces transversales, et l’autre pièce longitudinale peut comprendre une sous-partie inférieure située en-dessous des pièces transversales ;
- chaque pièce transversale peut présenter une section dans un plan longitudinal et vertical en forme générale de U ;
- au moins deux des pièces transversales peuvent être solidarisées fixement l’une à l’autre en définissant un ensemble ;
- en présence de la dernière option, il peut comprendre au moins un ensemble comportant deux pièces transversales ;
- également en présence de la dernière option, il peut comprendre au moins un ensemble comportant trois pièces transversales.
L’invention propose également un véhicule automobile comprenant une structure comportant deux côtés longitudinaux, droit et gauche, et deux longerons, droit et gauche, du type de celui présenté ci-avant et solidarisés fixement et respectivement aux côtés longitudinaux droit et gauche.
Par exemple, ce véhicule automobile peut aussi comprendre un ensemble de batterie rechargeable installé au moins partiellement entre les longerons droit et gauche.
 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 :
illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan transversal et vertical, une partie d’un exemple de structure de véhicule automobile comportant un exemple de réalisation d’un longeron latéral selon l’invention,
illustre schématiquement, dans une vue en perspective, le longeron latéral de la ,
illustre schématiquement, dans une vue en perspective, le longeron latéral de la , avant l’assemblage de ses pièces longitudinales et transversales,
illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan transversal et vertical, le longeron latéral des figures 1 et 2, et
illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan transversal et vertical, le longeron latéral de la , avant l’assemblage de ses pièces longitudinales et transversales.
 Description détaillée de l’invention
L’invention a notamment pour but de proposer un longeron latéral LV destiné à faire partie d’une structure SV d’un véhicule automobile VA, et adaptable en fonction des besoins.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule automobile VA est une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule automobile. Elle concerne en effet tout véhicule automobile comprenant une structure comportant deux côtés longitudinaux (droit et gauche) auxquels doivent être solidarisés fixement et respectivement deux longerons latéraux droit et gauche.
Sur les figures 1 à 5 la direction X est la direction longitudinale du véhicule (automobile) VA, laquelle est sensiblement parallèle aux côtés latéraux (ou longitudinaux) comportant les portières latérales, la direction Y est la direction transversale du véhicule VA, laquelle est perpendiculaire à la direction longitudinale X, et la direction Z est la direction verticale du véhicule VA, laquelle est perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y.
On a schématiquement illustré sur la une partie d’un exemple de structure SV d’un véhicule (automobile) VA, comportant un premier exemple de réalisation d’un longeron (latéral) LV selon l’invention. Bien que cela n’apparaisse que partiellement sur la (seulement pour le côté droit), la structure SV comprend notamment deux côtés longitudinaux CL droit et gauche, et deux longerons (latéraux) LV, droit et gauche, solidarisés fixement et respectivement aux côtés longitudinaux CL droit et gauche. On notera qu’ici les côtés longitudinaux CL droit et gauche sont les deux côtés du plancher PV.
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur la le véhicule VA comprend aussi un ensemble de batterie rechargeable EB installé sous le plancher PV entre les longerons LV droit et gauche. Mais cela n’est pas obligatoire, car l’invention s’applique également lorsque le véhicule VA est dépourvu d’ensemble de batterie rechargeable EB.
Par exemple, cet ensemble de batterie rechargeable EB peut être de type cellulaire. Dans ce cas, sa batterie cellulaire rechargeable comprend des cellules de stockage d’énergie électrique, éventuellement électrochimiques (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd). Egalement par exemple, une telle batterie cellulaire rechargeable peut être de type basse ou moyenne tension (typiquement au moins 400 V).
Comme illustré au moins partiellement sur les figures 1 à 5, un longeron LV, selon l’invention, comprend une enveloppe EL, au moins une pièce longitudinale PLj en acier, et au moins trois pièces transversales PT en acier.
L’enveloppe EL est constituée de deux demi-coques métalliques qui sont solidarisées fixement l’une à l’autre en définissant un premier espace interne EI1. Par exemple, les deux demi-coques métalliques de l’enveloppe EL peuvent être réalisées en acier. Mais elles pourraient aussi être réalisées en aluminium.
La (chaque) pièce longitudinale PLj est installée dans le premier espace interne EI1 et délimite une partie au moins d’un second espace interne EI2.
Les pièces transversales PT sont installées dans le second espace interne EI2 perpendiculairement à la pièce longitudinale PLj tout en étant solidarisées fixement à la face interne FI de cette dernière (PLj).
On comprendra qu’une fois les pièce(s) longitudinale(s) PLj et transversales PT assemblées ensemble, elles constituent un assemblage longitudinal interne qui est ensuite logé fixement dans le premier espace interne EI1 défini par les deux demi-coques de l’enveloppe EL.
Grâce à l’agencement du longeron LV, les dimensions de son assemblage longitudinal interne et/ou l’épaisseur de chaque pièce longitudinale PLj et/ou l’épaisseur de chaque pièce transversale PT et/ou le nombre de pièces transversales PT peu(ven)t être choisi(e)(s) en fonction des besoins, et notamment en fonction de la silhouette du véhicule VA et/ou de la plateforme constituant la base de la structure SV du véhicule VA.
En outre, l’assemblage longitudinal interne étant intégralement réalisé en acier, il présente un taux de recyclabilité élevé, et sa solidarisation fixe aux faces internes de l’enveloppe associée s’effectue facilement lorsque les deux demi-coques sont en acier.
Par exemple, et comme cela apparaît mieux sur les figures 2 à 5, l’assemblage longitudinal interne peut comprendre deux pièces longitudinales PLj (j = 1 ou 2) installées dans le premier espace interne EI1 et délimitant ensemble le second espace interne EI2. Dans ce cas, les pièces transversales PT sont solidarisées fixement aux faces internes FI respectives de ces pièces longitudinales PLj.
Egalement par exemple, les pièces transversales PT peuvent être solidarisées fixement aux faces internes FI de chaque pièce longitudinale PLj par soudage.
Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 4, les pièces longitudinales PLj peuvent comprendre chacune des premier BLj1et second BLj2bords longitudinaux, et l’un au moins des premier BLj1et second BLj2bords longitudinaux de l’une des pièces longitudinales PLj peut être solidarisé fixement à l’un des premier BLj’1et second BLj’2bords longitudinaux de l’autre pièce longitudinale PLj’ (j’ ≠ j). Dans l’exemple illustré, seul le premier bord longitudinal BL11de la première pièce longitudinale PL1 est solidarisé fixement au premier bord longitudinal BL21de la seconde pièce longitudinale PL2. Mais dans une variante de réalisation non illustrée les premier BL11et second BL12bords longitudinaux de la première pièce longitudinale PL1 pourraient être solidarisés fixement et respectivement aux premier BL21et second BL22bords longitudinaux de la seconde pièce longitudinale PL2.
Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 5, l’une des pièces longitudinales PLj (ici la première PL1) peut comprendre une sous-partie supérieure SPS qui est située au-dessus des pièces transversales PT, et l’autre pièce longitudinale PLj’ (ici PL2) peut comprendre une sous-partie inférieure SPI qui est située en-dessous des pièces transversales PT.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 à 5, la première pièce longitudinale PL1 comprend aussi une première sous-partie SP1 prolongeant la sous-partie supérieure SPS vers le bas et sur un côté longitudinal interne (situé du côté de l’ensemble de batterie rechargeable EB) et comportant le premier bord longitudinal BL11, et la seconde pièce longitudinale PL2 comprend une seconde sous-partie SP2 prolongeant la sous-partie inférieure SPI vers le haut et sur un côté longitudinal interne et comportant le premier bord longitudinal BL21.
Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur la , chaque pièce transversale PT peut présenter une section dans un plan longitudinal et vertical (XZ) qui est en forme générale de U. A cet effet, chaque pièce transversale PT peut, par exemple, comporter deux parois quasiment parallèles entre elles et couplées par une paroi intermédiaire définissant un pont de liaison.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la , les parois intermédiaires des pièces transversales PT sont installées parallèlement aux sous-partie supérieure SPS et sous-partie inférieure SPI (et plus précisément placées devant cette dernière (SPI)). Mais d’autres orientations sont possibles, et notamment une orientation dans laquelle les parois intermédiaires des pièces transversales PT sont installées perpendiculairement aux sous-partie supérieure SPS et sous-partie inférieure SPI.
De telles pièces transversales PT peuvent être réalisées par découpe, emboutissage, et pliage, par exemple.
Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur la , au moins deux des pièces transversales PT peuvent être solidarisées fixement l’une à l’autre en définissant un ensemble E1 ou E2. Par exemple, les pièces transversales PT d’un ensemble E1 ou E2 peuvent être solidarisées fixement par soudage. Mais dans une variante chaque ensemble E1 ou E2 peut être constitué d’au moins deux pièces transversales PT qui se prolongent mutuellement par conception (et non pas par soudage).
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la , l’assemblage longitudinal interne comprend une pièce transversale PT seule, un ensemble E1 comportant deux pièces transversales PT et trois ensembles E2 comportant trois pièces transversales PT. Mais de très nombreuses autres combinaisons de pièce(s) transversale(s) PT seules et/ou ensemble(s) E1 et/ou ensemble(s) E2 peuvent être envisagées. Cela permet d’adapter l’assemblage longitudinal interne aux besoins en termes de longueur et/ou de résistance aux chocs latéraux. En outre, les dimensions et/ou épaisseurs des pièces transversales PT peuvent être choisies en fonction des besoins.

Claims (10)

  1. Longeron (LV) propre à être solidarisé fixement à un côté longitudinal (CL) d’une structure (SV) d’un véhicule automobile (VA), ledit longeron (LV) comprenant une enveloppe (EL) constituée de deux demi-coques métalliques solidarisées fixement l’une à l’autre en définissant un premier espace interne (EI1), caractérisé en ce qu’il comprend en outre i) au moins une pièce longitudinale (PLj) en acier, installée dans ledit premier espace interne (EI1) et délimitant une partie au moins d’un second espace interne (EI2), et ii) au moins trois pièces transversales (PT) en acier et installées dans ledit second espace interne (EI2) perpendiculairement à ladite pièce longitudinale (PLj) tout en étant solidarisées fixement à une face interne (FI) de cette dernière (PLj).
  2. Longeron selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend deux pièces longitudinales (PLj) installées dans ledit premier espace interne (EI1) et délimitant ensemble ledit second espace interne (EI2), lesdites pièces transversales (PT) étant solidarisées fixement auxdites faces internes (FI) respectives de ces pièces longitudinales (PLj).
  3. Longeron selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites pièces longitudinales (PLj) comprennent chacune des premier (BLj1) et second (BLj2) bords longitudinaux, et l’un au moins desdits premier (BLj1) et second (BLj2) bords longitudinaux de l’une desdites pièces longitudinales (PLj) étant solidarisé fixement à l’un desdits premier (BLj1) et second (BLj2) bords longitudinaux de l’autre desdites pièces longitudinales (PLj).
  4. Longeron selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l’une desdites pièces longitudinales (PLj) comprend une sous-partie supérieure (SPSj) située au-dessus desdites pièces transversales (PT), et l’autre desdites pièces longitudinales (PLj) comprend une sous-partie inférieure (SPIj) située en-dessous desdites pièces transversales (PT).
  5. Longeron selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque pièce transversale (PT) présente une section dans un plan longitudinal et vertical en forme générale de U.
  6. Longeron selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’au moins deux desdites pièces transversales (PT) sont solidarisées fixement l’une à l’autre en définissant un ensemble (E1, E2).
  7. Longeron selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un ensemble (E1) comportant deux pièces transversales (PT).
  8. Longeron selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un ensemble (E2) comportant trois pièces transversales (PT).
  9. Véhicule automobile (VA) comprenant une structure (SV) comportant deux côtés longitudinaux (CL) droit et gauche, caractérisé en ce qu’il comprend en outre deux longerons (LV) droit et gauche selon l’une des revendications précédentes, et solidarisés fixement et respectivement auxdits côtés longitudinaux (CL) droit et gauche.
  10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend un ensemble de batterie rechargeable (EB) installé au moins partiellement entre lesdits longerons (LV) droit et gauche.
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DE102007032245A1 (de) * 2007-07-11 2009-01-29 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeugkarosserie mit seitlichen Schwellern
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