FR2785956A1 - Absorbeur de chocs telescopique a degres et a epaisseur variable - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un absorbeur télescopique, à degrés, comprenant au moins deux tronçons (10, 20, 30,... ) creux étagés axialement, lesdits tronçons étant reliés deux à deux par au moins un pont de moindre résistance (30) situé en périphérie et susceptible d'être cisaillé par un choc provoquant alors l'encastrement au moins partiel d'un tronçon dans un autre. Chaque tronçon présente localement, ou de façon continue, une variation (E, E') de son épaisseur de paroi latérale.

Description

L'invention a pour objet un dispositif d'absorption d'énergie lors d'un choc.

Ce dispositif trouve tout particulièrement son application dans le domaine automobile. Il est disposé de préférence dans un pare-chocs avant ou arrière, mais il peut tre disposé en d'autres endroits (portière,... compartiment moteur).

On connaît déjà des absorbeurs de chocs télescopiques, à degrés, présentant un axe et, sensiblement selon cet axe, une extrémité frontale de contact et une base opposée, lesdits absorbeurs comprenant au moins deux tronçons creux étages axialement, ces tronçons étant reliés deux à deux par au moins un pont de moindre résistance situé en périphérie et susceptible d'etre cisaillé par le choc en provoquant alors 1'encastrement des tronçons entre eux, de façon à absorber le choc.

On appellera"extrémité frontale (ou surface) de contact" l'extrémité de l'absorbeur, ou de l'un de ses étages, par où le choc arrive à la structure absorbante, l'extrémité (ou surface)"de base"étant celle qui termine l'absorbeur ou l'un de ses étages, et par où l'effort se transmet après tre passé le long de la structure dans son ensemble, ou de l'étage concerné.

De tels dispositifs n'apportent pas toujours l'absorption d'énergie que l'on pourrait souhaiter. Or, l'efficacité de tels dispositifs est primordiale pour les occupants du véhicule, sachant que plus le choc est absorbé par ces dispositifs, plus le châssis structurel est épargné, et moins les occupants ont à subir les conséquences de ce choc. Il est donc apparu nécessaire de réaliser un dispositif absorbeur de choc fiable et ayant des caractéristiques telles que l'énergie absorbée soit maximale pour une force de contact minimale.

La présente invention propose ainsi de répondre à ce problème tout en prenant en compte des impératifs économiques (dispositif peu coûteux à réaliser), techniques (dispositif facile à réaliser) et de fiabilité.

Pour cela, 1'invention propose en particulier que les (certains au moins des) tronçons de la structure à degrés présentent localement, ou de façon continue, une variation de leur épaisseur de paroi latérale.

Ainsi, lors du choc, en raison de la variation d'épaisseur de la paroi latérale des tronçons, ceux-ci s'écartent ou se resserrent radialement lors de leur encastrement, ce qui permet d'absorber une grande partie de l'énergie lors du choc, une autre partie étant absorbée par frottement des tronçons entre eux.

Selon une caractéristique complémentaire, et pour faciliter sa réalisation, la variation d'épaisseur de paroi latérale d'un tronçon de 1'absorbeur consistera en (au moins) un bourrelet sensiblement annulaire, continu ou non, situé de préférence sur la face externe de la paroi.

Selon un aspect complémentaire, un tronçon donné de 1'absorbeur comprendra de préférence un tel bourrelet sensiblement annulaire situé à proximité immédiate du (des) pont (s) de liaison qui le lie (nt) au tronçon immédiatement adjacent dans lequel il doit s'encastrer. De cette façon,
I'absorption du choc aura lieu dès le début de 1'encastrement des tronçons les uns dans les autres, immédiatement après rupture des ponts de liaison.

De façon à optimiser et à rendre l'absorption plus progressive, certains au moins des tronçons de l'absorbeur pourront par ailleurs présenter une succession de tels bourrelets, étages axialement, dont l'épaisseur de paroi augmentera de préférence en direction de la surface de contact de chaque tronçon.

Toujours dans le mme but, l'épaisseur maximale de paroi à 1'endroit d'un bourrelet sera sensiblement égale à environ 1, 5 à 2,5 fois l'épaisseur moyenne de paroi dudit tronçon.

De façon à optimiser l'absorption du choc lors de l'encastrement des tronçons, I'absorbeur sera de préférence réalisé en matière plastique et chaque tronçon présentera une forme générale sensiblement cylindrique intérieurement et extérieurement.

Ainsi, la réalisation de l'absorbeur par moulage (injection en particulier) sera par ailleurs favorisée.

Afin d'éviter la rupture indésirable de l'absorbeur à proximité de sa base, le tronçon qui constitue la base de l'absorbeur présentera de préférence un chanfrein intérieur réduisant localement son épaisseur. Ainsi, ce tronçon ne sera ni trop rigide ni trop affaibli, de telle sorte qu'il pourra flamber et gonfler radialement lors du choc, assurant ainsi une bonne absorption de celui-ci.

Dans le mme but, le tronçon formant la base de l'absorbeur présentera une collerette extérieure, stabilisant 1'ensemble, ajoutant à l'effet du chanfrein et permettant si nécessaire la fixation de 1'absorbeur.

Dans une autre configuration, chaque tronçon de l'absorbeur pourra avoir une section externe tronconique convergente vers la surface de base du tronçon et présenter une épaisseur variable sur sa hauteur axiale, de façon à présenter une épaisseur de paroi plus importante du côté de son extrémité correspondant à la surface de contact qu'à son autre extrémité.

Selon un autre aspect, les tronçons pourront présenter intérieurement une section sensiblement cylindrique et l'épaisseur de paroi de ces tronçons pourra varier sensiblement progressivement entre les extrémités de base et de contact du tronçon considéré, de telle sorte qu'à l'endroit du (des) pont (s) de moindre résistance, les épaisseurs de paroi des deux tronçons raccordés par ce (s) pont (s) soient différentes.

Selon une caractéristique complémentaire, la surface de contact de l'absorbeur sera de préférence percée d'au moins un orifice pour la fixation de l'absorbeur à un support, par l'intermédiaire d'un moyen de fixation traversant l'intérieur creux de l'absorbeur et susceptible de se rompre sous le choc. Ainsi, le maintien de l'absorbeur vis-à-vis de la structure prévue pour le recevoir ne perturbera pas son fonctionnement.

De préférence, 1'absorbeur sera réalisé dans une matière plastique ductile, par exemple en polyéthylène haute densité. D pourra également tre chargé de fibres, ou d'autres charges minérales.

De façon à encore optimiser l'absorption du choc, les tronçons présenteront de préférence des hauteurs axiales allant croissantes de la surface de contact vers la base de 1'absorbeur.

L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront encore plus clairement à l'aide de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
-la figure 1 est une vue en coupe de 1'absorbeur de l'invention, avant le choc, fixé à des supports,
-la figure 2 est une vue de détail de la figure 1, à échelle réduite,
-la figure 3 est une vue locale en perspective, correspondant à la figure 2 (échelle encore réduite),
-la figure 4 est une vue en coupe de 1'absorbeur de la figure 1, après un choc,
-la figure 5 est une variante de réalisation à échelle agrandie (vue locale),
-la figure 6 est une vue en coupe d'une variante de réalisation de la figure 1, à échelle réduite,
-la figure 7 est une vue en coupe d'une autre variante de réalisation de la figure 1, également à échelle réduite,
-et la figure 8 présente encore une autre variante de réalisation de la figure 1, à échelle réduite.

La figure 1 montre un absorbeur de choc télescopique à degrés référencé 1 dans son ensemble. Il présente, le long d'un axe principal xx' (axe supposé du choc), une hauteur totale H dans son état non écrasé, ainsi qu'une extrémité de contact la (appelée également surface de choc car subissant en premier le choc transmis par la poutre de pare-chocs 26), et une surface de base 1b opposée, destinée en particulier à la fixation de l'absorbeur, par exemple sur le montant ou le longeron 36 d'un véhicule automobile.

Cet absorbeur est monobloc et réalisé en matière plastique, de préférence en polyoléfine telle que du polyéthylène ou du polypropylène, éventuellement chargée en fibres ou particules minérales. On pourra le réaliser à l'aide d'une technique connue de moulage par injection utilisant deux coquilles externes se rejoignant en un plan de joint comprenant l'axe xx'et un noyau central, de façon à former un absorbeur 1 creux ayant une épaisseur nominale E de paroi latérale.

Cet absorbeur 1 est constitué d'au moins deux tronçons creux étages axialement, et dans l'exemple, de quatre tronçons 10,20,30 et 40.

Chaque tronçon présente axialement une hauteur qui peut tre différente (hi, h2, h3, h4), une forme générale sensiblement cylindrique intérieurement (hormis la pente naturelle de démoulage) et extérieurement, ainsi qu'une extrémité de contact 12/22/32/42 et une extrémité de base 14/24/34/44.

Deux tronçons adjacents sont reliés entre eux par au moins un pont de matière 50 de moindre résistance, constitué par exemple par une couronne radiale continue périphérique ou par une couronne radiale d'épaisseur (hauteur suivant la direction de choc) variable, ou encore par une couronne radiale discontinue avec des portions pleines entrecoupées de zones vides de façon à affaiblir encore mécaniquement ce pont. Le (chaque) pont est donc prévu pour se cisailler sous l'effet du choc, de telle sorte que les tronçons puissent s'encastrer les uns dans les autres au moins partiellement (voir figure 2,3,4), en absorbant l'énergie de ce choc.

Chaque tronçon présente localement une variation E'de son épaisseur E de paroi latérale. Dans le cas représenté sur la figure 1, cette variation est constituée par un bourrelet annulaire périphérique 60 faisant saillie de sa surface externe. L'épaisseur maximale E'de paroi à l'endroit de ce bourrelet 60 est de préférence sensiblement égale à 1,5 à 2,5 fois l'épaisseur E moyenne de paroi latérale d'un tronçon considéré. Ainsi, le diamètre externe maximal du tronçon 10 (au niveau de son bourrelet 60) est supérieur au diamètre interne du tronçon 20 adjacent qui lui est lié. De mme, le diamètre externe maximal du tronçon 20 est supérieur au diamètre interne du tronçon 30, et ainsi de suite, à la manière d'une structure gigogne.

Le bourrelet 60 est situé, pour chaque tronçon qui en possède un, (c'est-à-dire tous sauf le tronçon 40 faisant office de base de l'absorbeur), à proximité immédiate des ponts de liaison situés vers sa base et qui le lient au tronçon adjacent de plus grande section (dans lequel il va s'encastrer) pour que l'absorption du choc commence dès que les ponts se sont rompus.

A l'avant (AVT), la fixation de l'absorbeur à un support 26, par exemple la poutre d'un pare-chocs de véhicule, est réalisée par l'intermédiaire d'une vis axiale 27, dont la tte est engagée dans la fente 28 d'une patte latérale 30 parallèle à la paroi de sommet la. Un écrou 33 complète la fixation et un renfort de poutre 35 est de préférence interposé entre la poutre et la patte 30 de sommet de l'absorbeur. L'orifice 25 dans la paroi la peut servir d'évent pour laisser s'échapper l'air lors de l'écrasement de l'absorbeur.

Le tronçon 40, qui fait ici office d'élément de base à l'absorbeur 1, présente intérieurement un rétrécissement de son épaisseur sous la forme d'un chanfrein interne 65. Ce tronçon 40 comprend donc également à sa base une collerette 67 externe, perpendiculairement à l'axe principal xx'. Cette collerette 67 permet à l'absorbeur 1 d'tre efficacement relié à un support arrière 36 (ARR), par exemple par l'intermédiaire de vis ou de rivets (non représentés). Elle permet également au tronçon 40, en collaboration avec le chanfrein 65, de n'tre ni trop fragile ni trop rigide, ce qui empcherait son flambage (gonflement) lors du choc, le chanfrein 65 permettant une déformation radiale favorisant l'encastrement complet des étages (voir figure 4).

Nous allons décrire le fonctionnement de l'absorbeur : En cas de choc sensiblement axial en la, certains au moins des ponts 50 de liaison entre les tronçons se brisent par cisaillement, puisqu'il s'agit de la zone la plus faible mécaniquement (de préférence, tous les ponts se brisent pratiquement en mme temps). Ces tronçons n'étant plus liés entre eux, s'encastrent deux à deux l'un dans l'autre au moins partiellement Comme le diamètre externe maximal du tronçon 10 est supérieur au diamètre interne du tronçon 20 qui lui est immédiatement relié à sa base, le tronçon 10 écarte et fait gonfler radialement le tronçon 20 au passage du bourrelet contre sa surface interne, c'est-à-dire quasiment immédiatement après le cisaillement du premier pont 50. Ce gonflement de la structure du tronçon 20, accompagné par le frottement du bourrelet 60 contre la surface interne du tronçon 20 permet d'absorber de l'énergie. Les mmes étapes se reproduisent pour les tronçons 30 et 40. L'absorbeur 1 de la figure 4 est tel qu'il se présente suite au choc, avec ses tronçons encastrés les uns dans les autres et avec la paroi latérale de certains tronçons gonflée radialement localement à l'endroit du bourrelet (la matière peut revenir sensiblement en place après le passage du bourrelet).

Grâce à son chanfrein 65, le tronçon de base 40"s'ouvre"correctement pour recevoir les autres tronçons encastrés.

Selon une variante de réalisation représentée sur la figure 5, les tronçons peuvent présenter chacun une succession de bourrelets 62,64,66 étages axialement avec une épaisseur maximale E'l, E'3, de paroi pour chaque bourrelet qui augmente en direction de leur extrémité de contact.

Tous les bourrelets permettent à l'absorbeur de présenter localement un diamètre externe maximal supérieur au diamètre interne du tronçon dans lequel il va s'encastrer. Grâce à cette succession de bourrelets d'épaisseur croissante, l'absorption du choc est encore plus progressive.

Les figures 6 et 7 montrent deux autres variantes de réalisation.

Sur la figure 6,1'absorbeur 100 comprend plusieurs tronçons 110, 120,130 et 140 ayant une surface externe tronconique qui converge en direction de l'extrémité de base 114/124/134/144 de chaque tronçon, et une surface interne sensiblement cylindrique. Chaque tronçon présente ainsi, sur sa hauteur axiale, une variation continue de l'épaisseur de sa paroi latérale, de façon à présenter une épaisseur de paroi plus importante du côté de son extrémité de contact
Sur la figure 7, l'absorbeur 200 comprend plusieurs tronçons 210, 220,230 et 240 à surface externe tronconique identique à celle des tronçons de la figure 6 et à surface interne également tronconique, mais de conicité inverse, c'est-à-dire qui diverge depuis l'extrémité de contact de chaque tronçon.

Sur la figure 8, l'absorbeur 300 comprend plusieurs tronçons 310, 320,330,340 sensiblement cylindriques et reliés entre eux par des ponts de matière respectivement 351,352,353 de moindre résistance. Ces ponts de matière se présentent sous forme de couronnes pouvant tre interrompues dont les épaisseurs respectivement Hl, H2, H3 (suivant la direction supposée de choc) décroissent de façon inversement proportionnelle à leur diamètre (de la surface de contact 301a vers la surface de base 301b). Ainsi, les sections des ponts 351,352,353 et donc leur résistance à l'écrasement sont sensiblement égales. Par conséquent, l'effort résistant de cet absorbeur de choc est sensiblement constant au cours de son écrasement.

L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation, présentés à titre d'exemples.

Ainsi, les bourrelets pourraient ne pas tre continus sur tout le pourtour de chaque tronçon, et se présenter comme des bosses à épaisseur de paroi maximale E'séparés de zones à épaisseur de paroi E.

L'absorbeur pourrait également tre réalisé en métal en plusieurs tronçons liés les uns autres par un pont pouvant consister en des points de soudure ou de rivets adaptés pour se cisailler lors du choc.

Et en variante supplémentaire des figures 6 et/ou 7, on pourrait imaginer inverser la conicité de la surface extérieure des tronçons pour qu'ils convergent vers le sommet de l'absorbeur (la), l'essentiel étant qu'à l'endroit des ponts de liaison entre deux tronçons successifs, les épaisseurs de paroi des deux tronçons soient différentes pour créer la déformation ("gonflement") recherchée du tronçon à paroi la plus fine.

En outre, tous les tronçons pourraient bien entendu avoir la mme hauteur axiale.

Claims (12)

Revendications

1. Absorbeur télescopique, à degrés, présentant un axe et, sensiblement selon cet axe, une extrémité de contact (la) et une base opposée (lb), ledit absorbeur comprenant au moins deux tronçons creux étages axialement (10,20,30,...), lesdits tronçons étant reliés deux à deux par au moins un pont de moindre résistance (50) situé en périphérie et susceptible d'tre cisaillé par un choc provoquant alors l'encastrement au moins partiel d' (au moins) un tronçon dans (au moins) un autre, caractérisé en ce que les tronçons (10,20,...) présentent localement, ou de façon continue, une variation (E') de leur épaisseur (E) de paroi latérale.

2. Absorbeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite variation d'épaisseur de paroi latérale d'un tronçon considéré est définie par au moins un bourrelet (60) sensiblement annulaire, continu ou non.

3. Absorbeur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est en matière plastique et chaque tronçon présente une forme générale sensiblement cylindrique intérieurement et extérieurement, au moins un (des) bourrelet (s) sensiblement annulaire (s) étant situé sur la surface externe de la paroi latérale considérée.

4. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le tronçon considéré comprend un bourrelet (60) sensiblement annulaire situé à proximité immédiate du (des) pont (s) de liaison (50) qui le lie au tronçon immédiatement adjacent dans lequel il doit s'encastrer.

5. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que certains au moins des tronçons présentent une succession de bourrelets sensiblement annulaires étages axialement dont épaisseur de paroi (E'1, E'3...) augmente en direction de la surface de contact

6. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur maximale (E') de paroi à 1'endroit d'un bourrelet (60) est sensiblement égale à environ 1,5 à 2,5 fois l'épaisseur moyenne de paroi dudit tronçon.

7. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon (40) qui constitue sa base présente intérieurement un chanfrein (65) réduisant localement son épaisseur, pour assurer une déformation radiale lors de l'encastrement.

8. Absorbeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que certains au moins des tronçons (10,20,...) ont une section externe tronconique convergente vers la surface de base du tronçon et présentent une épaisseur variable sur leur hauteur axiale (hl, h2...), de façon à présenter une épaisseur de paroi plus importante du côté de leur extrémité correspondant à la surface de contact.

9. Absorbeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que :

-certains au moins des tronçons (10,20,...) présentent intérieurement une section sensiblement cylindrique,

-l'épaisseur de paroi de ces tronçons varie sensiblement progressivement entre les extrémités de base et de contact du tronçon considéré, de telle sorte qu'à l'endroit du (des) pont (s) de moindre résistance (50), les épaisseurs de paroi des deux tronçons raccordés par ce (s) pont (s) soient différentes.

10. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé dans une matière plastique ductile, par exemple en polyéthylène haute densité.

11. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :

-il comprend au moins deux ponts présentant une forme annulaire et des diamètres et des hauteurs différents,

-la hauteur des ponts est sensiblement inversement proportionnelle à leur diamètre.

12. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tronçons présentent des hauteurs axiales (hl, h2,...) qui croissent de la surface de contact (la) vers la base (lb) de 1'absorbeur.