FR2834922A1 - Procede de fabrication d'un element structurel et element prevu par ledit procede - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé pour fabriquer un élément structurel possédant une portion de corps et au moins une portion terminale emboutie comprenant les étapes consistant à extruder un profilé et à fabriquer une ou plusieurs fentes dans la direction de la longueur à une extrémité dudit profilé afin d'obtenir au moins une portion repliable (7). La portion (7) est repliée dans une position moyennant quoi la portion terminale emboutie est obtenue.L'invention se rapporte également un l'élément structurel fabriqué grâce au susdit procédé.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ELEMENT STRUCTUREL ET
ELEMENT PREVU PAR LEDIT PROCEDE
La présente invention concerne un procédé pour fabriquer un élément structurel, plus spécialement un élément de véhicule servant à absorber l'énergie et les forces de collision dues à un choc de collision directe ou indirecte. L' invention concerne également un élément
prévu par le procédé.
Afin de protoger les personnes dans un véhicule à moteur contre les blessures provoquces par un chac du véhicule à moteur contre un objet ou par un choc provenant d'un autre véhicule à moteur, il est courant de
prévoir un élément absorbant les chocs entre le pare-
chocs du véhicule et le châssis ou l' armature dudit véhicule. Lors d'un accident impliquant un choc, il est généralement souhaitable et avantageux que le véhicule réduise sa vitesse lors du processus entier de la collision afin de minimiser le danger pour les personnes dans le véhicule. En d'autres termes, le processus d' absorption du choc doit être sensiblement continu lors de la totalité de la collision. Cela signifie que la résistance à la déformation depuis le début de la collision doit être la plus élevée possible afin de permettre le meilleur travail de déformation nécessaire à
partir du moment de la collision.
Cela signifie en outre qu'une force de résistance sensiblement constante doit être fournie par rapport à la force de la collision et, en partie, l'élément absorbant le choc interposé entre le pare-chocs et le châssis du véhicule assure cette fonction. Il existe différents supports de parechocs qui, en partie par leur travail de
déformation, servent à maintenir une force constante.
Les éléments de pointe absorbant les chocs, comme par exemple les "crash box", peuvent être fabriqués en différents matériaux et selon un grand nombre de modèles de conception différents. En raison de leur poids léger, de leur ductilité et de leur formabilité élevée, les métaux légers tels que l'aluminium sont des matériaux convenant à la construction d'éléments absorbant les
chocs pour véhicules.
Les éléments absorbant les chocs peuvent comprendre des parties extrudées. La production desdites parties peut devenir une opération compliquée. La demande de brevet WO 98/14285 décrit un procédé pour fabriquer des éléments structurels tels que des "crash box". Un procédé
de départ avec un flan ou un profilé métallique pré-
extrudé est décrit pour la découpe et le pliage du flan
dans un absorbeur de chocs dus à une collision.
Le flan décrit dans la publication se compose d'une arcade formant la plaque d'extrémité et d'une ou plusieurs portions de jambe. Les portions de jambe sont partiellement décolletées de la plaque d'extrémité, formant ainsi des surfaces libres. Ces surfaces libres
sont ensuite recourbées afin de former un caisson creux.
Les bords des surfaces recourbées se touchent et peuvent
ensuite étre reliés les uns aux autres.
Grâce à ce procédé, il est possible de réquler l'épaisseur de la paroi dans le sens de la longueur au sein du "crash box", mais les possibilités d'intégrer les épaulements ou de faire varier la section transversale de la boîte sont limitées par la direction de l' extrusion et par le fait que les portions de jambe doivent être recourbées afin de former l'élément structurel final. La longueur des portions de jambe est également limitée par la taille de la filière, qui limite la longueur du "crash boxll. De plus, il peut exister des limitations en termes de capacité d' absorption de l'énergie au sein du "crash box" étant donné que l'écoulement de la contrainte au sein de la portion de coffret est guidé perpendiculairement à la plaque d'extrémité. Cela peut conduire à des concentrations de contraintes élevées dans la zone de contact entre la portion de coffret et la plaque d'extrémité, qui peut entraîner un comportement de déformation non souhaité dans la zone de transition entre
le "crash box" et le châssis du véhicule.
La demande de brevet DE 197 51 513 A1 illustre un procédé de formation d'un élément absorbant les chocs à partir d'un profilé creux longitudinalement soudé. Un "crash box" fabriqué selon ledit procédé possède les mêmes limitations en termes d'écoulement de contrainte
que la publication décrite ci-dessus.
Il est un objet de la présente invention de prévoir un procédé plus flexible de formation d'un élément structurel, c'est-à-dire un "crash box" formé comme un élément absorbant les chocs. Le procédé permet de faire varier la longueur de l'élément et permet d'inclure par exemple des parois intérieures, des épaulements ou des
flasques supplémentaires.
Ainsi, la présente invention concerne un procédé pour fabriquer un élément structurel posséJant une portion de corps et au moins une portion terminale emboutie comprenant les étapes consistant à extruder un profilé et à fabriquer une ou plusieurs fentes dans la direction de la longueur à une extrémité dudit profilé afin d'obtenir au moins une section repliable, dans lequel au moins ladite section est repliée dans une position moyennant quoi la portion terminale emboutie est obtenue, caractérisé en ce que le profilé est muni de un ou plusieurs flasques longitudinaux moyennant quoi une section des flasques avec une section d'une paroi
correspondante est formée dans la portion terminale.
Avantageusement, le profilé extrudé sera découpé sur une longueur précalculée requise pour la longueur de
l'élément structurel final.
De préférence, le matériau excédentaire du profilé se ra retiré a fin de dé fini r la forme géométrique finale de la portion de corps de l'élément structurel avant la
découpe.
Selon un mode d'exécution de l' invention, la préparation au pliage après la découpe sera effectuée par retrait de tout matériau obstruant. Le retrait sera alors
effectué par découpe ou par pliage.
Avantageusement, au moins ladite section replice
sera fixée en position à l'aide d'une soudure.
Selon une possibilité offerte par l' invention, le procédé de l' invention comportera deux sections repliables dans lesquelles lesdites sections sont repliées dans une position moyennant quoi la portion terminale emboutie est obtenue. Dans ce cas, lesUites sections repliées pourront être fixées mutuellement à
l' aide d'une soudure.
I1 est également un objet de l' invention de présenter un élément absorbant les chocs posséJant des capacités d'écoulement de contrainte améliorces au sein
de l'élément absorbant les chocs et dans le véhicule.
Pour cela, un flan métallique muni de flasques longitudinaux est extrudé parallèlement à l'axe de la longueur du coffret fabriqué avec le flan métallique. Une partie pré-calculée de chacun des flasques longitudinaux est décolletée du corps principal et recourbée dans la forme souhaitée afin de former partiellement la plaque d'extrémité. Les flasques longitudinaux peuvent avoir une épaisseur de paroi plus importante afin de former une zone de transition résistante entre le corps du "crash
box" et le châssis du véhicule.
Ainsi, l' invention se rapporte également à un élément structurel possédant une portion de corps et au moins une portion terminale emboutie, comprenant un profilé extrudé avec une ou plusieurs fentes dans la direction de la longueur à une extrémité dudit profilé et formant ainsi au moins une section repliable dans laquelle ladite section repliable est repliée dans une position moyennant quoi la portion terminale emboutie est obtenue, caractérisé en ce que le profilé est muni d' au moins un flasque longitudinal formant une extension d'une paroi correspondante moyennant quoi la section repliable comprend une partie d'extrémité dudit flasque et de
ladite paroi.
Avantageusement, le profilé extrudé sera découpé selon une longueur précalculée nécessaire pour la
longueur de l'élément structurel final.
Avantageusement, le retrait du matériau excédentaire définira la forme géométrique finale de la portion de corps. De préférence, au moins une section repliée sera
soudée à la portion de corps.
Selon une possibilité offerte par l' invention, la portion terminale emboutie se composera d'au moins deux sections repliables repliées dans une position approprice; lesdites sections repliables étant mutuellement fixées par soudure. De préférence, chaque partie d'extrémité de la portion de corps sera traitée pour obtenir sa forme finale. Avantageusement, la direction de l' extrusion du profilé extrudé sera la même que la direction dans la
longueur de l'élément structurel traité.
L' invention va maintenant être décrite à titre d'exemple et de figures, sur lesquelles: la figure 1 illustre un flan métallique extrudé; la figure 2 illustre le flan métallique après une première opération de découpe; la figure 3 illustre le flan métallique avec les parois latérales décolletées et les parties des parois intérieures retirces; la figure 4 illustre le flan métallique avec les plaques d'extrémité et les flasques de fixation recourbés dans leur position finale; la figure 5 illustre le flan métallique comme sur la figure 4 avec des trous destinés à la fixation; la figure 6 illustre le flan métallique formé comme un premier mode de réalisation du "crash box" avec les plaques d'extrémité et les flasques de fixation dans leur position finale; la figure 7 illustre un deuxième mode de réalisation d'un "crash box"; la figure 8 illustre un troisième mode de réalisation d'un "crash box"; la figure 9 illustre un quatrième mode de
réalisation d'un "crash box".
Le flan métallique 1 illustré sur la figure 1 est extrudé selon des longueurs profilées. Le flan métallique de l'exemple est formé sur un profilé creux muni de quatre flasques longitudinaux. La longueur du profilé extrudé est définie par la taille de la billette et
dépasse ce qui est nécessaire pour former un "crash box".
Le profilé extrudé est ensuite découpé selon les
longueurs souhaitées pour former le "crash box" final.
La forme des parois latérales 2, 2' et des parois principales 3, 3' détermine la section transversale de la portion de corps 4 le long de l'axe L du "crash box" final comme cela est illustré sur la figure 6. Si cela est souhaité, il est possible de former des épaulements supplémentaires ou d'autres modifications de la section transversale du flan métallique 1 pendant le processus d'extrusion. Ces modifications de la section transversale du profilé seront normalement parallèles à la direction de l' extrusion et donc de l'axe L-L. La hauteur des parois principales 3, 3', Hm, déterminera la largeur de la plaque d'extrémité finale. La distance D entre les deux parois principales 3, 3' et la hauteur entre les deux parois latérales 2, 2', Hs, définiront le volume de la portion de corps 4 du "crash box". Cela est également
illustré sur les figures 5 et 6.
Après une première opération de découpe, le flan métallique aura une forme identique à celle illustrée sur la figure 2. Les flasques longitudinaux 5, 5' sont découpés dans la direction de la longueur sur le flan métallique en laissant une partie pré-caleulée des parois principales 3, 3' passer par-dessus les parois latérales 2, 2'. Les flasques 5, 5' servent de moyen pour renforcer le "crash box" et faire qu'il se déforme le plus près
possible d'un trajet prédéterminé.
Des trous, destinés à fixer par exemple le "crash box" final et à d'autres opérations d'usinage, peuvent être effectués ultérieurement lors du processus afin de former la zone d'extrémité. Cela est souhaitable pour adapter le "crash box" final de manière à ce qu'il se place dans son environnement au sein d'un véhicule. Ces trous et découpes peuvent fragiliser la construction, réduisant ainsi sa stabilité et sa capacité à se déformer d'une manière contrôlée. Les flasques sont par conséquent étendus autour des zones critiques des parois latérales 2,2' en formant des couronnes 6, 6'. Les couronnes 6, 6' stabilisent la zone d'extrémité du "crash box". Sur l'extrémité opposoe du flan métallique 1, des sections 7, 7' sont laissées dans leur largeur d'origine. Les sections 7, 7' formeront ultérieurement au cours du processus la portion terminale emboutie 22 du "crash
box".
Sur la figure 3 est illustrée la manière dont les fentes 8 sont fabriquées dans le flan métallique en laissant les sections 7, 7' en position libre. Les fentes 8 permettent aux deux sections 7, 7' d'être recourbées dans les deux moitiés qui formeront les plaques d'extrémité 10, 10' comme cela est illustré sur la figure 4. Des parties des parois intérieures 2, 2' peuvent perturber la procédure de formage. Ces parties sont découpées en laissant un espace pour que la portion
terminale emboutie 22 soit formoe.
Les premières étapes de la procédure de recourbement sont illustrces sur la figure 4. Une partie de la structure arrière du "crash box" est découpée afin de libérer les ailettes 12, 12' (figure 3), après quoi un
bord 11 de chaque côté du "crash box" est formé.
Les sections 7, 7' (figure 3) du flan métallique 1 sont recourbées vers l'extérieur puis perpendiculairement à l'axe de longueur L du flan métallique en formant ainsi une portion terminale emboutie 22. Les sections 7, 7' forment ainsi des couronnes supplémentaires 9, 9'. Cela permet aux forces de chac de s'écouler des parois principales 3, 3' vers les plaques d'extrémité 10, 10'
puis dans la structure du véhicule.
Lorsque les forces sont menées vers la plaque d'extrémité et non perpendiculairement à ladite plaque, la capacité à absorber l'énergie augmente. Les plaques d'extrémité 10, 10' formant la portion terminale emboutie 22 restent stables et la déformation est concentrée dans le corps du "crash box". Les parois latérales 2, 2' peuvent se trouver en aboutement ferme avec la face arrière des plaques d'extrémité, ou bien être terminces d'une manière laissant de l'espace entre leurs extrémités
et les plaques d'extrémité.
Sur la figure 5, les trous de plaque 13, 13' et les trous de fixation 14 sont illustrés. Ces trous permettent au "crash box" d'être fixé dans son environnement. Le bord 11 est recourbé dans sa position finale. Pendant le processus de formage, les plaques d'extrémité 10, 10' sont également recourbées en position mais un ajustement pour obtenir un raccordement correct entre la première plaque d'extrémité 10 et la deuxième plaque d'extrémité 10' peut être nécessaire. La dernière étape du processus consiste par conséquent à former les plaques d'extrémité
dans leur position finale et à ébarber le bord 11.
La figure 6 illustre un "crash box" comme il peut se présenter après les opérations de formage. De manière optionnelle, les sections 7, 7' (figure 3) formant les plaques d'extrémité 10, 10' peuvent être soudées les unes aux autres sur la ligne de contact 16 en formant ainsi la portion terminale emboutie 22. Les trous permettent au
"crash box" d'être fixé sur sa structure environnante.
La figure 7 illustre un deuxième mode de réalisation de l' invention. Au lieu de découper la partie arrière des parois principales 3, 3' pour le formage des couronnes (6, 6' sur la figure 2), les flasques arrière 17, 17' sont formés sans opération d'usinage extensif sur les parois latérales 2, 2' et sur les parois principales 3, 3'. Les parties libres supérieure et inférieure des parois principales sont recourbées afin de former les flasques arrières 17, 17'. Sur les flasques arrières, des trous 18, 18' sont effectués afin de simplifier la fixation du "crash box". Les flasques arrière 17, 17' facilitent la fixation du "crash box" sur un élément
transversal au sein d'une structure de véhicule.
La figure 8 illustre un troisième mode de réalisation de l' invention. Comme on peut le voir sur les figures, une paroi intérieure supplémentaire 19 est formoe lors du processus d' extrusion. Lors d'une première opération de découpe, les parois principales 83, 83' et les parois latérales 82, 82' sont décolletées sur la partie avant et arrière du flan métallique en laissant des sections libres 87, 87', 87'', 87''' à chaque extrémité du flan métallique. La partie de la paroi intérieure 19 dépassant de l' avant du corps du "crash box" est découpée. Les sections 87, 87' sont recourbées vers l'extérieur en formant deux plaques d'extrémité distinctes. Les parties d'extrémité des parois latérales 82, 82' sont recourbées vers l'extérieur en formant les plaques intérieures 20, 20' parallèles aux sections 87, 87'. Les plaques intérieures 20, 20' peuvent être soudées aux parois principales. Les sections recourbées 87, 87' et les plaques intérieures 20, 20' forment ensemble une
portion terminale emboutie 88.
Les sections arrière 87'', 87''' sont recourbées perpendiculairement à l'axe de longueur du "crash box" en formant des plaques d'extrémité distinctes parallèles aux plaques d'extrémité avant formées par les sections 87, 87'. Les parties arrière libres des parois latérales 82, 82' sont laissées non traitées. Des trous sont effectués dans la structure, là o cela est le plus pratique. De manière optionnelle, une proLubérance 21 peut être formée dans les flasques pendant la procédure de découpe en laissant du matériau pour les trous supplémentaires à des
fins de fixation.
La figure 9 illustre un quatrième mode de réalisation de l' invention. Une opération de découpe similaire à celle nécessaire pour le troisième mode de réalisation illustré sur la figure 8 est effectuée. En cas de présence de parois intérieures, les parties dépassant sont découpées. Ensuite, les sections 87, 87', 87'', 87''' sont recourbées vers l'extérieur. Les parties frontales libres des parois latérales 82, 82' sont recourbées vers l'intérieur en formant une partie de la plaque d'extrémité du "crash box" final. Les parties arrière libres des parois latérales 82, 82' sont recourbées vers l'intérieur de la même manière (non illustrée) ou peuvent être découpées si cela est jugé
plus approprié.
Le processus selon l' invention peut également être utilisé pour former un autre mode de réalisation de l'élément structurel dans l'étendue de l' invention. En formant l'élément structurel à partir d'une pièce de fabrication définissant l'axe de longueur de l'élément structurel, un degré élevé de liberté est obtenu de facon à former la section transversale et les parties d'extrémité de l'élément structurel. Le procédé améliore également la capacité à contrôler l'écoulement de
contrainte au sein de l'élément extrudé.
Le procédé de production permet également d'alterner la longueur de l'élément structurel. Lorsqu'il est utilisé avec les "crash box", il permet de réquler la taille de l' avant d'un véhicule en allongeant les "crash box". Le procédé de production permet l'utilisation de pièces plus normalisées dans différents modèles de véhicules. La réqulation de la longueur des "crash box" ne provoque aucun problème de production dans le procédé décrit. Un autre avantage du procédé de production est la capacité à former des épaulements, des parois latérales et des flasques supplémentaires dans la direction de la longueur sur l'élément structurel comme dans un corps de "crash box". Cela laisse au constructeur du "crash box" un degré élevé de liberté lors du formage de la forme
finale du "crash box".
Etant donné que l'élément structurel est fabriqué avec un seul flan métallique, le coût de production peut être réduit. La procédure de découpe et de recourbement est effectuée de manière entièrement automatique. Cela
offre un procédé de production efficace et rentable.

Claims (17)

REVENDICATIONS
1. Procédé pour fabriquer un élément structurel possédant une portion de corps (4) et au moins une portion terminale emboutie (22) comprenant les étapes consistant à extruder un profilé et à fabriquer une ou plusieurs fentes dans la direction de la longueur (8) à une extrémité dudit profilé afin d'obtenir au moins une section repliable (7), dans lequel au moins ladite section (7) est repliée dans une position moyennant quoi la portion terminale emboutie (22) est obtenue, caractérisé en ce que le profilé est muni de un ou plusieurs flasques longitudinaux (5, 5') moyennant quoi une section des flasques avec une section d'une paroi correspondante (2, 2', 3, 3') est formée dans la portion
terminale (22).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profilé extrudé est découpé sur une longueur pré-calculée requise pour la longueur de l'élément
structurel final.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau excédentaire du profilé est retiré afin de définir la forme géométrique finale de la portion
de corps (4) de l'élément structurel avant la découpe.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la préparation au pliage après la découpe est
effectuce par retrait de tout matériau obstruant.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en
ce que le retrait est effectué par découpe.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le retrait est effectué par pliage.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins ladite section repliée (7) est fixée en
position à l'aide d'une soudure.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par deux sections repliables (7, 7') dans lesquelles lesUites sections sont repliéss dans une position moyennant quoi
la portion terminale emboutie (22) est obtenue.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesUites sections repliées (7, 7') sont fixées
mutuellement à l' aide d'une soudure.
10. Élément structurel possédant une portion de corps (4) et au moins une portion terminale emboutie (22), comprenant un profilé extrudé avec une ou plusieurs fentes dans la direction de la longueur (8) à une extrémité dudit profilé et formant ainsi au moins une section repliable (7) dans laquelle ladite section repliable (7) est repliée dans une position moyennant quoi la portion terminale emboutie (22) est obtenue, caractérisé en ce que le profilé est muni d' au moins un flasque longitudinal (5, 5') formant une extension d'une paroi correspondante (2, 2', 3, 3') moyennant quoi la section repliable (7) comprend une partie d'extrémité
dudit flasque et de ladite paroi.
11. Élément structurel selon la revendication 10, caractérisé en ce que le profilé extrudé est découpé selon une longueur pré-calculée nécessaire pour la longueur de l'élément structurel final.
12. Élément structurel selon la revendication 10, caractérisé en ce que le retrait du matériau excédentaire définit la forme géométrique finale de la portion de
corps (4).
13. Elément structurel selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins une section repliée (7) est
soudée à la portion de corps (4).
14. Élément structurel selon la revendication 10, caractérisé en ce que la portion terminale emboutie (22) se compose d'au moins deux sections repliables (7, 7')
repliées dans une position appropriée.
15. Élément structurel selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdites sections repliables (7,
7') sont mutuellement fixées par soudure.
16. Élément structurel selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque partie d'extrémité de la portion de corps (4) est traitée pour obtenir sa forme finale.
17. Elément structurel selon la revendication 10, caractérisé en ce que la direction de l' extrusion du profilé extrudé est la même que la direction dans la
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