FR2924956A1

FR2924956A1 - Piece structurelle de vehicule automobile revetant la forme d'un profile de torsion, et procede de fabrication de ladite piece

Info

Publication number: FR2924956A1
Application number: FR0857207A
Authority: FR
Inventors: Rudi Tows; Armin Zuber; Georgios Leontaris
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2009-06-19
Anticipated expiration: 2028-10-23
Also published as: ITRM20080582A1; FR2924956B1; DE102007061198B3; IT1391684B1

Abstract

Un profilé de torsion (1) comprend des régions extrêmes cylindriques (2) rigides en torsion et une région longitudinale centrale (3) à double couche, configurée en U et souple en torsion. Les épaisseurs de paroi dudit profilé (1) présentent, dans ses régions extrêmes (2) et dans sa région centrale (3), une plus petite valeur que les épaisseurs de paroi dans des régions de transition (4) entre lesdites régions (2, 3).

Description

PIECE STRUCTURELLE DE VEHICULE AUTOMOBILE REVETANT LA FORME D'UN PROFILE DE TORSION, ET PROCEDE DE FABRICATION DE LADITE PIECE La présente invention se rapporte, d'une part, à une pièce structurelle de véhicule automobile revêtant la forme d'un profilé de torsion qui comprend des régions extrêmes cylindriques rigides en torsion et une région longitudinale centrale à double couche, configurée en U et souple en torsion, avec interposition, entre lesdites régions extrêmes et ladite région centrale, de régions de transition dans lesquelles la section transversale, en forme d'anneau circulaire, desdites régions extrêmes, évolue pour donner la section transversale en U de ladite région centrale. L'invention concerne, d'autre part, un procédé de fabrication d'une pièce structurelle de véhicule automobile revêtant la forme d'un profilé de torsion comprenant des régions extrêmes cylindriques rigides en torsion, une région longitudinale centrale configurée en U et souple en torsion et, entre lesdites régions extrêmes et ladite région centrale, des régions de transition évoluant de la section transversale, en forme d'anneau circulaire, desdites régions extrêmes, à la section transversale en U de ladite région centrale. Un profilé de torsion de ce genre, décrit dans le brevet DE-C1-196 53 959, comprend deux régions extrêmes cylindriques rigides en torsion et une région longitudinale centrale à double couche, configurée en U et souple en torsion, avec interposition, entre lesdites régions extrêmes et ladite région centrale, de régions de transition dans lesquelles la section transversale, en forme d'anneau circulaire, desdites régions extrêmes, évolue en continu pour donner la section transversale en U de ladite région centrale. Dans le profilé de torsion du type considéré, des tests internes de longévité ont montré que les zones de défaillance typiques se situent dans les régions de transition entre les régions extrêmes cylindriques rigides en torsion, et la région longitudinale centrale à double couche, configurée en U et souple en torsion. Cela tient au fait que la pratique courante vise à minimiser les poids des profilés de torsion, les profilés connus présentant alors, obligatoirement, une épaisseur de paroi constante dans toutes les régions. En conséquence, l'optimalisation des efforts de torsion et de flexion est, jusqu'à présent, fortement restreinte dans la pratique, et c'est dans les zones de transition que la longévité est le plus fortement menacée. En se fondant sur l'état de la technique, l'invention a pour objet de fournir, d'une part, une pièce structurelle de véhicule automobile revêtant la forme d'un profilé de torsion ; et, d'autre part, un procédé de fabrication d'un tel profilé qui soit en mesure d'accroître nettement la longévité de ce dernier, grâce à des mesures prises dans les zones critiques en matière d'efforts. En premier lieu, la pièce structurelle confoinie à l'invention est caractérisée par le fait que les épaisseurs de paroi du profilé de torsion sont, dans ses régions I o extrêmes et dans sa région longitudinale centrale, plus faibles que les épaisseurs de paroi dans les régions de transition. Ces répartitions d'épaisseurs de paroi permettent d'obtenir, dans le profilé de torsion, une distribution d'efforts plus propice se traduisant par un net accroissement de la longévité. De surcroît, il est possible d'obtenir une diminution 15 notable des coûts du fait qu'il est possible de se dispenser du grenaillage appliqué, jusqu'à présent, pour accroître la longévité d'un profilé de torsion, en particulier dans les régions de transition. Une caractéristique particulièrement avantageuse, proposée par l'invention, consiste en ce que les épaisseurs de paroi du profilé de torsion sont, dans ses régions 20 de transition, supérieures d'environ 10 % à 30 % aux épaisseurs respectives de paroi dans les régions extrêmes et dans la région longitudinale centrale. Dans la forme de réalisation susdécrite d'un profilé de torsion, les zones de paroi épaissies s'étendent, en effet, sur tout le pourtour des régions de transition, et non pas uniquement dans les zones à déformation du type rigole ; ainsi, cette mesure 25 procure une nette amélioration de la longévité, ce qui rend négligeable la quantité de matière légèrement supérieure dans les régions de transition. Par ailleurs, la pièce structurelle conforme à l'invention est caractérisée par le fait que l'épaisseur de paroi du profilé de torsion présente, dans la zone périphérique pourvue des déformations, dans les régions de transition et dans la région longitudinale 30 centrale, une valeur supérieure à celle de l'épaisseur de paroi dans la zone périphérique restante. Ainsi, cette réalisation d'un profilé de torsion prévoit un accroissement de l'épaisseur de paroi sur toute sa longueur, dans la zone périphérique pourvue des déformations. La mise en oeuvre supplémentaire de matière qui en découle peut, 35 toutefois, être négligée au regard de l'obtention d'une distribution d'efforts plus propice dans les régions de transition, tout particulièrement dans la zone des pliures latérales auriculaires, ainsi que dans la partie centrale encaissée. Egalement dans cette forme de réalisation d'une pièce structurelle de véhicule automobile se présentant comme un profilé de torsion, l'épaisseur de paroi 5 dudit profilé possède, dans la zone périphérique pourvue des déformations, une valeur d'environ 10 % à 30 % supérieure à celle de l'épaisseur de paroi dans la zone périphérique restante. Une première approche du procédé conforme à l'invention est caractérisée par le fait que l'épaisseur d'une platine rectangulaire en acier est réduite dans la 10 direction longitudinale au moyen de cylindres, dans ses régions extrêmes et dans la région longitudinale centrale, à partir d'un petit côté, après quoi la platine ainsi profilée est cintrée en un tube fendu, puis ce dernier est soudé longitudinalement ; et par le fait que, dans l'enchaînement, la région longitudinale centrale, ainsi que les régions de transition du profilé de torsion, directement adjacentes de part et d'autre, 15 sont configurées en des rigoles au moyen d'un poinçon profilé en U et abaissé, sur ledit tube, dans le plan coupant l'axe longitudinal dudit tube soudé. En conséquence, une platine rectangulaire en acier d'épaisseur uniforme est tout d'abord réduite en épaisseur au moyen de cylindres, dans ses régions extrêmes et dans la région longitudinale centrale, dans la direction longitudinale en partant d'un 20 petit côté. Des épaisseurs supérieures sont ainsi obtenues au voisinage des futures régions de transition du profilé de torsion, entre les régions extrêmes tubulaires et la région longitudinale centrale. Les protubérances, s'étendant sur toute la largeur de la platine et auxquelles il est par conséquent donné naissance, comparativement à l'épaisseur de base de la platine laminée, peuvent être prévues d'un côté ou des deux 25 côtés de ladite platine. Au stade successif, la platine ainsi profilée est cintrée pour donner un tube fendu, avec rapprochement des côtés longitudinaux. Lesdits côtés longitudinaux sont ensuite solidarisés par soudage. Il en résulte un tube fermé présentant, par régions, des épaisseurs de paroi différentes sur sa longueur. 30 Dans l'enchaînement, au moyen d'un poinçon profilé en U, abaissé sur le tube dans le plan coupant l'axe longitudinal de ce dernier, la région longitudinale centrale, ainsi que les régions de transition du profilé de torsion attenantes de part et d'autre, subissent une déformation du type rigole. Les zones d'épaisseur de paroi accrue se trouvent ensuite dans les régions 35 de transition, ce qui confère une distribution d'efforts nettement plus propice, avec accroissement de la longévité du profilé de torsion.

Le procédé décrit ci-avant se prête, en particulier, à la fabrication d'une pièce structurelle pour véhicule automobile pourvue des caractéristiques mentionnées en premier lieu. Une autre approche du procédé conforme à l'invention est caractérisée par le fait qu'une platine rectangulaire en acier d'épaisseur uniforme est déformée dans le sens transversal, au moyen de cylindres, à partir d'un côté longitudinal, en deux bandes marginales qui s'étendent parallèlement aux deux côtés longitudinaux et possèdent des épaisseurs moindres comparativement à l'épaisseur d'une bande centrale s'étendant entre lesdites deux bandes marginales, après quoi la platine ainsi profilée est cintrée en un tube fendu, puis ce dernier est soudé longitudinalement ; et par le fait que, dans l'enchaînement, la région longitudinale centrale, ainsi que les régions de transition du profilé de torsion, directement adjacentes de part et d'autre, sont configurées en des rigoles au moyen d'un poinçon profilé en U et abaissé, sur ledit tube, dans le plan coupant l'axe longitudinal dudit tube soudé.

De la sorte, la zone d'épaisseur accrue s'étend certes sur toute la longueur du futur profilé de torsion, mais toutefois uniquement dans la zone périphérique dans laquelle il est procédé, en définitive, à la déformation du type rigole en vue de former la région longitudinale centrale configurée en U, ainsi que les régions de transition limitrophes de part et d'autre. Les protubérances ainsi obtenues dans la bande centrale, comparativement aux bandes marginales plus minces, peuvent être situées d'un côté ou des deux côtés de la platine laminée. A l'issue du laminage, la platine profilée est cintrée en un tube fendu, avec rapprochement des côtés longitudinaux, lesquels sont solidarisés par soudage. Dans la continuité directe, au moyen d'un poinçon profilé en U et abaissé sur le tube dans le plan coupant l'axe longitudinal de celui-ci, le tube soudé longitudinalement subit une déformation du type rigole dans la région longitudinale centrale, ainsi que dans les régions de transition fusionnant de part et d'autre, en vue de former le profilé de torsion. Le procédé exposé ci-avant se prête, de préférence, à la fabrication d'une 30 pièce structurelle pour véhicule automobile dotée des caractéristiques énoncées en second lieu. Conformément à l'invention, lors du travail de laminage de la platine, une creusure longitudinale peut être avantageusement empreinte dans la bande centrale dotée de l'épaisseur supérieure, ce qui prodigue des épaisseurs de paroi supérieures 35 aux pliures latérales auriculaires situées dans les régions de transition. Toutefois, les pliures enfoncées vers l'intérieur dans lesdites régions de transition possèdent, elles aussi, une plus grande épaisseur de paroi que les zones périphériques restantes à courbure cylindrique. Concernant la déformation du type rigole du tube fendu soudé longitudinalement, à laquelle il est procédé au moyen d'un poinçon, il s'avère particulièrement avantageux que la platine soit pourvue, par laminage, de protubérances faisant saillie vers un grand côté, et que lesdites protubérances pointent vers l'intérieur lors du cintrage de la platine laminée pour obtenir un tube fendu. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une perspective schématique d'une pièce structurelle de véhicule automobile revêtant la forme d'un profilé de torsion ; la figure 2 illustre, en perspective, une situation se présentant au début de la déformation d'une platine par laminage ; la figure 3 est une élévation latérale, à échelle agrandie, de la platine à 15 l'issue de la déformation par laminage, observée dans la direction de la flèche III de la figure 2 ; la figure 4 est une coupe transversale d'un tube fendu cintré à partir de la platine conforme aux figures 2 et 3, à proximité d'une région extrême d'un futur profilé de torsion, sensiblement suivant la ligne IV-IV de la figure 1 et avec 20 observation dans la direction des flèches IVa ; la figure 5 illustre, en perspective, une situation précédant la déformation d'une platine par laminage d'après une autre forme de réalisation ; la figure 6 est une vue en bout, à échelle agrandie, d'une platine laminée observée dans la direction de la flèche VI de la figure 5 ; et 25 la figure 7 est une coupe transversale d'un tube fendu cintré à partir d'une platine conforme aux figures 4 et 5, à proximité d'une région extrême d'un futur profilé de torsion, à peu près suivant la ligne IV-IV de la figure 1 et avec observation dans la direction des flèches IVa. La figure 1 montre, en perspective, une pièce structurelle de véhicule 30 automobile revêtant la forme d'un profilé de torsion 1. Ledit profilé 1 comprend des régions extrêmes cylindriques 2 rigides en torsion, et une région longitudinale centrale 3 à double couche, configurée en U et souple en torsion. Les régions extrêmes 2 et la région centrale 3 sont séparées par des régions de transition 4 dans lesquelles la section transversale desdites régions 2, en forme d'anneau circulaire, évolue en continu pour 35 donner la section transversale en U de ladite région 3.

Pour fabriquer une première forme de réalisation du profilé de torsion 1 selon la figure 1, l'on utilise tout d'abord, en concordance avec la figure 2, une platine rectangulaire 5 en acier dotée d'une épaisseur uniforme D sur toute son étendue. A l'aide de cylindres 6, 7 situés en vis-à-vis, ladite épaisseur D de la platine 5 est réduite d'environ 10 % à 30 % à partir d'un petit côté 8, dans la direction longitudinale LR, dans ses régions extrêmes 9 et dans une région longitudinale centrale 10. Cela donne naissance conformément à la figure 3, sur un grand côté 11 de la platine 12 laminée, à des protubérances 13 s'étendant sur toute la largeur B de ladite platine 12. Sa largeur B1 correspond alors à la longueur des régions de transition 4 du profilé de torsion 1 de la figure 1, devant être formées en définitive. La platine 12 laminée est ensuite amenée à la forme d'un tube fendu 14 (figure 4), sachant que des côtés longitudinaux 15 entrent mutuellement en contact, et que les protubérances 13 sont dirigées vers l'intérieur. A l'issue du cintrage dudit tube 14, il est soudé le long desdits côtés 15, procurant ainsi un tube fermé sur son pourtour. Au stade successif, un poinçon configuré en U, non illustré en détail, est abaissé sur le tube dans un plan E-E (ressortant, par exemple, de la figure 4) coupant un axe longitudinal 16 dudit tube fendu, ce qui confère une foinie du type rigole à la région longitudinale centrale 3, ainsi qu'aux régions de transition 4 du profilé de torsion 1 selon la figure 1, directement adjacentes de part et d'autre. Suite à la présence des protubérances 13, des épaisseurs de paroi WD possèdent dans les régions de transition 4, sur tout le pourtour, un plus fort dimensionnement que des épaisseurs de paroi WD 1 dans les régions extrêmes 2 et dans la région longitudinale centrale 3 du profilé de torsion 1.

Conformément à la figure 5, une autre forme de réalisation visant à produire le profilé de torsion 1 de la figure 1 consiste tout d'abord à déformer, par zones, au moyen de deux cylindres 17, 18 situés en vis-à-vis, une platine rectangulaire 5 en acier d'épaisseur uniforme. Lesdits cylindres 17, 18 sont alors déplacés dans le sens transversal QR, à partir d'un côté longitudinal 19 de ladite platine 5, ce qui procure, conformément à la figure 6, une platine 22 munie de deux bandes marginales 20 qui s'étendent parallèlement aux deux côtés 19, et présentent des épaisseurs D2 moindres comparativement à l'épaisseur D1 d'une bande centrale 21 s'étendant entre lesdites bandes 20. Il est en outre formé au cours du travail de laminage de la platine 5 une creusure longitudinale 23, dans la bande centrale 21, dotée de l'épaisseur Dl supérieure.

Cette bande centrale 21, pourvue de l'épaisseur Dl supérieure, s'étend sur toute la longueur L de la platine 22 laminée, mais ne couvre cependant, conformément à la figure 7, qu'une zone périphérique 24 du futur profilé de torsion 1 dans laquelle se trouvent des déformations 25 du type rigole, pratiquées dans les régions de transition 4 et dans la région longitudinale centrale 3. La zone périphérique restante 26 dudit profilé 1 offre une épaisseur de paroi représentant l'épaisseur D2 de la platine 22 laminée (figure 6). La platine 22 laminée est cintrée en un tube fendu 27, dans la continuité directe, les côtés longitudinaux 19 entrant alors mutuellement en contact. Une 10 protubérance 28 pointe vers l'intérieur dans la bande centrale 21. Pour produire le profilé de torsion 1 conforme à la figure 1, un poinçon configuré en U, non illustré en détail, est ensuite abaissé sur le tube fendu, comme dans le mode opératoire selon les figures 2 à 4, puis les régions de transition 4, ainsi que la région longitudinale centrale 3, subissent une déformation du type rigole. 15 Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans sortir de son cadre.

Liste des références numériques 1 profilé de torsion 20 2 régions extrêmes de 1 3 région longitudinale centrale de 1 4 régions de transition de 1 5 platine 6 cylindre 25 7 cylindre 8 petit côté de 5 9 régions extrêmes de 5 région longitudinale centrale de 5 11 grand côté de 12 30 12 platine laminée 13 protubérances sur 12 14 tube fendu côtés longitudinaux de 12 16 axe longitudinal de 12 35 17 cylindre 18 cylindre 8

Claims

REVENDICATIONS

- 1. Pièce structurelle de véhicule automobile revêtant la forme d'un profilé de torsion (1) qui comprend des régions extrêmes cylindriques (2) rigides en torsion et une région longitudinale centrale (3) à double couche, configurée en U et souple en torsion, avec interposition, entre lesdites régions extrêmes (2) et ladite région centrale (3), de régions de transition (4) dans lesquelles la section transversale, en forme d'anneau circulaire, desdites régions extrêmes (2), évolue pour donner la section transversale en U de ladite région centrale (3), pièce caractérisée par le fait que les épaisseurs de paroi (WD1) dudit profilé de torsion (1) sont, dans ses régions extrêmes (2) et dans sa région longitudinale centrale (3), plus faibles que les épaisseurs de paroi (WD) dans les régions de transition (4).
2. Pièce structurelle selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les épaisseurs de paroi (WD) du profilé de torsion (1) sont, dans ses régions de transition 15 (4), supérieures d'environ 10 % à 30 % aux épaisseurs respectives de paroi (WD1) dans les régions extrêmes (2) et dans la région longitudinale centrale (3).
3. Pièce structurelle de véhicule automobile revêtant la forme d'un profilé de torsion (1) qui comprend des régions extrêmes cylindriques (2) rigides en torsion et une région longitudinale centrale (3) à double couche, configurée en U et souple en 20 torsion, avec interposition, entre lesdites régions extrêmes (2) et ladite région centrale (3), de régions de transition (4) dans lesquelles la section transversale, en forme d'anneau circulaire, desdites régions extrêmes (2), évolue pour donner la section transversale en U de ladite région centrale (3), pièce caractérisée par le fait que l'épaisseur de paroi (Dl) dudit profilé de torsion (1) présente, dans la zone 25 périphérique (24) pourvue des déformations (25), dans les régions de transition (4) et dans la région longitudinale centrale (3), une valeur supérieure à celle de l'épaisseur de paroi (D2) dans la zone périphérique restante (26).
4. Pièce structurelle selon la revendication 3, caractérisée par le fait que l'épaisseur de paroi (Dl) du profilé de torsion (1) possède, dans la zone périphérique 30 (24) pourvue des déformations (25), une valeur d'environ 10 % à 30 % supérieure à celle de l'épaisseur de paroi (D2) dans la zone périphérique restante (26).
5. Procédé de fabrication d'une pièce structurelle de véhicule automobile revêtant la forme d'un profilé de torsion (1) comprenant des régions extrêmes cylindriques (2) rigides en torsion, une région longitudinale centrale (3) configurée en 35 U et souple en torsion et, entre lesdites régions extrêmes (2) et ladite région centrale (3), des régions de transition (4) évoluant de la section transversale desdites régionsextrêmes (2), en forme d'anneau circulaire, à la section transversale en U de ladite région centrale (3), procédé caractérisé par le fait que l'épaisseur (D) d'une platine rectangulaire (5) en acier est réduite dans la direction longitudinale (LR) au moyen de cylindres (6, 7), dans ses régions extrêmes (9) et dans la région longitudinale centrale (10), à partir d'un petit côté (8), après quoi la platine (12) ainsi profilée est cintrée en un tube fendu (14), puis ce dernier est soudé longitudinalement ; et par le fait que, dans l'enchaînement, la région longitudinale centrale (3), ainsi que les régions de transition (4) du profilé de torsion (1), directement adjacentes de part et d'autre, sont configurées en des rigoles au moyen d'un poinçon profilé en U et abaissé, sur ledit tube, dans le plan (E-E) coupant l'axe longitudinal (16) dudit tube soudé.
6. Procédé de fabrication d'une pièce structurelle de véhicule automobile revêtant la forme d'un profilé de torsion (1) comprenant des régions extrêmes cylindriques (2) rigides en torsion, une région longitudinale centrale (3) configurée en U et souple en torsion et, entre lesdites régions extrêmes (2) et ladite région centrale (3), des régions de transition (4) évoluant de la section transversale desdites régions extrêmes (2), en forme d'anneau circulaire, à la section transversale en U de ladite région centrale (3), procédé caractérisé par le fait qu'une platine rectangulaire (5) en acier d'épaisseur uniforme (D) est déformée dans le sens transversal (QR) au moyen de cylindres (17, 18), à partir d'un côté longitudinal (19), en deux bandes marginales (20) qui s'étendent parallèlement aux deux côtés longitudinaux (19) et possèdent des épaisseurs (D2) moindres comparativement à l'épaisseur (Dl) d'une bande centrale (21) s'étendant entre lesdites deux bandes marginales (20), après quoi la platine (22) ainsi profilée est cintrée en un tube fendu (27), puis ce dernier est soudé longitudinalement ; et par le fait que, dans l'enchaînement, la région longitudinale centrale (3), ainsi que les régions de transition (4) du profilé de torsion (1), directement adjacentes de part et d'autre, sont configurées en des rigoles au moyen d'un poinçon profilé en U et abaissé, sur ledit tube, dans le plan (E-E) coupant l'axe longitudinal (16) dudit tube soudé.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, lors du travail 30 de laminage de la platine (5), une creusure longitudinale (23) est empreinte dans la bande centrale (21) dotée de l'épaisseur supérieure (D1).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que la platine (5) est pourvue, par laminage, de protubérances (13 ; 28) faisant saillie vers un grand côté (11), et lesdites protubérances (13 ; 28) pointent vers 35 l'intérieur lors du cintrage de la platine laminée (12 ; 22) pour obtenir un tube fendu (14 ; 27).