FR2969041A1

FR2969041A1 - Method for manufacturing stabilizer bar for motor vehicle, involves introducing internal compression stresses at predetermined locations of tubular element under effect of nitriding of tubular element

Info

Publication number: FR2969041A1
Application number: FR1161651A
Authority: FR
Inventors: Armin Zuber; Dr Andreas Frehn; Ullrich Hammelmaier
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-06-22
Also published as: ITGE20110143A1; DE102010061249A1

Abstract

The method involves bending a tubular element to obtain a predetermined shape. Internal compression stresses are introduced at predetermined locations of the tubular element under the effect of nitriding of the tubular element, where the tubular element is made partly in steel resistant to tempering and capable of being nitrided. The nitriding of the tubular element is performed by using a plasma nitriding process, where the tubular element is nitrided on an outer surface or an inner surface of the tubular element. An independent claim is also included for a stabilizer bar for a motor vehicle, comprising a tubular element.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une barre antiroulis d'un véhicule automobile, ainsi qu'une barre antiroulis. Des barres antiroulis en tant qu'éléments de compensation dans des véhicules sont mises en place entre les deux roues d'un essieu en tant que ressorts de torsion. Une telle barre antiroulis a pour fonction de limiter la tendance au roulis de la caisse du véhicule en présence d'un débattement alternatif des roues d'un essieu. Cette limitation est nécessaire pour maintenir la tendance au roulis d'un véhicule automobile dans une plage maîtrisable par le conducteur et pour répartir aussi uniformément que possible la charge 1 o exercée sur les roues. Les barres antiroulis du type en question ici, connues à partir de l'état de la technique, se différencient pour l'essentiel par leur mode d'action. Une première variante de barres antiroulis est constituée de barres antiroulis dites passives, réalisées sous la forme de simples barres de torsion et flexion. Ces barres antiroulis passives sont sollicitées en flexion et en 15 torsion. Les critères de conception de ces barres antiroulis sont les forces à absorber sur un essieu et/ou la durée de vie exigée pour la barre antiroulis. En outre, on connaît à partir de l'état de la technique des barres antiroulis dites actives ; ce sont des barres de torsion qui comportent un actionneur et qui peuvent influer activement sur la tendance au roulis de la 20 caisse du véhicule. Les critères de conception de ces barres antiroulis actives sont, en premier lieu, la durée de vie de la barre antiroulis, étant donné que l'actionneur permet de faire varier le réglage de la raideur nécessaire. De plus, à partir de l'état de la technique on connaît également des barres antiroulis semi-actives et commutables, par lesquelles on a aussi tenté 25 d'obtenir de manière optimale un compromis entre la raideur dans des situations de conduite dynamique, le confort et la durée de vie des barres antiroulis. L'actionneur ou l'élément commutable est relié à la barre antiroulis ou à des éléments tubulaires de la barre antiroulis au moyen d'un soudage par 30 friction, d'assemblages par formage, d'éléments intermédiaires ou similaires. L'inconvénient de ces barres antiroulis classiques réside dans le fait que celles-ci sont conçues avec une raideur élevée et une longue durée de vie ; il en résulte que, compte tenu de ces exigences de durée de vie, les barres antiroulis sont très lourdes et leur raideur augmente également. La 35 raideur élevée, elle-même, exerce une influence négative sur le confort de conduite dans le véhicule. The present invention relates to a method of manufacturing an anti-roll bar of a motor vehicle, and an anti-roll bar. Anti-roll bars as compensation elements in vehicles are put in place between the two wheels of an axle as torsion springs. Such anti-roll bar has the function of limiting the rolling tendency of the vehicle body in the presence of an alternating movement of the wheels of an axle. This limitation is necessary to maintain the rolling tendency of a motor vehicle in a range controllable by the driver and to distribute as evenly as possible the load 1 o exerted on the wheels. Anti-roll bars of the type in question here, known from the state of the art, differ essentially in their mode of action. A first variant of anti-roll bars consists of so-called passive anti-roll bars, made in the form of simple torsion and bending bars. These passive anti-roll bars are biased in flexion and torsion. The design criteria of these anti-roll bars are the forces to be absorbed on an axle and / or the service life required for the anti-roll bar. In addition, known anti-roll bars are known from the state of the art; these are torsion bars which include an actuator and which can actively influence the rolling tendency of the vehicle body. The design criteria of these active anti-roll bars are, in the first place, the service life of the anti-roll bar, since the actuator makes it possible to vary the adjustment of the required stiffness. In addition, from the state of the art, semi-active and switchable antiroll bars are also known, by which an attempt has also been made to optimally achieve a compromise between stiffness in dynamic driving situations, comfort and the life of anti-roll bars. The actuator or switchable member is connected to the anti-roll bar or to tubular members of the anti-roll bar by means of friction welding, forming assemblies, intermediate elements or the like. The disadvantage of these conventional anti-roll bars is that they are designed with high stiffness and long life; as a result, in view of these life requirements, the anti-roll bars are very heavy and their stiffness also increases. High stiffness, itself, has a negative influence on driving comfort in the vehicle.

Le but de la présente invention est donc de mettre à disposition un procédé de fabrication d'une barre antiroulis, lequel permet de réaliser des barres antiroulis qui, tout en ayant la même durée de vie que les barres antiroulis classiques, peuvent être conçues différemment sur le plan de la raideur et sont plus légères. Cet objectif est résolu par un procédé de fabrication d'une barre antiroulis, comprenant au moins un élément tubulaire, d'un véhicule automobile, comportant les étapes de : a) cintrage dudit au moins un élément tubulaire pour obtenir une forme prédéterminée, b) introduction de contraintes internes de compression en des emplacements prédéterminés dudit au moins un élément tubulaire, sous l'effet d'une nitruration des emplacements prédéterminés de l'élément tubulaire, ledit au moins un élément tubulaire de la barre antiroulis étant réalisé au moins en partie dans un acier stable au revenu et apte à être nitruré. Tout d'abord, ledit au moins un élément tubulaire est cintré pour obtenir une forme prédéterminée. Le diamètre et l'épaisseur de paroi de l'élément tubulaire déterminent la raideur de la barre antiroulis. Au cours d'une autre étape du procédé, des contraintes internes de compression sont introduites par nitruration de l'élément tubulaire en des emplacements prédéterminés dudit au moins un élément tubulaire, ledit au moins un élément tubulaire de la barre antiroulis étant réalisé au moins en partie dans un acier résistant au revenu et apte à être nitruré. Les contraintes internes de compression sont destinées à accroître la durée de vie de la barre antiroulis. Par une contrainte interne de compression plus élevée, on peut obtenir une durée de vie identique à celle d'une barre avec une plus grande section transversale. Par le processus de nitruration, il est donc possible pour augmenter la durée de vie de telles barres antiroulis de renoncer à une augmentation de la masse des barres antiroulis. Le processus de nitruration permet en outre de réaliser des barres antiroulis nettement plus souples par rapport aux procédés de réalisation connus à partir de l'état de la technique pour de telles barres antiroulis. De même, avec les barres antiroulis réalisées selon le procédé selon l'invention, il n'existe plus de conflit entre le réglage des barres antiroulis dans des conditions de conduite dynamique et le confort de conduite. The object of the present invention is therefore to provide a method of manufacturing an anti-roll bar, which makes it possible to produce anti-roll bars which, while having the same lifetime as conventional anti-roll bars, can be designed differently on the plan of stiffness and are lighter. This object is solved by a method of manufacturing an anti-roll bar, comprising at least one tubular element, of a motor vehicle, comprising the steps of: a) bending said at least one tubular element to obtain a predetermined shape, b) introduction of internal compressive stresses at predetermined locations of said at least one tubular element, under the effect of nitriding the predetermined locations of the tubular element, said at least one tubular element of the antiroll bar being made at least partly in a stable steel with the capacity to be nitrided. First, said at least one tubular member is bent to obtain a predetermined shape. The diameter and the wall thickness of the tubular element determine the stiffness of the anti-roll bar. During another step of the method, internal compressive stresses are introduced by nitriding the tubular element at predetermined locations of said at least one tubular element, said at least one tubular element of the antiroll bar being made at least in part. part in an income-resistant steel and suitable for nitriding. The internal compressive stresses are intended to increase the life of the anti-roll bar. By a higher internal compression stress, one can obtain a life identical to that of a bar with a larger cross section. By the nitriding process, it is therefore possible to increase the life of such anti-roll bars to give up an increase in the mass of anti-roll bars. The nitriding process also makes it possible to produce antiroll bars which are much more flexible than the production methods known from the state of the art for such antiroll bars. Similarly, with anti-roll bars made according to the method according to the invention, there is no longer any conflict between the adjustment of anti-roll bars in dynamic driving conditions and the comfort of driving.

Avantageusement, une zone médiane de la barre antiroulis est nitrurée. Advantageously, a median zone of the anti-roll bar is nitrided.

Selon un mode de réalisation, le procédé de nitruration utilisé est un procédé de nitruration par plasma. De manière avantageuse, la barre antiroulis est assemblée par liaison de matière à partir de plusieurs éléments tubulaires ayant au moins en partie des sections transversales différentes. Selon une possibilité, ledit au moins un élément tubulaire est nitruré sur la surface extérieure et/ou sur la face intérieure de l'élément tubulaire. Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci a également pour objet une barre antiroulis d'un véhicule automobile, comportant au moins 1 o un élément tubulaire cintré, caractérisée en ce que ledit au moins un élément tubulaire de la barre antiroulis est réalisé au moins en partie dans un acier stable au revenu et apte à être nitruré et comporte, en des emplacements prédéterminés, des contraintes internes de compression introduites sous l'effet de la nitruration. 15 Selon une possibilité, la barre antiroulis est réalisée sous la forme d'une barre antiroulis active ou semi-active. Une variante préférée d'un procédé selon l'invention est décrite ci-après. Pour la réalisation d'une barre antiroulis, utilisée dans un véhicule 20 automobile comme élément de compensation du roulis, on procède d'abord au cintrage d'un élément tubulaire pour obtenir une forme prédéterminée. Dans ce cas, la barre antiroulis est constituée de préférence d'un seul élément tubulaire, mais elle peut aussi être formée par plusieurs éléments tubulaires assemblés entre eux par soudage, par exemple. Il est aussi concevable de réaliser la 25 barre antiroulis sous la forme d'une barre antiroulis active ou semi-active, qui est constituée de préférence par plusieurs éléments tubulaires et dans laquelle un actionneur est fixé entre deux des éléments tubulaires. Le matériau utilisé pour l'élément tubulaire est un acier résistant au revenu et apte à être nitruré. Dans le tableau ci-dessous sont mentionnés, à 30 titre d'exemple, les éléments d'alliage pour un acier favorable à ces fins d'utilisation, les teneurs en éléments d'alliage étant indiquées en pourcentage en poids : According to one embodiment, the nitriding process used is a plasma nitriding process. Advantageously, the anti-roll bar is assembled by bonding material from several tubular elements having at least partly different cross-sections. According to one possibility, said at least one tubular element is nitrided on the outer surface and / or on the inner face of the tubular element. According to another aspect of the present invention, it also relates to an anti-roll bar of a motor vehicle, comprising at least 1 o a curved tubular element, characterized in that said at least one tubular element of the anti-roll bar is achieved at least in part in a stable steel income and nitride capable and comprises, in predetermined locations, internal compression stresses introduced under the effect of nitriding. According to one possibility, the anti-roll bar is in the form of an active or semi-active anti-roll bar. A preferred variant of a method according to the invention is described below. For the production of an anti-roll bar used in a vehicle as a roll-compensating element, a tubular element is first bent to obtain a predetermined shape. In this case, the antiroll bar preferably consists of a single tubular element, but it can also be formed by several tubular elements assembled together by welding, for example. It is also conceivable to provide the anti-roll bar in the form of an active or semi-active anti-roll bar, which is preferably constituted by a plurality of tubular elements and in which an actuator is attached between two of the tubular elements. The material used for the tubular element is an income-resistant and nitride-resistant steel. In the table below are mentioned, by way of example, the alloying elements for a steel favorable for these purposes of use, the contents of alloying elements being indicated in percentage by weight:

carbone (C) 0,14 % - 0,17 % 35 silicium (Si) 0,15 % - 0,25 % manganèse (Mn) 1,95 % - 2,10 % phosphore (P) soufre (S) aluminium (Al) bore (B) chrome (Cr) cuivre (Cu) azote (N) niobium (Nb) nickel (Ni) 1 o titane (Ti) vanadium (V) molybdène (Mo) max. 0,015 % max. 0,005 % 0,020 % - 0,040 % 0,0020 % - 0,0030 % 1,30%-1,20% max. 0,20 % 0,006 % - 0,012 % 0,03 % - 0,04 % max. 0,20 % 0,030 % - 0,050 % max. 0,01 % max. 0,08 % L'acier contenant les éléments d'alliage indiqués dans le tableau ci- 15 dessus est commercialisé par la société Benteler AG sous la dénomination BMX 120. En alternative, on peut utiliser des aciers de nitruration, tels que 2CrMo4, 5OCrV4 ou également 31 CrMoV9. Après le cintrage de l'élément tubulaire, des contraintes internes de compression sont introduites en des emplacements prédéterminés de l'élément 20 tubulaire sous l'effet de la nitruration de ces emplacements prédéterminés de l'élément tubulaire. Il est aussi concevable d'effectuer seulement une nitruration sur la face extérieure de l'élément tubulaire, de même qu'une nitruration de la face extérieure et de la face intérieure de l'élément tubulaire. Dans une variante de réalisation avantageuse, les extrémités de la 25 barre antiroulis ne sont pas soumises à un processus de nitruration, étant donné que la nitruration des extrémités de la barre antiroulis pourrait influer de manière défavorable sur un assemblage de la barre antiroulis avec le porte-fusée d'essieu ou élément similaire. Le procédé de nitruration utilisé est de préférence la nitruration par 30 plasma, étant donné que celle-ci, d'une part, favorise un processus de fabrication rapide et, d'autre part, augmente la ductilité de la barre antiroulis. Il est important que le procédé selon l'invention permette de réaliser de manière simple et avantageuse en coûts des barres antiroulis dont la durée de vie est accrue par le processus de nitruration, malgré la faible épaisseur du 35 matériau, de telle sorte que lesdites barres antiroulis correspondent à des carbon (C) 0.14% - 0.17% silicon (Si) 0.15% - 0.25% manganese (Mn) 1.95% - 2.10% phosphorus (P) sulfur (S) aluminum ( Al) boron (B) chromium (Cr) copper (Cu) nitrogen (N) niobium (Nb) nickel (Ni) 1 o titanium (Ti) vanadium (V) molybdenum (Mo) max. 0.015% max. 0.005% 0.020% - 0.040% 0.0020% - 0.0030% 1.30% -1.20% max. 0.20% 0.006% - 0.012% 0.03% - 0.04% max. 0.20% 0.030% - 0.050% max. 0.01% max. 0.08% The steel containing the alloying elements indicated in the above table is marketed by Benteler AG under the name BMX 120. Alternatively, nitriding steels such as 2CrMo4, 5OCrV4 can be used. or also 31 CrMoV9. After bending the tubular member, internal compressive stresses are introduced at predetermined locations of the tubular member under the effect of nitriding these predetermined locations of the tubular member. It is also conceivable to perform only a nitriding on the outer face of the tubular element, as well as a nitriding of the outer face and the inner face of the tubular element. In an advantageous embodiment, the ends of the anti-roll bar are not subjected to a nitriding process, since the nitriding of the ends of the anti-roll bar could adversely affect an assembly of the anti-roll bar with the door. axle flange or similar element. The nitriding process used is preferably plasma nitriding, since this promotes both a rapid manufacturing process and increases the ductility of the anti-roll bar. It is important that the process according to the invention makes it possible in a simple and cost-effective manner to provide anti-roll bars whose service life is increased by the nitriding process, despite the small thickness of the material, so that said bars antirolls correspond to

Claims

REVENDICATIONS1. A method of manufacturing an anti-roll bar, comprising at least one tubular element, of a motor vehicle, comprising the steps of: a) bending said at least one tubular element to obtain a predetermined shape, b) introduction of internal compressive stresses in predetermined locations of said at least one tubular element, under the effect of nitriding the predetermined locations of the tubular element, said at least one tubular element of the anti-roll bar being made at least partly in an income-stable steel and able to be nitrided.

2. Method according to claim 1, wherein a median zone of the antiroll bar is nitrided.

3. Method according to any one of the preceding claims, wherein the nitriding process used is a plasma nitriding process.

4. Method according to any one of the preceding claims, wherein the anti-roll bar is bonded together from a plurality of tubular elements having at least partly different cross-sections.

5. Method according to any one of the preceding claims, wherein said at least one tubular element is nitrided on the outer surface and / or on the inner face of the tubular element.

6. anti-roll bar of a motor vehicle, comprising at least one curved tubular element, characterized in that said at least one tubular element of the antiroll bar is made at least partly in a stable steel with the income and capable of being nitrided and comprises, in predetermined locations, internal compression stresses introduced under the effect of nitriding.

7. anti-roll bar according to claim 6, characterized in that the anti-roll bar is in the form of an active or semi-active anti-roll bar.