FR3006943A1

FR3006943A1 - METHOD FOR MAKING A FRONT CABLE FOR A VEHICLE, AND FRONT CABLE FOR A VEHICLE OBTAINED BY THIS METHOD.

Info

Publication number: FR3006943A1
Application number: FR1355681A
Authority: FR
Inventors: Eric Palpacuer; Frederic Riguel; Julien Rouet
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-12-19
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: FR3006943B1; EP3010788A1; WO2014202871A1; CN105392690A

Abstract

L'invention porte sur un procédé de réalisation d'un berceau avant de véhicule. Le berceau est formé d'une poutre centrale (100), métallique, s'étendant selon une direction longitudinale, et au moins une pièce de liaison métallique ou « corne » (300), qui est positionnée et fixée à une extrémité longitudinale de la poutre centrale (100). La corne au moins (300) est fixée à la poutre centrale (100) par une pluralité de vis « fluo-perceuses » (50i).The invention relates to a method for producing a front cradle of a vehicle. The cradle is formed of a central longitudinal metal beam (100), and at least one metal connecting piece or "horn" (300), which is positioned and fixed at a longitudinal end of the cradle. central beam (100). The at least one horn (300) is attached to the central beam (100) by a plurality of "fluo-drill" screws (50i).

Description

PROCEDE DE REALISATION D'UN BERCEAU AVANT DE VEHICULE, ET BERCEAU AVANT DE VEHICULE OBTENU PAR CE PROCEDE. [0001] L'invention porte sur un procédé de réalisation d'un berceau avant de véhicule, en particulier de véhicule automobile. L'invention porte également sur un berceau avant de véhicule obtenu par un tel procédé. [0002] Le berceau moteur ou « berceau avant » d'un véhicule automobile relie et positionne le train avant sur le châssis du véhicule par l'intermédiaire de deux fixations avant et de deux fixations arrière. Sa géométrie est conçue pour recevoir les liaisons fonctionnelles des organes du train avant et du groupe motopropulseur du véhicule. [0003] Les berceaux avant des véhicules automobiles actuels sont le plus souvent réalisés en fonderie, ou bien assemblés par soudure. [0004] On a déjà réalisé également des berceaux de véhicule en aluminium par un procédé thermomécanique d'extrusion. [0005] A titre d'exemple, la Demanderesse a réalisé un berceau avant de véhicule automobile du type comprenant, d'une part, un profilé obtenu par extrusion, qui s'étend suivant une direction longitudinale, et d'autre part, deux pièces dites « pièces de liaison », obtenues également par extrusion, présentant une même direction d'extrusion que le profilé, positionnées et fixées latéralement à deux sections transversales opposées du profilé. Chacune des deux pièces de liaison est accolée à la section transversale correspondante du profilé par l'intermédiaire d'une surface extérieure accolée à une surface extérieure correspondante du profilé. Les pièces de liaison sont fixées au profilé par soudure, plus précisément par deux cordons de soudure qui s'étendent, comme les surfaces extérieures de liaison mentionnées précédemment, selon la direction d'extrusion. [0006] Toutefois, ce procédé d'assemblage par le moyen de soudures présente l'inconvénient de ne pas permettre une exploitation maximale des caractéristiques mécaniques de l'aluminium extrudé. L'échauffement résultant de la fusion du métal d'apport de la soudure divise localement par deux la résistance de la matière. [0007] Le but de la présente invention est de fournir un procédé de réalisation d'un berceau avant de véhicule automobile, qui permette d'obtenir un berceau qui présente la meilleure tenue mécanique possible. [0008] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel procédé, qui permette d'alléger fortement (de 30 à 50 (3/0) la fonction berceau sur un véhicule automobile. [0009] C'est également un but de la présente invention de fournir un berceau avant de véhicule automobile, qui soit de conception et de fabrication simples, qui soit fiable et économique. [0010] Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'un berceau avant de véhicule automobile, le berceau étant formé, d'une part, d'une poutre centrale, métallique, s'étendant selon une direction longitudinale, et d'autre part, d'au moins une pièce de liaison métallique ou « corne », qui est positionnée et fixée à une extrémité longitudinale de la poutre centrale. Dans ce procédé nouveau, la corne au moins est fixée à la poutre centrale par une pluralité de vis dites « vis fluo-perceuses » dans la suite du présent texte. [0011] Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la poutre centrale est réalisée en aluminium ou en alliage d'aluminium, et ladite corne au moins est également réalisée en aluminium ou alliage d'aluminium. [0012] Selon un mode préféré de réalisation de l'invention également, la poutre centrale et la corne au moins sont réalisées par un procédé thermomécanique d'extrusion. [0013] De préférence, la poutre centrale et la corne au moins peuvent être réalisées par extrusion, selon la même direction d'extrusion. [0014] Les vis fluo-perceuses sont avantageusement disposées alignées selon des lignes parallèles à ladite direction d'extrusion. [0015] De manière préférentielle, la corne au moins peut être positionnée et reliée à la poutre centrale par l'intermédiaire d'une surface plane externe de ladite corne accolée à une surface plane externe correspondante de la poutre centrale, lesdites surfaces planes respectivement accolées étant orientées selon la direction d'extrusion. [0016] Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le berceau avant comporte deux cornes reliées respectivement à l'une et à l'autre des deux extrémités longitudinales de la poutre centrale. [0017] L'invention a également pour objet un berceau avant de véhicule, qui est obtenu selon le procédé décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. [0018] L'invention a enfin pour objet un véhicule, en particulier un véhicule automobile, qui comporte un tel berceau avant. [0019] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : [0020] - les figures 1A à 1F illustrent, de manière schématique, les étapes ou cycle de vissage d'une vis fluo-perceuse, [0021] - la figure 2 est une vue en perspective, schématique, d'un berceau avant de véhicule automobile, selon la présente invention, [0022] - la figure 3 est une vue en perspective, schématique, de la corne gauche fixée sur la poutre centrale du berceau avant de la figure 2, et [0023] - la figure 4 est une vue en coupe frontale, schématique, de l'assemblage de la figure 3 montrant la corne gauche fixée sur la poutre centrale du berceau. [0024] En référence au dessin des figures 1A à 1F, on a représenté, très schématiquement, le principe de vissage, connu en soi, d'une vis fluo-perceuse, de référence générale 10, pour la fixation de deux pièces à assembler, référencées 1 et 2. Cette vis 10 peut être, par exemple, une vis de la Société EJOT©, dite vis FDS© (acronyme de l'expression en langue anglaise « Flow Drill Screw », qui peut se traduire en langue française par l'expression « Vis auto-taraudeuse »), connue pour permettre le vissage de tôles d'épaisseur jusqu'à 4 mm pour l'aluminium sans pré perçage et, de ce fait, déjà utilisée en assemblage de carrosserie automobile. La vis comporte une tête 10A, en étoile à six branches par exemple, une partie filetée 10C et une pointe 10B, en forme sensiblement de tête d'obus. Le vissage est réalisé à l'aide d'un système robotisé en plusieurs étapes, qui sont les suivantes. La vis 10, fermement maintenue en bout d'une visseuse par sa tête 10A, est positionnée sur les pièces à assembler 1 et 2, un vérin (non représenté) maintenant l'ensemble plaqué des deux pièces 1 et 2. Une augmentation de la vitesse de rotation de la visseuse provoque l'échauffement (figure 1A) et la pénétration (figure 1B) de la vis 10 dans l'assemblage 1, 2. L'effort axial à pour effet la formation du « crevé » référencé « C » (figure 1C). Une fois le couple de vissage atteint, le taraudage dans le « crevé » est formé (figure 1 D), la vitesse de rotation et l'effort axial sont réduits. Le vissage se poursuit (figure 1E) jusqu'à ce que la tête 10A de la vis 10 repose sur la pièce 1 à serrer. L'opération se termine par un serrage au couple souhaité (figure 1 F). [0025] On notera que, de façon connue en soi, la température nécessaire à la formation du « crevé » est obtenue grâce à une vitesse de rotation élevée de la visseuse pouvant atteindre une vitesse de l'ordre de 5000 tours par minute et un effort axial pouvant atteindre 1800 newtons selon la nature et l'épaisseur du matériau. [0026] Ce type de vissage constitue une opération facilement « robotisable », qui dure de l'ordre de 3 secondes après le positionnement de la vis. Le taraudage généré sans copeaux pendant le processus de vissage est compatible avec un filet métrique ; il permet, ainsi, une éventuelle réparation. De plus, ce type de vissage permet un assemblage très performant, en comparaison des assemblages divers, connus de l'art antérieur, tels que l'assemblage par rivets semi-tubulaires ou complets, l'assemblage par points clinchés ou sertis, l'assemblage par points de soudure laser ou soudure MIG (acronyme de l'expression en langue anglaise « Metal Inert Gas » qui peut se traduire en langue française par « Métal sous gaz inerte »), ou encore l'assemblage par vis ou boulons filetés, etc. [0027] Comme représenté sur le dessin de la figure 2, le berceau avant de véhicule automobile selon l'invention est un berceau en aluminium composé de trois profilés : [0028] - une poutre centrale, de référence générale 100, qui s'étend selon une direction longitudinale « Y » qui est la direction transversale du véhicule, et [0029] - deux pièces de liaison, appelées « cornes » dans le présent texte, référencées respectivement 200 et 300, qui sont positionnées et fixées respectivement à l'une et à l'autre des deux extrémités longitudinales de la poutre centrale 100 et permettent de relier le berceau sur les longerons droite et gauche (non représentés) de la caisse du véhicule. [0030] Les deux cornes 200 et 300 sont en saillie avant de la poutre centrale 100, la référence 200 désignant la corne droite et la référence 300 la corne gauche. [0031] Les deux cornes 200 et 300 ont des profils différents, ne sont pas symétriques, et s'étendent transversalement et longitudinalement à la direction longitudinale « X » du véhicule (figure 3). Il va de soi, qu'en variante et sans sortir du cadre de la présente invention, les cornes pourraient être identiques et symétriques ou bien être en nombre supérieur en comprenant, par exemple, des pièces de liaison des paliers de barre anti-devers, des accessoires de maintien des suspentes d'échappement, etc. [0032] La poutre centrale 100 et les deux cornes 200 et 300 sont réalisées par un procédé thermomécanique d'extrusion. De façon classique, un produit long, plat ou tubulaire, est formé en continu, par passage de l'aluminium compressé dans une filière d'extrusion ayant la section de la pièce à obtenir. [0033] En position dans le berceau, la poutre centrale extrudée 100 et les deux cornes extrudées 200 et 300 présentent une même direction d'extrusion, qui correspond à l'axe « Y » mentionné précédemment de façon à favoriser l'absorption d'énergie lors d'une collision frontale du véhicule. [0034] En référence au dessin de la figure 3, on a représenté de manière plus détaillée une corne, à savoir la corne de gauche 300, formée, comme la corne de droite et la poutre centrale de différentes parois incluant, d'une part, des parois constituant un contour extérieur, telles par exemple les parois 301, 302, 303, 304 et 305 par exemple, et d'autre part, des parois constituant des voiles internes qui délimitent des polyèdres à l'intérieur du contour extérieur, telles les parois 310 et 311, par exemple. [0035] En référence à la figure 4, les parois 307 et 308 présentent des surfaces externes d'interface de jonction, qui sont accolées aux surfaces externes d'interface de jonction correspondantes des parois 107 et 108 de la poutre centrale. L'orientation de ces surfaces formant l'interface de jonction favorise une transmission des efforts entre la corne 300 et la poutre centrale 100 suivant l'axe longitudinal du véhicule. [0036] On notera que ces surfaces d'interface de jonction s'étendent dans des plans parallèles à la direction longitudinale « Y » du berceau. [0037] La corne 300, positionnée sur la poutre centrale 100 selon les surfaces d'interface mentionnées précédemment, est alors fixée sur la poutre 100 par l'intermédiaire d'une pluralité de vis fluo-perceuses désignées collectivement par la référence 50 i. [0038] Ces vis fluo-perceuses, décrites précédemment dans leur structure et leur mode de vissage (figures 1A à 1F), sont disposées alignées sur des lignes parallèles à ladite direction d'extrusion, telles les lignes L1 et L2 de la figure 3. [0039] Il va de soi que le nombre et la position des vis fluo-perceuses 50i sont déterminés par calcul, de manière connue en soi, en fonction de la structure et de la forme de la poutre et de la corne de liaison, de façon à obtenir la meilleure tenue mécanique possible. [0040] Selon une variante de réalisation de l'invention, l'assemblage de la poutre et des cornes pourrait être réalisé non plus par des vis fluo-perceuses mais par des rivets. [0041] Le procédé décrit ci-dessus de réalisation d'un berceau avant de véhicule automobile présente l'avantage d'être un procédé de fabrication simple, d'offrir un important gain en masse du berceau résultant et d'exploiter au maximum les caractéristiques mécaniques de l'aluminium extrudé.20METHOD FOR MAKING A FRONT CABLE FOR A VEHICLE, AND FRONT CABLE FOR A VEHICLE OBTAINED BY THIS METHOD. The invention relates to a method of producing a cradle before a vehicle, in particular a motor vehicle. The invention also relates to a vehicle front cradle obtained by such a method. The engine cradle or "front cradle" of a motor vehicle connects and positions the front axle on the chassis of the vehicle through two front fasteners and two rear fasteners. Its geometry is designed to receive the functional links of the components of the front axle and the powertrain of the vehicle. [0003] The cradles before current motor vehicles are most often made in the foundry, or welded together. [0004] Aluminum vehicle cradles have already been realized by a thermomechanical extrusion process. By way of example, the Applicant has made a front cradle of a motor vehicle of the type comprising, on the one hand, a section obtained by extrusion, which extends in a longitudinal direction, and on the other hand, two parts called "connecting pieces", also obtained by extrusion, having the same extrusion direction as the profile, positioned and attached laterally to two opposite cross sections of the profile. Each of the two connecting pieces is contiguous to the corresponding cross section of the profile via an outer surface contiguous to a corresponding outer surface of the profile. The connecting pieces are fixed to the profile by welding, more precisely by two welding beads which extend, like the external connecting surfaces mentioned above, in the direction of extrusion. However, this method of assembly by means of welds has the disadvantage of not allowing maximum exploitation of the mechanical characteristics of extruded aluminum. The heating resulting from the fusion of the weld filler metal locally divides the resistance of the material locally. The object of the present invention is to provide a method of producing a cradle before a motor vehicle, which provides a cradle that has the best possible mechanical strength. Another object of the present invention is to provide such a method, which allows to significantly lighten (from 30 to 50 (3/0) the cradle function on a motor vehicle. [0009] It is also a goal of the present invention to provide a cradle before a motor vehicle, which is of simple design and manufacture, which is reliable and economical. [0010] To achieve these objects, the present invention relates to a method of producing a front cradle of a motor vehicle, the cradle being formed, on the one hand, of a central metal beam, extending in a longitudinal direction, and on the other hand, of at least one metal connecting piece or "horn Which is positioned and fixed at a longitudinal end of the central beam.In this new method, at least the horn is fixed to the central beam by a plurality of screws called "fluo-drills screws" in the remainder of this text. According to a preferable mode embodiment of the invention, the central beam is made of aluminum or aluminum alloy, and at least said horn is also made of aluminum or aluminum alloy. According to a preferred embodiment of the invention also, the central beam and the horn at least are made by a thermomechanical extrusion process. Preferably, the central beam and the horn at least can be made by extrusion, in the same direction of extrusion. The fluo-drill screws are advantageously arranged aligned along lines parallel to said extrusion direction. Preferably, the at least one horn can be positioned and connected to the central beam via an outer planar surface of said horn contiguous to a corresponding outer planar surface of the central beam, said respective flat surfaces contiguous being oriented in the direction of extrusion. According to a particular embodiment of the invention, the front cradle comprises two horns respectively connected to one and the other of the two longitudinal ends of the central beam. The invention also relates to a vehicle front cradle, which is obtained according to the method described above in outline. The invention finally relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, which comprises such a front cradle. Other objects, advantages and features of the invention will appear in the following description of an exemplary embodiment, not limiting the object and scope of the present patent application, accompanied by drawings in which FIGS. 1A to 1F schematically illustrate the stages or cycle of screwing a fluo-drill screw; FIG. 2 is a schematic perspective view of a front cradle; of a motor vehicle, according to the present invention, [0022] FIG. 3 is a diagrammatic perspective view of the left horn fixed on the central beam of the front cradle of FIG. 2, and [0023] FIG. a front sectional schematic view of the assembly of Figure 3 showing the left horn fixed on the central beam of the cradle. With reference to the drawing of Figures 1A to 1F, there is shown, very schematically, the screwing principle, known per se, a screw fluo-drill, general reference 10, for fixing two parts to assemble , referenced 1 and 2. This screw 10 may be, for example, a screw of the company EJOT ©, said screw FDS © (acronym for the expression in English "Flow Drill Screw", which can be translated into French by the expression "self-tapping screw"), known to allow the screwing of sheets of thickness up to 4 mm for aluminum without pre-drilling and, therefore, already used in automobile body assembly. The screw comprises a head 10A, six-pointed star for example, a threaded portion 10C and a tip 10B, substantially shaped head shell. The screwing is carried out using a robotic system in several steps, which are as follows. The screw 10, firmly held at the end of a screwdriver by its head 10A, is positioned on the parts to be assembled 1 and 2, a jack (not shown) holding the plated assembly of the two parts 1 and 2. An increase in the rotational speed of the screwdriver causes heating (Figure 1A) and penetration (Figure 1B) of the screw 10 in the assembly 1, 2. The axial force has the effect of the formation of the "flat" referenced "C" (Figure 1C). Once the tightening torque is reached, the tapping in the "flat" is formed (Figure 1 D), the rotational speed and the axial force are reduced. Screwing continues (Figure 1E) until the head 10A of the screw 10 rests on the part 1 to be tightened. The operation ends with a tightening to the desired torque (Figure 1 F). Note that, in a manner known per se, the temperature required for the formation of "punctured" is obtained thanks to a high speed of rotation of the screwdriver can reach a speed of the order of 5000 revolutions per minute and a axial force of up to 1800 newtons depending on the nature and thickness of the material. This type of screwing is an easily "robotisable" operation, which lasts about 3 seconds after the positioning of the screw. Tapping generated without chips during the screwing process is compatible with a metric thread; it allows, thus, a possible repair. In addition, this type of screwing allows a very efficient assembly, compared to the various assemblies, known from the prior art, such as assembly by semi-tubular rivets or complete, assembly by clinched or crimped points, the assembly by laser welding or MIG welding points (acronym for the English expression "Metal Inert Gas" which may be translated into French as "Metal under inert gas"), or assembly by threaded bolts or bolts, etc. As shown in the drawing of Figure 2, the front cradle of a motor vehicle according to the invention is an aluminum cradle composed of three sections: [0028] a central beam, of general reference 100, which extends in a longitudinal direction "Y" which is the transverse direction of the vehicle, and [0029] - two connecting pieces, called "horns" in the present text, referenced respectively 200 and 300, which are positioned and fixed respectively to one and at the other of the two longitudinal ends of the central beam 100 and allow to connect the cradle on the right and left side members (not shown) of the vehicle body. The two horns 200 and 300 are projecting before the central beam 100, the reference 200 designating the right horn and the reference 300 the left horn. The two horns 200 and 300 have different profiles, are not symmetrical, and extend transversely and longitudinally to the longitudinal direction "X" of the vehicle (Figure 3). It goes without saying that, in a variant and without departing from the scope of the present invention, the horns could be identical and symmetrical or be in a larger number by including, for example, connecting pieces of the anti-roll bar bearings, accessories for holding the exhaust lines, etc. The central beam 100 and the two horns 200 and 300 are made by a thermomechanical extrusion process. Conventionally, a long product, flat or tubular, is formed continuously, by passing the compressed aluminum in an extrusion die having the section of the part to obtain. In position in the cradle, the extruded central beam 100 and the two extruded horns 200 and 300 have the same extrusion direction, which corresponds to the axis "Y" mentioned above so as to promote the absorption of energy in a frontal collision of the vehicle. Referring to the drawing of Figure 3, there is shown in more detail a horn, namely the left horn 300, formed as the right horn and the central beam of different walls including, on the one hand walls constituting an outer contour, such for example the walls 301, 302, 303, 304 and 305 for example, and on the other hand, walls constituting internal webs which delimit polyhedra within the outer contour, such as the walls 310 and 311, for example. With reference to FIG. 4, the walls 307 and 308 have external junction interface surfaces which are contiguous with the corresponding junction interface outer surfaces of the walls 107 and 108 of the central beam. The orientation of these surfaces forming the junction interface promotes a transmission of forces between the horn 300 and the central beam 100 along the longitudinal axis of the vehicle. Note that these junction interface surfaces extend in planes parallel to the longitudinal direction "Y" of the cradle. The horn 300, positioned on the central beam 100 according to the aforementioned interface surfaces, is then fixed on the beam 100 by means of a plurality of fluo-drill screws collectively designated by the reference 50 i. These fluo-drill screws, previously described in their structure and their method of screwing (Figures 1A to 1F), are arranged aligned on lines parallel to said extrusion direction, such lines L1 and L2 of Figure 3 It goes without saying that the number and the position of the fluo-drill screws 50i are determined by calculation, in a manner known per se, as a function of the structure and the shape of the beam and the connecting horn, in order to obtain the best possible mechanical strength. According to an alternative embodiment of the invention, the assembly of the beam and horns could be achieved either by fluo-drills screws but by rivets. The method described above for producing a front cradle of a motor vehicle has the advantage of being a simple manufacturing process, to offer a significant gain in mass of the resulting cradle and to exploit the maximum mechanical properties of extruded aluminum.

Claims

1. A method of producing a front cradle of a motor vehicle, said cradle being formed of a central beam (100), metallic, extending in a longitudinal direction ("Y"), and at least one piece of metal link or "horn" (300), which is positioned and fixed at a longitudinal end of the central beam (100), said method being characterized in that the at least one horn (300) is attached to the central beam (100) by a plurality of "fluo-drills" screws (50i).

2. Method according to claim 1, characterized in that the central beam (100) is made of aluminum or aluminum alloy.

3. Method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the horn at least (300) is made of aluminum.

4. Method according to any one of claims 2 and 3, characterized in that the central beam (100) and the horn at least (300) are made by extrusion.

5. Method according to claim 4, characterized in that the central beam (100) and the horn at least (300) are made by extrusion, in the same direction of extrusion ("Y").

6. Method according to claim 5, characterized in that the fluo drill screws (50i) are arranged aligned on parallel lines (L1, L2) to said extrusion direction.

7. Method according to any one of claims 5 and 6, characterized in that the horn at least (300) is positioned and connected to the central beam (100) via at least one outer flat surface of said horn (300) contiguous to a corresponding outer flat surface of the central beam (100), said respectively contiguous flat surfaces being oriented in the extrusion direction ("Y").

8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the front cradle comprises two horns (200, 300) connected respectively to one and the other of the two longitudinal ends of the central beam (100 ).

9. Front cradle of a vehicle, characterized in that it is obtained according to the method according to any one of the preceding claims.

Vehicle, in particular a motor vehicle, characterized in that it comprises a front cradle according to claim 9.5.