FR3116452A1 - Device for clinching a stack of parts held by the intermediary of a layer of structural glue interposed between the parts - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif de clinchage d’un empilement de pièces maintenues par l’intermédiaire d’une couche de colle structurale interposée entre les pièces Le dispositif de clinchage (2) selon l’invention comprend un poinçon (4), une matrice (8) comportant une ouverture (10) de forme complémentaire au poinçon (4), un moyen de déplacement (12) réversible du poinçon (4) dans l’ouverture (10) de la matrice (8), caractérisé en ce que le dispositif de clinchage (2) comprend des moyens de chauffage (22) apte à élever la température d’un empilement de pièces (14), interposé entre le poinçon (4) et la matrice (8). (Figure 1)The invention relates to a device for clinching a stack of parts held by the intermediary of a layer of structural glue interposed between the parts. The clinching device (2) according to the invention comprises a punch (4), a die (8) comprising an opening (10) of a shape complementary to the punch (4), a means of reversible movement (12) of the punch (4) in the opening (10) of the die (8), characterized in that the clinching device (2) comprises heating means (22) capable of raising the temperature of a stack of parts (14), interposed between the punch (4) and the die (8). (Figure 1)
Description
La présente invention concerne le domaine technique des véhicules automobiles, et plus particulièrement, le domaine technique de l’assemblage de pièces de carrosserie par un procédé de clinchage.The present invention relates to the technical field of motor vehicles, and more particularly, the technical field of the assembly of bodywork parts by a clinching process.
Dans le secteur automobile, la réglementation impose de mettre en œuvre des moyens afin de réduire de façon significative la consommation en carburant des véhicules automobiles, pour réduire leurs émissions nocives.In the automotive sector, regulations require the implementation of means to significantly reduce the fuel consumption of motor vehicles, in order to reduce their harmful emissions.
Une solution bien connue pour cela consiste à réduire le poids des véhicules automobiles, par exemple en diminuant les épaisseurs des pièces ou tôles constituant la carrosserie d’un véhicule automobile.A well-known solution for this consists in reducing the weight of motor vehicles, for example by reducing the thicknesses of the parts or sheets constituting the bodywork of a motor vehicle.
Afin de conserver les propriétés mécaniques de la carrosserie, notamment sa rigidité, il est connu la mise en œuvre d’un procédé consistant à assembler deux pièces de fine épaisseur, par l’intermédiaire d’une couche de colle dite structurale. Après polymérisation, la colle structurale forme une couche solide renforçant la rigidité de l’empilement de pièces, sans augmenter de façon significative son poids.In order to preserve the mechanical properties of the bodywork, in particular its rigidity, it is known to implement a process consisting in assembling two thin parts, by means of a layer of so-called structural glue. After polymerization, the structural adhesive forms a solid layer reinforcing the rigidity of the stack of parts, without significantly increasing its weight.
Une des particularités liées à cette solution, est la nécessité impérative de maintenir les pièces de façon immobile, l’une par rapport à l’autre, jusqu’à polymérisation complète de la colle structurale.One of the particularities of this solution is the imperative need to keep the parts immobile, relative to each other, until the structural adhesive has completely polymerized.
Or, la polymérisation complète de la couche de colle structurale est obtenue après un laps de temps significatif, pendant lequel l’empilement de pièces subit plusieurs étapes de fabrication. Ainsi, les pièces sont encollées lors d’une étape dite de ferrage, et la polymérisation de la colle structurale est complète après peinture de l’empilement de pièces.However, the complete polymerization of the layer of structural adhesive is obtained after a significant period of time, during which the stack of parts undergoes several manufacturing steps. Thus, the parts are glued during a so-called shoeing step, and the polymerization of the structural glue is complete after painting the stack of parts.
Ainsi, il est nécessaire d’employer des moyens de maintien afin d’immobiliser les pièces jusqu’à la polymérisation complète de la colle structurale, entre l’atelier de ferrage et l’atelier peinture. C’est pourquoi le procédé de collage structural n’est jamais utilisé seul, mais en association d’un autre procédé d’assemblage.Thus, it is necessary to use means of maintenance in order to immobilize the parts until the complete polymerization of the structural glue, between the body shop and the paint shop. This is why the structural bonding process is never used alone, but in combination with another assembly process.
La technique dite du “clinchage” permet de jouer efficacement ce rôle, en insérant de force une pièce de l’empilement dans une autre pièce de l’empilement, de manière à ce que les forces mécaniques de frottement entre lesdites pièces assurent le maintien de l’empilement de pièces.The so-called “clinching” technique makes it possible to play this role effectively, by forcibly inserting one part of the stack into another part of the stack, so that the mechanical friction forces between said parts ensure the maintenance of the stacking of coins.
De façon avantageuse, à la différence du soudage, le clinchage n’expose pas la couche de colle structurale à un risque de brûlure et donc à un risque d’émanation de fumées toxiques provenant de ladite couche. Le clinchage peut ainsi être réalisé sans risque, à travers une couche de colle structurale.Advantageously, unlike welding, clinching does not expose the layer of structural adhesive to a risk of burning and therefore to a risk of toxic fumes emanating from said layer. The clinching can thus be carried out without risk, through a layer of structural adhesive.
Toutefois, les colles structurales se caractérisent par un coefficient de viscosité élevé. La présence d’une couche structurale entre deux pièces à assembler, nécessite ainsi d’appliquer une pression mécanique supplémentaire lors d’un procédé de clinchage, de manière à s’assurer que les pièces s’emboîtent convenablement entre elles. À défaut d’application d’une pression mécanique suffisante, les pièces s’emboîtent partiellement. Dans le cas inverse, l’application d’une pression mécanique excessive peut endommager la forme et/ou l’intégrité des pièces.However, structural adhesives are characterized by a high coefficient of viscosity. The presence of a structural layer between two parts to be assembled, thus requires the application of additional mechanical pressure during a clinching process, so as to ensure that the parts fit together properly. If sufficient mechanical pressure is not applied, the parts partially fit together. Otherwise, the application of excessive mechanical pressure may damage the shape and/or integrity of the parts.
La présente invention vise à proposer un dispositif de clinchage, ainsi qu’un procédé de clinchage, plus sûr et plus efficace pour maintenir un empilement de pièces, lorsqu’une couche de colle structurale est présente entre lesdites pièces.The present invention aims to provide a clinching device, as well as a clinching method, which is safer and more efficient for maintaining a stack of parts, when a layer of structural adhesive is present between said parts.
Afin de résoudre le problème technique mentionné ci-dessus, il est proposé un dispositif de clinchage d’un empilement de pièces, maintenues ensemble par l’intermédiaire d’une couche de colle structurale interposée entre les pièces, comprenant un poinçon, une matrice comportant une ouverture de forme complémentaire au poinçon, un moyen de déplacement réversible du poinçon dans l’ouverture de la matrice.In order to solve the technical problem mentioned above, there is proposed a device for clinching a stack of parts, held together by means of a layer of structural glue interposed between the parts, comprising a punch, a die comprising an opening of complementary shape to the punch, a reversible displacement means of the punch in the opening of the die.
Le dispositif de clinchage est remarquable en ce qu’il comprend des moyens de chauffage, apte à élever localement la température d’un empilement de pièces interposé entre le poinçon et la matrice, de sorte à augmenter la viscosité d’une couche ou bien de plusieurs couches de colle structurale maintenant lesdites pièces ensemble.The clinching device is remarkable in that it comprises heating means, capable of locally raising the temperature of a stack of parts interposed between the punch and the die, so as to increase the viscosity of a layer or else of multiple layers of structural glue holding said pieces together.
L’invention porte également sur les variantes suivantes du dispositif de clinchage décrit ci-dessus :The invention also relates to the following variants of the clinching device described above:
- les moyens de chauffage sont localisés au niveau du poinçon ;- The heating means are located at the punch;
- les moyens de chauffage sont localisés au niveau de la matrice ;- The heating means are located at the level of the matrix;
- les moyens de chauffage comprennent une source d’émission infrarouge ;- the heating means comprise an infrared emission source;
- les moyens de chauffage comprennent une résistance électrique.- the heating means comprise an electrical resistor.
L’invention porte aussi sur un procédé de clinchage d’un empilement de pièces de carrosserie pour véhicule automobile, maintenues ensemble par l’intermédiaire d’une couche de colle structurale interposée entre lesdites pièces. Le procédé de clinchage selon l’invention est remarquable en ce qu’il met en œuvre les étapes suivantes :The invention also relates to a method for clinching a stack of bodywork parts for a motor vehicle, held together by means of a layer of structural adhesive interposed between said parts. The clinching process according to the invention is remarkable in that it implements the following steps:
- échauffement d’une zone localisée de l’empilement de pièces, de manière à augmenter la viscosité de la couche ou des couches de colle structurale interposées entre les pièces ; puis- heating of a localized area of the stack of parts, so as to increase the viscosity of the layer or layers of structural adhesive interposed between the parts; Then
- emboutissage de l’empilement de pièces au niveau de la zone localisée, à l’aide d’un poinçon, jusqu’à emboîtement des pièces ; puis- stamping of the stack of parts at the level of the localized area, using a punch, until the parts fit together; Then
- retrait du poinçon de l’empilement de pièces.- removal of the punch from the stack of parts.
L’échauffement préalable d’une zone localisée de l’empilement de pièces, permet avantageusement d’augmenter la viscosité de la ou des couches de colle structurale maintenant lesdites pièces ensemble, de sorte à faciliter l’emboutissage de l’empilement, en réduisant de façon significative la résistance mécanique de la ou des couches de colle structurale au niveau de la zone localisée à emboutir.The prior heating of a localized area of the stack of parts advantageously makes it possible to increase the viscosity of the layer or layers of structural adhesive holding said parts together, so as to facilitate stamping of the stack, by reducing significantly the mechanical strength of the layer or layers of structural adhesive at the level of the localized zone to be stamped.
Selon une variante de réalisation de l’invention, lors de l’étape d’échauffement, la température de la couche de colle structurale maintenant les pièces ensemble, est élevée dans une plage de température comprise entre 50°C et 60°C, dans la zone localisée. De préférence, la température de la couche de colle structurale est de l’ordre de 55°C.According to a variant embodiment of the invention, during the heating step, the temperature of the layer of structural adhesive holding the parts together is raised to a temperature range between 50° C. and 60° C., in the localized area. Preferably, the temperature of the layer of structural adhesive is of the order of 55°C.
D’autres avantages et caractéristiques pourront ressortir plus clairement de la description qui va suivre.Other advantages and characteristics may emerge more clearly from the description that follows.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins dans lesquels :The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of non-limiting example and made with reference to the drawings in which:
Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.In these figures, the same references are used to designate the same elements.
Pour rappel, l’invention propose un dispositif de clinchage de pièces de carrosserie pour véhicules automobiles, plus sûr et plus efficace lorsqu’une couche de colle structurale est présente entre lesdites pièces.As a reminder, the invention proposes a device for clinching bodywork parts for motor vehicles, which is safer and more effective when a layer of structural adhesive is present between said parts.
La
Une matrice 8 est positionnée en vis-à-vis du poinçon 4. La matrice 8 comprend une ouverture 10 de forme complémentaire à la pointe 6 du poinçon 4, de sorte à permettre l’insertion puis le retrait de la pointe 6 dans la matrice 8.A die 8 is positioned opposite the punch 4. The die 8 comprises an opening 10 of a shape complementary to the tip 6 of the punch 4, so as to allow the insertion then the withdrawal of the tip 6 in the die 8.
Le dispositif de clinchage 2 comprend un moyen de déplacement 12 configuré pour permettre au poinçon 4 et à la matrice 8 de mouvoir simultanément et de façon réversible, entre une position d’initiale illustrée par la
En position initiale, illustrée par la
En position finale, illustrée par la
Selon le présent exemple, l’empilement de pièces 14 se compose de deux pièces 18 ou tôles, superposées et maintenues par l’intermédiaire d’une couche de colle structurale 20 interposée entre lesdites pièces.According to the present example, the stack of parts 14 is made up of two parts 18 or sheets, superimposed and held by means of a layer of structural glue 20 interposed between said parts.
Les pièces 18 sont réalisées à partir d’un matériau métallique de type acier ou aluminium. L’épaisseur d’une pièce est comprise entre 0,5 mm et 4 mm. L’empilement de pièces 14 illustré sur la
La colle structurale 20 interposée entre les pièces 18 est du type époxyde, son épaisseur est comprise entre 0,1 mm et 2mm.The structural glue 20 interposed between the parts 18 is of the epoxy type, its thickness is between 0.1 mm and 2 mm.
Le dispositif de clinchage 2 est remarquable en ce qu’il comprend des moyens de chauffage 22. Lorsque le dispositif de clinchage 2 est en position initiale illustrée par la
Les moyens de chauffage 22 sont maintenus par rapport au dispositif de clinchage 2, de sorte à être immobile lorsque le dispositif de clinchage passe d’une position initiale à une position finale et inversement.The heating means 22 are held relative to the clinching device 2, so as to be stationary when the clinching device passes from an initial position to a final position and vice versa.
Selon le présent exemple, la première source 24 et la seconde source 26 d’émission de chaleur comprennent une boucle de résistantes électriques entourant respectivement la matrice et le poinçon. Chaque boucle est pilotée de sorte à pouvoir libérer une puissance thermique comprise entre 1500 watts et 3000 watts. En d’autres termes, les moyens de chauffage 22 sont paramétrés pour permettre l’élévation de la température de la couche de colle structurale de l’empilement de pièces décrit ci-dessus, placé sur la face supérieure 16 de la matrice, dans une plage de température comprise entre 50°C et 60°C, de préférence de l’ordre de 55°C.According to the present example, the first source 24 and the second source 26 of heat emission comprise a loop of electrical resistors surrounding the die and the punch respectively. Each loop is controlled so as to be able to release a thermal power of between 1500 watts and 3000 watts. In other words, the heating means 22 are configured to allow the temperature rise of the layer of structural adhesive of the stack of parts described above, placed on the upper face 16 of the die, in a temperature range between 50°C and 60°C, preferably of the order of 55°C.
Le dispositif de clinchage 2 décrit ci-dessus, permet avantageusement la mise en œuvre d’un procédé de clinchage selon l’invention tel que décrit ci-après.The clinching device 2 described above advantageously allows the implementation of a clinching method according to the invention as described below.
Le procédé de clinchage selon l’invention met en œuvre une première étape consistant à chauffer une zone localisée d’un empilement de pièces 14 décrit ci-dessus, déposé sur la face supérieure 16 de la matrice 8. Dans la zone localisée, se situant en vis-à-vis du poinçon 4 et de la matrice 8, la température de la couche de colle structurale est élevée jusqu’à une température comprise dans une plage de température s’étendant entre 50°C et 60°C, de préférence autour de 55°C, à l’aide des moyens de chauffage 22 mentionnés ci-dessus.The clinching method according to the invention implements a first step consisting in heating a localized zone of a stack of parts 14 described above, deposited on the upper face 16 of the die 8. In the localized zone, located opposite the punch 4 and the die 8, the temperature of the layer of structural adhesive is raised to a temperature comprised within a temperature range extending between 50° C. and 60° C., preferably around 55° C., using the heating means 22 mentioned above.
Selon une deuxième étape du procédé de clinchage, la zone localisée de l’empilement de pièces 14 est emboutie par l’intermédiaire du poinçon 4 en coopération avec la matrice 8, de sorte à insérer une partie d’une pièce supérieure 30 dans une partie d’une pièce inférieure 32 de l’empilement de pièces.According to a second step of the clinching process, the localized zone of the stack of parts 14 is stamped by means of the punch 4 in cooperation with the die 8, so as to insert a part of an upper part 30 into a part of a lower part 32 of the stack of parts.
Selon une troisième étape du procédé de clinchage, le poinçon 4 est retiré de l’empilement de pièces de sorte à libérer ledit empilement.According to a third step of the clinching process, the punch 4 is removed from the stack of parts so as to release said stack.
Les figures 5 et 6 illustrent respectivement une coupe longitudinale d’un empilement de pièces 14 identique, maintenues par l’intermédiaire d’une couche de colle structurale 20 identique, après la mise en œuvre d’un procédé de clinchage à l’aide d’un dispositif de clinchage 2 décrit ci-dessus, sans chauffage préalable de la colle structurale, et avec chauffage préalable de la colle structurale conformément au procédé de clinchage selon l’invention.Figures 5 and 6 respectively illustrate a longitudinal section of a stack of identical parts 14, maintained by means of an identical layer of structural adhesive 20, after the implementation of a clinching process using a clinching device 2 described above, without prior heating of the structural adhesive, and with prior heating of the structural adhesive in accordance with the clinching method according to the invention.
On observe ainsi sur la
A l’inverser, sur la
Le procédé de clinchage mis en œuvre par le dispositif de clinchage 2 décrit ci-dessus, permet donc un maintien plus sûr et plus efficace, d’un empilement de pièces 14 maintenues entre elles par une couche de colle structurale.The clinching process implemented by the clinching device 2 described above therefore allows a safer and more efficient holding of a stack of parts 14 held together by a layer of structural adhesive.
Claims (7)
- échauffement d’une zone localisée de l’empilement de pièces (14), de manière à augmenter la viscosité de la couche ou des couches de colle structurale (20) interposées entre les pièces ; puis
- emboutissage de l’empilement de pièces (14) au niveau de la zone localisée, à l’aide d’un poinçon (4), jusqu’à emboîtement des pièces ; puis
- retrait du poinçon (4) de l’empilement de pièces (14).
- heating of a localized zone of the stack of parts (14), so as to increase the viscosity of the layer or layers of structural adhesive (20) interposed between the parts; Then
- stamping of the stack of parts (14) at the level of the localized zone, using a punch (4), until the parts fit together; Then
- removal of the punch (4) from the stack of parts (14).
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