WO2009037411A2 - Bandeau de porte pour vehicule automobile, porte de vehicule automobile et procedes de fabrication de ceux-ci - Google Patents

Bandeau de porte pour vehicule automobile, porte de vehicule automobile et procedes de fabrication de ceux-ci Download PDF

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Jean-François LEROOY
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J5/00—Doors

Definitions

  • the present invention relates to a door strip for a motor vehicle, a motor vehicle door and methods of manufacturing the same.
  • the door 1 comprises a strip 2 which is structurally sized to withstand sudden stresses by the door 1.
  • the strip 2 is made by roller burnishing followed by a laser welding 21.
  • the resistance welding or SR is an electrical resistance welding method. The welding is performed by points between two electrodes, without adding material.
  • On the strip 2 is then fixed, by resistance welding, SR, or riveting 12, a box 3 consisting of a thin sheet of trim, or bodywork.
  • the door most often comprises a rivet 15 which requires a joint drilling of the box 3 and the strip 2. This drilling is currently difficult or requires expensive tooling solutions.
  • the slightest change in shape, including local, impacting the rabbet, requires the modification of the production tools of the box 3 and the strip 2.
  • the strip 2 is in no way independent of the shape of the box 3.
  • the present invention overcomes these disadvantages by proposing a solution separating the structural form, thus allowing to separately optimize the constraints of each category.
  • the subject of the invention is a motor vehicle door strip, characterized in that it comprises a substantially U-shaped section structural section, a box support piece comprising a substantially flat central zone facing the branches of said U, an upper zone and a lower zone, the structural section being fixed by the branches of the U on the central zone of the box support piece, by simultaneous welding SEFG laser welding of the two branches of the U.
  • An advantage of the device according to the invention is that the U-shaped structural section meets the structural constraints, while the box support part meets the shape constraints of the box. This simplifies the solutions of the structural problems, while offering a diversity and a flexibility in the design of the forms.
  • the support piece has in its upper zone, respectively lower, any shape, complementary to the shape of an upper zone, respectively lower, of a door box, and can be directly attached to this box.
  • Another advantage of the device according to the invention is to allow the realization of a strip having a hollow body with two rabbets, said rabbets being curvable.
  • Another advantage of the device according to the invention is to allow easy drilling of the support member for the realization of an opening for the passage of a cataphoresis.
  • Another advantage of the device according to the invention is to provide a simpler manufacturing process, more economical and transferable anywhere in the world.
  • FIG. 1 (already described) illustrates a motor vehicle door, seen in section, according to the prior art
  • Figure 2 illustrates a motor vehicle door, sectional view, according to the invention
  • Figure 3 illustrates a step of the method of manufacturing a door strip according to the invention.
  • a motor vehicle door strip 2 according to the invention comprises a structural section
  • a caisson support member 5 comprising a substantially flat central zone 6 facing the branches of said U, an upper zone 7 and a lower zone 8.
  • the structural section 4 is fixed by the branches of the U on the central zone 6 of the caisson support part 5. This fixing is advantageously carried out by welding by laser solder Electric Weld Wire Gas or SEFG simultaneous of the two branches of the U.
  • SEFG Weld Wire Gas
  • SEFG Welding type Electric Weld Wire Gas or SEFG is an electric arc welding, with electrode wire in solid steel, consumable, under a gaseous protective atmosphere.
  • the central portion 6 of the box support member 5 is substantially planar to correspond to the branches of the U of the structural section 4 which is rectilinear.
  • the upper zone 7, respectively the lower zone 8, may be of any shape, and is advantageously curved to correspond to the shape of the caisson 3 in its upper zone 9, respectively lower 10, at the level of the rabbets.
  • the structural section 4 can thus be made of a material, and have a thickness, determined to withstand the forces that can be experienced by the door strip.
  • the structural section 4 can be made of THLE (steel with very high elastic limit) or aluminum.
  • the structural section 4 is not limited in thickness to 2 mm.
  • the structural section 4 has a simple rectilinear shape. It can be obtained by hot stamping, stamping on a progressive tool. Its particularly simple shape advantageously makes it possible to cut it into an existing preform. This pre existing profile can be purchased by the meter.
  • the support part 5 is the part of the strip 2 which assumes the shape constraints of the strip. Thus, its central portion 6 is substantially planar so as to be welded to the structural section 4.
  • the upper zone 7, respectively the lower zone 8, of the support part 5, are shaped, as transition elements, in order to adapt to the shape of an upper zone 9, respectively lower 10, of a door box 3.
  • the box can be directly assembled on the support part 5, to achieve an upper rabbet, respectively lower, directly adaptable, for example, to the curve of the window.
  • the support part 5 not having to withstand very high structural stresses may have a reduced thickness.
  • its material may be steel sheet or aluminum.
  • the support piece 5 is made of steel or aluminum, to be welded by laser brazing, optionally, on a structural section 4 steel, or aluminum.
  • the casing 3 made of aluminum or, more often, steel, can be welded to a support piece 5 of similar material.
  • a box 3 may be riveted to a support part 5 of different material.
  • the support part 5, of reduced thickness and made of a material of average mechanical characteristics, can advantageously be achieved by stamping on a progressive tool.
  • This embodiment is economically advantageous.
  • the support part 5 can be pierced with an opening 13 between the two branches of the U. This allows easy passage of cataphoresis.
  • the support part 5 is easy to drill.
  • the structural section 4 by its U-shape does not have to be drilled for this implementation.
  • the invention also relates to a door 1 of a motor vehicle comprising a door strip 2 according to any one of the preceding embodiments and a thin sheet door box 3 comprising an upper zone 9 and a lower zone 10, assembled by welding SR or riveting their upper zones 7, 9, and respective lower 8, 10, respectively.
  • the manufacture of a motor vehicle door strip 2 comprises the following steps. Fabrication, by stamping or cutting, of a substantially U-shaped structural section 4. Fabrication, by stamping on a progressive tool, of a support part 5 of box, comprising a substantially flat central zone 6, an upper zone 7 and a lower zone 8, shaped in its upper zone, respectively lower, in any form, complementary to the shape of an upper zone 9, respectively lower 10, d a door box 3. SEFG synchronized double laser soldering welding, of the two branches of the U of the structural section 4, on the central zone 6 of the support part 5 of the box.
  • FIG. 3 illustrates the welding step.
  • the support part 5 is integral, possibly pierced with an opening 13. It is placed on a lower support 18.
  • the structural section 4 is placed against the support part 5 in the end position.
  • This assembly is held by a support exerted by means of an upper support 17.
  • Two synchronized lasers 19, on either side of the profile 4, animated by a linear movement relative to said assembly each then realize one of the welds 11 between the structural section 4 and the support part 5.
  • This welding assembly is advantageously carried out offline.
  • the manufacture of a door 1 of a motor vehicle according to the invention comprises the following steps. Manufacture of a door strip 2 by the above method. Manufacturing a thin sheet door box 3 comprising an upper zone 9 and a lower zone 10, by any method known to those skilled in the art. Assembling said door strip 2 and said door box 3 by SR welding or riveting, their respective upper zones 7, 9 and 8, 10 respectively.

Abstract

Bandeau (2) de porte de véhicule automobile, comprenant un profilé structurel (4) de section sensiblement en forme de U, une pièce support (5) de caisson comprenant une zone centrale (6) sensiblement plane en regard des branches dudit U, une zone supérieure (7) et une zone inférieure (8), le profilé structurel (4) étant fixé par les branches du U sur la zone centrale (6) de la pièce support (5) de caisson.

Description

Bandeau de porte pour véhicule automobile, porte de véhicule automobile et procédés de fabrication de ceux-ci
La présente invention concerne un bandeau de porte pour véhicule automobile, une porte de véhicule automobile et des procédés de fabrication de ceux-ci.
Dans le domaine de la fabrication des bandeaux de porte et des portes de véhicule automobile il est connu de fabriquer des bandeaux de portes et des portes selon la figure 1. La porte 1 comprend un bandeau 2 qui est structurellement dimensionné pour résister aux efforts subits par la porte 1. Le bandeau 2 est réalisé par galetage suivi d'une soudure laser 21. Le soudage par résistance ou SR, est un procédé de soudure par résistance électrique. La soudure est réalisée par points entre deux électrodes, sans apport de matière. Sur le bandeau 2 est ensuite fixé, par soudage par résistance, SR, ou rivetage 12, un caisson 3 constitué d'une tôle mince d'habillage, ou carrosserie.
Ce mode de réalisation comporte plusieurs inconvénients. La présence d'une seule feuillure, au niveau de la partie supérieure 7, nécessite l'ajout d'une seconde feuillure en partie inférieure 8. Cette pièce rapportée par une fixation 14 s'avère défavorable vis-à-vis du test de tenue en endurance au claquement de porte. La technique de galetage utilisée pour réaliser le bandeau 2 ne permet pas de créer un corps creux avec deux feuillures simple épaisseur.
La feuillure du bandeau 2 en partie supérieure 7, du fait de sa réalisation par galetage, est rectiligne, tandis que la feuillure de lécheur en partie supérieure 9 du caisson 3 est généralement galbée pour suivre la courbure de la vitre. Ceci complique la conception de la forme du caisson 3.
De plus il n'est pas possible de souder directement la feuillure rectiligne du bandeau 2 en partie supérieure 7 sur la feuillure galbée de lécheur en partie supérieure 9 du caisson 3. La soudure est alors réalisée en dessous de la feuillure de lécheur. Ceci entraîne un manque de raideur de la feuillure de lécheur en partie supérieure 9 du caisson 3, nécessite une conformation particulière du caisson 3 pour adapter la forme entre une partie rectiligne ou s'effectue la soudure, et la partie galbée de la feuillure de lécheur, et la réalisation le cas échéant d'un épaulement 20.
La faisabilité des soudures 12 entraîne des contraintes d'épaisseurs relatives entre le caisson 3 qui présente une tôle mince d'épaisseur 0,65 mm et le bandeau 2 qui ne peut, de ce fait, présenter une épaisseur supérieure à 2 mm. Ceci est préjudiciable à la fonction structurelle du bandeau 2 et nécessite d'autres réalisations de renfort telles que par exemple des nervures 16.
La porte comporte le plus souvent un rivetage 15 qui nécessite un perçage conjoint du caisson 3 et du bandeau 2. Ce perçage est actuellement difficile ou nécessite des solutions d'outillages coûteuses.
La moindre modification de forme, y compris locale, impactant la feuillure, nécessite la modification des outillages de réalisation du caisson 3 et du bandeau 2. Le bandeau 2 n'est d'aucune manière indépendant de la forme du caisson 3.
En fonction des exigences réglementaires pouvant varier selon les pays, il est avantageux de pouvoir faire varier la résistance du bandeau 2 sans modification de la forme du caisson 3. Ceci s'avère difficile dans ce mode de réalisation .
Ces différentes dépendances entre les contraintes de tenue structurelle et les contraintes de forme externe, conduisent à des composants spécifiques, non standard de fait et entraînent de nombreux outillages spécifiques et par conséquent des coûts élevés.
La présente invention remédie à ces différents inconvénients en proposant une solution séparant le structurel de la forme, permettant ainsi d'optimiser séparément les contraintes de chaque catégorie.
L'invention a pour objet un bandeau de porte de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un profilé structurel de section sensiblement en forme de U, une pièce support de caisson comprenant une zone centrale sensiblement plane en regard des branches dudit U, une zone supérieure et une zone inférieure, le profilé structurel étant fixé par les branches du U sur la zone centrale de la pièce support de caisson, par soudage par brasure laser SEFG simultané des deux branches du U.
Un avantage du dispositif selon l'invention est que le profilé structurel en forme de U répond aux contraintes structurelles, tandis que la pièce support de caisson répond aux contraintes de forme du caisson. Ceci permet de simplifier les solutions des problèmes structurels, tout en offrant une diversité et une flexibilité dans la conception des formes.
Un autre avantage du dispositif selon l'invention est que la pièce support présente dans sa zone supérieure, respectivement inférieure, une forme quelconque, complémentaire de la forme d'une zone supérieure, respectivement inférieure, d'un caisson de porte, et peut être directement fixée sur ce caisson.
Un autre avantage du dispositif selon l'invention est de permettre la réalisation d'un bandeau présentant un corps creux avec deux feuillures, lesdites feuillures pouvant être galbées .
Un autre avantage du dispositif selon l'invention est de permettre un perçage aisé de la pièce support pour la réalisation d'une ouverture permettant le passage d'une cataphorèse.
Un autre avantage du dispositif selon l'invention est de proposer un procédé de fabrication plus simple, plus économique et transférable partout dans le monde.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : la figure 1 (déjà décrite) illustre une porte de véhicule automobile, vue en coupe, selon l'art antérieur, - la figure 2 illustre une porte de véhicule automobile, vue en coupe, selon l'invention, la figure 3 illustre une étape du procédé de fabrication d'un bandeau de porte selon l'invention.
Selon la figure 2, un bandeau 2 de porte de véhicule automobile selon l'invention, comprend un profilé structurel
4 de section sensiblement en forme de U, une pièce support 5 de caisson comprenant une zone centrale 6 sensiblement plane en regard des branches dudit U, une zone supérieure 7 et une zone inférieure 8. Le profilé structurel 4 est fixé par les branches du U sur la zone centrale 6 de la pièce support 5 de caisson . Cette fixation s'effectue avantageusement, par soudage par brasure laser Soudure Electrique Fil Gaz ou SEFG simultané des deux branches du U. Ainsi le bandeau 2 est séparé en un profilé structurel 4 qui répond aux contraintes structurelles et en une pièce 5 support de caisson qui répond aux contraintes de forme.
Le soudage de type Soudure Electrique Fil Gaz ou SEFG est un soudage électrique à l'arc, avec fil électrode en acier massif, consommable, sous une atmosphère gazeuse de protection.
La partie centrale 6 de la pièce 5 support de caisson est sensiblement plane pour correspondre aux branches du U du profilé structurel 4 qui est rectiligne. La zone supérieure 7, respectivement la zone inférieure 8, peut être de forme quelconque, et est avantageusement galbée pour correspondre à la forme du caisson 3 dans sa zone supérieure 9, respectivement inférieure 10, aux niveaux des feuillures.
Le soudage SEFG ne présente pas les contraintes liées aux épaisseurs relatives des matériaux soudés. Le profilé structurel 4 peut ainsi être constitué d'un matériau, et présenter une épaisseur, déterminées afin de supporter les efforts pouvant être subis par le bandeau de porte.
En fonction des contraintes mécaniques à supporter, et des contraintes de soudage en fonction du matériau de la pièce support de caisson 5, le profilé structurel 4 peut être réalisé en THLE (acier à Très Haute Limite Elastique) ou en aluminium.
Avantageusement, relativement à l'art antérieur, pour une même épaisseur de caisson de 0,65 mm, le profilé structurel 4 n'est pas limité en épaisseur à 2mmm.
Le profilé structurel 4 présente une forme rectiligne simple. Il peut être obtenu par emboutissage à chaud, emboutissage sur outil progressif. Sa forme particulièrement simple permet avantageusement de le découper dans un profilé pré existant. Ce profilé pré existant peut être acheté au mètre .
La pièce support 5 est la partie du bandeau 2 qui assume les contraintes de forme du bandeau. Ainsi sa partie centrale 6 est sensiblement plane afin de pouvoir être soudée avec le profilé structurel 4. La zone supérieure 7, respectivement la zone inférieure 8, de la pièce support 5, sont conformées, comme des éléments de transition, afin de s'adapter à la forme d'une zone supérieure 9, respectivement inférieure 10, d'un caisson 3 de porte. Ainsi le caisson peut directement être assemblé sur la pièce support 5, afin de réaliser une feuillure supérieure, respectivement inférieure, directement adaptables, par exemple, au galbe de la vitre.
La pièce support 5 n'ayant pas à supporter des contraintes structurelles très élevée peut présenter une épaisseur réduite. Compte tenu de ces contraintes structurelles et des contraintes de soudage avec le profilé structurel 4 d'une part et avec le caisson 3, sa matière peut être de la tôle d'acier ou d'aluminium.
Avantageusement la pièce support 5 est en acier ou en aluminium, pour pouvoir être soudée par brasure laser, au choix, sur un profilé structurel 4 en acier, ou en aluminium.
Le caisson 3, en aluminium ou plus souvent en acier, peut être soudé SR sur une pièce support 5 de matériau similaire.
Alternativement, un caisson 3, peut être riveté sur une pièce support 5 de matériau différent. La pièce support 5, d'épaisseur réduite et réalisée dans un matériau de caractéristiques mécaniques moyennes, peut avantageusement être réalisée par emboutissage sur outil progressif. Ce mode de réalisation est économiquement avantageux . Selon un mode de réalisation avantageux la pièce support 5 peut être percée d'une ouverture 13 entre les deux branches du U. Ceci permet un passage aisé de la cataphorèse. La pièce support 5 est facile à percer. Le profilé structurel 4 de par sa forme en U n'a pas à être percé pour cette mise en place. L'invention concerne encore une porte 1 de véhicule automobile comprenant un bandeau 2 de porte selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents et un caisson 3 de porte de tôle fine comprenant une zone supérieure 9 et une zone inférieure 10, assemblés par soudage SR ou rivetage de leurs zones supérieures 7, 9, et respectivement inférieures 8, 10, respectives.
La fabrication d'un bandeau 2 de porte de véhicule automobile selon l'invention comprend les étapes suivantes. Fabrication, par emboutissage ou découpage, d'un profilé structurel 4 sensiblement en forme de U. Fabrication, par emboutissage sur outil progressif, d'une pièce support 5 de caisson, comprenant une zone centrale 6 sensiblement plane, une zone supérieure 7 et une zone inférieure 8, conformée dans sa zone supérieure, respectivement inférieure, selon une forme quelconque, complémentaire de la forme d'une zone supérieure 9, respectivement inférieure 10, d'un caisson 3 de porte. Soudage par double brasure laser SEFG synchronisée, des deux branches du U du profilé structurel 4, sur la zone centrale 6 de la pièce support 5 de caisson.
La figure 3 illustre l'étape de soudage. La pièce support 5 est monobloc, le cas échéant percée d'une ouverture 13. Elle est placée sur un support inférieur 18. Le profilé structurel 4 est mis en place contre la pièce support 5 en position finale. Cet assemblage est maintenu par un appui exercé au moyen d'un support supérieur 17. Deux lasers 19 synchronisés, de part et d'autre du profilé 4, animés d'un mouvement linéaire relativement audit assemblage réalisent alors chacun une des soudures 11 entre le profilé structurel 4 et la pièce support 5. Cet assemblage par soudage est avantageusement réalisé hors ligne. La fabrication d'une porte 1 de véhicule automobile selon l'invention comprend les étapes suivantes. Fabrication d'un bandeau 2 de porte par le procédé précédent. Fabrication d'un caisson 3 de porte en tôle fine comprenant une zone supérieure 9 et une zone inférieure 10, par toute méthode connue de l'homme du métier. Assemblage dudit bandeau 2 de porte et dudit caisson 3 de porte, par soudage SR ou rivetage, de leurs zones supérieures 7, 9, et respectivement inférieures 8, 10, respectives.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bandeau (2) de porte de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un profilé structurel (4) de section sensiblement en forme de U, une pièce support (5) de caisson comprenant une zone centrale (6) sensiblement plane en regard des branches dudit U, une zone supérieure (7) et une zone inférieure (8), le profilé structurel (4) étant fixé par les branches du U sur la zone centrale (6) de la pièce support (5) de caisson.
2. Bandeau de porte selon la revendication 1, où le profilé structurel (4) est fixé sur la pièce support (5) de caisson par soudage par brasure laser SEFG simultané des deux branches du U.
3. Bandeau de porte selon la revendication 1 ou 2, où le profilé structurel (4) est constitué d'un matériau et présente une épaisseur, aptes à supporter les efforts pouvant être subis par le bandeau de porte.
4. Bandeau de porte selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où le profilé structurel (4) est réalisé en THLE ou en aluminium.
5. Bandeau de porte selon l'une quelconque des revendications précédentes, où le profilé structurel (4) est obtenu par emboutissage à chaud, emboutissage sur outil progressif ou découpé dans un profilé pré existant.
6. Bandeau de porte selon l'une quelconque des revendications précédentes, où la pièce support (5) présente dans sa zone supérieure (7), respectivement inférieure, une forme quelconque, complémentaire de la forme d'une zone supérieure (9), respectivement inférieure (10), d'un caisson (3) de porte .
7. Bandeau de porte selon l'une quelconque des revendications précédentes, où la pièce support (5) est réalisée en tôle d'acier ou d'aluminium.
8. Bandeau de porte selon l'une quelconque des revendications précédentes, où la pièce support (5) est percée d'une ouverture (13) entre les deux branches du U.
9. Porte (1) de véhicule automobile comprenant un bandeau (2) de porte selon l'une quelconque des revendications précédentes et un caisson (3) de porte de tôle fine comprenant une zone supérieure (9) et une zone inférieure (10), assemblés par soudage SR ou rivetage de leurs zones supérieures (7, 9), et respectivement inférieures (8, 10), respectives .
10. Procédé de fabrication d'un bandeau (2) de porte de véhicule automobile comprenant les étapes suivantes : fabrication, par emboutissage ou découpage, d'un profilé structurel (4) sensiblement en forme de U, dimensionné en fonction des efforts subits par le bandeau (3) de porte, - fabrication, par emboutissage sur outil progressif, d'une pièce support (5) de caisson, comprenant une zone centrale (6) sensiblement plane, une zone supérieure (7) et une zone inférieure (8), conformée dans sa zone supérieure, respectivement inférieure, selon une forme quelconque, complémentaire de la forme d'une zone supérieure (9), respectivement inférieure (10), d'un caisson (3) de porte,
- soudage par double brasure laser SEFG synchronisée, des deux branches du U du profilé structurel (4), sur la zone centrale (6) de la pièce support (5) de caisson.
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