Brevet FR2255117A1 — publié le 19750718

Pour former une partie tubulaire dans le bord d'une tôle mince, ctest-à- dire dont l'épaisseur est égale ou inférieure à 3mm, il est connu d'appliquer un procédé suivant lequel on exécute successivement sur le bord de la tôle un croquage, c'est-à-dire une amorce de courbure, et un roulage consistant à développer la courbure résultant du croquage, au moyen d'outils formant matrice et poinçon, dont l'un présente une surface concave cylindrique dont la courbure correspond à celle de la surface externe de la partie tubulaire à former. Cette technique n'a jamais été appliquée ni à une tôle moyenne, c'est-àdire dont l'épaisseur est comprise entre 3 et 4,8 mm, ni à une tôle forte, d'épaisseur supérieure à 4,8 mm, du fait que le diamètre de l'alésage de la partie tubulaire obtenue avec une tôle mince est en principe égal à deux fois l'épaisseur de la tôle, et que cette dimension est considérée comme prohibitive dans les applications des tôles moyenne et forte, en particulier lorsque la tôle à bord roulé est utilisée pour l'exécution de charnières pour véhicule automobile dont les noeuds de charnon doivent présenter un encombrement radial minimal.C'est la raison pour laquelle les charnons de telles charnières sont le plus souvent réalisés par découpage et usinage de profilés spéciaux qui ne sont produits que par un petit nombre de lamineurs, de sorte que les usines consommatrices sont exposées à des difficultés d'approvisionnement. Les profilés spéciaux sont en outre plus coûteux que les produits plats. Les essais réalisés par la déposante ont montré que, contrairement à ce qu'on pouvait prévoir a priori, non seulement le bord croqué d'une tôle épaisse soumis à l'action d'un poinçon de roulage se cintrait cylindriquement, mais en core que, de façon surprenante, on obtenait comme résultat du roulage un gonflement de la tôle dans la partie roulée, de sorte que finalement le diamètre de l'alésage de la partie -tubulaire dépasse à peine l'épaisseur de la tôle non roulée. L'invention a en conséquence pour objet l'application aux tôles moyennes et fortes du procédé de croquage et de roulage, connu pour les tôles minces, en vue de l'obtention d'une partie tubulaire dans le bord d'une tale. Grâce à ltinvention, le façonnage sur une tôle moyenne ou forte d'un bord roulé de faible dimension radiale peut être exécuté simplement dans tout atelier disposant de presses à cisailler et à emboutir, d'une capacité suffisante. Une telle possibilité permet d'envisager la production de charnières, notamment pour l'industrie automobile, dans des conditions plus économiques. L'invention vise également à perfectionner la technique connue en supprimant un inconvénient qui lui est propre, à savoir que la section terminale de la partie roulée reste à une certaine distance de la partie plane non roulée de la taie et qu'elle peut tout au plus prendre contact avec elle le long de son arête intérieure. A cet effet le procédé proposé comporte, avant le croquage, une opération consistant à exécuter dans la tôle une coupe biaise. Moyennant un choix approprié de l'angle définissant la coupe biaise on obtient une orientation de la section terminale du bord roulé rigoureusement parallèle à la partie plane adjacente et, le cas échéant, une application à plat contre cette partie. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la coupe biaise est exécutée au moyen d'un poinçon à arête vive et d'une matrice dont le bord supérieur, conjugué avec l'arête vive, présente une surface convexe. Cette disposition a comme avantage que, en attaquant la tôle pour réaliser la coupe biaise, le poinçon déforme la tôle dans la zone adjacente au plan de coupe en l'appliquant au contact du bord supérieur convexe de la matrice, ce qui donne naissance à une amorce de croquage à partir de laquelle le poinçon et la matrice de croquage n'auront qu a compléter, au cours d'une opération subséquente, la déformation déjà effectuée partiellement. Il est à noter que les opérations de coupe, de croquage, de roulage peuvent être faites séparément dans des presses distinctes, mais que pour une production industrielle en grande série elles pourraient être exécutées dans une presse unique avec "outil à suivre", la pièce passant successivement entre le poinçon et la matrice correspondant à chaque opération, de sorte qu'il tombe une -pièce terminée à chaque coup de presse. L'invention sera explicitée de façon purement indicative au cours de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, dans lequel - la fig.-l est un schéma de l'opération consistant à réaliser, sur le bord d'une tôle, un biseau et une amorce de croquage; -- la fig. 2 est un schéma de l'opération consistant à achever le croquage amorcé dans l'opération de la fig. 1; - la fig. 3 représente l'ébauche de la fig. 2 engagée entre la matrice et le poinçon de roulage d'une presse, au début de la course de travail; - la fig. 4 est une vue analogue à la fig. 3 montrant l'ébauche en fin de course, dont le bord est roulé cylindriquement; - la fig. 5 représente une charnière dont les deux charnons sont obtenus à partir de l'ébauche façonnée de la fig. 4. A la fig. 1 le bord de l'ébauche 1 en tôle d'acier de forte épaisseur comporte un biseau 2 dont l'arête effilée~3 se raccorde, par une surface convexe 4, avec la face plane inférieure 6 de l'ébauche. Cette arête est donc déportée par rapport à cette face en formant, en coupe, une sorte de bec, et la surface courbe de raccordement-4 définit une amorce de croquage. Le biseau 2 et l'amorce de croquage 4 sont obtenus en exécutant dans la tôle une coupe biaise au moyen d'un poinçon 7 incliné d'un angle Y par rapport à la tôle et dont l'arête de coupe 8 est à l'intersection d'une face principale 9 et d'une face terminale 11 perpendiculaire à la face 9 du poinçon, et d'une matrice 12 dont le bord supérieur 13 forme une surface convexe qui se raccorde avec la face plane 14 contre laquelle la tôle est appuyée et à laquelle fait suite une face plane 16 située dans le même plan que la face 9 du poinçon.Il est clair que la coopération du poinçon 7 et de la matrice réalise à la fois un cisaillage de la tôle suivant un plan de coupe d'obliquité ws et une déformation de la tôle qui, dans la région adjacente au plan de coupe, vient sous l'ef- fet du déplacement du poinçon s'appliquer sur l'arrondi convexe 13. L'angle ou qui définit l'obliquité du biseau 2 était égal à 800 au cours d'essais exécutés par la déposante. Pour obtenir un croquage complet 10 sur le bord cisaillé en biais de l'ébauche 1, on dispose cette ébauche sur une matrice 15 en plaçant la zone 4, où le croquage est déjà amorcé, au droit de l'arrondi convexe 25 de la matrice et on imprime au poinçon 30 une course vers le bas, de telle sorte que l'arrondi concave 31 prévu à la partie inférieure du poinçon déforme le bord de l'ébauche en-l'appliquant sur l'arrondi conjugué de la matrice. la fig. 3 représente l'ébauche 1 lilunie du croquage lO,dont la face plane 5 est serrée au contact d'une surface d'appui 32, et disposée entre deux outils de croquage comprenant une matrice 33 et un poinçon 17 dont la cavité semicylindrique concave 18 épouse la courbure externe du bord de l'ébauche déformé par le croquage 10, la face plane 5 étant disposée tangentiellement à la surface cylindrique 18.Dans la position représentée le poinçon 17 est au con~en- cement de sa course horizontale et, en raison de l'épaisseur relativement forte de la tale de l'ébauche, la poussée qu'il exerce de droite à gauche sur lfex- trémité déformée de ébauche se traduit par un refoulement du métal dans la zone comprise entre l'extrémité droite de la matrice 33 qui retient l'ébauche au contact de la surface d'appui 32 et la naissance du croquage 10, de sorte qu'il se produit dans cette zone un gonflement du métal dont l'épaisseur, égale initialement à eo, s'élève à la valeur e.En poursuivant sa course, le poinçon de roulage 17 (fig. 4) astreint L'extrémité de l'ébauche,pourvue du croquage 10, à suivre le contour de la surface concave 18 entraînant à sa suite la partie d'épaisseur e de l'ébauche, qui se cintre cylindriquement, en formant une partie tubulaire 19 dont la face externe convexe 20 épouse la courbure de la cavité 18 du poinçon, et dont la face interne délimite un. alésage 21 de diamètre réduit. Dans l'ébauche façonnée la section terminale 22 de la partie roulée, qui correspond au biseau 2, vient en contact à plat contre la face plane 6 de l'ébauche, à laquelle cette section terminale peut être soudée. Au cours d'essais la partie roulée 19 d'une ébauche en tôle, d'épaisseur initiale e, égale à 6 mm, avait une épaisseur finale e de 7 mm environ, le dia mètre d de l'alésage 21 étant lui aussi d'environ 7 mm. la fig. 5 représente en vue éclatée une charnière dont les deux charnons 23, 24 sont obtenus chacun par un découpage d'une ébauche façonnée analogue à celle de la fig. 4, donnant naissance à des noeuds 23a, 23b et 24a qui peuvent strie assemblés au moyen d'un axe 26. REUENDICATIONS 1 - Procédé pour former une partie tubulaire sur le bord d'une tôle moyenne ou forte, caractérisé en ce que, comme connu en soi, on exécute successivement sur le bord de la tôle un croquage, c'est-à-dire une amorce de courbure, et un roulage consistant à prolonger la courbure résultant du croquage, au moyen d'outils formant matrice et poinçon, dont l'un présente une surface concave cylindrique dont la courbure correspond à celle de la surface externe de la partie tubulaire à former. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bord de la tale présente -initialement un biseau obtenu par une coupe biaise de la taie. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on exécute dans la taie une coupe biaise au moyen d'un poinçon (7) à arête vive (8) et d'une matrice (12) dont le bord supérieur, conjugué avec l'arête vive (8), présente une surface convexe (13). 4- Procédé suivant l-'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'angle de coupe est de l'ordre de 80O, de sorte que le biseau fait lui-meme un angle de- l'ordre de 80O avec les faces planes (5, 6) de la tale. 5 - Procédé suivant l'une des revendications i~a 4, caractérisé en ce qu on soude la section terminale (22) de la partie roulée (19) à la face adjacente (6) de la partie non roulée. 6 - Tôle façonnée en application du procédé suivant l'une des reyendica tions 1 à 5, caractérisée en ce que l'un des bords de la tôle est roulé et forme une partie tubulaire (19) qui présente sur une fraction au moins de son développement une épaisseur (e) supérieure à l'épaisseur (eO) de la partie non roulée de la tale. 7 - Tôle façonnée suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le diamètre interne -(d) de la partie tubulaire (19) est inférieur au double de ltépaisseur (eO) de la partie non roulée dé la taie. 8 - Tle façonnée suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le diamètre interne de la partie tubulaire est à peu près égal à 1 t épaisseur de la partie non roulée de la taie. 9 - Tôle façonnée suivant l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que la section terminale (22) de la partie tubulaire (19) est à peu près parallèle à la face adjacente (6) restée plane de la tôle~et est éventuellement en contact avec cette face. 10 - Tôle façonnée suivant la revendication 9, caractérisée en ce que la section terminale (22) de la partie tubulaire (19) est soudée à la face adjacente restée plane de la tale. 11 - Charnon pour charnière ou paumelle, obtenu à partir d'une ébauche exé cutée en application du procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, ou par découpage d'une tôle façonnée conforme à l'une des revendications 6 à 10.