Brevet FR2757090A1 — publié le 19980619

La présente invention se rapporte en général à des composants de châssis de véhicule et, plus particulièrement à un procédé de fabrication d'un composant de châssis creux de véhicule ayant un ou plusieurs coudes relativement bien définis. Virtuellement, tous les véhicules terrestres en usage courant comme les automobiles et les camions, comprennent un châssis qui sert de plate-forme o est incorporé le restant du véhicule. De nombreuses structures de châssis de véhicule sont connues. La plupart de ces structures connues de châssis de véhicule sont formées d'un certain nombre de composants métalliques individuels qui sont joints en permanence les uns aux autres. Un type de structure de châssis de véhicule est connu comme assemblage de châssis périmètre total. Un assemblage de châssis périmètre total typique se compose d'une paire de rails latéraux s'étendant longitudinalement qui sont joints à l'avant par un organe transversal avant, à l'arrière par un organe transversal arrière et en des emplacements intermédiaires par un ou plusieurs organes transversaux intermédiaires ou auxiliaires. Les organes transversaux, non seulement, connectent les deux rails latéraux mais donnent la rigidité souhaitable latérale et à la torsion à l'assemblage du châssis du véhicule. L'assemblage du châssis périmètre total fonctionne comme une plate-forme sur laquelle la carrosserie et les composants restants du véhicule sont supportés. Un second type de structure de châssis de véhicule est connu comme assemblage de châssis réuni. Dans un assemblage de châssis réuni typique, les rails latéraux de l'assemblage du châssis font également partie de la carrosserie du véhicule. Ainsi, la carrosserie du véhicule prend la place des organes transversaux pour donner la rigidité souhaitée latérale et à la torsion à l'assemblage du châssis. Un troisième type de structure de châssis de véhicule est connu comme assemblage de châssis en berceau. Un assemblage de châssis en berceau typique comporte typiquement une paire de rails latéraux qui s'étendent uniquement sur une relativement courte portion de la longueur du véhicule et un ou plusieurs berceaux transversaux pour supporter les composants du véhicule par dessus. Dans ces types et d'autres d'assemblage de châssis de véhicule, les composants du châssis peuvent être formés d'organes de structure en gorge ouverte ou fermée. Les organes de structure en gorge ouverte peuvent être caractérisés comme ayant une forme en section transversale non continue comme des organes en gorge en forme de C ou en forme de chapeau, par exemple. Dans le passé, la plupart des composants de châssis de véhicule étaient formés d'organes de structure en gorge ouverte qui étaient configurés et fixes ensemble pour former l'assemblage du châssis du véhicule. De tels organes de structure en gorge ouverte étaient relativement faciles et peu coûteux à mettre aux configurations souhaitées et à fixer ensemble. Cependant, plus récemment, on a trouvé qu'il était souhaitable de former un grand nombre des composants de châssis de véhicule à partir d'organes de structure en gorge fermee. Les organes de structure en gorge fermée peuvent être caractérisés comme ayant une forme en section transversale continue comme des organes en gorge tubulaires ou en forme de boîte, par exemple. Les organes de structure en gorge fermée sont souhaitables parce qu'ils sont généralement plus résistants et plus rigides que les organes de structure en gorge ouverte d'un poids comparable. Malheureusement, on a trouvé qu'il était relativement difficile de configurer les organes de structure en gorge fermée à des configurations souhaitées, en particulier quand la configuration souhaitée contient un ou plusieurs coudes relativement bien définis. Dans le passé, une machine conventionnelle de cintrage mécanique comme une cintreuse de tubes a été utilisée pour appliquer des forces suffisantes à l'organe de structure en gorge fermée pour le déformer à un angle souhaité. Cependant, la quantité dont un organe de structure en gorge fermée peut être déformé par une cintreuse à tubes conventionnelle ou machine de cintrage mécanique similaire est limitée. Un cintrage excessif peut avoir pour résultat une fracture ou autre dégradation de l'organe de structure en gorge fermée. Cela est particulièrement vrai quand la grandeur de l'organe de structure en gorge fermée est relativement importante, comme on en trouve typiquement dans des composants de châssis de véhicule. Quand on tente de former un coude relativement bien défini dans un organe de structure en gorge fermée relativement grand, il se produit une compression excessive au rayon interne de cintrage alors qu'une extension excessive se produit au rayon externe de cintrage du tube. Cela a généralement pour résultat un gauchissement non souhaitable de l'organe de structure en gorge fermée à la surface interne de cintrage et un étirage ou une fracture non souhaitable de l'organe de structure en gorge fermée au rayon externe de cintrage. Ainsi, il serait souhaitable de procurer une méthode de fabrication d'un composant de châssis creux de véhicule qui facilite la formation d'un coude relativement bien défini. Cette invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un composant de châssis creux de véhicule ayant au moins un coude relativement bien défini. Le procédé peut comprendre l'étape initiale de préformer un organe creux généralement linéaire à une configuration souhaitée. L'organe creux peut être formé par expansion par un procédé d'hydroformage. Ensuite, une section de l'organe creux préformé est retirée en un emplacement o l'on souhaite prévoir un coude relativement bien défini. La section est retirée le long d'une portion de l'organe préformé afin de le diviser en deux sections pour ainsi former une structure en charnière entre elles. Les deux sections sont alors courbées l'une vers l'autre de manière que les bords adjacents à la section enlevée soit rapprochés l'un de l'autre. Enfin, les bords adjacents sont fixés ensemble pour former le composant de châssis de véhicule. Des portions des bords peuvent venir en aboutement ou se recouvrir pour la fixation. Un certain nombre de ces coudes peut être formé dans l'organe creux. Les extrémités de l'organe creux peuvent s'étendre dans un seul plan ou dans des plans différents. La grandeur de l'angle formé dans l'organe dépend de la grandeur de la section qui en est retirée. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'un organe creux adapté à être configuré en un composant de châssis de véhicule selon le procédé de l'invention; La figure 2 est une vue en perspective de l'organe creux illustré à la figure 1 après avoir été initialement préformé à une forme souhaitée comme par hydroformage; La figure 3 est une vue en perspective de l'organe creux préformé illustré à la figure 2 montrant l'enlèvement de deux sections en forme de coin; La figure 4 est une vue en perspective de l'organe creux préformé illustré à la figure 3 montrant une première extrémité de celui-ci qui est cintrée pour former un premier coude relativement bien défini, et La figure 5 est une vue en perspective de l'organe creux préformé illustré à la figure 4 montrant une seconde extrémité de celui-ci qui est cintrée pour former un second coude relativement bien défini. En se référant maintenant aux dessins, les figures 1 à 5 illustrent un procédé de fabrication d'un composant de châssis de véhicule selon cette invention. Initialement, une pièce en gorge fermée comme l'organe tubulaire creux généralement indiqué en 10 sur la figure 1 est prévue. L'organe tubulaire creux illustré 10 est généralement droit, a une épaisseur de paroi sensiblement uniforme et définit, un diamètre externe sensiblement uniforme, bien que cela ne soit pas nécessaire. Bien qu'un organe tubulaire creux 10 soit montré dans le mode de réalisation illustré, on notera que la pièce peut avoir d'autres configurations en section transversale fermée comme un carré ou un rectangle. De même, la pièce peut être formée d'un seul morceau de matériau comme cela est montré ou bien peut être fabriquée de deux morceaux ou plus de matériaux qui sont fixés ensemble comme en soudant. Pour illustrer les étapes du procédé de cette invention, l'organe tubulaire creux 10 peut être vu comme en étant divisé en une première extrémité 11, une section centrale 12 et une seconde extrémité 13 comme cela est montré par les lignes en pointillé des figures 1 à 5. L'organe tubulaire creux 10 est de préférence formé en un matériau relativement rigide, mais déformable, comme de l'acier ou d'autres matériaux métalliques. Alors que l'on préfère l'acier, d'autres matériaux appropriés peuvent être utilisés comme l'aluminium et des alliages à base d'aluminium, des alliages à base d'acier, des composites de matricefibres et des combinaisons de ceux-ci. La deuxième étape du procédé de cette invention consiste à déformer l'organe tubulaire creux 10 en un organe creux préformé, indiqué généralement en 15 sur la figure 2, ayant une forme en section transversale et en longueur souhaitée. Par exemple, il est souvent souhaitable de former une partie ou la totalité de l'organe creux préformé 15 pour qu'il ait une forme en section transversale généralement rectangulaire ou en forme de boite afin de donner la résistance et la rigidité à tout l'assemblage du châssis du véhicule ainsi que de faciliter l'attachement des autres composants du véhicule. Etant donné ces diverses raisons, comprenant les configurations d'assemblage du véhicule et les spécifications concernant les jeux, il peut être nécessaire que la forme en section transversale de l'organe creux préformé varie sur sa longueur. En conséquence, cette deuxième étape du procédé (qui est facultative) est accomplie pour obtenir la forme souhaitée en section transversale et en longueur du composant final du châssis du véhicule à former. L'organe creux préformé 15 illustré à la figure 2 peut être formé en utilisant un procédé d'hydroformage. L'hydroformage est un procédé bien connu qui emploie un fluide sous pression pour déformer l'organe tubulaire 10 à une forme souhaitée. Pour accomplir cela, l'organe tubulaire 10 est initialement disposé entre deux sections de filière d'un appareil d'hydroformage qui, quand elles sont rassemblées, définissent une cavité de filière ayant une forme finale souhaitée pour l'organe creux préformé. Bien que la cavité de filière soit usuellement un peu plus grande que l'organe tubulaire 10 lui-même, la fermeture des deux sections de filière peut, dans certains cas, provoquer une certaine déformation mécanique de l'organe tubulaire 10. Ensuite, l'organe tubulaire 10 est rempli d'un fluide sous pression, typiquement un liquide relativement incompressible tel que l'eau. La pression du fluide est augmentée à une grandeur o l'organe tubulaire 10 est dilaté vers l'extérieur en conformité avec la cavité de la filière. Par suite, l'organe tubulaire 10 est déformé en l'organe préformé souhaité 15 illustré à la figure 2. Alternativement, l'organe creux préformé 15 peut être formé en utilisant d'autres techniques, comme un estampage, un coulage en coquille, un soudage, un forgeage et leurs combinaisons. Pendant le procédé d'hydroformage, un ou plusieurs trous 16 peuvent être formés à travers l'organe creux préformé 15. Ces trous 16 sont prévus pour faciliter l'attachement d'autres composants à l'organe creux préformé 15. Alternativement, les trous 16 peuvent être formés après le procédé d'hydroformage de toute manière conventionnelle, comme en perforant ou en perçant. De même, une ou plusieurs oreilles de montage 17 peuvent être intégralement formées sur l'organe creux préformé pendant le procédé d'hydroformage. Ces oreilles de montage 17 peuvent alternativement être formées en tant qu'organes séparés qui sont attachés à l'organe creux préformé 15 d'une manière conventionnelle comme en soudant. Quand l'organe creux préformé 15 est formé, la troisième étape du procédé de cette invention consiste à retirer une ou plusieurs sections de l'organe creux préformé 15 comme le montre la figure 3. Dans le mode de réalisation illustré, deux sections en forme de coin 20 et 21 peuvent être découpées autrement retirées de l'organe creux préformé 15. L'organe creux préformé illustré 15 est rectangulaire en forme en section transversale. Ainsi, chacune des sections illustrées en forme de coin 20, 21 est définie par une surface supérieure horizontale de forme triangulaire, une surface latérale verticale de forme triangulaire et une surface inférieure horizontale de forme triangulaire. Comme le montre la figure 3, la première section en forme de coin 20 est retirée des panneaux supérieur, avant et inférieur de l'organe creux préformé 15, à la jonction entre la première extrémité 11 et la section centrale 12, sans affecter le restant du panneau arrière. De cette manière, une première structure en charnière s'étendant verticalement 22 est prévue sur l'organe creux préformé 15. L'enlèvement de la première section 20 en forme de coin a pour résultat la formation d'un premier bord 20a en forme de U autour de la première extrémité 11 de l'organe creux préformé 15, à proximité de la section centrale 12 et d'un second bord 20b en forme de U autour de la section centrale 12 de l'organe creux préformé 15 adjacente à la première extrémité 11. De même, la seconde section en forme de coin 21 est retirée des panneaux supérieur, avant et inférieur de l'organe creux préformé 15, à la jonction entre la section centrale 12 et la seconde extrémité 13 sans affecter le panneau arrière qui reste. De cette manière, une seconde structure de charnière s'étendant verticalement 23 est prévue sur l'organe creux préformé 15. L'enlèvement de la seconde section en forme de coin 21 a pour résultat la formation d'un troisième bord 21a en forme de U autour de la section centrale 12 de l'organe creux préformé 15 à proximité de la seconde extrémité 13 et un quatrième bord 2lb en forme de U autour de la seconde extrémité 13 de l'organe creux préformé 15 à proximité de la section centrale 12. Les sections 20 et 21 en forme de coin sont retirées des emplacements de l'organe creux préformé 15 o l'on souhaite prévoir un coude relativement bien défini. Toute technique conventionnelle de coupe et équipement peuvent être utilisés pour retirer les sections en forme de coin 20 et 21 comme une scie, un poinçon mécanique ou une torche à l'acétylène. Alternativement, les sections en forme de coin 20 et 21 peuvent être partiellement ou complètement retirées pendant le procédé d'hydroformage. Pour accomplir cela, la cavité de la filière de l'appareil d'hydroformage peut inclure des bords de coupe en des emplacements auxquels on souhaite retirer les sections en forme de coin 20 et 21. Tandis que l'organe tubulaire creux 10 est dilaté sous l'influence du fluide d'hydroformage sous pression comme décrit ci- dessus, la surface externe de l'organe 10 est déplacée en engagement avec les bords de coupe. Cela a pour résultat que les sections 20 et 21 en forme de coin sont partiellement ou complètement découpées en ces emplacements de l'organe creux préformé 15. Bien que les sections illustrées 20 et 21 soient en forme de coin, on notera que la forme des sections enlevées 20 et 21 peut varier comme on le souhaite. On remarquera que les grandeurs et les formes des sections 20 et 21 peuvent varier avec la forme en section transversale de l'organe creux préformé 15. Alors que de nombreux composants de châssis de véhicule ont la forme en section transversale rectangulaire illustrée, il peut être souhaitable d'avoir un organe de châssis ayant une forme en section transversale différente. Par exemple, l'organe de châssis peut être formé ayant une forme en section transversale tubulaire, pentagonale, hexagonale ou octogonale. Pour ces autres formes en section transversale, le procédé de l'invention peut être mis en pratique en retirant une section de l'organe creux préformé 15 ayant une forme qui est différente des sections en forme de coin 20 et 21. En général, il sera souhaitable que la forme de la section qui est retirée de l'organe creux préformé 15 forme une portion relativement droite qui fonctionne comme les structures formant charnières illustrées 22 et 23. De même, la forme de la section à retirer peut être irrégulière. Par exemple, comme le montrent les figures 3, 4 et 5, la forme de la section à retirer peut être configurée pour laisser une ou plusieurs pattes 25 sur la portion restante de l'organe creux préformé 15. Les pattes 25 peuvent être utilisées pour faciliter la fixation des bords adjacents 20a, 21a et 20b, 21b, des sections d'extrémité 11 et 13 à la section centrale 12. La quatrième étape dans le procédé de cette invention consiste à cintrer les première et seconde extrémités 11 et 13 relativement à la section centrale 12 pour obtenir les coudes souhaités dans le composant de châssis de véhicule à fabriquer. Comme le montre la figure 4, la première extrémité 11 est cintrée autour de la première structure en charnière 22 jusqu'à ce que le premier bord en forme de U 20a (formé à la première extrémité 11 par l'enlèvement de la première section 20 en forme de coin) soit en aboutement contre le deuxième bord 20b en forme de U (formé sur la section centrale 12 par l'enlèvement de la première section 20 en forme de coin). De même, comme le montre la figure 5, la seconde extrémité 13 est cintrée autour de la seconde structure en charnière 23 jusqu'à ce que le troisième bord 21a en forme de U (formé à la seconde extrémité 13 par l'enlèvement de la seconde section en forme de coin 21) vienne en aboutement contre le quatrième bord 2lb en forme de U (formé sur la section centrale 12 par l'enlèvement de la seconde section 21 en forme de coin). Alternativement, les bords 20a, 20b et 21a, 21b peuvent se recouvrir partiellement ou complètement. Il peut être souhaitable d'enfermer au moins partiellement les bords adjacents 20a, 20b et 21a, 21b d'un manchon ou d'une patte (non représentée) qui a une configuration similaire au coude nettement défini souhaité. L'étape finale du procédé consiste à fixer les bords adjacents 20a, 20b et 21a, 21b ensemble pour former le composant de châssis de véhicule. Cela peut être accompli par tout moyen conventionnel comme en soudant, par des rivets, des boulons, un matériau de liaison adhésif, et analogues. De plus, une patte (non représentée) comme une patte d'attache peut être soudée ou autrement attachée au joint articulé pour donner une résistance supplémentaire. Un résultat du procédé décrit ci-dessus est le composant de châssis de véhicule 30 illustré à la figure 5. Comme on peut l'y voir, le composant de châssis de véhicule 30 est un châssis en berceau dans lequel les deux extrémités 11 et 13 fonctionnent comme des rails latéraux et la section centrale 12 fonctionne comme un organe transversal. Les deux rails latéraux 11 et 13 s'étendent transversalement à partir de l'organe transversal 12 à un angle de cintrage à environ 90 . Typiquement, un châssis de véhicule en berceau 30 peut être utilisé pour supporter un composant important ou lourd du véhicule, comme un moteur ou une transmission (non représentés). En conséquence, le châssis en berceau peut inclure des portions de patte de montage 31 faisant corps avec lui ou autrement fixées à lui. Comme mentionné ci-dessus, les diverses ouvertures 16 et oreilles de montage 17 prévues sur le châssis en berceau facilitent le montage du moteur ou autres composants du véhicule. On notera que le châssis en berceau illustré 30 ne représente qu'un exemple d'un composant de châssis de véhicule ou autre article que l'on peut fabriquer selon le procédé de l'invention. Dans le mode de réalisation illustré, les deux coudes qui sont formés dans l'organe creux préformé 15 sont orientés de manière que la première extrémité 11, la section centrale 12, et la seconde extrémité 13 se trouvent dans un seul plan. On notera cependant que le procédé de cette invention peut être accompli de manière qu'une ou plusieurs portions de l'organe creux préformé soit courbée afin de s'étendre dans des plans différents. De même, les angles définis entre les sections courbées peuvent varier. En général, le composant de châssis de véhicule fini fabriqué selon cette invention peut avoir toute forme en section transversale souhaitée et peut varier en grandeur et en forme sur toute sa longueur. Enfin, dans certains cas, il peut être souhaitable de cintrer l'organe creux préformé 15 afin de ne fermer que partiellement l'espace défini entre les bords adjacents 20a, 20b et 21a, 21b, en opposition à une fermeture complète de l'espace entre eux, comme cela est illustré. Par exemple, il peut être souhaitable de cintrer la première extrémité 11 partiellement relativement à la section centrale 12 de manière qu'il reste un espace entre les bords 20a et 20b. Les bords a et 20b peuvent être connectés ensemble par une ou plusieurs plaques séparées (non représentées) qui sont soudées ou autrement fixées. Pour cette invention, la5 fixation du bord 20a du premier élément 11 au bord 20b de la section centrale 12 comporte non seulement une fixation directe mais également, on peut prévoir une plaque intermédiaire ou autre structure de connexion entre de tels bords 20a et 20b. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un composant de châssis creux de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: (a) prévoir un organe généralement creux; (b) retirer une section de l'organe creux afin de former une structure en charnière s'étendant entre des bords de l'organe creux; (c) cintrer l'organe creux à la structure en forme de charnière; et (d) fixer les bords de l'organe creux ensemble. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (a) précitée comprend l'étape de dilater l'organe creux en conformité avec une cavité de filière ayant une forme et une grandeur souhaitées pour l'organe creux. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape précitée de dilater l'organe creux comprend l'étape de prévoir un fluide très pressurisé dans ledit organe creux. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe creux est prévu, ayant une forme en section transversale généralement rectangulaire comprenant un panneau avant, un panneau arrière, un panneau supérieur et un panneau inférieur. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la section est retirée de portions de trois des quatre panneaux. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la section est généralement en forme de coin. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (c) précitée consiste à cintrer l'organe creux jusqu'à ce que des portions de ses bords soient en aboutement. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (c) précitée consiste à cintrer l'organe creux jusqu'à ce que des portions de ses bords se recouvrent.