Brevet FR2782661A1 — publié le 20000303

i Procédé de formage d'une barre de torsion tubulaire à tê- tes épaisses. La présente invention est relative aux procédés de formage de barres de torsion tubulaires à têtes épaisses (barres élastiques travaillant au moins en torsion, et le cas échéant également en flexion). Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de formage d'une barre de torsion tubulaire métal- lique comportant un corps central allongé présentant une première section intérieure et une première épaisseur, ce corps central s'étendant entre des première et deuxième têtes d'extrémité présentant une deuxième épaisseur supé- rieure à la première épaisseur, ladite barre de torsion tubulaire étant formée à partir d'un tube initial cylin- drique (de révolution ou non) qui comporte des première et deuxième extrémités correspondant aux première et deuxième têtes d'extrémité de la barre de torsion et qui présente une certaine section intérieure et une certaine épaisseur. Un exemple de barre de torsion de ce type est di- vulgué dans le document EP-A-O 648 953. Les têtes épaisses de ces barres de torsion tubu- laires connues sont formées par refoulage à chaud des ex- trémité du tube initial, la section intérieure et l'épaisseur de ce tube initial étant égaux respectivement à la première section intérieure et à la première épais- seur du corps central de la barre de torsion finalement obtenue. L'opération susmentionnée de refoulage à chaud peut perturber la structure cristalline du métal consti- tuant lesdites barres de torsion. Généralement, on fait donc subir un traitement thermique à ces barres de torsion après leur mise en forme, ce qui renchérit leur procédé de fabrication. La présente invention a notamment pour but de pal- lier cet inconvénient. A cet effet, selon l'invention, un procédé du genre en question est essentiellement caractérisé en ce que la section intérieure et l'épaisseur du tube initial sont supérieures respectivement à la première section in- térieure et à la première épaisseur, en ce que ledit pro- cédé est mis en oeuvre à froid (c'est à dire sans apport de chaleur autre que la chaleur dégagée par les déformations mécaniques et frottements), et en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à: - effectuer un rétreint libre à la première extré- mité du tube initial, en comprimant ce tube radialement vers l'intérieur sur une première zone d'extrémité qui est disposée en correspondance avec la première tête de la barre de torsion, en diminuant ainsi la section intérieure du tube initial au niveau de la première zone d'extrémité et en augmentant l'épaisseur du tube initial au niveau de ladite première zone d'extrémité, jusqu'à une troisième épaisseur supérieure à la deuxième épaisseur, - étirer le tube sur une partie centrale qui s'étend à partir de la première zone d'extrémité jusqu'à une deuxième zone d'extrémité disposée en correspondance avec la deuxième tête de la barre de torsion, en diminuant la section intérieure et l'épaisseur du tube initial au niveau de ladite partie centrale jusqu'à obtenir le corps central de la barre de torsion, cet étirage étant obtenu en faisant passer la partie centrale du tube initial dans une filière tandis qu'un mandrin est disposé dans le tube pour imposer à ladite partie centrale du tube la section intérieure du corps central de la barre de torsion, - effectuer un rétreint libre à la deuxième ex- trémité du tube initial, en comprimant ce tube radialement vers l'intérieur sur la deuxième zone d'extrémité, en di- minuant ainsi la section intérieure en augmentant l'épais- seur du tube initial au niveau de la deuxième zone d'ex- trémité pour obtenir sensiblement la même forme qu'au ni- veau de la première zone d'extrémité, - et dilater les première et deuxième zones d'ex- trémité jusqu'à obtenir les première et deuxième tête d'extrémité de la barre de torsion. Grâce à ces dispositions, le métal constituant la barre de torsion est écroui au cours du processus de fa- brication, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de procéder ensuite à un traitement thermique tel qu'une trempe, de ce qui simplifie le procédé de fabrication et réduit considé- rablement son coût de mise en oeuvre. De plus, le tube initial présente une section in- térieure supérieure à la section intérieure du corps cen- tral de la barre de torsion, de sorte que, lorsque ladite barre de torsion est à section circulaire, il est souvent aisé d'utiliser comme tube initial un tube roulé soudé brut, relativement peu coûteux. Dans des modes de réalisation préférés de l'inven- tion, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - l'étape consistant à dilater les zones d'extré- mité du tube initial est réalisée en engageant à force un mandrin dans chaque zone d'extrémité; - les première et deuxième têtes d'extrémité pré- sentent une deuxième section intérieure au moins égale à la première section intérieure. - les opérations de rétreint libre des première et deuxième zones d'extrémité du tube initial sont effec- tuées avec 1a même filière que celle utilisée pour étirer la partie centrale dudit tube initial, le mandrin utilisé pour étirer la partie centrale du tube initial n'étant pas disposé à l'intérieur de ce tube pendant lesdites opéra- tions de rétreint libre; - l'étape consistant à dilater les zones d'extré- mité du tube initial est suivie par une étape de calibrage consistant à: * engager une filière sur chaque tête d'extrémité de la barre de torsion et placer cette filière sur le corps central de la barre de torsion, cette filière présentant une certaine section de passage permettant d'engager li- brement la filière sur ladite tête d'extrémité, * engager un mandrin dans ladite tête d'extrémité de façon à la dilater légèrement, en donnant à ladite tête d'extrémité une section extérieure qui soit légèrement su- périeure à la section de passage de la filière, * et faire passer ladite tête d'extrémité dans la filière; - au cours de l'étape de calibrage, on utilise comme mandrins des pièces métalliques qui sont laissées en place dans les têtes d'extrémités à la fin de l'opération de calibrage pour constituer des bouchons; - le tube initial est un tube roulé soudé brut; le tube initial est en acier; - la barre de torsion est une barre stabilisa- trice de train de véhicule automobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses.formes de réalisation, donnée à titre d'exem- ple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un tube métallique utilisé pour réaliser une barre de torsion en utilisant le procédé selon l'invention, - la figure 2 montre schématiquement l'étape de rétreint libre de la première zone d'extrémité du tube de la figure 1, la figure 3 montre schématiquement à l'étape ultérieure d'étirage de la partie centrale du tube de la figure 1, - la figure 4 montre schématiquement l'étape ul- térieure de rétreint libre de la deuxième zone d'extrémité du tube de la figure 1, - la figure 5 montre schématiquement l'étape ul- térieure de dilatation des deux zones d'extrémité du tube de la figure 1, - et la figure 6 montre schématiquement l'étape finale de calibrage des têtes d'extrémité de la barre de torsion réalisée à partir du tube de la figure 1. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Le procédé selon l'invention permet de réaliser une barre de torsion métallique tubulaire, et notamment une barre stabilisatrice pour train de véhicule automo- bile, à partir d'un tube initial 1 en acier, tel que celui représenté sur la figure 1. Le tube 1 s'étend longitudinalement selon un axe central X, entre des première et deuxième extrémités 2,3. Ce tube présente une forme cylindrique, de révolu- tion ou non, autour de l'axe X: en particulier, le tube 1 peut présenter une section circulaire, une section ovale, ou autre. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le tube 1 présente une forme circulaire, avec une section exté- rieure correspondant à un diamètre extérieur DO, une sec- tion intérieure creuse correspondant à un diamètre inté- rieur dO, et une épaisseur eO. Comme représenté sur la figure 2, au cours de la première étape du procédé selon l'invention, on réalisa- tion un rétreint libre à froid sur une première zone d'ex- trémité 4 du tube 1, qui s'étend sur une certaine distance à partir de la première extrémité 2. Pour cela, on engage le tube 1 dans une filière 5 en déplaçant le tube parallèlement à l'axe X dans la di- rection de la flèche 6 (et/ou en déplaçant la filière 5 en sens inverse), sans disposer à l'intérieur du tube 1 un mandrin qui conduirait à étirer ledit tube. On aboutit ainsi à une zone d'extrémité 4 ayant une section extérieure circulaire correspondant à un dia- mètre extérieur Dl inférieur à DO, une section intérieure circulaire ayant un diamètre intérieur d3 inférieur à dO, et une épaisseur e3 supérieure à eO. Ce tube est de préfé- rence un tube roulé soudé brut. Au cours de la deuxième étape du procédé selon l'invention, schématisée sur la figure 3, on engage dans le tube 1 un mandrin 7 qui présente, au niveau d'une par- tie centrale 8 du tube 1, un diamètre extérieur dl de pré- férence inférieur au diamètre dO, puis on continue à dé- placer le tube 1 avec le mandrin 7 dans la direction de la flèche 6, de façon à étirer ladite partie centrale 8 du tube 1 en lui donnant une section intérieure circulaire de diamètre dl, une section extérieure circulaire de diamètre Dl inférieure à DO, et une épaisseur el inférieure à eO. Cette opération d'étirage, qui est également réa- lisée à froid, est interrompue lorsque la filière 5 arrive au niveau d'une zone d'extrémité 9 proche de l'extrémité 3 du tube 1, comme représenté sur la figure 3. On enlève alors le mandrin 7, puis on reprend le déplacement du tube 1 dans la direction de la flèche 6, en réalisant ainsi une opération de rétreint libre à froid de la deuxième zone d'extrémité 9, qui acquiert ainsi une forme identique à la première zone d'extrémité 4 (voir fi- gure 4). Par la suite, comme représenté sur la figure 5, on dilate les deux zones d'extrémité 4,9, de préférence en engageant simultanément dans lesdites zones d'extrémité deux mandrins 10 qui sont déplacés parallèlement à l'axe X dans le sens des flèches 11, et qui peuvent par exemple présenter un diamètre extérieur égal au diamètre dl sus- mentionné. Au cours de cette opération de dilatation, égale- ment réalisée à froid, on obtient une barre de torsion 12 comportant un corps central tubulaire correspondant à la partie centrale 8 susmentionnée et deux têtes d'extrémité correspondant aux zones d'extrémité 4,9 susmentionnées, ces têtes d'extrémité présentant une section extérieure correspondant à un diamètre D4 supérieur au diamètre Dl, une section intérieure creuse correspondant au diamètre dl (ou plus généralement au diamètre extérieur des mandrins ), et une épaisseur e4 supérieure à l'épaisseur el. Le procédé selon l'invention peut le cas échéant être interrompu à la fin de l'étape schématisée sur la fi- gure 5. Toutefois, avantageusement, cette étape est suivie d'une étape finale de calibrage des têtes d'extrémité 4,9. A cet effet, comme représenté sur la figure 6, on engage d'abord sur les têtes 4,9 deux filières 13 présen- tant chacune un diamètre intérieur D2 légèrement supé- rieure au diamètre D4, ces filières 13 étant tout d'abord déplacées l'une vers l'autre jusqu'au niveau du corps cen- tral 8 de la barre de torsion. Puis on introduit dans les têtes d'extrémité 4,9 de la barre de torsion, dans le sens des flèches 11, deux mandrins 14 présentant chacun un diamètre externe d2 légè- rement supérieur au diamètre dl, de sorte que les têtes d'extrémité 4,9 sont dilatées et présentent chacune un diamètre extérieur D5 supérieur à D2. Enfin, on refait passer les filières 13 sur les têtes d'extrémité 4,9 dans le sens des flèches 15, ce qui impose audites têtes d'extrémité une section extérieure correspondant au diamètre D2 susmentionné et une épaisseur e2 qui est toujours supérieure à l'épaisseur el du corps central 8 de la barre de torsion. Avantageusement, les mandrins 14, réalisés en acier ou en un autre métal, peuvent être définitivement laissés en place dans les têtes d'extrémités 4,9 de la barre de torsion, de façon à constituer des bouchons. REVENDICATIONS 1. Procédé de formage d'une barre de torsion tubu- laire métallique (12) comportant un corps central allongé (8) présentant une première section intérieure et une pre- mière épaisseur (el), ce corps central s'étendant entre des première et deuxième têtes d'extrémité (4,9) présen- tant une deuxième épaisseur (e2,e4) supérieure à la pre- mière épaisseur, ladite barre de torsion tubulaire étant formée à partir d'un tube initial cylindrique (1) qui com- porte des première et deuxième extrémités (2,3) correspon- dant aux première et deuxième têtes d'extrémité (4,9) de la barre de torsion et qui présente une certaine section intérieure et une certaine épaisseur (eO), caractérisé en ce que la section intérieure et l'épaisseur (eO) du tube initial (1) sont supérieures respectivement à la première section intérieure et à la première épaisseur (el), en ce que ledit procédé est mis en euvre à froid, et en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant a: - effectuer un rétreint libre à la première ex- trémité (2) du tube initial, en comprimant ce tube radia- lement vers l'intérieur sur une première zone d'extrémité (4) qui est disposée en correspondance avec la première tête de la barre de torsion, en diminuant ainsi la section intérieure du tube initial au niveau de la première zone d'extrémité (4), et en augmentant l'épaisseur du tube ini- tial au niveau de ladite première zone d'extrémité, jus- qu'à une troisième épaisseur (e3) supérieure à la deuxième épaisseur (e2), - étirer le tube sur une partie centrale (8) qui s'étend à partir de la première zone d'extrémité (4) jus- qu'à une deuxième zone d'extrémité (9) disposée en corres- pondance avec la deuxième tête de la barre de torsion, en diminuant la section intérieure et l'épaisseur du tube initial au niveau de ladite partie centrale jusqu'à obte- nir le corps central de la barre de torsion, cet étirage étant obtenu en faisant passer la partie centrale du tube initial dans une filière (5) tandis qu'un mandrin (7) est disposé dans le tube pour imposer à ladite partie centrale du tube la section intérieure du corps central de la barre de torsion, - effectuer un rétreint libre à la deuxième ex- trémité (3) du tube initial, en comprimant ce tube radia- lement vers l'intérieur sur la deuxième zone d'extrémité (9), en diminuant ainsi la section intérieure et en aug- mentant l'épaisseur du tube initial au niveau de la deuxième zone d'extrémité pour obtenir sensiblement la même forme qu'au niveau de la première zone d'extrémité (4), - et dilater les première et deuxième zones d'ex- trémité (4, 9) jusqu'à obtenir les première et deuxième tête d'extrémité de la barre de torsion. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape consistant à dilater les zones d'extrémité (4,9) du tube initial est réalisée en engageant à force un man- drin (10) dans chaque zone d'extrémité. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendi- cation 2, dans lequel les première et deuxième têtes d'ex- trémité (4,9) présentent une deuxième section intérieure au moins égale à la première section intérieure. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, dans lequel les opérations de rétreint libre des première et deuxième zones d'extrémité (4,9) du tube initial sont effectuées avec la même filière (5) que celle utilisée pour étirer la partie centrale (8) dudit tube initial, le mandrin (7) utilisé pour étirer la partie centrale du tube initial n'étant pas disposé à l'intérieur de ce tube pendant lesdites opérations de rétreint libre. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, dans lequel l'étape consistant à dila- ter les zones d'extrémité (4,9) du tube initial est suivie par une étape de calibrage consistant à: - engager une filière (13) sur chaque tête d'ex- trémité (4,9) de la barre de torsion et placer cette fi- lière sur le corps central (8) de la barre de torsion, cette filière présentant une certaine section de passage permettant d'engager librement la filière sur ladite tête d'extrémité, - engager un mandrin (14) dans ladite tête d'ex- trémité de façon à la dilater légèrement, en donnant à la- dite tête d'extrémité une section extérieure qui soit lé- gèrement supérieure à la section de passage de la filière (13), - et faire passer ladite tête d'extrémité (4, 9) dans la filière (13). 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, au cours de l'étape de calibrage, on utilise comme man- drins des pièces métalliques (14) qui sont laissées en place dans les têtes d'extrémités (4, 9) à la fin de l'opération de calibrage pour constituer des bouchons. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, dans lequel le tube initial (1) est en acier. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendica- lO tions précédentes, dans lequel le tube initial (1) est un tube roulé soudé brut. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, dans lequel la barre de torsion (12) est une barre stabilisatrice de train de véhicule automo- bile.