Brevet FR2842752A1 — publié le 20040130

La présente invention concerne un outil et une machine pour le crantage d'un tube, notamment un tube d'armature d'appui-tête pour véhicule automobile. L'invention s'applique en particulier, mais non limitativement aux appuistête réglables en hauteur dont l'armature est composée de deux branches parallèles dont l'une au moins comporte une pluralité de crans chacun définissant une position de réglage de l'appui-tête tout en remplissant l'une des fonctions suivantes: antiéjection en position levée-maximum, réglage en cours de course, retenue basse maximum. Différents profils de tels crans sont schématisés en figure 1 et l'un des crans d'extrémité, à profil orthogonal, est dessiné en détail en figure 2. Pour le maintien de l'appui-tête, ces crans coopèrent avec des loquets intégrés dans des douilles de guidage prévues en haut du dossier du siège. Sur des tiges métalliques pleines ces crans sont facilement réalisés quel que soit leur profil par exemple par usinage, ou par déformation à froid (estampage). Par souci d'allègement et comme pour de nombreux composants intégrés dans l'automobile, les armatures d'appui-tête passent progressivement d'une exécution en tige ou fil vers une exécution en tube pour laquelle se posent des problèmes de réalisation des crans. Le procédé d'usinage des crans reste applicable aux tubes par fraisage ou brochage si l'épaisseur du tube le permet et si l'affaiblissement de section confère au produit une rigidité et une résistance conformes aux exigences de rigidité. L'inconvénient majeur de ce procédé est par conséquent d'être limité à certains dimensionnements de tubes. Par ailleurs pour appliquer aux tubes le procédé d'estampage, il faut résoudre plusieurs problèmes à savoir: - limiter l'effondrement de la paroi du tube estampé afin de conserver une arrête fonctionnelle efficace entre le flanc souvent vertical du cran et la génératrice du tube, - faire en sorte que le métal déplacé n'augmente pas le diamètre externe du tube et contribue le plus possible à la rigidité de la zone travaillée. Une solution par emboutissage du tube est proposée dans le document DE 29714315 et elle consiste à introduire un manchon dans la zone du tube o les crans doivent être formés, pour faciliter la formation des crans, mais ce manchon ne constitue pas un outil mais un insert résidant dans la pièce. Une autre solution décrite dans le document EP 97 4409 permet de réaliser un cran par martelage mais le temps d'opération est relativement long et la machine de mise en oeuvre est compliquée et chère. L'invention vise à pallier les inconvénients précités et à proposer une machine apte à réaliser plusieurs crans simultanément dans la paroi d'un tube, sans restriction de forme. Plus particulièrement l'invention propose un outil de crantage d'un tube, notamment mais non limitativement pour le crantage d'un ou de deux tubes d'une armature d'appui tête pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte les éléments suivants: - une matrice inférieure fixe et en forme de demi coquille dont la cavité interne est apte à épouser la forme extérieure demi cylindrique d'un tube à cranter, - un dispositif serre flan, pour assurer un bridage approprié d'un tube ou deux tubes simultanément, - au moins un poinçon supérieur dont l'extrémité est conformée selon une forme complémentaire inverse de celle d'un des crans à réaliser, - un mandrin apte à être introduit à l'intérieur du tube à cranter et apte à réserver dans la cavité interne du tube, un ou des volumes, pour l'expansion de matière résultant de l'estampage. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description faite en référence aux figures suivantes: - figure 1: représentation schématique d'une branche d'armature d'appui tête comportant une série de crans de différents profils, - figure 2: cran d'extrémité à profil orthogonal, figure 3: schéma de principe de la partie innovante d'une machine selon l'invention, - figure 4: section verticale selon AA de la figure 3. Une machine selon l'invention est constituée essentiellement d'une presse sur laquelle est montée au moins un outil de crantage (1) spécifique à l'invention et qui comporte les éléments suivants: - une matrice inférieur fixe non représentée et en forme de demi coquille dont la cavité interne est apte à épouser la forme extérieure demi cylindrique d'un tube à cranter (2), - un dispositif serre flan du type à ressort ou à actionnement par vérins séparés, pour assurer un bridage approprié d'un tube (2) ou deux tubes simultanément, - au moins un poinçon supérieur (3) mobile dont l'extrémité est conformée selon une forme complémentaire (4) inverse de celle d'un des crans (5) à réaliser, et apte à se déplacer perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube, - un mandrin (6) apte à être introduit à l'intérieur du tube à cranter et dont la section à été prévue pour résoudre les problèmes d'exécution tels qu'il sera expliqué plus loin. Si la machine est destinée au crantage d'armatures en forme de U à deux branches parallèles, elle peut comporter deux outils de crantage (1) tels que décrits ci-dessus. De même chaque outil de crantage peut également être prévu pour comporter plusieurs poinçons supérieurs (3) alignés, chacun destiné à la réalisation d'un des crans d'une même branche (2) de l'armature, et actionnés simultanément lors d'une même opération d'estampage. On se rapporte à présent à la figure 4 montrant la section appropriée d'un mandrin selon l'invention. Le problème à résoudre lors de l'exécution d'un cran par estampage avec un mandrin remplissant totalement la cavité d'un tube résulte du déplacement d'un volume de métal provoquant: - un allongement du tube (2) concerné, car l'effort de bridage exercé par le serre flan est calculé de façon à s'opposer à tout gonflement diamétral dudit tube, - une contrainte élevée appliquée au mandrin du fait des efforts de pliage du métal. Afin d'éviter ces inconvénients l'invention prévoit d'utiliser un mandrin dont la section ne remplit pas la totalité de la cavité interne du tube, de façon à réserver un ou des volumes pour l'expansion de matière, et à pouvoir être extrait du tube après l'estampage. Au niveau de la zone à estamper, le mandrin cylindrique comporte une zone modifiée: la section du mandrin (6) présente nécessairement d'une part une zone plane (7) selon un plan parallèle à la direction longitudinale (10) du mandrin et faisant fonction d'enclume lors de l'estampage, et d'autre part deux flans latéraux (8,9) par exemple (mais non obligatoirement) disposés symétriquement par rapport au plan médian (11) vertical du mandrin de façon à dégager de chaque côté du mandrin un volume d'expansion (12, 13). Préférentiellement, mais non limitativement, les deux flans sont plans et déterminent entre eux un angle prédéterminé (ac). La largeur (d) de l'enclume et l'angle prédéterminée (ca) sont calculés en fonction des dimensionnements du tube et du cran à obtenir tout en garantissant la rigidité et la sécurité souhaitées. A titre d'exemple pour un tube de diamètre extérieur 12 mm et d'épaisseur 2 mm, le mandrin présente un diamètre externe de 7,9 mm dans ces parties cylindriques, et dans les parties actives une enclume de largeur (d) = 3 mm pour un angle ((x) de 600. En outre, une machine selon l'invention est une presse comportant au moins un outil de crantage et des moyens pour déplacer et positionner un mandrin dans un tube à cranter, selon son axe longitudinal, dans un sens ou dans l'autre. REVENDICATIONS 1. Outil de crantage (1) d'un tube (2), notamment mais non limitativement pour le crantage d'un ou de deux tubes d'une armature d'appui tête pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte les éléments suivants: - une matrice inférieure fixe et en forme de demi coquille dont la cavité interne est apte à épouser la forme extérieure demi cylindrique d'un tube à cranter (2), - un dispositif serre flan, pour assurer un bridage approprié d'un tube (2) ou deux tubes simultanément, - au moins un poinçon supérieur (3) dont l'extrémité est conformée selon une forme complémentaire (4) inverse de celle d'un des crans (5) à réaliser, - un mandrin (6) apte à être introduit à l'intérieur du tube à cranter et apte à réserver dans la cavité interne du tube, un ou des volumes, pour l'expansion de matière résultant de l'estampage. 2. Outil de crantage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mandrin cylindrique comporte une zone modifiée et présentant d'une part une zone plane (7) selon un plan parallèle à la direction longitudinale(10) du mandrin et faisant fonction d'enclume lors de l'estampage, et d'autre part deux flans latéraux (8,9), de façon à dégager de chaque côté du mandrin un volume d'expansion (12, 13). 3. Outil de crantage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif serre flan est du type à ressort ou à actionnement par vérins séparés. 4. Outil de crantage selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que les deux flans sont plans et déterminent entre eux un angle prédéterminé (a). 5. Machine de crantage (1) d'un tube (2), notamment mais non limitativement pour le crantage d'un ou de deux tubes d'une armature d'appui tête pour véhicule automobile caractérisé en ce qu'elle est constituée d'une presse comportant au moins un outil selon l'une des revendications 1 à 4 pour réaliser les crans par estampage.