Brevet FR2875424A1 — publié le 20060324

APPAREIL POUR FORMER UNE MEMBRURE DE POUTRE UTILISEE POUR UNE POUTRE DE TORSION POUR LA SUSPENSION ARRIERE D'UNE AUTOMOBILE Domaine de l'invention La présente invention concerne un appareil pour former une membrure de poutre pour une poutre de torsion dans une suspension arrière d'une automobile. Description de l'art antérieur Une poutre de torsion pour un système de suspension arrière d'un véhicule comprend une membrure de poutre et des bras oscillants de chaque côté de la membrure de poutre, et agit pour maintenir une position stable du véhicule par la torsion de la membrure de poutre en opposition par rapport à la force centrifuge exercée lors de la rotation du véhicule. En conséquence, il est nécessaire que la poutre de torsion ait une rigidité en torsion et une rigidité en flexion élevées. Initialement, des poutres de torsion ayant des rigidités en torsion et en flexion élevées étaient produites de manière que, après pliage d'une plaque d'acier en membrure de poutre ayant une section transversale en forme de U ou en forme de V, une barre de torsion de renfort était disposée parallèlement à la membrure de poutre à l'intérieur de la membrure de poutre, puis soudée à la membrure de poutre avec une plaque de renfort, après quoi les bras oscillants étaient soudés sur les deux côtés de la membrure de poutre. Toutefois, bien qu'une telle poutre de torsion puisse avoir une rigidité en torsion et une rigidité en flexion suffisantes par le renfort de la barre de torsion, le nombre de composants de la poutre de torsion comprenant une barre de torsion et une barre de renfort, est accru et entraîne une augmentation du nombre des processus d'assemblage et de la longueur de soudure, détériorant ainsi de façon remarquable la productivité de la poutre de torsion tout en augmentant la fréquence de produit défectueux du fait de la difficulté à gérer une tolérance lors du soudage. En outre, le nombre accru de composants entraîne également une augmentation de la consommation de carburant du véhicule du fait de l'augmentation de poids du véhicule. Afin de résoudre le problème selon l'art antérieur, une poutre de torsion, telle qu'elle est divulguée dans la publication de modèle utilitaire coréen n 278494 publiée au nom du demandeur de la présente invention, a été suggérée, et est produite par le pressage d'un tuyau cylindrique sur une membrure de poutre ayant une portion centrale d'une section transversale à double pli en forme de U ou en forme de V et deux côtés, chacun ayant une section transversale rectangulaire pour assurer une soudure stable des bras oscillants, conférant ainsi les rigidités en torsion et en flexion suffisantes à la poutre de torsion de la suspension arrière tout en améliorant la productivité du fait de la réduction du nombre de composants, du processus d'assemblage et de la longueur de soudure. En outre, la poutre de torsion de la publication de modèle utilitaire coréen N 278494 offre également l'effet avantageux de réduire la fréquence de produit défectueux de par la gestion de la tolérance lors du soudage et la réduction de la consommation de carburant du véhicule permise par la réduction de poids du véhicule. Toutefois, lorsqu'on forme la membrure de poutre ayant différentes sections transversales en différentes portions par pressage du tuyau, comme cela est mentionné ci-dessus, le nombre de processus pour former la membrure de poutre n'est pas jugé suffisamment réduit. En conséquence, au vu du fait que l'augmentation du nombre de processus entraîne non seulement une réduction de la productivité mais aussi une augmentation des coûts de fabrication, détériorant ainsi la compétitivité du prix des produits, il est nécessaire de former une membrure de poutre avec un nombre minimum de processus. Le brevet américain n US 6.119.501 divulgue une méthode et un dispositif pour former un produit ayant une section transversale en forme de U ou en forme de V en pressant un tuyau cylindrique par l'utilisation d'une matrice supérieure et de deux matrices inférieures ayant des formes différentes ou par l'utilisation d'une matrice supérieure et d'une matrice inférieure comprenant plusieurs parties mobiles les unes par rapport aux autres. Un procédé de fabrication utilisant deux matrices inférieures comprend un processus de préformage, qui est effectué alors que le tuyau est dans un état maintenu de façon fixe sur un mandrin, et un second processus de formage final. Dans le processus de fabrication utilisant la matrice inférieure comprenant les parties mobiles, le dispositif comprend une matrice supérieure en forme de plateau et une matrice inférieure se composant d'une partie médiane et de deux parties latérales de façon que la membrure de poutre soit formée par l'association de la matrice supérieure et de la matrice inférieure dans laquelle les parties latérales se déplacent le long des surfaces inclinées de la partie médiane. On considère que la méthode et le dispositif du brevet américain n US 6. 119.501 sont utiles pour former des produits ayant une structure entièrement simple ayant une section transversale en forme de U ou en forme de V. Toutefois, lorsqu'on forme des produits ayant différentes sections transversales en différentes portions du produit, comme la membrure de poutre utilisée pour la poutre de torsion du système de suspension arrière d'automobile, il est difficile de former une membrure de poutre ayant une symétrie complète par rapport à l'axe vertical de la membrure de poutre, dans la mesure où une déformation ou un plissage importants du tuyau pourraient se produire lors du changement prononcé de forme pendant la déformation lorsqu'une force externe est appliquée à partir d'une surface extérieure du tuyau au travers des matrices. De ce fait, si la symétrie complète entre les côtés gauche et droit de la membrure de poutre n'est pas assurée, non seulement il se produit une détérioration de la qualité du produit du fait de la rigidité élastique non uniforme du produit, mais il se produit également un défaut d'alignement entre les roues et un châssis de véhicule du fait du déplacement de la soudure des bras oscillants des deux côtés de la membrure de poutre. En outre, la poutre de torsion ne peut pas garantir une torsion uniforme lors de la rotation du véhicule ce qui détériore non seulement les performances de tenue de route, mais aussi la durabilité de la poutre de torsion du fait de la forte excentricité en torsion vers un des côtés de la poutre de torsion. En conséquence, la méthode et le dispositif décrit dans le brevet américain N US 6.119.501 ne peuvent être utilisés pour former des produits ayant les différentes sections transversales au niveau des différentes portions du produit. En conséquence, comme avec la membrure de poutre utilisée pour la poutre de torsion du système de suspension arrière de l'automobile, lorsqu'un produit est formé pour avoir les différentes sections transversales au niveau des différentes portions du produit en symétrie complète entre les côtés gauche et droit du produit sans déformation ni plissage, le produit est formé par des processus de formage progressifs utilisant différents dispositifs de formage. En conséquence, non seulement les coûts d'installation des dispositifs deviennent très lourds, mais la productivité se dégrade elle aussi du fait de l'augmentation du nombre des processus qui induit une augmentation des coûts de fabrication en même temps qu'une détérioration de la compétitivité en prix des produits. Description de l'invention La présente invention permet de résoudre les problèmes ci-dessus, et elle a pour objet de proposer un appareil pour former une membrure de poutre utilisée pour une poutre de torsion dans un système de suspension arrière d'une automobile, conçu pour former la membrure de poutre ayant différentes sections transversales en différentes portions de la membrure de poutre et pour présenter une symétrie totale entre les côtés gauche et droit de la membrure de poutre par un processus unique de pressage d'un tuyau cylindrique sans déformation ni plissage. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'objet ci-dessus et d'autres objets peuvent être réalisés par la fourniture d'un appareil pour former une membrure de poutre utilisée pour une poutre de torsion dans un système de suspension arrière d'une automobile, cet appareil comprenant des matrices supérieure et inférieure montées sur un châssis de matrice de l'appareil pour former une membrure de poutre pour qu'elle ait une section transversale en forme de U ou en forme de V en une portion centrale de la membrure de poutre et pour avoir une section d'extension, respectivement, en termes de section transversale de la membrure de poutre; des matrices d'appui supérieure et inférieure couplées aux matrices supérieure et inférieure, respectivement, pour être actionnées de façon indépendante dans le châssis de matrice par un vérin hydraulique pour former une section rectangulaire de la membrure de poutre; et des cames droite et gauche installées de chaque côté d'une tuyauterie sur une ligne centrale de la tuyauterie pour exécuter un mouvement horizontal au moyen d'un vérin hydraulique pour maintenir les formes intérieures de la section d'extension et de la section rectangulaire de la membrure de poutre. Description des dessins L'objet ci-dessus et d'autres objets et caractéristiques de la présente invention seront plus facilement compris à partir de la description détaillée ci-après prise conjointement avec les dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle illustrant un appareil selon la présente invention avant l'opération de formage; la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle illustrant l'appareil selon la présente invention avant l'opération de formage; la figure 3 est une vue en coupe longitudinale partielle illustrant l'appareil selon la présente invention lors de l'opération de formage; la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle illustrant l'appareil selon la présente invention lors de l'opération de formage; la figure 5 est une vue en coupe transversale partielle illustrant l'appareil selon la présente invention lors du fonctionnement d'une plaque d'éjecteur; la figure 6 est une vue en coupe transversale partielle illustrant l'appareil selon la présente invention avant action de la matrice d'appui; la figure 7 est une vue en coupe transversale partielle illustrant l'appareil selon la présente invention lors du fonctionnement de la matrice d'appui; la figure 8 représente une poutre de torsion tubulaire formée par l'appareil de la présente invention; la figure 9 est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne A-A' de la figure 8; la figure 10 est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne B-B' de la figure 8; la figure 11 est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne C- C' de la figure 8; la figure 12 est une vue en perspective d'une poutre de torsion. Description des modes de réalisation préférés Les modes de réalisation préférés seront maintenant décrits en détail par référence aux dessins d'accompagnement. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle illustrant un appareil selon la présente invention avant opération de formage, et la figure 3 est une vue en coupe longitudinale partielle illustrant l'appareil selon l'invention lors de l'opération de formage. En se référant aux figures 1 et 3, l'appareil selon l'invention comprend des matrices supérieure et inférieure 2 et 4 montées sur un châssis de matrice reliant les matrices supérieure et inférieure 2 et 4, des matrices d'appui supérieure et inférieure 10 et 12 couplées aux matrices supérieure et inférieure 2 et 4 pour se déplacer vers le haut et vers le bas dans le châssis de matrice au moyen de vérins hydrauliques 6 et 8, et des cames gauche et droite 20, qui sont horizontalement insérées dans un tuyau 14 depuis les deux côtés du tuyau 14 par un vérin hydraulique 16. Les matrices supérieure et inférieure 2 et 4 ont des longueurs et formes adaptées pour former une section 24a en forme de U ou en forme de V relativement longues en une portion centrale d'une membrure de poutre 24, et pour former une section d'extension 24c, respectivement, en termes de sections transversales de la membrure de poutre. Le fonctionnement de l'appareil est effectué de telle manière que la matrice supérieure 2 se déplace verticalement par rapport à la matrice inférieure 4 fixée au châssis de matrice. La matrice inférieure 4 est dotée d'au moins une plaque d'éjecteur 26, qui peut être soulevée par rapport à ou abaissée dans la matrice inférieure 4, de telle façon que la matrice inférieure 4 et la plaque d'éjecteur 26 constituent une forme complète correspondant à la matrice supérieure 2. La plaque d'éjecteur 26 est actionnée par un vérin hydraulique 28 qui est soulevé par rapport à ou abaissé dans la matrice inférieure 4 et sert à amener en butée le tuyau 14 lors de l'opération de formage d'une section rectangulaire 24b au moyen des matrices d'appui supérieure et inférieure 10 et 12 et à éjecter une membrure de poutre terminée 24 de la matrice inférieure 4. Les cames gauche et droite 20 ont des formes correspondant aux formes intérieures de la section rectangulaire 24b et de la section d'extension 24c de la membrure de poutre 24, respectivement, et sont installés horizontalement dans des positions qui permettent aux cames gauche et droite 20 d'être facilement insérées dans le tuyau 14 avant la mise en action des matrices supérieure et inférieure 2 et 4. Lors du formage d'une membrure de poutre terminée 24 avec l'appareil selon l'invention, un tuyau 14 est tout d'abord amené sur une rainure de formage de la plaque d'éjecteur 26 soulevée par rapport à la matrice inférieure 4, puis les matrices d'appui supérieure et inférieure 10 et 12, les cames 20 et les matrices supérieure et inférieure 2 et 4 sont actionnées de façon séquentielle pour former la membrure de poutre terminée 24, ces opérations séquentielles pouvant être effectuées par un contrôle simple au moyen d'un contrôleur automatique ou par contrôle manuel. Plus spécifiquement, le tuyau 14 est pressé des deux côtés par les matrices d'appui supérieure et inférieure 10 et 12 actionnées par les vérins hydrauliques 6 et 8 avant d'être amené sur la plaque d'éjecteur 26 soulevée par rapport à la matrice inférieure 4 puis reposée sur la matrice inférieure 4, formant ainsi la section rectangulaire 24b. Ensuite, une fois le tuyau 14 reposé sur la matrice inférieure 4 par abaissement de la plaque d'éjecteur 26 dans la matrice inférieure 4 en même temps que l'abaissement des matrices d'appui inférieure et supérieure 10 et 12, qui compriment maintenant le tuyau 14, les cames 20 sont actionnées vers l'avant le long de la ligne centrale du tuyau 14 par le vérin hydraulique 16 et insérées dans le tuyau 14 au travers de la section rectangulaire 24b du tuyau 14. Les cames 20 résidant à l'intérieur du tuyau 14 viennent en butée rigide sur les deux côtés du tuyau 14 avec les matrices d'appui supérieure et inférieure 10 et 12, qui compriment le tuyau 14. Ensuite, la matrice supérieure 2 est abaissée et presse le tuyau 14 sauf pour les sections rectangulaires 24b du tuyau 14, formant la section 24a en forme de U ou en forme de V et la section d'extension 24c. La matrice supérieure 2 abaissée sur le tuyau 14 continue de comprimer le tuyau 14 jusqu'à ce que la portion centrale du tuyau 14 soit formée selon la section 24a désirée en forme de U ou en forme de V par le contact des surfaces intérieures et le courbage du tuyau 14. Pendant ce processus, la section d'extension 24c formée entre les sections 24b rectangulaires précédemment formées et la section 24a en forme de U ou en forme de V subit également une déformation rapide due à la force extérieure qui lui est appliquée au travers des matrices supérieure et inférieure 2 et 4. En outre, lorsque la matrice supérieure 2 est abaissée au maximum pour réaliser le formage, une surface intérieure de la section d'extension 24c vient en contact intime avec les cames 20 insérées dans la section d'extension 24c, et est formée en une forme complètement symétrique avec aboutement des cames 20 sans distorsion ni plissage. Une fois la membrure de poutre terminée, les retraits de la matrice supérieure 2, des cames 20 et des matrices d'appui 10 et 12 sont réalisés en séquence. Après cela, la plaque d'éjecteur 26 est soulevée de la matrice inférieure 4 et éjecte la membrure de poutre de la matrice inférieure, achevant ainsi l'opération de formage de la membrure de poutre de façon totalement symétrique par rapport à l'axe vertical de la membrure de poutre. Bien que l'appareil selon l'invention ait été décrit en utilisant un exemple de fabrication de la membrure de poutre, qui peut être utilisé pour la poutre de torsion d'un système de suspension arrière d'un véhicule, il apparaîtra aux personnes compétentes dans l'art que la présente invention n'est pas limitée à cela, et que l'appareil selon l'invention peut être utilisé pour la fabrication de tout produit ayant une structure transversale composée. Comme cela est apparent à partir de la description, l'appareil selon l'invention peut former la membrure de poutre utilisée pour la poutre de torsion dans le système de suspension arrière de l'automobile pour qu'elle ait différentes sections transversales en différentes portions de la membrure de poutre tout en ayant une symétrie totale entre les côtés gauche et droit de la membrure de poutre sans génération de déformation ou de plissage, par un processus unique, réduisant ainsi le nombre de composants et de processus, conduisant ainsi à une augmentation de la productivité et à une compétitivité du prix des produits. Les modes de réalisation et les dessins d'accompagnement ont été décrits à des fins d'illustration et ne limitent nullement la présente invention. En outre, les personnes compétentes dans l'art pourront apprécier que diverses modifications, additions et substitutions sont autorisées sans s'écarter de l'étendue et de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil pour former une membrure de poutre utilisée pour une poutre de torsion dans un système de suspension arrière d'une automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: des matrices supérieure et inférieure montées sur un châssis de matrices de l'appareil pour former une membrure de poutre de façon qu'elle ait une forme de U ou une forme de V en une portion centrale de la membrure de poutre et pour qu'elle ait une section d'extension, respectivement, en termes de section transversale de la membrure de poutre; des matrices d'appui supérieure et inférieure couplées aux matrices supérieure et inférieure, respectivement, pour être actionnées de façon indépendante dans le châssis de matrices par un vérin hydraulique pour former une section rectangulaire de la membrure de poutre; et des cames gauche et droite installées des deux côtés d'un tuyau sur une ligne centrale du tuyau pour effectuer un mouvement horizontal au moyen du vérin hydraulique de façon à maintenir les formes intérieures de la section d'extension et de la section rectangulaire de la membrure de poutre. 2. L'appareil selon la revendication 1, dans lequel la matrice inférieure est dotée d'au moins une plaque d'éjecteur soulevée ou abaissée du châssis de matrices par le vérin hydraulique de sorte que la matrice inférieure et la plaque d'éjecteur constitue une forme complète correspondant à la matrice supérieure.