Brevet FR3040642A1 — publié le 20170310

SERRE-FLAN D'OUTIL D'EMBOUTISSAGE POUR DOUBLURE DE CARROSSERIE AUTOMOBILE. L'invention concerne l'emboutissage d'une pièce de tôlerie, notamment d'une doublure pour carrosserie de véhicule. L'invention traite également d'un outil pour effectuer un embouti ouvert d'une pièce de tôlerie. Un ouvrant d'un véhicule automobile présente généralement une tôle extérieure qui est renforcée par une doublure. Cette doublure permet de maintenir la tôle extérieure en respectant des tolérances géométriques strictes. Ceci permet de respecter des critères esthétiques, et donc de qualité perçue qui valorise le véhicule. En outre, la doublure contribue à la rigidité de l'ouvrant et supporte différents équipements. Elle doit y limiter les déformations pendant le fonctionnement, et offrir des zones d'ancrage pour les charnières. La doublure est généralement réalisée à l'aide d'une tôle emboutie qui s'étend sensiblement sur toute l'étendue de l'ouvrant. Le document EP 2 202 011 B1 divulgue un outil d'emboutissage de tôle oeuvrant en embouti ouvert. L'outil d'emboutissage comporte une matrice avec une ouverture, un serre-flan, et un poinçon entouré par le serre-flan. Ce dernier montre une surface de serrage généralement plane qui borde le poinçon. La surface de serrage est scindée en deux rectangles qui permettent de presser le flan pendant l'emboutissage. Pendant cette action, la surface de serrage maintient le flan par friction, ce qui permet d'en contrôler le glissement et donc l'étirement progressif. Toutefois dans le cas d'une porte de véhicule automobile, la doublure est une pièce emboutie complexe. Dessus sont répartis différents profils de rigidification. Qui plus est, elle présente des épaisseurs variables et des coins aigus où risquent d'apparaître des plis et des fissures. L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de simplifier l'emboutissage d'une tôle. L'invention a également pour objectif de réduire la taille d'un flan de tôle pour la réalisation d'une pièce donnée tout en s'adaptant à la complexité de sa géométrie. 3040642 2 L'invention a pour objet un outil d'emboutissage, notamment pour l'emboutissage d'une doublure d'une tôle de carrosserie d'un véhicule, l'outil comprenant : une matrice avec une empreinte, un poinçon destiné à pénétrer l'empreinte en y conformant un flan de tôle, un serre-flan avec une surface de 5 serrage généralement développable, ladite surface délimitant le poinçon et étant destinée à maintenir le flan pendant l'emboutissage, remarquable en ce que la surface de serrage du serre-flan comprend une zone vrillée qui est destinée à maintenir le flan pendant l'emboutissage, et qui borde le poinçon de sorte à réduire localement la profondeur d'embouti. 10 Selon des modes particuliers de réalisation, l'outil d'emboutissage peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : L'outil est un outil d'emboutissage en embouti ouvert, la surface de serrage forme généralement une boucle ouverte autour du poinçon, 15 le poinçon comprenant une portion ouvrant ladite boucle ouverte, préférentiellement la zone vrillée réduit la profondeur d'embouti vers ladite portion ouvrante. La surface de serrage est continue sur la majorité du tour du poinçon, préférentiellement sur sensiblement tout le tour du poinçon. 20 La portion ouvrante du poinçon comprend un profil général avec deux branches latérales principalement orientées selon la direction d'emboutissage, et une jonction reliant les branches latérales ; la branche latérale du côté de la zone vrillée étant plus courte et/ou moins inclinée par rapport à la direction d'emboutissage que l'autre 25 des deux branches. La zone vrillée forme généralement une surface réglée, éventuellement autour d'une droite parallèle à une portion développable de la surface de serrage et/ou selon une droite parallèle à un bord du poinçon. 30 La surface de serrage forme une bande entourant le poinçon, la zone vrillée occupant toute la largeur de ladite bande. La surface de serrage comprend deux zones qui sont chacune développables, lesdites zones délimitant la zone vrillée au niveau de 3040642 3 bords opposés, préférentiellement lesdits bords opposés présentent des inclinaisons différentes par rapport au plan général de la surface de serrage. - Le poinçon comprend une étendue interne avec un bord longeant le 5 contour du poinçon, ledit bord formant un bourrelet en surépaisseur par rapport à l'étendue et la zone vrillée longeant ledit bord. L'étendue étant généralement plane ou sensiblement vrillée. - Le poinçon présente généralement un contour en forme de polygone, notamment en forme de trapèze, ledit contour présentant des coins 10 formants des angles inférieurs à 120°, préférentielement inférieurs ou égaux à 100°. - La surface de la zone vrillée est supérieure ou égale à 100 cm2, préférentiellement supérieure ou égale à 200 cm2, éventuellement supérieure ou égale à 300 cm2. 15 - La doublure est une doublure d'un ouvrant d'un véhicule, par exemple automobile, l'ouvrant étant préférentiellement une porte incluant éventuellement un cadre de fenêtre. - La surface de serrage avec la zone vrillée est formée sur une portion monobloc du serre-flan, et/ou le serre-flan est métallique. 20 - La portion ouvrante du poinçon affleure, éventuellement dépasse, le contour extérieur la surface de serrage. - Un des coins du contour du poinçon forme un angle inférieur ou égal à 90°. Les angles des coins sont mesurés dans un en perpendiculaire à la direction d'emboutissage. 25 - La jonction du profil présente au moins un palier horizontal, préférentiellement deux paliers horizontaux. - La zone vrillée occupe toute la largeur et toute la longueur d'un tronçon de la surface de serrage. - La zone vrillée représente au moins 5%, préférentiellement au moins 30 10%, plus préférentiellement au moins 15%, éventuellement au moins 25% de la surface de serrage. - La surface de serrage est majoritairement développable ; et/ou est généralement lisse, tout comme la zone vrillée. 3040642 4 La zone vrillée comprend un bord longeant le poinçon, ledit bord présentant une variation de hauteur d'au moins 5 mm, préférentiellement au moins 10 mm, plus préférentiellement au moins 20 mm. La hauteur étant mesurée selon la direction d'emboutissage. 5 La surface de serrage entoure généralement le poinçon. Le bord opposé du côté de la portion ouvrante est plus relevée que l'autre bord, optionnellement lesdits bords sont rectilignes. La zone vrillée présente une variation de l'inclinaison de la direction de glissement du flan contre la surface de serrage. 10 L'invention a également pour objet un outil d'emboutissage en embouti ouvert comprenant: une matrice avec une empreinte ; un poinçon destiné à pénétrer l'empreinte en y conformant un flan de tôle ; un serre-flan avec une surface de serrage généralement développable qui entoure le poinçon ; le poinçon comprenant une portion interrompant, ou sortant de, la surface de serrage ; 15 remarquable en ce que la surface de serrage comprend une zone vrillée qui est destinée à maintenir le flan pendant l'emboutissage, et qui borde le poinçon de sorte à réduire localement la profondeur d'embouti ; préférentiellement la portion du poinçon et la zone vrillée étant dans la même moitié, plus préférentiellement dans le même quart de la surface de serrage. 20 Les différents objets de l'invention peuvent être combinés, les modes avantageux pouvant être appliqués à chaque objet de l'invention. L'invention permet de moduler la profondeur d'emboutissage grâce à la zone vrillée. Cela permet de s'adapter à des épaisseurs de pièces importantes, tout comme à une variation d'épaisseur. Le risque d'apparition de plis, de fissures 25 ou de déchirements est mieux contrôlé. L'invention peut prévoir plusieurs zones vrillées pour réaliser des transitions de part et d'autres de parties fortement contraintes. L'invention est particulièrement bénéfique dans le contexte d'un embouti ouvert. Elle permet de réduire les contraintes sur le flan d'un côté de 30 l'interruption de la surface de serrage. La profondeur d'embouti peut être réduite de ce côté, et la surface du poinçon peut y devenir plus raide. Cette évolution de la géométrie permet donc de réduire la taille de la tôle, tout comme 3040642 5 le permet la réduction du rayon de raccordement du poinçon avec la surface de serrage. On aura bien compris que l'invention offre davantage de liberté de conception pour l'outil, liberté s'applique également à la conception de la pièce de tôlerie. 5 Un gain économique notable est offert. Les avantages de l'embouti ouvert et de la zone vrillée se conjuguent pour créer une synergie. La réalisation d'un cadre avec un angle aigu est simplifiée ; également dans le contexte d'une doublure de carrosserie automobile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux 10 compris à l'aide de la description donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins parmi lesquels : La figure 1 présente un serre-flan et un poinçon d'un outil d'emboutissage selon l'invention. La figure 2 montre la zone vrillée de la surface de serrage selon l'invention. 15 La figure 3 illustre la portion du poinçon ouvrant l'embouti ouvert selon l'invention. Dans la présente invention, la direction d'emboutissage correspond à la direction d'ouverture et de fermeture de l'outil d'emboutissage permettent l'opération de façonnage de la tôle. La direction horizontale est perpendiculaire 20 à la direction d'emboutissage. La figure 1 est une vue isométrique de l'outil d'emboutissage 2. Y est représenté le serre-flan et le poinçon 4 entouré par le serre-flan. Ce dernier est représenté par sa surface de serrage 6. L'outil 2 comporte également une matrice non représentée par soucis de clarté. La matrice présente de manière 25 connue une empreinte que le poinçon 4 pénètre pour y conformer un flan de tôle (non représenté). Le poinçon 4 (représenté par sa surface de travail) est complémentaire de l'empreinte, leurs surface s'épousent. La matrice, et/ou le poinçon 4 et/ou le serre-flan sont rigides, éventuellement métalliques. 3040642 6 Le poinçon 4 présente une forme généralement quadrangulaire, en trapèze. Il permet de réaliser une doublure de portière arrière gauche de véhicule automobile. Cet ouvrant forme un cadre de fenêtre galbée, dont la finesse préserve la visibilité. L'ouverture est renforcée par un profilé formant la moitié 5 supérieure ou le tiers supérieur. Le poinçon 4 comporte justement des formes complémentaires pour réaliser le profilé du cadre. Il présente un plateau, ou une étendue 8 sensiblement galbée qui est entourée par un bord 10 en surépaisseur ou un bourrelet. Le bord 10 peut correspondre au, ou longer le périmètre du poinçon 4. Le poinçon 4 comporte des formes de marches pour 10 rigidifier les bords, et des équerres localisées pour éviter le flambement des marches et des contremarches. La surface de serrage 6 entoure généralement le poinçon 4. Elle est coupée localement par une portion 12 du poinçon 4 qui l'ouvre pour permettre un embouti ouvert. La surface de serrage 6 forme sensiblement une boucle, qui 15 reste néanmoins une boucle ouverte. La réunion de la surface de serrage 6 et de chaque portion ouvrante 12 forme une boucle fermée. Par embouti ouvert on entend un emboutissage où une partie du flan est libre de contact avec le serre-flan, donc libre de maintien. Toutefois, la boucle de la surface de serrage pourrait être une boucle fermée selon l'invention. 20 La surface de serrage 6 est généralement une surface développable. Elle peut être développable sur la majorité, préférentiellement sur au moins 75%, plus préférentiellement sur 90% de sa surface. Par surface développable, on entend une surface pour laquelle le plan tangent est le même le long d'une génératrice. On y observe des droites 14 parallèles représentées en pointillés. Cette 25 géométrie est bénéfique pour la qualité d'emboutissage, par exemple limiter les risques de formation de plis lors de l'emboutissage. Afin de moduler la profondeur d'embouti, la surface de serrage 6 présente une zone vrillée 16. La zone vrillée 16 est intégrée dans la surface de serrage 6. La zone vrillée 16 forme une surface vrillée, qui peut être entendue comme une 30 portion d'hélicoïde. Elle forme une transition, un raccord dans la surface de serrage 6. 3040642 7 La surface de serrage 6 forme sensiblement un ruban, ou bande, autour du poinçon. Le ruban encercle le poinçon 4. Sa largeur est variable, tout comme sa courbure autour du poinçon 4. Localement, la zone vrillée 16 occupe toute la largeur du ruban, et le traverse d'un bord à l'autre. La zone vrillée 16 occupe un 5 tronçon du ruban, elle le coupe. La surface de serrage 6 peut présenter deux zones développables (18 ; 20) qui délimitent la zone vrillée 16. En particulier, la présence de la zone vrillée 16 permet d'accompagner une variation de l'angle d'approche du flan vers le poinçon 4. De ce fait, la zone développable de gauche 18 est plus relevée vers le poinçon 6, ce qui mécaniquement réduit la 10 profondeur d'emboutissage. Les zones développables 20 présentent des bords 22 délimitant la zone vrillée 16, et donc communs avec cette dernière. Ces bords opposés 22 peuvent être sensiblement rectilignes, ou être des arcs. Ils sont différemment inclinés par rapport à la direction d'emboutissage, et inclinés l'un par rapport à l'autre. La 15 zone vrillée 26 assure la transition d'un bord opposé 22 à l'autre, elle est tendue entre eux. Transversalement à son bord jouxtant le poinçon 4, elle présente une variation de rayon de courbure progressive pour s'adapter aux deux bords opposés 22. Dans la même optique, elle présente une variation d'inclinaison progressive. 20 La figure 2 montre la zone vrillée 16 de face. Cette vue isométrique coupe la zone vrillée 16 et la zone développable de droite 20 pour mettre en évidence le relèvement de la surface de serrage 6 vers la gauche, par exemple vers la portion ouvrante. Le bord en surépaisseur est visible derrière la zone vrillée 16. La zone vrillée 16 présente ici un profil en vague. Par ce biais, la zone vrillée 16 25 se relève de 10 mm à 20 mm. La profondeur d'emboutissage est alors diminuée d'autant. À gauche, le flan sera donc moins contraint puisqu'il sera moins étiré pour atteindre le fond de l'empreinte. La figure 3 présente la portion 12 du poinçon 4 qui interrompt la boucle que forme la surface de serrage 6. Le poinçon 4 et le serre-flan sont représentés à 30 l'aide de leurs surfaces entrant en contact du flan. 3040642 8 La portion ouvrante 12 du poinçon 4 réalise une brèche dans boucle ouverte formée par la surface de serrage 6. La zone vrillée 16 réduit la profondeur d'embouti vers ladite portion ouvrante 12. La variation de la profondeur peut être indirecte en raison de la présence de la zone développable de gauche 20 5 qui a été décrite en relation avec la figure 1. La portion ouvrante 12 comprend un profil général, par exemple observable à son extrémité libre arrivant au niveau du contour externe de la surface de serrage 6. Ce profil peut être en forme de la lettre « U » retournée, ou encore en forme de la lettre « M ». Le profil peut comporter deux branches latérales 10 (24 ; 26), qui sont généralement parallèles à la direction d'emboutissage. En complément le profil peut inclure une jonction 28 reliant les branches latérales (24 ; 26). La jonction 28 peut être horizontale, ou avec des paliers horizontaux. La branche 26 du côté de la zone vrillée ; celle de droite ; est avantageusement plus courte et/ou plus parallèle à la direction d'emboutissage que l'autre des 15 deux branches (24 ; 26). De plus, son rayon de raccordement R peut être inférieur à celui de l'autre côté. Les branches latérales (24 ; 26) débutent à des hauteurs différentes, ce qui est représenté par une différence de hauteur DH. La branche 26 côté vrille débute au moins 5 mm, préférentiellement au moins 10 mm, plus préférentiellement au moins 20 mm plus haut que l'autre branche 20 24. Cela se traduit par un gain de matière. REVENDICATIONS1- Outil d'emboutissage (2), notamment pour l'emboutissage d'une doublure d'une tôle de carrosserie d'un véhicule, l'outil (2) comprenant : - une matrice avec une empreinte, - un poinçon (4) destiné à pénétrer l'empreinte en y conformant un flan de tôle, - un serre-flan avec une surface de serrage (6) généralement développable, ladite surface (6) délimitant le poinçon (4) et étant destinée à maintenir le flan pendant l'emboutissage, caractérisé en ce que la surface de serrage (6) du serre-flan comprend une zone vrillée (16) qui est destinée à maintenir le flan pendant l'emboutissage, et qui borde le poinçon (4) de sorte à réduire localement la profondeur d'embouti. 2- Outil d'emboutissage (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de serrage (16) est continue sur la majorité du tour du poinçon (6), préférentiellement sur sensiblement tout le tour du poinçon (6). 3- Outil d'emboutissage (2) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il est un outil d'emboutissage (2) en embouti ouvert, la surface de serrage (6) forme généralement une boucle ouverte autour du poinçon (4), le poinçon (4) comprenant une portion (12) ouvrant ladite boucle ouverte, préférentiellement la zone vrillée (16) réduit la profondeur d'embouti vers ladite portion ouvrante (12). 4- Outil d'emboutissage (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion ouvrante (12) du poinçon comprend un profil général avec deux branches latérales (24 ; 26) principalement orientées selon la direction d'emboutissage, et une jonction (28) reliant les branches latérales (24 ; 26) ; la branche latérale (26) du côté de la zone vrillée (16) étant plus courte et/ou moins inclinée par rapport à la direction d'emboutissage que l'autre (24) des deux branches (24 ; 26). 5- Outil d'emboutissage (2) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la zone vrillée (16) forme généralement une 3040642 10 surface réglée, éventuellement autour d'une droite parallèle à une portion développable de la surface de serrage (6) et/ou selon une droite parallèle à un bord du poinçon (4). 6- Outil d'emboutissage (2) selon l'une des revendications 1 à 5, 5 caractérisé en ce que la surface de serrage (6) forme une bande entourant le poinçon (4), la zone vrillée (16) occupant toute la largeur de ladite bande. 7- Outil d'emboutissage (2) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface de serrage (6) comprend deux zones 10 (18 ; 20) qui sont chacune développables, lesdites zones (18 ; 20) délimitant la zone vrillée (16) au niveau de bords opposés (22), préférentiellement lesdits bords opposés (22) présentent des inclinaisons différentes par rapport au plan général de la surface de serrage (6). 8- Outil d'emboutissage (2) selon l'une des revendications 1 à 7, 15 caractérisé en ce que le poinçon (4) comprend une étendue interne (8) avec un bord (10) longeant le contour du poinçon, ledit bord (10) formant un bourrelet en surépaisseur par rapport à l'étendue (8) et la zone vrillée (16) longeant ledit bord (10). 9- Outil d'emboutissage (2) selon l'une des revendications 1 à 8, 20 caractérisé en ce que le poinçon (4) présente généralement un contour en forme de polygone, notamment en forme de trapèze, ledit contour présentant des coins formants des angles inférieurs à 120°, préférentiellement inférieurs ou égaux à 100°. 10-Outil d'emboutissage (2) selon l'une des revendications 1 à 9, 25 caractérisé en ce que la surface de la zone vrillée (16) est supérieure ou égale à 100 cm2, préférentiellement supérieure ou égale à 200 cm2, éventuellement supérieure ou égale à 300 cm2.