La présente invention concerne un procédé de mise en forme de plusieurs variantes d'une pièce en tôle, un outil de mise en forme ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, cette pièce pouvant être notamment une pièce pour un véhicule automobile.

Plus particulièrement , la présente invention concerne de préférence un procédé de mise en forme d'un pavillon d'un toit d'un véhicule. Un tel pavillon est en général en tôle. Il est fabriqué lors d'un procédé de mise en forme avec des opérations successives proprement dites d'emboutissage, de détourage, de poinçonnage et relevage. La fabrication d'un pavillon d'un toit de véhicule va maintenant servir d'illustration d'une application du procédé de mise en forme d'une pièce en tôle objet de l'invention sans que cela soit limitatif.

Pour la fabrication d'un tel pavillon, il est nécessaire d'utiliser pas moins de cinq outils d'emboutissage ou d'opérations additionnelles.

Lors d'un procédé d'emboutissage, on déforme une tôle à l'aide d'un poinçon mobile par rapport à une matrice fixe, la tôle étant intercalée entre le poinçon et la matrice.

Dans certains cas, l'étape d'emboutissage est suivie d'étapes de détourage et de poinçonnage réalisées à l'aide d'un poinçon de découpe déplacé transversalement par rapport à la direction de déplacement de la matrice. Pour cela, il est nécessaire d'exercer un contre-appui à l'encontre de la force du poinçon de découpe, ce qui est fait en maintenant la pièce emboutie à l'aide d'une nouvelle matrice venant en contact avec la face de la pièce correspondant à la matrice d'emboutissage.

Avec l'apparition de pavillons de toit panoramique, certains modèles de pavillon présentent une vitre ajoutée et les dimensions de ces modèles de pavillon varient de manière conséquente, notamment en longueur. Le pavillon de toit panoramique est fabriqué en faisant subir à sa partie en tôle un procédé d'emboutissage similaire à un procédé d'emboutissage d'un pavillon classique mais avec des adaptations spécifiques des outils utilisés en rapport avec les dimensions de ce pavillon de toit panoramique différentes de celles d'un pavillon classique.

Ceci se traduit par l'obligation d'utiliser des outils d'emboutissage spécifiques pour la variante de pavillon de toit panoramique.

Actuellement, pour un même type de véhicule, la variante de pavillon classique n'est pas fabriquée en utilisant des outils d'emboutissage communs avec la variante de pavillon de toit panoramique et chaque variante de pavillon a ses outils d'emboutissage spécifiques, soit cinq outils pour un pavillon classique et cinq outils d'emboutissage pour un pavillon à toit panoramique.

Il a été essayé depuis longtemps de réduire le nombre de ces outils et d'utiliser des outils pour la mise en forme d'un pavillon classique également pour la mise en forme d'un pavillon panoramique.

Ceci se heurte au problème engendré par les dimensions différentes des deux types de pavillon.

Comme la longueur d'un pavillon pour toit panoramique est plus courte que la longueur d'un pavillon classique, quand pour une opération d'emboutissage, la partie avant ou arrière de ce pavillon de toit panoramique est positionnée pour traitement, il y a un risque d'écrasement de la partie opposée arrière ou avant de ce pavillon de toit panoramique qui n'est pas placée au même endroit de l'outil de mise en forme utilisé que la partie correspondante d'un pavillon classique plus long.

De même, en général, un pavillon de toit panoramique ne présente pas les mêmes parties avant et arrière qu'un pavillon classique et ces deux pavillons n'ont pas le même galbe.

On a proposé ainsi dans W00194141, un toit modulaire comprenant au moins deux éléments de toit et en combinant les éléments de toit il est alors possible de proposer des toits de véhicule de configuration différente.

La présente invention a pour but de normaliser les procédés de mise en forme et les outils utilisés dans la mise en forme d'un ensemble de variantes d'un type donné de pièces en tôle, ces variantes différant notamment par leur longueur.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de mise en forme d'une variante d'une pièce en tôle, ladite pièce présentant plusieurs variantes avec des extrémités avant et arrière reliées par une partie longitudinale de longueur différente, ledit procédé comprenant les étapes suivantes:

• conception des variantes afin qu'elles présentent toutes une partie d'extrémité avant ou arrière similaire avec un même galbe, cette extrémité étant dénommée extrémité similaire et l'autre extrémité opposée étant dénommée extrémité différente, ladite partie d'extrémité similaire s'étendant sur la longueur de la moins longue des variantes,
• réalisation d'une ébauche correspondant à la variante à mettre en forme,
• emboutissage sur la longueur de ladite ébauche, cet emboutissage étant effectué avec un outil spécifique adapté à la longueur de ladite ébauche,
• positionnement de l'ébauche en position de travail par sa partie d'extrémité similaire,
• emboutissage de ladite partie d'extrémité similaire de l'ébauche, cet emboutissage étant réalisé par un outil commun pour les différentes variantes, la pression d'emboutissage n'étant pas appliquée dans la zone de l'ébauche correspondant à ladite extrémité

Avantageusement, le procédé comprend, après la première étape d'emboutissage, une étape de détourage spécifique pour chaque ébauche, ce détourage étant effectué avec un outil spécifique, adapté à la longueur de l'ébauche emboutie, et après la seconde étape d'emboutissage, une étape de détourage de ladite partie d'extrémité similaire de l'ébauche et des côtés de sa partie longitudinale, ce détourage étant réalisé par un outil commun pour les différentes variantes, sans application de l'outil dans la zone de l'ébauche correspondant à ladite extrémité différente d'au moins la variante présentant la plus petite longueur.

Avantageusement, au moins une variante de pièce, autre que la variante présentant la plus petite longueur, est soumise ultérieurement à une étape de mise en forme pour la reprise du travail de mise en forme sur ladite zone.

L'invention concerne également un outil pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, cet outil étant utilisé dans la seconde étape d'emboutissage et dans l'étape de détourage qui suit ladite seconde étape, caractérisé en ce qu'il porte au moins une forme transversale réalisant un espacement entre sa surface de travail et l'ébauche emboutie, cette forme transversale se situant en vis-à-vis de la zone de l'ébauche correspondant à ladite extrémité différente de la variante présentant la plus petite longueur.

Avantageusement ladite forme est une rainure transversale.

L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, ce dispositif comprenant des outils d'emboutissage et des outils pour des opérations additionnelles telles que le détourage, le poinçonnage, le relevage, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un outil commun à toutes les variantes pour leur mise en forme, ledit outil présentant une forme transversale réalisant un espacement entre sa surface de travail et l'ébauche emboutie, cette forme transversale se situant en vis-à-vis de la zone de l'ébauche correspondant à ladite extrémité différente de la variante présentant la plus petite longueur.

Selon des caractéristiques additionnelles de la présente invention :

• le dispositif présente deux outils spécifiques pour chaque ébauche et deux desdits outils à tous les variantes présentant une forme transversale.
• quand il y a plus de deux variantes, l'outil commun présente autant de formes transversales d'espacement que le nombre de variantes diminué de un, chaque forme transversale se situant en vis-à-vis de la zone de l'ébauche correspondant à l'extrémité différente de chaque variante ne présentant pas la longueur maximale.

L'effet technique obtenu est une diminution du nombre d'outils nécessaires lors de l'emboutissage de la partie similaire à toutes les variantes.

L'invention va maintenant être décrite plus en détail mais de façon non limitative en regard des figures annexées, dans lesquelles:

• la figure 1 est une représentation schématique d'une vue de dessus d'une ébauche de pavillon de toit de véhicule, montrant les emplacements sur cette ébauche des différentes opérations d'emboutissage ou associées à l'emboutissage, effectuées sur celle-ci,
• la figure 2 est une représentation schématique d'une vue de trois quart latéral de l'arrière d'un pavillon de toit panoramique et d'un pavillon de toit classique présentant les caractéristiques communes du pavillon conformément à l'invention,
• la figure 3 est une représentation schématique en vue de dessus d'une demie partie de pavillon de toit normal mise à côté d'une demie partie de pavillon de toit panoramique, montrant les parties communes de ces deux pavillons,
• la figure 4 est une représentation schématique d'une coupe d'un pavillon de toit subissant une opération sur sa partie arrière faite avec un outillage commun pour un pavillon de toit normal et un pavillon de toit panoramique.

Dans ce qui va suivre, la pièce en tôle montrée en illustration est un pavillon de toit de véhicule automobile. Il est entendu que la pièce en tôle, selon la présente invention, peut être une autre pièce en tôle, par exemple mais pas seulement d'un véhicule automobile, notamment une pièce de carrosserie, comme un capot, un volet arrière, une paroi de coffre.

La figure 1 montre les diverses opérations d'emboutissage et opérations associées que subit une pièce préliminaire en tôle devant devenir un pavillon de toit panoramique.

Cette pièce préliminaire en tôle sera désignée par l'appellation ébauche mais est aussi appelée flan et désigne la matière brute qui n'a pas été encore emboutie.

Un procédé d'emboutissage se pratique à l'aide de presses à emboutir de forte puissance munies d'outillages spéciaux qui comportent, en général, une matrice, en creux, épousant la forme d'une face de l'ébauche, un poinçon, en relief, épousant la forme de la face opposée de l'ébauche, ce poinçon étant avantageusement entouré par un serre-flan.

Le principe de l'emboutissage est basé sur la déformation plastique de l'ébauche consistant en un allongement ou un rétreint local de la tôle pour l'obtention de la forme désirée sur la pièce finale. Les zones de l'ébauche soumises à un allongement présente une épaisseur amoindrie et les zones de l'ébauche soumises à un rétreint subissent un épaississement ou la formation de plis sur leur surface. Ces zones sont à éviter et les outils sont configurés pour limiter la formation de telles zones et/ou les déplacer dans des parties de l'ébauche qui seront éliminées dans une étape ultérieure du procédé de mise en forme.

Ainsi, après une opération d'emboutissage, il est fréquent de procéder au détourage de la pièce, c'est-à-dire à l'élimination des parties de contour devenues inutiles, ces parties présentant souvent des malformations comme des plis ou des surépaisseurs de matière.

La matrice doit présenter un état de surface ne présentant aucun risque de déchirure de l'ébauche et permettre de limiter l'apparition des zones avec des plis ou les cantonner dans certaines parties de l'ébauche.

La conception et la mise au point des outils d'emboutissage et d'opérations additionnelles à cet emboutissage sont donc très coûteuses et très spécialisées. Il convient donc de limiter, tant que possible, le nombre d'outils servant à un procédé de mise en forme d'une telle pièce.

A la figure 1, l'ébauche E subit une opération d'emboutissage P2, concernant toute sa surface, suivie d'une opération de détourage associée P3.

Comme ces étapes de procédé concernent l'ébauche E entière, il n'est pas possible de concevoir des outils pouvant servir au travail d'ébauches de différentes dimensions, notamment de longueurs différentes et ces outils P2 et P3 sont spécifiques pour chaque ébauche et ne peuvent être mis en commun pour toutes les variantes.

Ensuite, l'ébauche E subit une opération d'emboutissage P4 de sa partie arrière, par exemple pour former une gouttière comme à la figure 1, puis une opération de détourage, relevage et poinçonnage P5.

Comme ces étapes du procédé de mise en forme de l'ébauche sont limitées à une partie de l'ébauche, les outils pour la mise en oeuvre de ce procédé peuvent être mutualisés pour différentes variantes d'ébauche sous cependant quelques conditions.

La première condition est que la partie arrière de chaque variante de pièce finale et donc de son ébauche qui va être soumise aux étapes P4 et P5, ici un pavillon de toit panoramique et un pavillon de toit classique, doit être rigoureusement la même pour toutes les variantes.

La seconde condition est que le galbe de chaque variante de pièce finale et donc de son ébauche doit être rigoureusement le même pour toutes les variantes. Par galbe de la pièce, il est entendu la forme de la face supérieure de la pièce.

Les figures 2 et 3 sont respectivement une vue de trois quart latéral de l'arrière d'un pavillon de toit panoramique et d'un pavillon de toit normal, et une vue de dessus d'une demie partie de pavillon de toit normal mise à côté d'une demie partie de pavillon de toit panoramique, montrant les parties communes de ces deux pavillons, les pavillons montrés à ces figures étant formés selon la présente invention.

Il convient de souligner que si les variantes de pavillon de toit ont été regroupées à la figure 2 pour but de comparaison, leur mise en forme ne se fait pas bien sûr simultanément.

Un pavillon de toit panoramique 1 et un pavillon de toit normal 1' présentent la même partie arrière 3 ainsi que les mêmes parties latérales communes aux deux pavillons. La surface supérieure des deux pavillons 1 et 1' est identique de la partie arrière 3 commune de ces pavillons jusqu'à l'extrémité avant 1b du pavillon de toit panoramique 1. Le pavillon de toit classique 1, de longueur plus grande que le pavillon de toit panoramique 1' se prolonge, sur toute une partie non commune avec le pavillon de toit panoramique 1, jusqu'à son extrémité avant, la face supérieure de cette partie du pavillon classique ne présentant pas de discontinuité avec la face supérieure commune aux deux pavillons 1 et 1' et étant dans le prolongement de celle-ci.

Un pavillon de toit panoramique 1 présente à son extrémité avant une pièce 2 en prolongement de la partie inférieure de son extrémité avant 1b, servant comme support pour recevoir la vitre prolongeant ce pavillon 1 sur le toit du véhicule.

A la figure 2, cette pièce 2 en prolongement est à la surface inférieure de ce pavillon 1 et est sous forme d'une équerre avec sa partie inférieure sensiblement parallèle au pavillon. Cette pièce 2 en prolongement dépasse de la partie avant 1b du pavillon de toit panoramique 1 ainsi que de sa partie inférieure. Il y a donc un risque que la partie avant 1b de ce pavillon 1, notamment cette pièce 2 en prolongement, soit endommagée lors du procédé de mise en forme du pavillon.

Pour remédier à ce problème, la présente invention prévoit que les outils de mise en forme utilisés en commun pour un pavillon normal 1' et un pavillon de toit panoramique 1 comprennent, dans la zone 4 correspondante à la présence de cette pièce 2 en prolongement, une forme permettant de maintenir un espacement entre eux et cette pièce 2 en prolongement, afin que celle-ci ne soit soumise à aucune pression et ne soit endommagée lors des opérations de mise en forme.

Cette forme est nécessaire pour ne pas écraser l'extrémité avant du pavillon de toit panoramique qui est le plus court, ainsi que la pièce de prolongement associée à cette extrémité avant. Cette forme peut être sous la forme d'une rainure transversale, non montrée aux figures, ou d'un autre moyen quelconque permettant de maintenir ledit espacement.

En ce qui concerne le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant des outils d'emboutissage et des outils pour des opérations additionnelles telles que le détourage, le poinçonnage, le relevage, celui-ci comprend au moins un outil commun pour la mise en forme de toutes les variantes de pièce pour chaque étape P4 ou P5 décrite à la figure 1, donc deux outils au total pour ces deux étapes.

Selon la présente invention, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comprend au moins un outil commun présentant une forme transversale réalisant un espacement entre sa surface de travail et l'ébauche à mettre en forme, cette forme transversale se situant en vis-à-vis de la zone de l'ébauche correspondant à l'extrémité avant de la variante présentant la plus petite longueur.

Ainsi le dispositif selon l'invention présente deux outils spécifiques pour chaque ébauche et deux desdits outils présentant une forme transversale, lesdits outils étant communs aux ébauches.

Quand il y a plus de deux variantes, l'outil présente autant de formes transversales d'espacement que le nombre de variantes diminué de un, cette forme transversale se situant en vis-à-vis de la zone de l'ébauche correspondant à l'extrémité non similaire de chaque variante ne présentant pas la longueur maximale.

En relation avec les figures 1 à 3, le procédé selon la présente invention réalise Procédé de mise en forme d'une variante d'une pièce en tôle 1, 1', ladite pièce présentant plusieurs variantes avec des extrémités avant 1b et arrière 1a reliées par une partie longitudinale de longueur différente, ledit procédé comprenant les étapes suivantes:

• conception des variantes afin qu'elles présentent toutes une partie d'extrémité avant 1b ou arrière la similaire avec un même galbe, cette extrémité étant dénommée extrémité similaire 1a et l'autre extrémité opposée étant dénommée extrémité différente 1b, ladite partie d'extrémité similaire 1a s'étendant sur la longueur de la moins longue des variantes,
• réalisation d'une ébauche E correspondant à la variante à mettre en forme,
• emboutissage P2 sur la longueur de ladite ébauche E, cet emboutissage P2 étant effectué avec un outil spécifique adapté à la longueur de ladite ébauche E,
• positionnement de l'ébauche E en position de travail par sa partie d'extrémité similaire 1a,
• emboutissage P4 de ladite partie d'extrémité similaire 1a de l'ébauche E, cet emboutissage P4 étant réalisé par un outil commun pour les différentes variantes, la pression d'emboutissage P4 n'étant pas appliquée dans la zone de l'ébauche E correspondant à ladite extrémité différente 1b d'au moins la variante présentant la plus petite longueur.

Selon l'invention, la pièce en tôle à mettre en forme n'est donc pas limitée à une pièce de forme sensiblement rectangulaire comme le pavillon 1 ou 1' montré aux figures.

De plus, pour une pièce donnée, il peut y avoir plus de deux variantes, contrairement au pavillon de toit avec sa variante pavillon classique et pavillon de toit panoramique. Un désengagement peut être prévu pour ladite extrémité différente de chaque ébauche présentant une variante de longueur réduite par rapport à la variante la plus longue.

Ainsi, on obtient un dispositif de mise en forme avec au moins un outil commun à plus de deux variantes, cet outil présentant des parties de désengagement associées à l'extrémité différente de chaque variante et correspondant à une longueur spécifique de la variante de pièce, ceci à l'exception de la variante de pièce la plus longue.

Avantageusement, le procédé comprend après la première étape d'emboutissage, une étape de détourage spécifique pour chaque variante, ce détourage étant effectué avec un outil spécifique, adapté à la longueur de l'ébauche emboutie, et après la seconde étape d'emboutissage, une étape de détourage de ladite partie d'extrémité de l'ébauche et des côtés de sa partie longitudinale, ce détourage étant réalisé par un outil commun pour les différentes ébauches, sans application de l'outil dans la zone de l'ébauche correspondant à ladite extrémité différente d'au moins la variante présentant la plus petite longueur.

Préférentiellement, comme les parties des variantes, autres que la variante présentant la plus petite longueur, ces parties se trouvant sur chaque pièce dans la zone à la même distance de ladite extrémité similaire de référence que ladite extrémité différente de la variante la plus courte, n'ont pas subi de travail de mise en forme, ces variantes peuvent subir une reprise d'un travail de mise en forme adaptée au moins dans la zone correspondante à ladite extrémité différente de la variante de longueur la plus courte.

Ainsi, selon une caractéristique préférentielle du procédé selon l'invention, au moins la variante de pièce, autre que celle présentant la plus petite longueur, est soumise ultérieurement à une étape de mise en forme pour la reprise du travail de mise en forme sur ladite zone.

Quand il y a plus de deux variantes, ceci peut être fait pour l'extrémité différente de chaque variante, à l'exception de l'extrémité de la variante la plus longue.

Le procédé selon la présente invention concerne donc au moins une variante de pièce pouvant être qualifiée de standard et une variante de pièce de longueur réduite.

Il est cependant évident que la présente invention peut concerner aussi une variante pièce standard et une variante pièce de largeur réduite. Le libellé du procédé reste sensiblement inchangé avec comme seule modification le remplacement d'une extrémité similaire arrière ou avant pour les deux pièces par un bord longitudinal similaire pour ces deux pièces.

La présente invention permet d'utiliser deux outils d'emboutissage spécifiques à chaque variante de pavillon, lors des étapes P2 et P3, montrées à la figure 1, ainsi que deux outils d'emboutissage communs lors des étapes P4 et P5.

La succession des procédés de formage peut être la suivante. Une série d'une variante de pièce est fabriquée, suivie d'une série d'une autre variante de cette pièce. Lors de ce changement de série, seuls les deux outils correspondant aux étapes P2 et P3 décrites à la figure 1 sont à changer.

Il peut y avoir plusieurs types de pièces pour la même pièce, par exemple plusieurs types de pavillon de toit normal. De plus, ces types de pièces présentent au moins deux variantes, par exemple un pavillon de toit classique spécifique et un pavillon de toit panoramique. Les outils de mise en forme sont aussi à changer pour chaque type de pièces, par exemple chaque type de pavillon de toit classique. Ainsi pour un pavillon de toit classique, il peut exister cinq types de ce pavillon, chacun des types pouvant avoir encore une variante de pavillon à toit panoramique. Pour tous les types de pavillon, il existe cinq catégories d'outils qui sont fonctions de la taille du type de pavillon à toit classique. Il sera aisément constaté que la mutualisation d'un ou de plusieurs outils lors d'un procédé de mise en forme d'une variante de pièces procure un énorme avantage économique, étant donné qu'il existe indépendamment des variantes d'une pièce, plusieurs types de pièces.

En ce qui concerne la mise en forme des variantes d'une pièce selon le procédé de la présente invention, par exemple pour un type de pavillon classique et sa variante pavillon panoramique, ce sont six outils, c'est-à-dire deux outils spécifiques pour un toit normal, deux outils spécifiques pour un toit panoramique, ainsi que deux outils communs aux deux pavillons, qui sont nécessaires pour la fabrication des deux types de pavillon.

En comparaison, l'état de la technique utilise cinq outils pour chaque variante de pièce soit au total dix outils, étant donné qu'il n'y a pas d'outil commun aux deux pavillons.

Un exemple d'un dispositif d'emboutissage est montré à la figure 4. Cet exemple n'est en aucun limitatif et est donné seulement à but illustratif.

La figure 4 montre une coupe d'un pavillon de toit, représentant la superposition d'un pavillon de toit classique avec un pavillon de toit panoramique 1, réalisés tous les deux conformément à la présente invention. La partie commune 5 aux deux pavillons présente le même galbe, c'est-à-dire la même surface supérieure. Les deux pavillons 1 superposés de la figure 4 présentent aussi la même face arrière FP3 à mettre en forme, ainsi que les mêmes bords latéraux jusqu'à la fin du pavillon de toit panoramique se terminant par son bord avant et la pièce de prolongement 2, formant support pour la vitre panoramique, dans sa partie inférieure.

Lors de l'emboutissage et du détourage selon les étapes P2 et P3, l'extrémité arrière a été travaillée mais ne forme pas encore la gouttière arrière 3 finale. La forme de l'ébauche de gouttière après ces étapes est indiquée par la référence FP3.

Ceci est fait lors des étapes P4 et P5. Le poinçon 7 est pressé, notamment en étant guidé par des éléments tels qu'un serre-flan 8 coopérant avec un autre serre-flan disposé dans la partie commune 5, de l'autre côté dudit poinçon 7, essentiellement dans la direction Y contre le profil FP3 de l'ébauche de gouttière. L'autre côté du profil FP3 est supporté par une matrice 6 pressée contre celui-ci selon la flèche X. Il s'ensuit la formation du profil final FF de la gouttière 3.

Comme la déformation de l'ébauche se fait de façon plastique en dépassant la limite d'élasticité et que l'emboutissage ne plastifie pas entièrement l'ébauche ainsi emboutie, une étude de retour élastique est nécessaire pour assurer l'assemblage final.

L'étape du procédé de mise en forme, concernant la partie arrière semblable pour le pavillon de toit normal et pour le pavillon de toit panoramique 1, se fait avec le même outil, la partie commune 5 étant aussi soumise à l'action d'un moyen de pression.

Dans ces conditions, sans une adaptation spécifique de l'outil se trouvant sous le pavillon, l'extrémité avant 1b du pavillon de toit panoramique 1 ainsi que la pièce en prolongement 2 pourraient être écrasées, ce qui n'est pas le cas selon la présente invention, étant donné que l'outil comprend une forme permettant son désengagement d'un contact avec l'ébauche en créant un espacement entre cet outil et l'ébauche.

Les étapes de procédé du pavillon de toit panoramique 1 sont identiques à celles du pavillon de toit normal, avec comme différence la longueur de la mise en forme dépendant directement de la longueur du pavillon traité.