FR2971191A1 - Procede d'assemblage d'au moins deux pieces en matiere plastique l'une a l'autre. - Google Patents

Procede d'assemblage d'au moins deux pieces en matiere plastique l'une a l'autre. Download PDF

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Abstract

Le procédé comprend les étapes suivantes : - fournir une première pièce (5) ayant un premier relief en saillie (29); - fournir une seconde pièce (7) ayant un premier orifice (31) ; - insérer le premier relief en saillie (29) à travers le premier orifice (31). La seconde pièce (7) a un second relief (35) en saillie situé à proximité du premier orifice (31), le premier relief en saillie (29) et le second relief en saillie (35) étant fondu et, après refroidissement, assemblant ensemble les première et seconde pièces (5, 7) l'une à l'autre.

Description

Procédé d'assemblage d'au moins deux pièces en matière plastique l'une à l'autre L'invention concerne en général la fixation de pièces en matière plastique les unes aux autres. Plus précisément, l'invention concerne un procédé d'assemblage l'une à l'autre d'au moins deux pièces d'un véhicule automobile, le procédé comprenant les étapes suivantes : - fournir une première pièce ayant un premier relief en saillie ; - fournir une seconde pièce ayant un premier orifice ; - insérer le premier relief en saillie à travers le premier orifice ; - créer une liaison de la première pièce à la deuxième pièce en faisant fondre le premier relief en saillie. WO-A-2010/025687 décrit un procédé de ce type, dans lequel le relief en saillie est d'abord ramolli par projection d'un gaz chaud, puis déformé mécaniquement et rabattu sur une face de la seconde pièce opposée à la première pièce.
Quand un espace important sépare la première pièce de la seconde pièce, il est nécessaire de prévoir que le premier relief en saillie présente une grande hauteur. Ceci a plusieurs inconvénients. Un relief de grande hauteur peut être difficile à obtenir si la première pièce est une pièce injectée. Ceci est le cas notamment si la zone du moule destinée à former le premier relief en saillie est éloignée du point d'injection de la matière plastique à l'intérieur de la cavité du moule. Par ailleurs, lors du refroidissement de la première pièce, il peut apparaître une retassure sur la face de la pièce opposée au premier relief en saillie. Quand la première pièce est une pièce d'aspect, destinée à être visible par les passagers du véhicule, une telle retassure donne une impression de mauvaise qualité.
Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un procédé permettant d'assembler deux pièces présentant un écartement important entre elles, dont la mise en ceuvre soit plus facile. A cette fin, l'invention porte sur un procédé d'assemblage du type précité, caractérisé en ce que la seconde pièce a un second relief en saillie situé à proximité du premier orifice, le second relief en saillie étant fondu à l'étape de création de la liaison soudée et apportant de la matière à la liaison soudée, de telle sorte que le premier relief en saillie et le second relief en saillie, après refroidissement, assemblent ensemble les première et seconde pièces l'une à l'autre. Ainsi, du fait qu'une partie de la matière de la liaison soudée est apportée par le second relief en saillie, la hauteur du premier relief en saillie peut être réduite, car la quantité de matière à apporter est plus faible. Le risque que la matière injectée n'arrive pas au fond de la zone du moule destinée à former le premier relief en saillie est donc réduit. Par ailleurs, le risque d'apparition d'une retassure dans la première pièce est également réduit. De préférence, les premier et deuxième reliefs en saillie sont fondus de manière à créer une soudure entre des matières respectives desdits premier et deuxième reliefs en saillie. Typiquement, le second relief s'étend au-delà de l'extrémité du premier relief sur une première distance déterminée. L'ajout de matière provenant du second relief, permet d'augmenter les possibilités de conception de la longueur du premier relief. Le premier relief peut alors avoir une longueur plus petite, diminuant ainsi les risques : - de défaut d'aspect sur la face visible par le passager du véhicule - de défaut de remplissage du premier relief. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier relief en saillie fait saillie par rapport à la seconde pièce sur une seconde distance, la première distance étant comprise entre 0 et deux tiers de la seconde distance, et étant de préférence entre 0 et la moitié de la seconde distance. Cette distance permet d'établir un ratio de matière provenant des première et seconde pièces. Ce ratio garantie la bonne tenue de la liaison mécanique entre les deux pièces ; ce ratio permet aussi de pouvoir assembler des pièces avec des matériaux différents (non homogènes). Selon une autre caractéristique de l'invention, la seconde distance est comprise entre 0,8 x un diamètre extérieur du premier relief en saillie et 2,5 x un diamètre extérieur du premier relief en saillie. Ce ratio permet de garantir une bonne tenue mécanique. Avantageusement, une troisième pièce peut être disposée entre les première et seconde pièces, la troisième pièce ayant un second orifice à travers lequel est engagé le premier relief en saillie, la liaison soudée solidarisant les première, seconde et troisième pièces les unes aux autres. Ainsi, il est possible de tirer parti du fait que les première et seconde pièces peuvent présenter un écartement important l'une avec l'autre pour souder trois pièces l'une à l'autre, la troisième pièce étant située entre les première et seconde pièces. Il serait de même possible de souder plus de trois pièces, en prévoyant deux pièces supplémentaires ou trois pièces supplémentaires entre la première et seconde pièces. Ces différentes pièces doivent chacune comporter un orifice, dans lequel le premier relief en saillie est engagé.
Les première et seconde pièces, et éventuellement les pièces supplémentaires, peuvent présenter toute sorte de formes et être réalisées dans toutes sortes de matériaux. Toutefois, la méthode est particulièrement adaptée à des pièces minces en une matière plastique qui peut être fondue. Ces pièces peuvent également être des pièces multicouche, comportant au moins une couche en une matière plastique pouvant être fondue.
Typiquement, la première pièce est une pièce destinée à être visible par les passagers du véhicule. Plus précisément, elle comporte une première grande face destinée à être visible, le premier relief en saillie étant formé sur une seconde grande face opposée à la première. Ainsi, le premier relief en saillie est formé sur une face non visible de la première pièce. Les zones des autres pièces dans lesquelles les orifices sont ménagés sont masquées par la première pièce. Typiquement, le procédé est destiné à former un élément d'habillage intérieur du véhicule automobile, par exemple un panneau de garnissage. Ce panneau de garnissage peut être par exemple un panneau de garnissage d'un ouvrant, ou de toute autre zone du véhicule automobile.
La première pièce comporte une première zone, typiquement plane, le premier relief en saillie étant une colonnette tubulaire solidaire d'une des grandes faces de la zone plane. On entend ici par colonnette tubulaire une structure de forme tubulaire, solidaire par une première extrémité de la zone plane et ouverte à sa seconde extrémité. Elle peut présenter toute sorte de section, ronde, carrée, etc.
Typiquement le second relief en saillie est une paroi s'étendant sur toute la périphérie du premier orifice. La paroi peut s'étendre à distance du bord périphérique du premier orifice. Elle peut également définir le bord périphérique de l'orifice et coïncider exactement avec celui-ci. Cette paroi peut être continue, ou présenter des discontinuités. Elle forme un prolongement tubulaire de l'orifice dans lequel est engagé le premier relief en saillie. Par exemple, la première pièce comporte une zone portant le premier relief en saillie, ledit premier relief en saillie faisant saillie sur une hauteur comprise entre 10 et 35 mm par rapport à ladite zone. La hauteur du premier relief en saillie, et la hauteur du second relief en saillie par rapport à la zone de la seconde pièce dans laquelle est formé l'orifice, sont choisies de manière à apporter suffisamment de matière à la liaison soudée pour permettre de solidariser la première pièce à la seconde pièce, et éventuellement les première et seconde pièces avec les pièces supplémentaires se trouvant entre lesdites première et seconde pièces. La hauteur du premier relief en saillie est également fonction de l'écartement entre les première et seconde pièces. L'écartement correspond ici à la distance séparant les première et seconde pièces l'une de l'autre, cette distance étant prise par exemple le long de la colonnette constituant le premier relief en saillie.
De préférence, la première et/ou la seconde pièce et/ou les pièces supplémentaires situées entre la première et la seconde pièces comportent des reliefs constituant des entretoises permettant de maintenir un espacement prédéterminé entre les différentes pièces à souder. Ce ratio permet de garantir une bonne tenue mécanique.
La liaison soudée est réalisée typiquement par soudage à ultrasons. Toutefois, d'autres types de soudage pourraient être utilisés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe d'une zone d'un panneau de porte de véhicule automobile comportant trois pièces assemblées les unes aux autres par un procédé selon l'invention, la figure 1 montrant les trois pièces avant réalisation de la liaison soudée ; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1, montrant l'état des trois pièces après la réalisation de la liaison soudée ; et - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1, pour une variante de réalisation de l'invention. Le panneau 1 est un panneau de garnissage destiné à être placé sur un ouvrant du véhicule automobile, du côté intérieur de celui-ci. Il est destiné à être fixé par exemple à une tôle métallique de l'ouvrant.
Ce panneau comporte une pièce porteuse 3, un médaillon décoratif 5 destiné à être fixé sur la pièce porteuse 3, et un boîtier d'étanchéité 7 destiné lui aussi à être fixé sur la pièce porteuse 3. La pièce porteuse 3 est une pièce mince en une matière plastique thermofusible. Comme visible sur la figure 1, elle présente une forme coudée, avec une partie 9 prévue pour être d'orientation sensiblement verticale, et une partie 11 prévue pour être d'orientation sensiblement horizontale, ou faiblement inclinée par rapport à l'horizontale. La partie 11 présente un orifice 13 prévue pour recevoir un organe de commande, par exemple un bouton 15 de commande d'un lève-vitre électrique du véhicule automobile.
Le médaillon 5 comporte une zone sensiblement plane 17, disposée parallèlement et en regard de la partie 9 de la pièce de support. La zone 17 présente une grande face 19 tournée vers l'intérieur de l'habitacle, et une grande face 21 tournée vers la pièce de support 3. La grande face 19 est prévue pour être visible par les passagers du véhicule. Elle est éventuellement recouverte d'un matériau décoratif : une moquette, un revêtement texturé, ou tout autre matériau décoratif adapté. La grande face 21 porte des nervures 23, 24 formant entretoises, destinées à maintenir un écartement prédéterminé entre le médaillon 5 et la pièce de support 3. Ces nervures 23, 24 sont en appui contre la partie 9 de la pièce de support. Le médaillon 5 est une pièce d'une matière plastique thermofusible. Elle est obtenue par injection de matière plastique dans un moule de forme adaptée.
Le boîtier 7 est destiné à former une barrière étanche autour de mécanismes placés sous la partie 11 de la pièce de support 3. Ces mécanismes sont par exemple les mécanismes de commande des lève-vitres électriques du véhicule. Le boîtier 7 est une pièce injectée en une matière plastique thermofusible. Un joint d'étanchéité 25 est interposé entre la pièce de support 3 et le boîtier 7. Le boîtier 7 porte des nervures 27, 28 formant entretoises, de manière à maintenir un écartement prédéterminé entre le boîtier 7 et la pièce de support 3. Les entretoises 27, 28 sont en appui contre la pièce de support 3. Le boîtier 7 est placé d'un côté opposé au médaillon 5 par rapport à la pièce de support 3. Ainsi, la pièce de support 3 est disposée entre le médaillon 5 et le boîtier 7.
De manière à permettre l'assemblage de la pièce de support 3, du médaillon 5 et du boîtier 7 les uns aux autres, il est prévu une colonnette 29 sur le médaillon 5, des premier et second orifices 31 et 33 respectivement sur le boîtier 7 et sur la pièce de support 3, et une nervure 35 sur le boîtier 7. La colonnette 29 est venue d'injection avec la zone 17 du médaillon. Elle fait saillie par rapport à la grande face 21 de la zone 17, vers le boîtier 7. Elle est engagée à travers les orifices 31 et 33. Elle se prolonge, au-delà de l'orifice 31, d'un côté du boîtier 7 opposé à la pièce de support 3. La colonnette 29 présente une forme sensiblement tubulaire. Elle est solidaire par une première extrémité de la zone 17 du médaillon et est ouverte à sa seconde extrémité.
Les orifices 31 et 33 sont placés en coïncidence l'un avec l'autre. Ils présentent des sections respectives légèrement plus grandes que celle de la colonnette 29. La nervure 35 suit exactement le bord périphérique de l'orifice 31. Elle fait saillie par rapport à la zone du boîtier 7 portant l'orifice 31, à l'opposé de la pièce de support 3. La nervure 35 définit ainsi un prolongement tubulaire de l'orifice 31.
L'extrémité libre 37 de la colonnette 29 est logée à l'intérieur du prolongement tubulaire. L'écartement radial entre la partie d'extrémité de la colonnette 29 et la nervure 35 est réduit, et vaut par exemple 0.5, 1 ou 2 mm. L'entretoise 28 du boîtier suit le bord périphérique de l'orifice 31, et est placée en coïncidence avec ce bord périphérique. Elle fait saillie vers la pièce de support 3, c'est-à- dire suivant une direction opposée à la nervure 35. Ladite entretoise 28 constitue donc un prolongement tubulaire de l'orifice 31 en sens inverse de la nervure 35. L'entretoise 28 est en appui sur le bord périphérique de l'orifice 33. De même, l'entretoise 24 du médaillon 5, portée par la grande face 21, est un appui sur le bord périphérique de l'orifice 33, d'un côté opposé à l'entretoise 28. Ainsi, la nervure 35, l'entretoise 28 et l'entretoise 24 constituent des zones tubulaires se prolongeant l'une l'autre.
Le procédé d'assemblage de la pièce de support 3, du médaillon 5 et du boîtier 7 les uns aux autres va maintenant être détaillé. Le boîtier 7, avec l'orifice 31 et la nervure 35, est d'abord fixé de manière provisoire à la pièce de support 3. Il est placé dans une position telle que l'orifice 31 soit en coïncidence avec l'orifice 33. Puis, le médaillon 5 est plaqué contre la pièce de support 3, de manière à ce que la colonnette 29 soit engagée dans l'orifice 33, dans l'orifice 31 et dans la nervure 35 formant prolongement tubulaire de l'orifice 31. Ensuite, un outil de soudage à ultrasons 41 est approché de la nervure 35, du côté du boitier 7. L'outil de soudage 41 vient d'abord au contact du bord libre de la nervure 35, qui se prolonge au-delà de l'extrémité libre de la colonnette 29. L'outil de soudage 41 fait donc d'abord fondre le bord libre de la nervure 35, puis fait fondre ensemble la colonnette 29 et la nervure 35. Les matériaux constituant la nervure 35 et la colonnette 29 fondent, se mélangent et s'écoulent partiellement vers l'intérieur du premier orifice 31 puis vers l'intérieur du second orifice 33. Ces matériaux s'écoulent notamment dans l'espace annulaire délimité d'une part par la colonnette 29 et d'autre part par l'entretoise 28, le bord de l'orifice 33 et l'entretoise 24. Ces matériaux remplissent partiellement ou totalement cet espace annulaire et forment un anneau 42 en périphérie de l'orifice 31. En se refroidissant, les matériaux constituant la nervure 35 et la colonnette 29 constituent une liaison soudée 43 solidarisant le boîtier 7, la pièce de support 3 et le médaillon 5 les uns aux autres. Plus précisément, les matériaux fondus provenant de la nervure 35 et de la colonnette 29 constituent une liaison soudant directement le médaillon 5 au boîtier 7. La pièce de support 3 est bloquée mécaniquement en position entre le médaillon 5 et le boîtier 7. Elle est prise entre le médaillon 5 et le boîtier 7. Par ailleurs, le bord périphérique de l'orifice 33 est éventuellement fondu par conduction thermique et participe à la liaison soudée 43. La quantité de matière apportée par la nervure 35 et par la colonnette 29 est dimensionnée de telle sorte que la liaison soit suffisamment solide pour respecter le cahier des charges du constructeur. Cette quantité de matière correspond sensiblement à la quantité de matière constituant la nervure 35, et la quantité de matière constituant l'extrémité de la colonnette 29 faisant saillie hors de l'orifice 31. Il est à noter que l'outil de soudage 41 utilisé pour souder, comme représenté sur les figures 1 et 2, les pièces 3, 5 et 7 les unes aux autres, serait adapté également pour souder la pièce 5 à la pièce 3, en l'absence de la pièce 7. Dans ce cas, il suffit de faire fondre l'extrémité de la colonnette 29 pour créer une liaison soudée entre le médaillon 5 et la pièce de support 3.
Dans une variante représentée sur la figure 3, le second relief 35 présente une forme tubulaire, avec une première extrémité 45 solidaire d'une zone 46 de la deuxième pièce dans laquelle le premier orifice est formé, et une seconde extrémité 47 partiellement fermée par une paroi d'extrémité 49. La seconde extrémité est opposée à la première. La paroi d'extrémité 49 est sensiblement perpendiculaire à l'axe central du second relief 35.
Elle comporte un orifice central 51, situé sur l'axe central. Cet orifice 51 est de taille adaptée pour permettre l'engagement d'un relief central 53 de l'outil de soudage 41. La paroi d'extrémité 49 apporte une partie de la matière de la liaison soudée 43, de telle sorte que les premier et second reliefs peuvent être raccourcis. La paroi d'extrémité 49 peut également constituer une butée contre laquelle vient porter le premier relief quand la première pièce est fixée à la deuxième pièce de manière provisoire.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1.- Procédé d'assemblage l'une à l'autre d'au moins deux pièces (5, 7) d'un véhicule automobile, le procédé comprenant les étapes suivantes : - fournir une première pièce (5) ayant un premier relief en saillie (29); - fournir une seconde pièce (7) ayant un premier orifice (31) ; - insérer le premier relief en saillie (29) à travers le premier orifice (31) ; - créer une liaison (43) de la première pièce (5) à la seconde pièce en faisant fondre le premier relief en saillie (29) ; caractérisé en ce que la seconde pièce (7) a un second relief (35) en saillie situé à proximité du premier orifice (31), le second relief en saillie (35) étant fondu à l'étape de création de la liaison (43 et apportant de la matière à la liaison (43 de telle sorte que le premier relief en saillie (29) et le second relief en saillie (35), après refroidissement, assemblent ensemble les première et seconde pièces (5, 7) l'une à l'autre.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et deuxième reliefs en saillie (29, 35) sont fondus de manière à créer une soudure entre des matières respectives desdits premier et deuxième reliefs en saillie (29,35).
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le second relief (35) s'étend au-delà de l'extrémité du premier relief sur une première distance déterminée (d).
  4. 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel, le premier relief en saillie (29) fait saillie par rapport à la seconde pièce (7) sur une seconde distance (L), la première distance (d) étant comprise entre 0 et deux tiers de la seconde distance (L), et étant de préférence comprise entre 0 et la moitié de la seconde distance (L)..
  5. 5. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la seconde distance (L) est comprise entre 0,8 x un diamètre extérieur du premier relief en saillie (29) et 2,5 x le diamètre extérieur du premier relief en saillie (29)..
  6. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une troisième pièce (3) est disposée entre les première et seconde pièces (5,
  7. 7), la troisième pièce (3) ayant un second orifice (33) à travers lequel est engagé le premier relief en saillie (29), la liaison (43) solidarisant les première, seconde et troisième pièces (5, 7, 3) les unes aux autres. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que au moins l'une des première, deuxième ou troisième pièces (5, 7, 3) comporte des reliefs formant entretoises (23, 24, 27, 28) pour maintenir des écartements prédéterminés entre les première, seconde et troisième pièces (5, 7, 3).
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second relief en saillie (35) est une nervure s'étendant sur toute la périphérie du premier orifice (31).
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde pièce (7) présente une zone dans laquelle est ménagé le premier orifice (31), le second relief en saillie (35) faisant saillie dans la direction opposée à la première pièce (5) par rapport à ladite zone.
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première pièce (5) présente une face visible (19) prévue pour être visible par les passagers du véhicule, le premier relief en saillie (29) étant formé sur une face cachée (21) opposée à la face visible (19).
  11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de création de la liaison soudée (43) est réalisée par soudage à ultra-sons.
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