FR2994907A1 - Boitier optique assemble par soudure a ultrason - Google Patents

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Abstract

L'invention a trait à un boîtier optique (102) d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile, comprenant un premier élément (104) et un deuxième élément (106) en matériau plastique, comprenant, chacun, une surface d'assemblage (112, 114), lesdites surfaces étant destinées à être assemblées l'une à l'autre. Le premier élément (104) comprend au moins une portion faisant saillie (108) de sa surface d'assemblage (112), ladite portion étant soudée par ultrason avec la surface d'assemblage (114) du deuxième élément (106). La surface d'assemblage (114) du deuxième élément (106) comprend une ou plusieurs cavités (118) configurées pour recevoir la ou les portions en saillie (108) du premier élément (106), de manière à permettre un positionnement relatif des premier et deuxième éléments (104, 106) dans leur plan moyen d'assemblage. Ces mesures permettent notamment de s'acquitter d'épaulement(s) de centrage et, partant, de réaliser de manière simple un boîtier amélioré optiquement.

Description

BOITIER OPTIQUE ASSEMBLE PAR SOUDURE A ULTRASON L'invention a trait à l'assemblage d'un boîtier optique de dispositif d'éclairage et/ou de signalisation notamment de véhicule. Plus particulièrement, l'invention a trait à un boîtier optique d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, ainsi qu'à un procédé d'assemblage d'un tel boîtier. L'invention a trait également à un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation notamment de véhicule, comprenant un tel boîtier. La figure 1 illustre deux configurations de boîtier optique, conformes à l'état de la technique. La moitié gauche de la figure illustre une première configuration et la moitié droite illustre une deuxième configuration. La figure 1 est une vue en coupe et pour des raisons de clarté d'exposé, seules les portions latérales sont représentées. Le boîtier 2 représenté à la moitié gauche de la figure comprend essentiellement un premier élément 4 et un deuxième élément 6, tous deux étant en matériau plastique du type thermoplastique. Le deuxième élément 6 constitue la base du boîtier et le premier élément 4 constitue le couvercle ou chapeau. Le premier élément 4 comprend une surface d'assemblage 12 avec une portion en forme de pointe 8 et s'étendant longitudinalement le long de la surface en question. Cette surface est en vis-à-vis d'une surface d'assemblage correspondante 14 du deuxième élément 6. Cette surface d'assemblage 12 comprend un rebord intérieur 10 formant une surface d'appui latéral pour le premier élément 4. Ce rebord sert ainsi de moyen de positionnement du premier élément par rapport au deuxième. Le premier élément 4 est assemblé au deuxième élément 6 par un procédé de soudure par ultrason au niveau de la portion en pointe 8. Le soudage par ultrason est une technique d'assemblage bien connue en soi de l'homme de métier, adapté aux matériaux thermo-fusibles comme le plastique. Ce procédé s'applique facilement aux polymères organiques à point de fusion bas <200°. Des vibrations de haute fréquence sont envoyées aux deux pièces par le biais d'un outil vibrant appelé sonotrode ou tête de soudure. La soudure se fait grâce à la chaleur engendrée à l'interface des deux pièces. La moitié droite de la figure 1 illustre une deuxième configuration de boîtier 2', 30 similaire à la première. Les mêmes signes de référence que pour la première configuration sont utilisés pour les mêmes éléments, ces signes étant toutefois complétés du signe « », de manière à bien distinguer les deux configurations. Il est par conséquent fait référence à la description de la première configuration. Cette deuxième configuration se distingue toutefois de la première en ce que le rebord 10' de la surface d'assemblage 14' du deuxième élément 6' est situé vers l'extérieur du boîtier 2'.
Dans les deux configurations, le rebord de centrage et de positionnement 10 et 10' forme des arêtes visibles depuis l'extérieur, nuisant à l'esthétique et à la performance optique du boîtier. Les bords ou arêtes visibles depuis l'extérieur sont illustrés par les flèches en traits pointillés. L'invention a pour objectif de proposer une solution palliant au moins un des inconvénients de l'état de la technique. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer un boîtier optique de construction plus simple et plus performante. L'invention a pour objet un boîtier optique d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, comprenant: un premier et un deuxième élément en matériau plastique, comprenant, chacun, une surface d'assemblage, lesdites surfaces étant destinées à être assemblées l'une à l'autre; le premier élément comprenant au moins une portion faisant saillie de sa surface d'assemblage, ladite portion étant apte à être soudée par ultrason avec la surface d'assemblage du deuxième élément; remarquable en ce que la surface d'assemblage du deuxième élément comprend une ou plusieurs cavités configurées pour recevoir la ou les portions en saillie du premier élément, de manière à permettre un positionnement relatif des premier et deuxième éléments dans leur plan moyen d'assemblage. Le premier élément peut être une glace de fermeture destinée à laisser passer la lumière, notamment un matériau transparent.
Le boîtier peut être ouvert au niveau du premier et/ou du deuxième élément, notamment au niveau de leurs zones centrales. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou les portions en saillie du premier élément sont venues de matière avec sa surface d'assemblage.
Selon un mode avantageux de l'invention, la ou les portions faisant saillie présentent une section transversale en forme de pointe dirigée à l'opposé de sa/leur surface d'assemblage. Selon un mode avantageux de l'invention, les surfaces d'assemblage des premier et deuxième éléments sont libres d'épaulement, de manière à ce que seule(s) la ou les portions faisant saillie du premier élément coopérant avec la ou les creux du deuxième élément assurent le positionnement relatif des premier et deuxième éléments dans leur plan moyen d'assemblage. Selon un mode avantageux de l'invention, le premier élément est en matériau plastique transparent et/ou en matériau plus dur que celui du deuxième élément. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou au moins une des portions faisant saillie ainsi que le ou les creux correspondant s'étendent longitudinalement le long d'au moins une portion des surfaces d'assemblage respectives. Selon un mode avantageux de l'invention, les surfaces d'assemblage des premier et deuxième éléments s'étendent sur au moins une portion de la périphérie du boîtier. Selon un mode avantageux de l'invention, les premier et deuxième éléments sont à l'état assemblé. Il est à noter que la fixation par soudure à ultrason est visible par inspection des éléments ainsi assemblés, notamment par observation d'une coupe. La soudure par ultrason est reconnaissable non seulement par la présence de la portion faisant saillie formant le vecteur d'énergie mais également par l'absence d'apport de matière supplémentaire au niveau de la soudure. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou les portions faisant saillie du premier élément pénètrent à l'intérieur du deuxième élément à l'intérieur de la ou des cavités correspondantes.
Selon un mode avantageux de l'invention, des copeaux de matière repoussée du deuxième élément sont logés dans la ou les cavités. Les copeaux de matière sont formés par l'opération de soudure. L'invention a également pour objet un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation notamment pour véhicule automobile, comprenant un boîtier optique destiné à être traversé par des rayons lumineux émis par une source lumineuse, caractérisé en ce que le boîtier est conforme à l'invention. L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un boîtier optique d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation; remarquable en ce que le boîtier est conforme à l'invention, et les premier et deuxième éléments sont assemblés par soudure à ultrason. Les caractéristiques de l'invention sont avantageuses en ce qu'elles permettent de réaliser de manière très simple un boîtier optique. Ce boîtier présente des avantages notamment en ce qu'il est de forme plus simple, présente moins d'arêtes visibles depuis l'extérieur. De plus, les copeaux éventuels résultant de l'opération de soudure sont emprisonnés entre la ou les cavités et la ou les portions faisant saillie coopérant avec la ou les cavités. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue en coupe de deux configurations de boîtier, conformes à l'état de la technique ; - La figure 2 est une vue en coupe d'un boîtier selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - La figure 3 est une vue de détail en coupe d'une zone d'assemblage du boîtier de la figure 2, et ce avant l'opération de soudure ; - La figure 4 correspond à l'illustration de la figure 3 après l'opération de soudure ; - La figure 5 est une vue en coupe d'une zone d'assemblage d'un boîtier selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - La figure 6 est une vue en coupe d'une zone d'assemblage d'un boîtier selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - La figure 7 est une vue en coupe d'une zone d'assemblage d'un boîtier selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; - La figure 8 est une vue en élévation d'un boîtier selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. La figure 1 correspond à l'état de la technique et a été décrite précédemment. 2 994 907 5 La figure 2 est une vue en coupe d'un boîtier conforme à un premier mode de réalisation de l'invention. Le boîtier 102 comprend essentiellement un premier élément 104 et un deuxième élément 106. Le premier élément 104 comprend une surface d'assemblage 112 destinée à être assemblée à une surface d'assemblage 5 correspondante 114 du deuxième élément 106. La surface d'assemblage 112 du premier élément 104 comprend une portion faisant saillie 108 en forme de pointe. Les surfaces d'assemblage 112 et 114 respectives des premier et deuxième éléments s'étendent essentiellement longitudinalement le long du périmètre du boîtier. La portion faisant saillie s'étend suivant la direction longitudinale de la surface 10 d'assemblage 112 du premier élément 104. La surface d'assemblage 114 du deuxième élément 106 comprend une cavité 118 configurée pour recevoir la portion faisant saillie du premier élément 104. Cette cavité 118 s'étend par conséquent essentiellement parallèlement à la portion faisant saillie 108 de manière à permettre un positionnement de cette dernière dans la cavité 118. 15 A la représentation de la figure 2, il est intéressant de noter que les deux éléments 104 et 106 ne sont pas encore assemblés mais simplement positionnés. Aucune des surfaces d'assemblage 112 et 114 ne comprend d'épaulement destiné au positionnement relatif des deux éléments dans le plan moyen d'assemblage. Le plan moyen d'assemblage est le plan passant entre les surfaces d'assemblage 20 respectives des premier et deuxième éléments, sur une majorité partie de ces surfaces. Si les surfaces d'assemblage ne sont pas planes, le plan moyen d'assemblage est généralement parallèle aux dites surface d'assemblage, situé entre les portions extrêmes desdites surfaces selon une direction perpendiculaire audit plan. La cavité longitudinale 118 formée dans la surface d'assemblage 114 du 25 deuxième élément assure la fonction de positionnement, outre celle de permettre un assemblage par soudure à ultrason. Les deux éléments 104 et 106 sont en effet destinés à être assemblés par soudure à ultrason. Le soudage par ultrason est une technique d'assemblage bien connue en soi de l'homme de métier, adapté aux matériaux thermo-fusibles comme le plastique. 30 Les ultrasons sont des vibrations mécaniques appelées des ultrasons parce qu'elles sont à une fréquence supérieure aux capacités auditives de l'oreille humaine (supérieur à 16 kHz). Ces vibrations sont des ondes de pression produites par un générateur qui envoie un courant alterné de cette fréquence à un convertisseur (ou transducteur) composé de céramiques piézo-électriques qui le transforme en vibrations mécaniques. Dans les ultrasons, une tension est envoyée sur la céramique et celle-ci "s'allonge" ou se "raccourcit" suivant la polarité de la tension. Une fois la vibration produite, elle est ensuite amplifiée et transmise aux pièces à souder par la sonotrode. La portion faisant saillie 108 sur le premier élément constitue un vecteur d'énergie. Lors de l'opération de soudure, le premier élément est soumis aux ultrasons générés par le transducteur électromagnétique ou convertisseur couplé à une portion supérieure de l'élément, ces ultrasons vont alors se transmettre au travers de l'élément jusqu'à la portion faisant saillie 108. Au contact de la cavité 118, la portion faisant saillie 108 va alors générer localement de la chaleur par friction et effet joule. L'augmentation de température locale va permettre dans un premier temps le ramollissement et la fusion locale du matériau de la cavité 118 et dans un deuxième temps le ramollissement et la fusion locale de la portion faisant saillie. Cette fusion locale va alors permettre une soudure entre les deux éléments. Les deux éléments 104 et 106 sont donc préférentiellement en matériau plastique. Le premier élément ou du moins sa portion faisant saillie est préférentiellement en matériau plus dur et/ou présentant une température de fusion plus élevée que le matériau de la cavité. Une telle configuration permet au vecteur d'énergie de garder davantage sa forme durant le processus de soudure par ultrason. Le premier élément peut par exemple est en acrylonitrile butadiène styrène (ABS) et le deuxième élément en Poly-méthyle méthacrylate (PMMA) ou encore en polycarbonate (PC). Il est à noter que la représentation de la figure 2 est une vue en coupe, illustrant les surfaces d'assemblage uniquement dans le plan de la coupe. La portion faisant saillie ne s'étend pas nécessairement de manière continue sur la totalité de la périphérie du boîtier. La surface d'assemblage du premier élément peut de plus présenter plusieurs portions faisant saillie, certaines d'entre elles peuvent être essentiellement ponctuelles et d'autres s'étendant longitudinalement sur des portions de ladite surface. Certains tronçons de la surface d'assemblage peuvent également être libres de portion faisant saillie. Ce qui vient d'être détaillé en relation avec les portions faisant saillie s'applique également aux cavités correspondantes.
Les figures 3 et 4 illustrent de manière détaillée la coopération entre la portion faisant saillie et la cavité correspondante avant et après l'opération de soudure par ultrason. La figure 3 illustre la situation avant l'opération de soudure. On peut observer que la portion faisant saillie 108 présente une section triangulaire. Il en va de même pour la cavité 118 dont l'angle d'ouverture est supérieur à celui de la portion faisant saillie 108. Le sommet de cette dernière, opposé à la surface d'assemblage 112, est logé dans le fond de la cavité 118. Durant l'opération de soudure par ultrason, l'échauffement des matières formant la pointe et la cavité, combiné à un effort de pressage des premier et deuxième éléments l'un sur l'autre, va générer une soudure au niveau de la pointe et un repoussement de matière vers le haut de la cavité. La zone de soudure entre les deux éléments est schématisée par la zone hachurée référencée 120. Le repoussement de matière est visible de part et d'autre de la pointe 108, au niveau des zones hachurées référencées 122. Ces portions de matière repoussée constituent des copeaux dans la mesure où elles ne participent pas à la liaison mécanique entre les deux éléments et pourraient en principe se désolidariser des éléments en question. Ils sont intrinsèques au processus de soudure par ultrason via un vecteur d'énergie tel que la portion faisant saillie 108. La configuration avec la cavité correspondante, telle qu'illustrée en détail aux figures 3 et 4 permet d'emprisonner les copeaux 122, évitant ainsi qu'ils se détachent et puissent se retrouver à l'intérieur du boîtier. Les figures 5 à 7 illustrent des variantes de forme des portions faisant saillie et/ou des cavités correspondantes. Il s'agit de deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation de l'invention. Les mêmes signes de référence que pour le premier mode de réalisation de l'invention aux figures 2 à 4 sont utilisés pour les mêmes éléments, ces signes étant toutefois majorés de 100, 200 et 300, respectivement, de manière à bien les distinguer. A la figure 5, on peut observer que la section transversale de la cavité 218 peut être de forme arrondie, comme par exemple un arc de cercle, plus particulièrement un demi-cercle. A la figure 6, on peut observer que la section de la portion faisant saillie 308 peut être en forme de triangle rectangle et non plus isocèle.
La cavité 318 peut aussi présenter une section en forme de triangle quelconque, c'est-à-dire ni isocèle, ni rectangle. A la figure 7, on peut observer que la cavité 418 peut présenter une section transversale avec un fond plat et non plus en forme de coin ou d'arrondi.
2 994 907 8 La figure 8 est une vue en élévation d'un boîtier selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. Le boîtier 502 présente un contour généralement rectangulaire, seul le premier élément 504 formant le couvercle du boîtier étant visible. On peut observer les portions faisant saillie 508 reçues dans des cavités 5 correspondantes 518. Dans ce mode de réalisation, seules des portions faisant saillie ponctuelles sont prévues, assurant la fixation entre les deux éléments constituant le boîtier au niveau des coins et au milieu des deux bords les plus longs. Cet exemple de réalisation montre qu'il n'est pas nécessaire de prévoir une ou plusieurs portions faisant saillie qui s'étendent le long de la périphérie ou pourtour du 10 boîtier, des liaisons ponctuelles pouvant également assurer une fixation et un positionnement satisfaisant.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS1. Boîtier optique (102; 202; 302 ; 402; 502) d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, comprenant : un premier et un deuxième élément (104, 106; 204, 206; 304, 306; 404, 406; 504) en matériau plastique, comprenant, chacun, une surface d'assemblage (112, 114; 212, 214; 312, 314; 412, 414), lesdites surfaces étant destinées à être assemblées l'une à l'autre ; le premier élément (104; 204; 304; 404; 504) comprenant au moins une portion (108; 208; 308; 408; 508) faisant saillie de sa surface d'assemblage (112; 212; 312; 412), ladite portion étant apte à être soudée par ultrason avec la surface d'assemblage (114; 214; 314; 414) du deuxième élément (106; 206; 306 ; 406) ; caractérisé en ce que la surface d'assemblage (114; 214; 314; 414) du deuxième élément (106; 206; 306; 406) comprend une ou plusieurs cavités (118; 218, 318; 418; 518) configurées pour recevoir la ou les portions faisant saillie (108; 208; 308; 408; 508) du premier élément (104; 204; 304; 404; 504), de manière à permettre un positionnement relatif des premier et deuxième éléments dans leur plan moyen d'assemblage.
  2. 2. Boîtier optique (102; 202; 302; 402; 502) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les portions faisant saillie (108; 208; 308; 408; 508) du premier élément (104; 204; 304; 404; 504) sont venues de matière avec sa surface d'assemblage (112 ; 212 ; 312 ; 412).
  3. 3. Boîtier optique (102 ; 202 ; 302 ; 402; 502) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la ou les portions faisant saillie (108; 208; 308; 408; 508) présentent une section transversale en forme de pointe dirigée à l'opposé de sa surface d'assemblage (112; 212; 312; 412).
  4. 4. Boîtier optique (102; 202; 302; 402; 502) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les surfaces d'assemblage (112, 114; 212, 214; 312, 314; 412, 414) des premier et deuxième éléments (104, 106; 204, 206; 304, 30 306; 404, 406; 504) sont libres d'épaulement, de manière à ce que seule(s) la ou les portions faisant saillie (108; 208; 308; 408; 508) du premier élément (104; 204; 304; 404; 504) coopérant avec la ou les cavités (118; 218, 318; 418; 518) du deuxième élément (106; 206; 306; 406) assurent le positionnement relatif des premier et deuxième éléments dans leur plan moyen d'assemblage.
  5. 5. Boîtier optique (102; 202; 302 ; 402; 502) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier élément (104; 204; 304; 404; 504) est en matériau plastique transparent.
  6. 6. Boîtier optique (102; 202; 302 ; 402; 502) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier élément (104; 204; 304; 404; 504) est en matériau plus dur que celui du deuxième élément (106 ; 206; 306 ; 406).
  7. 7. Boîtier optique (102; 202; 302; 402) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la ou au moins une des portions faisant saillie (108; 208; 308; 408) ainsi que la ou les cavités correspondantes (118; 218, 318; 418) s'étendent longitudinalement le long d'au moins une portion des surfaces d'assemblage respectives (112, 114; 212, 214 ; 312, 314 ; 412, 414).
  8. 8. Boîtier optique (102; 202; 302; 402; 502) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les surfaces d'assemblage (112, 114; 212, 214 ; 312, 314; 412, 414) des premier et deuxième éléments (104, 106; 204, 206; 304, 306; 404, 406; 504) s'étendent sur au moins une portion de la périphérie du boîtier.
  9. 9. Boîtier optique (102; 202; 302; 402; 502) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les premier et deuxième éléments (104, 106; 204, 206; 304, 306; 404, 406; 504) sont à l'état assemblés par la soudure à ultrason.
  10. 10. Boîtier optique (102; 202; 302; 402; 502) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la ou les portions faisant saillie (108; 208; 308; 408;508) du premier élément (104; 204; 304; 404; 504) pénètrent à l'intérieur du deuxième élément (106; 206; 306; 406) à l'intérieur de la ou des cavités correspondantes (118; 218, 318; 418; 518).
  11. 11. Boîtier optique (102; 202; 302; 402; 502) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel des copeaux de matière repoussée (122) du deuxième élément (106) sont logés dans la ou les cavités (118).
  12. 12. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation notamment pour véhicule automobile, comprenant un boîtier optique destiné à être traversé par des rayons lumineux émis par une source lumineuse, caractérisé en ce que le boîtier (102; 202; 302 ; 402; 502) est conforme à l'une des revendications 1 à 11.
  13. 13. Procédé d'assemblage d'un boîtier optique d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation ; caractérisé en ce que le boîtier (102; 202; 302; 402; 502) est conforme à l'une des revendications 1 à 11; et les premier et deuxième éléments (104, 106; 204, 206; 304, 306; 404, 406; 504) sont assemblés par soudure à ultrason.
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