FR3068912A1 - Procede de fabrication d'une piece d'equipement de vehicule automobile et piece d'equipement associee - Google Patents

Procede de fabrication d'une piece d'equipement de vehicule automobile et piece d'equipement associee Download PDF

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Abstract

Ce procédé de fabrication comprend les étapes suivantes : - disposition d'au moins une première peau (20) propre à se solidifier sur un premier demi-moule (40) d'un moule (38) ; - fermeture d'un deuxième demi-moule (42) du moule (38) pour conformer la première peau (20) ; puis - solidification de la première peau (20) dans la cavité de moulage (44) définie entre le premier demi-moule (40) et le deuxième demi-moule (42) ; le deuxième demi-moule (42) comporte un élément de perçage (52) présentant au moins une extrémité en forme de pointe, le procédé comprenant le perçage par l'élément de perçage (52) d'un trou traversant (34) au moins dans la première peau (20) avant la solidification de la première peau (20). L'invention concerne également une pièce d'équipement susceptible d'être obtenue par un tel procédé.

Description

Procédé de fabrication d’une pièce d’équipement de véhicule automobile et pièce d’équipement associée
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce d’équipement de véhicule automobile, du type comprenant les étapes suivantes :
- disposition d’au moins une première peau propre à se solidifier sur un premier demi-moule d’un moule ;
- fermeture d’un deuxième demi-moule du moule pour conformer la première peau ; puis
- solidification de la première peau dans la cavité de moulage définie entre le premier demi-moule et le deuxième demi-moule.
L’invention concerne également une pièce d’équipement de véhicule automobile, susceptible d’être obtenue par un tel procédé de fabrication.
Un tel procédé est notamment utilisé pour fabriquer des panneaux composites destinés à la réalisation des planchers de chargement d’un véhicule automobile. Ces panneaux sont par exemple constitués de deux peaux à base de fibres longues de lin liées par une résine thermodure. Les peaux sont disposées de part et d’autre d’un écarteur en carton avec une structure de nid d'abeilles.
Ces panneaux sont généralement fonctionnalisés. En particulier, ils doivent permettre la fixation de poignées, d’anneaux de maintien de bagages ou d’autres éléments rapportés sur le panneau.
Généralement cette fixation est obtenue après avoir perforé le panneau après sa fabrication pour réaliser un trou traversant. Un organe de fixation, tel qu’un pion, ou un système vis - écrou est introduit dans le trou traversant.
Un tel procédé ne donne pas entière satisfaction. Le bord du trou réalisé dans la pièce est souvent fragilisé par le perçage, car les fibres sont coupées localement. Ceci diminue la résistance mécanique de l’assemblage dans le temps.
De plus, le procédé nécessite une reprise du trou après le perçage. Ceci requiert un temps opérateur important, ainsi qu’une grande précision de perçage.
Un but de l’invention est d’obtenir une pièce d’équipement automobile présentant au moins un trou traversant, qui soit résistante mécaniquement, tout en étant peu onéreuse.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que le deuxième demi-moule comporte un élément de perçage présentant au moins une extrémité en forme de pointe, le procédé comprenant le perçage par l’élément de perçage d’un trou traversant au moins dans la première peau avant la solidification de la première peau.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la première peau comporte une matrice en polymère et des fibres noyées dans la matrice, la matrice étant fluide lors du perçage, la matrice se solidifiant autour de l’élément de perçage après le perçage.
- l’élément de perçage déplace les fibres contenues dans la matrice à la périphérie de l’élément de perçage.
- la première peau est disposée sur une première face d’un écarteur, notamment un écarteur en nid d’abeille, lors de la disposition de la première peau dans le premier demi-moule, l’élément de perçage traversant l’écarteur lors de l’étape de perçage.
- une deuxième peau est disposée sur une deuxième face de l’écarteur, l’élément de perçage perçant la deuxième peau lors de l’étape de perçage, le deuxième demimoule s’appliquant.
- un procédé tel que défini ci-dessus comportant, après l’étape de perçage de la première peau, les étapes suivantes :
- introduction d’un écarteur et d’une deuxième peau entre un premier demimoule et un deuxième demi-moule additionnels d’un moule additionnel, le deuxième demi-moule additionnel étant muni d’un élément de perçage additionnel en forme de pointe,
- perçage d’un trou additionnel à travers la deuxième peau et l’écarteur par l’élément de perçage additionnel ;
- assemblage de la première peau sur une première face de l’écarteur située à l’opposé d’une deuxième face sur laquelle est fixée la première peau, le trou additionnel s’étendant en regard du trou traversant.
- un procédé tel que défini ci-dessus comportant la mise en place d’un insert dans le trou traversant.
- l’insert est amené dans le trou traversant par l’élément de perçage en étant disposé autour de l’élément de perçage lors de l’étape de perçage, l’insert restant dans le trou traversant après retrait de l’élément de perçage.
- la première peau est disposée sur une première face d’un écarteur, notamment un écarteur en nid d’abeille, lors de la disposition de la première peau dans le premier demi-moule, l’élément de perçage traversant l’écarteur lors de l’étape de perçage, l’insert s’introduisant dans l’écarteur lors de l’étape de perçage.
- l’insert comprend au moins une saillie externe de retenue de l’insert s’insérant dans l’écarteur et/ou dans la peau lors de l’étape de mise en place.
L’invention se rapporte en outre à une pièce d’équipement de véhicule automobile, susceptible d’être réalisée par un procédé de fabrication tel que décrit ci-dessus.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue partielle en coupe d’une pièce réalisée par un procédé de fabrication selon l’invention,
- la figure 2 est une vue partielle en coupe d’un moule pour la fabrication de la pièce,
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 avec la pièce dans le moule en cours de fabrication,
- la figure 4 est une vue de dessus de la peau pendant la fabrication, avant l’insertion d’un élément de perçage, la matrice de la peau étant dans l’état liquide,
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, l’élément de perçage étant inséré dans la peau, les fibres de la peau ayant été déplacées par l’élément de perçage,
- la figure 6 est une vue analogue à la figure 3 selon une variante du procédé de fabrication,
- la figure 7 est une vue d’une variante du procédé de fabrication selon l’invention, l’élément de perçage ayant percé une première peau dans un moule,
- la figure 8 est une vue analogue à la figure 7, l’élément de perçage additionnel ayant percé la deuxième peau et l’écarteur dans un moule additionnel.
La figure 1 représente partiellement et en coupe une pièce 10 d’équipement de véhicule automobile obtenue par un premier procédé selon l’invention. La pièce 10 est une pièce structurante, telle qu’une tablette arrière de masquage de coffre, un faux plancher d’habitacle ou de coffre, ou un sous-moteur.
La pièce d’équipement 10 comporte un panneau composite 12, et un élément de fixation 14 monté fixe dans le panneau composite 12.
Le panneau composite 12 est une structure de type « sandwich >>, comprenant une première face 16 et une deuxième face 18 opposées.
Plus précisément, le panneau composite 12 comporte une première peau 20 et une deuxième peau 22, définissant respectivement la première face 16 et la deuxième face 18 du panneau composite 12. Le panneau composite 12 comporte en outre un écarteur 23, interposé entre les deux peaux 20, 22.
Plus particulièrement, la première peau 20 est fixée sur une première face 24 de l’écarteur 23, et la deuxième peau 22 est fixée sur une deuxième face 25 opposée de la première face 24 de l’écarteur 23.
L’écarteur 23 est préférentiellement réalisé à base d’une structure alvéolaire ou en nid d’abeille. Ainsi, l’écarteur 23 présente une pluralité de parois 26 sensiblement perpendiculaires aux faces 16, 18 du panneau 12. Les parois 26 délimitent des espaces centraux de contour fermé formant les alvéoles. Les alvéoles définissent par exemple des mailles polygonales, notamment hexagonales.
L’écarteur 23 est avantageusement réalisé en un matériau léger, tel que du papier ou du carton. La masse surfacique de l’écarteur 23 est de préférence inférieure à 1500 g/m2 et est sensiblement comprise entre 200 g/m2 et 1200 g/m2.
Chaque peau 20, 22 présente une masse surfacique supérieure, et préférentiellement une épaisseur inférieure, respectivement à la masse surfacique et à l’épaisseur de l’écarteur 23.
Chaque peau 20, 22 comporte des fibres de renfort 28 liées entre elles par une matrice polymère 30. Les fibres de renfort 28 sont par exemple choisies parmi des fibres de carbone, des fibres céramiques telles que des fibres de verre, ou encore des fibres cellulosiques d’origine naturelle telles que des fibres de lin, de chanvre, de kénaf ou de jute.
Selon un premier mode de réalisation, la matrice polymère 30 est une matrice thermodurcissable, comprenant notamment un ou des polyesters insaturés.
Selon un deuxième mode de réalisation, la matrice polymère 30 est une matrice thermoplastique, comprenant notamment un ou plusieurs matériaux choisis parmi les polyamides (PA), les polyéthylènes (PE), les polypropylènes (PP) et les polyesters comme le poly(téréphtalate d'éthylène) (PET).
Dans le mode de réalisation de la Figure 1, la première 20 peau et la deuxième peau 22 sont sensiblement identiques. Selon une variante, la première peau 20 et la deuxième peau 22 sont différentes, comprenant notamment des fibres de renfort 28 et/ou une matrice polymère 30 différentes.
L’élément de fixation 14 est disposé le long d’un axe 32 à travers la première peau 20, l’écarteur 23 et la deuxième peau 22. Dans la pièce d’équipement 10 visible sur la figure 1, l’axe 32 est perpendiculaire à la première face 16 et à la deuxième face 18 du panneau 12.
L’élément de fixation 14 est inséré dans un trou traversant 34 ménagé à travers la première peau 20, l’écarteur 23 et la deuxième peau 22.
Dans cet exemple, l’élément de fixation 14 est une douille avantageusement filetée destinée à recevoir un élément rapporté sur le panneau composite 12.
La Figure 2 représente un exemple d’un moule 38 propre à fabriquer la pièce 10. Le moule 38 comprend un premier demi-moule 40, et un deuxième demi-moule 42. Le premier demi-moule 40 et le deuxième demi-moule 42 délimitent entre eux une cavité 44.
Le premier demi-moule 40 et le deuxième demi-moule 42 sont déplaçables l’un par rapport à l’autre entre une position ouverte de chargement/déchargement et une position fermée de moulage.
Le premier demi-moule 40 présente une première face de moulage 46. Il définit un orifice 48 qui débouche dans la première face 46.
Le deuxième demi-moule 42 présente une deuxième face de moulage 50 opposée à la première face 46. Il comporte un élément de perçage 52 fixé sur la deuxième face 50 en regard de l’orifice 48. L’élément de perçage 52 fait saille à partir de la deuxième face 50.
L’élément de perçage 52 est propre à être reçu dans l’orifice 48 dans la position fermée de moulage.
Dans cette position, T’élément de perçage 52 est propre à percer au moins la première peau 20. Avantageusement, l’élément de perçage 52 est propre à percer la première peau 20 et l’écarteur 23, et la deuxième peau 22.
L’élément de perçage 52 présente par exemple une forme de pointe à son extrémité libre 54.
L’élément de perçage 52 présente ici un corps de forme circulaire. Dans une variante, le corps de l’élément de perçage 52 présente une forme de fente, pour réaliser une fixation du type quart de tour.
La figure 3 représente la pièce 10 dans le moule 38 en cours de fabrication. La pièce 10 se situe dans la cavité de moulage 44. La première peau 20 est en contact direct avec la première face 46 du premier demi-moule 40, et la deuxième peau 22 est en contact direct avec la deuxième face 50 du deuxième demi-moule 42.
L’élément de perçage 52 a percé la première peau 20, la deuxième 22 peau, et l’écarteur 23. Au moins une partie de l’élément de perçage 52 pénètre dans l’orifice 48.
Le procédé de fabrication d’une pièce 10 selon l’invention va maintenant être décrit selon un premier mode de réalisation qui concerne les matrices thermoplastiques.
Tout d’abord, un moule 38 tel que décrit ci-dessus est fourni et est placé en position ouverte.
La première peau 20 est chauffée dans un poste de chauffage pour amener la matrice 30 dans un état fluide, comme illustré sur la Figure 4.
Ensuite, la première peau 20 est déposée sur la première face 46 du premier demi-moule 40.
Puis, l’écarteur 23 est disposé sur la première peau 20, la première face 24 de l’écarteur 23 étant placé au contact de la première peau 20.
La deuxième peau 22 est chauffée dans le poste de chauffage pour amener la matrice 30 dans l’état fluide. La deuxième peau 22 est alors disposée sur la deuxième face 25 de l’écarteur 23.
En variante les deux peaux 20, 22 et l’écarteur 23 préalablement superposés sont assemblés puis disposés entre deux plateaux chauffants de façon à chauffer simultanément les deux peaux 20, 22 et provoquer ainsi la fusion des fibres de renfort 28.
Ensuite, le moule 38 est passé dans sa position fermée. La hauteur de la cavité 44 du moule 38 entre le premier demi-moule 40 et le deuxième demi-moule 42 diminue, le premier demi-moule 40 et le deuxième demi-moule 42 se rapprochant l’un de l’autre.
L’élément de perçage 52 entre en contact avec la deuxième peau 22, et perce la deuxième peau 22 au fur et à mesure de son déplacement conjoint avec le deuxième demi-moule 42.
La fermeture du moule 38 se poursuivant, l’élément de perçage 52 perce totalement la deuxième peau 22. En conséquence, un trou traversant 34 est formé dans la deuxième peau 22.
L’élément de perçage 52 perce ensuite l’écarteur 23 puis la première peau 20.
La matrice 30 de la première peau 20 présente un état liquide lors du perçage. Comme montré sur la Figure 5, pendant le perçage de la première peau 20, l’élément de perçage 52 déplace les fibres 28 dans la première peau 20 à la périphérie de l’élément de perçage 52.
Ceci évite la fragilisation de la périphérie du trou pendant son perçage qui serait engendré par le découpage des fibres de renfort contenues dans la matrice.
Lorsque le moule atteint sa position fermée, le trou traversant 34 s’étend sur toute la hauteur du panneau composite 12 et débouche à travers la première face 14 et la deuxième face 25.
L’élément de perçage 52 a donc percé la totalité du panneau composite 12.
Dans cette position, l’élément de perçage 52 pénètre dans l’orifice 48 du premier demi-moule 40. Le deuxième demi-moule 42 est en contact direct avec la deuxième peau
22.
Ensuite, la première peau 20 et la deuxième peau 22 se refroidissent dans le moule 38. La matrice 30 de chaque peau 20, 22 se solidifie pendant le refroidissement, et les fibres 28 contenues dans la matrice 30 se figent en position dans la matrice 30 solidifiée.
Après la solidification de la première peau 20 et de la deuxième peau 22, le moule passe de nouveau dans sa position ouverte. L’élément de perçage 52 est extrait hors du trou traversant 34 et le panneau 12 présentant un trou traversant 34 est extrait hors du moule 38.
Après l’ouverture du moule 38, un insert de maintien 56 est monté dans le trou 34 percé par l’élément de perçage 52.
L’insert de maintien 56 est par exemple une douille.
La Figure 6 montre une variante de mise en place de l’insert de maintien 56. Dans cette variante, l’insert de maintien 56 est fixé au panneau composite 12 simultanément au perçage.
L’insert de maintien 56 est creux, et est engagé autour de l’élément de perçage 52 avant le perçage. II présente intérieurement une forme complémentaire à la forme de l’élément de perçage 52.
L’insert de maintien 56 présente avantageusement une surface externe définissant des crans 57 pour se bloquer en translation le long de l’axe 32 dans le trou traversant 34. Par exemple, l’insert 56 comprend entre les crans 57 au moins une saillie externe de retenue 58 de l’insert de maintien 56 s’insérant dans l’écarteur 23 et/ou dans la première peau 20 et/ou dans la deuxième peau 22 lors du perçage.
L’insert de maintien 56 est avantageusement taraudé intérieurement de manière à permettre le vissage direct des vis dans le trou traversant 34. En variante il présente un dispositif permettant le clipsage.
L’insert de maintien 56 est par exemple réalisé par injection d’une matière plastique, par exemple du Polypropylène (PP) ou du Polyamide (PA), suffisamment rigide pour autoriser un vissage performant.
Une fois que les peaux se sont solidifiées, les peaux 20, 22 solidifiées maintiennent l’insert de maintien 56 bloqué en position. L’insert de maintien 56 reste dans le trou traversant 34 après le retrait de l’élément de perçage 52.
Les figures 7 et 8 représentent une autre variante du procédé selon l’invention de fabrication qui concerne les peaux à matrice thermodurcissable. Dans cette variante, le perçage de la première peau 20 est effectué dans un moule 38, et le perçage de la deuxième peau 22 est effectué dans un moule additionnel 60 distinct du moule 38.
La figure 7 illustre le perçage de la première peau 20 dans le moule 38. Seule la première peau 20 est introduite dans le moule 38. L’élément de perçage 52 traverse la première peau 20 comme décrit précédemment.
La figure 8 illustre le perçage de la deuxième peau 22 et l’écarteur 23 dans un moule additionnel 60. Contrairement au premier mode de réalisation le moule 60 est chauffé à la température de réticulation de la matrice thermodurcissable. La première peau préalablement percée dans le moule 38 est introduite au fond du moule additionnel 60. Puis, un écarteur 23 et une deuxième peau 22 sont introduits entre le premier demimoule additionnel 62 et le deuxième demi-moule additionnel 64, le deuxième demi-moule additionnel 64 étant muni d’un élément de perçage additionnel 66.
L’écarteur 23 préalablement encollé de façon assurer une parfaite cohésion avec les peaux 20, 22 est posé sur la deuxième peau 20. La colle est préférentiellement une colle activée à la température de réticulation de la résine.
L’élément de perçage additionnel 66 est destiné à percer un trou additionnel 68 à travers la deuxième peau 22 et l’écarteur 23. Il est disposé en regard du trou traversant 34 de la première peau 20.
Le procédé de perçage de la première peau 20 est réalisé dans le moule 38 de manière similaire à ce qui est décrit ci-dessus et ne sera pas répété ici.
Là encore, comme l’élément de perçage 52 agit avant la réticulation de la résine, les fibres de renfort 28 sont libres de se déplacer. L’élément de perçage 52, de ce fait, les écarte sans les endommager. Une fois la résine réticulée, les fibres de renfort 28 sont figées autour de l’élément de perçage 52 constituant la périphérie du trou. Qui plus est, les fibres de renfort 28 ayant été repoussées, elles constituent une zone plus dense agissant comme un raidisseur périphérique.
Après le perçage, la première peau 20 avec le trou traversant 34 est assemblée sur une première face 24 de l’écarteur 23, la première face 24 étant située à l’opposé d’une deuxième face 25 de l’écarteur 23. La deuxième peau 22 est fixée sur la deuxième face 25 de l’écarteur 23.
Le trou additionnel 68 s’étend en regard du trou traversant 34 dans la pièce finie
10.
Dans une variante, l’élément de perçage 52 est amovible et l’orifice 48 est propre à être rebouché pour utiliser le moule 38 sans perçage du panneau composite 12.
Grâce à l’invention décrite ci-dessus, la fragilisation des panneaux composites due au coupage des fibres lors de leur fabrication est largement réduite. En particulier, le périmètre des ouvertures n’est pas fragilisé par le perçage. Tout assure une bonne résistance mécanique d’une pièce fabriquée selon l’invention.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. - Procédé de fabrication d’une pièce (10) d’équipement de véhicule automobile, comprenant les étapes suivantes :
    - disposition d’au moins une première peau (20) propre à se solidifier sur un premier demi-moule (40) d’un moule (38) ;
    - fermeture d’un deuxième demi-moule (42) du moule (38) pour conformer la première peau (20) ; puis
    - solidification de la première peau (20) dans la cavité de moulage (44) définie entre le premier demi-moule (40) et le deuxième demi-moule (42) ;
    caractérisé en ce que le deuxième demi-moule (42) comporte un élément de perçage (52) présentant au moins une extrémité en forme de pointe, le procédé comprenant le perçage par l’élément de perçage (52) d’un trou traversant (34) au moins dans la première peau (20) avant la solidification de la première peau (20).
  2. 2. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première peau (20) comporte une matrice (30) en polymère et des fibres (28) noyées dans la matrice (30), la matrice (30) étant fluide lors du perçage, la matrice (30) se solidifiant autour de l’élément de perçage (52) après le perçage.
  3. 3. - Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’élément de perçage (52) déplace les fibres (28) contenues dans la matrice (30) à la périphérie de l’élément de perçage (52).
  4. 4. - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première peau (20) est disposée sur une première face (16) d’un écarteur (23), notamment un écarteur en nid d’abeille, lors de la disposition de la première peau (20) dans le premier demi-moule (40), l’élément de perçage (52) traversant l’écarteur (23) lors de l’étape de perçage.
  5. 5. - Procédé selon la revendication 4, dans lequel une deuxième peau (22) est disposée sur une deuxième face (18) de l’écarteur (23), l’élément de perçage (52) perçant la deuxième peau (22) lors de l’étape de perçage, le deuxième demi-moule (42) s’appliquant.
  6. 6. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 comportant, après l’étape de perçage de la première peau (20), les étapes suivantes :
    - introduction d’un écarteur (23) et d’une deuxième peau (22) entre un premier demi-moule (62) et un deuxième demi-moule (64) additionnels d’un moule additionnel (60), le deuxième demi-moule additionnel (64) étant muni d’un élément de perçage additionnel (66) en forme de pointe,
    - perçage d’un trou additionnel (68) à travers la deuxième peau (22) et l’écarteur (23) par l’élément de perçage additionnel (66) ;
    - assemblage de la première peau (20) sur une première face (16) de l’écarteur (23) située à l’opposé d’une deuxième face (25) sur laquelle est fixée la première peau (20), le trou additionnel (68) s’étendant en regard du trou traversant (34).
  7. 7, - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant la mise en place d’un insert (56) dans le trou traversant (34).
  8. 8. - Procédé selon la revendication 7 dans lequel l’insert (56) est amené dans le trou traversant (34) par l’élément de perçage (52) en étant disposé autour de l’élément de perçage (52) lors de l’étape de perçage, l’insert (56) restant dans le trou traversant (34) après retrait de l’élément de perçage (52).
  9. 9. - Procédé selon la revendication 8, dans lequel la première peau (20) est disposée sur une première face (24) d’un écarteur (23), notamment un écarteur en nid d’abeille, lors de la disposition de la première peau (20) dans le premier demi-moule (40), l’élément de perçage (52) traversant l’écarteur (23) lors de l’étape de perçage, l’insert (56) s’introduisant dans l’écarteur (23) lors de l’étape de perçage.
  10. 10. - Procédé selon la revendication 9, dans lequel l’insert (56) comprend au moins une saillie externe de retenue (58) de l’insert (56) s’insérant dans l’écarteur (23) et/ou dans la peau (20, 22) lors de l’étape de mise en place.
  11. 11, - Pièce (10) d’équipement intérieur de véhicule automobile comprenant au moins une première peau (20) réalisée par solidification d’un matériau propre à se solidifier, la pièce (10) définissant un trou traversant (34) s’étendant à travers la première peau (20), la pièce (10) étant susceptible d’être réalisée par un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  12. 12, - Pièce (10) selon la revendication 11, comportant un écarteur (23), la première peau (20) étant fixée sur l’écarteur (23) et un insert (56) disposé dans le trou traversant (34).
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