FR3116489A1 - Elément de garnissage comprenant une couche fonctionnelle en matériau carbone - Google Patents

Elément de garnissage comprenant une couche fonctionnelle en matériau carbone Download PDF

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Godefroy Beau
Lionel Hafer
Adnen Nouri
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Faurecia Interieur Industrie SAS
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Abstract

Elément de garnissage comprenant une couche fonctionnelle en matériau carbone L’élément de garnissage (1) comprend au moins une couche de support (2), comprenant une face interne (8) et une face externe (10), et au moins une couche fonctionnelle (6) en matériau carbone s’étendant sur au moins une partie de la face interne (8) et/ ou sur au moins une partie de la face externe (10) de la couche de support (2). Une partie de ladite couche fonctionnelle (6) définit un motif (18) comprenant au moins une zone conductrice (20) en matériau carbone et au moins une zone non conductrice (22) formée par une ouverture traversante dans la couche fonctionnelle (6), ladite zone conductrice (20) étant alimentée par une source de courant connectée électriquement à la zone conductrice (20), le motif (18) formant au moins une partie d’un circuit électrique agencé pour réaliser une fonction. Figure pour l'abrégé : 1

Description

Elément de garnissage comprenant une couche fonctionnelle en matériau carbone
La présente invention concerne un élément de garnissage du type comprenant au moins une couche de support, comprenant une face interne et une face externe, et au moins une couche fonctionnelle en matériau carbone s’étendant sur au moins une partie de la face interne et/ ou sur au moins une partie de la face externe de la couche de support.
L’invention concerne également un procédé de réalisation d’un tel élément de garnissage.
L’invention s’applique par exemple à un élément de garnissage formant un panneau de porte, un revêtement de console centrale ou de planche de bord de véhicule ou autre.
Dans un tel élément de garnissage, il est souhaitable d’intégrer certaines fonctionnalités à destination des occupants du véhicule sur la surface externe de l’élément de garnissage. Ainsi, l’élément de garnissage peut par exemple comprendre des surfaces tactiles pour permettre de piloter certaines fonctions du véhicule, des surfaces de détection pour détecter un contact avec la surface externe ou autre.
Les éléments fonctionnels permettant de réaliser ces fonctions, tels que des circuits imprimés, sont intégrés dans l’élément de garnissage, par exemple sous une couche de décor afin de ne pas être visibles depuis l’habitacle du véhicule. Pour ce faire, les circuits sont par exemple collés sur la couche de support avant que la couche de décor ne soit appliquée sur la couche de support. Un tel procédé est cependant fastidieux et peut être compliqué, notamment lorsque plusieurs surfaces fonctionnelles sont prévues, divers éléments fonctionnels devant alors être fixés en divers endroits de la couche de support. En outre, en cas de mauvais positionnement du ou des éléments fonctionnels sur la couche de support et/ou par rapport à la couche de décor, la qualité de l’élément de garnissage est dégradée car les surfaces fonctionnelles ne s’étendent pas exactement en regard des indications prévues sur la surface externe de l’élément de garnissage pour indiquer leur présence et/ou leur zone d’activation.
L’un des buts de l’invention est de pallier ces inconvénients en proposant un élément de garnissage comprenant une ou plusieurs surfaces fonctionnelles pouvant être réalisé de façon simple et fiable.
A cet effet, l’invention concerne un élément de garnissage du type précité, dans lequel au moins une partie de ladite couche fonctionnelle définit au moins un motif comprenant au moins une zone conductrice en matériau carbone et au moins une zone non conductrice formée par une ouverture traversante dans la couche fonctionnelle, ladite zone conductrice étant alimentée par une source de courant connectée électriquement à la zone conductrice, le motif formant au moins une partie d’un circuit électrique agencé pour réaliser une fonction d’interaction avec un passager du véhicule sur une surface externe de l’élément de garnissage.
En réalisant le motif dans une couche fonctionnelle réalisée en matériau carbone, un circuit électrique fonctionnel peut être défini à un endroit précis sur la couche de support de façon simple et fiable. En outre, lorsque plusieurs circuits électriques fonctionnels sont prévus, ils peuvent tous être réalisés dans la ou les couches fonctionnelles, ce qui limite les opérations de réalisation de l’élément de garnissage et simplifie le positionnement relatif des différents circuits électriques fonctionnels sur la couche de support.
Selon d’autres caractéristiques de l’élément de garnissage selon l’invention, prises isolément ou selon toute combinaison techniquement envisageable :
- l’élément de garnissage comprend une couche de décor s’étendant en regard de la face externe de la couche de support et formant la surface externe de l’élément de garnissage ;
- la surface externe de l’élément de garnissage est formée par la couche de support et/ou par la couche fonctionnelle ;
- l’élément de garnissage comprend une couche fonctionnelle externe s’étendant sur au moins une partie de la face externe de la couche de support et une couche fonctionnelle interne s’étendant sur au moins une partie de la face interne de la couche de support, les motifs des couches fonctionnelles externe et interne formant un circuit capacitif de sorte à former une surface tactile sur au moins une partie de la surface externe de l’élément de garnissage ;
- le motif de la couche fonctionnelle forme un circuit résistif souple de sorte à former un capteur de pression sur au moins une partie de la surface externe de l’élément de garnissage ;
- l’élément de garnissage comprend une couche fonctionnelle externe et une couche fonctionnelle interne, la couche fonctionnelle externe étant séparée de la couche fonctionnelle interne par la couche de support ou par une couche flexible, les motifs de la couche fonctionnelle externe et de la couche fonctionnelle interne formant un circuit capacitif dont la capacité varie selon la distance séparant la couche fonctionnelle externe de la couche fonctionnelle interne, ladite distance variant par écrasement réversible de la couche de support ou de la couche flexible lorsqu’une pression est exercée sur la surface externe de l’élément de garnissage ;
- la couche de support est réalisée en un matériau composite comprenant des fibres naturelles dans une matrice en polypropylène ;
- le motif est formé dans une couche fonctionnelle s’étendant sur la face externe de la couche de support, ledit motif formant une partie fonctionnelle d’un circuit électrique, ledit circuit électrique comprenant une partie d’alimentation s’étendant sur la face interne de la couche de support, ladite partie d’alimentation étant connectée électriquement à la source de courant et à la partie fonctionnelle du circuit électrique au travers de la couche de support ;
- la partie d’alimentation est connectée électriquement à la partie fonctionnelle par au moins un élément de connexion s’étendant dans la couche de support, ledit élément de connexion étant formé par un matériau conducteur s’étendant dans une ouverture traversante formée dans la couche de support ;
- la couche fonctionnelle forme une zone mise à la terre en dehors du motif agencée pour protéger de décharges électrostatiques le circuit électrique formé par le motif et/ou un autre circuit électrique de l’élément de garnissage ; et
- la couche fonctionnelle est formée par un film collé ou laminé sur au moins une partie de la face interne et/ou sur au moins une partie de la face externe de la couche de support.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de réalisation d’un élément de garnissage tel que décrit ci-dessus, comprenant les étapes suivantes :
- prévoir une couche de support,
- appliquer une couche en matériau carbone sur au moins une partie de la face externe et/ou sur au moins une partie de la face interne de la couche de support,
- découper la couche en matériau carbone sur toute son épaisseur de sorte à former un motif comprenant au moins une zone conductrice en matériau carbone et au moins une zone non conductrice formée par une ouverture traversante dans la couche en matériau carbone de sorte à obtenir un circuit électrique,
- connecter électriquement la zone conductrice du motif de la couche de renfort à une source de courant.
Selon une autre caractéristique du procédé selon l’invention, la couche en matériau carbone est découpée par attaque laser, attaque chimique, fraisage ou perçage mécanique dans le matériau carbone.
D’autres aspects et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la est une représentation schématique en coupe d’une partie d’un élément fonctionnel selon un mode de réalisation de l’invention,
- la est une représentation schématique en coupe d’une partie d’un élément fonctionnel selon un autre mode de réalisation de l’invention,
- la est une représentation schématique en coupe d’une partie d’un élément fonctionnel selon encore un autre mode de réalisation de l’invention,
- la est une représentation schématique en coupe d’une partie d’un élément fonctionnel au cours d’une étape d’un procédé de réalisation de l’élément de garnissage,
- la est une représentation schématique en coupe d’une partie d’un élément fonctionnel au cours d’une autre étape d’un procédé de réalisation de l’élément de garnissage,
- la est une représentation schématique en coupe d’une partie d’un élément fonctionnel au cours d’encore une autre étape d’un procédé de réalisation de l’élément de garnissage,
- la est une représentation schématique d’un autre exemple de motif réalisé dans une couche fonctionnelle d’un élément de garnissage selon l’invention pour former un capteur de force,
- la est une représentation schématique d’un autre exemple de motif réalisé dans une couche fonctionnelle d’un élément de garnissage selon l’invention pour former une surface tactile,
- la est une représentation schématique d’un exemple autre de motif réalisé dans une couche fonctionnelle d’un élément de garnissage selon l’invention pour former une partie d’un circuit capacitif,
- la est une représentation schématique d’un autre exemple de motif réalisé dans une couche fonctionnelle d’un élément de garnissage selon l’invention pour former une autre partie d’un circuit capacitif,
- la est une représentation schématique du circuit capacitif formé par les motifs des Figs. 9 et 10,
– la est une représentation schématique d’une pluralité de motifs réalisés dans une couche fonctionnelle d’un élément de garnissage selon l’invention afin de réaliser plusieurs fonctions sur la surface externe de l’élément de garnissage,
- la est une représentation schématique en coupe du fonctionnement d’un motif réalisé dans une couche fonctionnelle formant un circuit capacitif pour former un capteur de proximité,
- la est une représentation schématique en coupe d’un élément de garnissage comprenant un capteur de pression selon un mode de réalisation, et
- la est une représentation schématique en coupe d’un élément de garnissage comprenant un capteur de pression selon un autre mode de réalisation.
En référence aux Figs. 1 à 3, on décrit un élément de garnissage 1 de véhicule comprenant au moins une couche de support 2, une couche de décor 4 et une couche fonctionnelle 6. Un tel élément de garnissage est par exemple destiné à former un panneau de porte, un revêtement de planche de bord ou de console centrale ou autre.
La couche de support 2 est agencée pour conférer sa forme et ses caractéristiques mécaniques à l’élément de garnissage 1, notamment sa rigidité. La couche de support 2 est ainsi par exemple réalisée en un matériau sensiblement rigide pour un panneau de porte, tel qu’un matériau plastique ou composite. Selon un mode de réalisation, la couche de support 2 est réalisé en un matériau composite comprenant des fibres naturelles dans une matrice en polypropylène, également connu sous la dénomination de NFPP pour « Natural Fibre PolyPropylene ». Les fibres naturelles sont par exemple choisies parmi le lin, le chanvre, le kénaf et/ou le bois. La couche de support 2 est par exemple formée par thermocompression dans un outil de pressage présentant la forme souhaitée de la couche de support 2, qui correspond à la forme de l’élément de garnissage 1. Ainsi, la couche de support 2 présente par exemple une forme tridimensionnelle avec des zones en reliefs. A titre d’exemple, la couche de support 2 peut par exemple comprendre une zone en saillie par rapport au reste de la couche de support 2 pour former un accoudoir.
En variante, la couche de support 2 est réalisée par injection de matière plastique, telle que du polypropylène (PP), du polycarbonate acrylonitrile butadiène styrène (PC ABS), ou autre, dans une cavité de moulage présentant la forme souhaitée. Selon une autre variante, la couche de support 2 est obtenue par fabrication additive à la forme souhaitée.La couche de support 2 comprend une face interne 8, destinée à s’étendre du côté de la partie du véhicule sur laquelle l’élément de garnissage doit être installé, telle que la porte du véhicule dans le cas d’un panneau de porte, et une face externe 10, opposée à la face interne 8, et destinée à être tournée vers l’habitacle du véhicule.
La couche de décor 4 s’étend du côté de la face externe 10 de la couche de support 2 sur au moins une partie de celle-ci. La couche de décor 4 est agencée pour conférer son aspect et son toucher à l’élément de garnissage 1. La couche de décor 4 est ainsi par exemple réalisée en un matériau souple ou rigide, présentant un aspect et/ou un toucher particulier que l’on souhaite conférer à l’élément de garnissage 1. Ainsi, la couche de décor 4 est par exemple réalisée en matériau textile, en matériau plastique, en matériau ligneux, en cuir ou similicuir ou autre. La couche de décor 4 est conformée à la face externe 10 de la couche de support 2, c’est-à-dire qu’elle épouse sensiblement la forme de la face externe 10 dans la zone de la couche de support 2 qu’elle recouvre. Selon un mode de réalisation, la couche de décor 4 recouvre toute la couche de support 2.
La couche de décor 4 comprend une face interne 12 s’étendant en regard de la face externe 10 de la couche de support 2 et une face externe 14 s’étendant vers l’extérieur de l’élément de garnissage 1 et formant la surface externe de l’élément de garnissage 1, c’est-à-dire formant la partie visible de l’élément de garnissage 1 depuis l’habitacle du véhicule. La face externe 14 peut comprendre des motifs décoratifs ou des indications à destination d’un utilisateur pour lui indiquer la présence d’une zone fonctionnelle par exemple, comme cela sera décrit ultérieurement. En variante ou en complément, la couche de décor 4 peut être translucide, au moins dans certaines zones, pour laisser passer de la lumière de la face interne 12 à la face externe 14, ce qui permet de rétroéclairer ces zones afin d’informer un utilisateur de la présence d’une zone fonctionnelle par exemple.
Selon un mode de réalisation, la couche de décor 4 est fixée directement sur la couche de support 2 (Figs. 3 et 6), auquel cas une couche de liaison 16, par exemple de la colle, un adhésif, un film polypropylène thermo-activable, s’étend entre la face externe 10 de la couche de support 2 et la face interne 12 de la couche de décor 4. En variante, une couche fonctionnelle 6 est interposée entre la couche de support 2 et la couche de décor 4, auquel cas une couche de liaison16 s’étend entre la couche fonctionnelle 6 et la face interne de la couche de décor 4 (Figs. 1 et 2). Il est entendu que la couche de décor 4 peut être fixée d’une autre façon adaptée à la couche de support 2 ou à la couche fonctionnelle 6. Une telle fixation peut par exemple être obtenu par couture, par surmoulage, par soudage ou par moussage d’une couche de laison, notamment en fonction des matériaux utilisés pour réaliser la couche de support 2 et/ou la couche de décor 4.
Selon un mode de réalisation, l’élément de garnissage 1 est dépourvu de couche de décor 4 et la surface externe 14 de l’élément de garnissage est formée par la face externe de la couche de support 2 et/ou par la couche fonctionnelle 6 s’étendant sur la couche de support 2.
La couche fonctionnelle 6 est une couche réalisée en un matériau carbone et comprenant au moins un motif 18 permettant à la couche fonctionnelle de conférer une fonctionnalité particulière à l’élément de garnissage 1, comme cela sera décrit ultérieurement. Le matériau se présente par exemple sous forme de fibres de carbone sans ensimage et/ou de fibres de carbone recyclées. Le fait ne pas avoir d’ensimage permet d’améliorer les propriétés électriques du motif 18. Le motif 18 présente ainsi une meilleure conductivité et une meilleure continuité de contact électrique après la mise en forme tridimensionnelle de l’élément de garnissage, comme cela sera décrit ultérieurement. La couche fonctionnelle 6 présente par exemple une épaisseur sensiblement comprise entre 20 µm et 200 µm. En complément la couche de carbone peut également comprendre du polypropylène, par exemple en quantité inférieure ou égale à 40% en poids de la composition de la couche fonctionnelle.
Selon un mode de réalisation, la couche fonctionnelle 6 est agencée pour former une couche de renfort de la couche de support 2. Une telle couche de renfort améliore les propriétés mécaniques de l’élément de garnissage, particulièrement en termes de rigidité et d’auto-portance, plus particulièrement lors que la couche de support 2 est réalisée en un matériau composite. Selon un mode de réalisation, la couche fonctionnelle 6 est formée par un film collé ou laminé sur la couche de support 2. Dans ce cas, la couche fonctionnelle ne forme pas nécessairement une couche de renfort de la couche de support 2.
La couche fonctionnelle 6 s’étend sur au moins une partie de la face interne 8 ou sur au moins une partie de la face externe 10 de la couche de support 2 selon la fonction à réaliser, comme cela sera décrit ultérieurement. Dans le cas d’une couche de renfort, la couche fonctionnelle 6 est plus particulièrement appliquée sur des zones de la couche de support 2 nécessitant d’être renforcées. Selon un mode de réalisation, la couche fonctionnelle 6 s’étend sur toute la surface de la face interne 8 ou de la face externe 10 de la couche de support. Selon un mode de réalisation, la couche fonctionnelle 6 est appliquée directement sur la couche de support 2, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de couche intermédiaire entre la couche de support 2 et la couche fonctionnelle 6. La couche fonctionnelle 6 est conformée à la partie de la face de la couche de support 2 qu’elle recouvre, c’est-à-dire que la couche de renfort 6 épouse la forme de cette partie de la face de la couche de support 2.
Le motif 18 comprend au moins une zone conductrice 20 formée par le matériau carbone de la couche fonctionnelle 6 et au moins une zone non conductrice 22 formée par une ouverture traversante dans la couche fonctionnelle 6. Les formes de la zone conductrice 20 et de la zone non conductrice 22, dont des exemples sont représentés sur les Figs. 7 à 12, sont agencées pour former au moins une partie d’un circuit électrique fonctionnel réalisant une fonction particulière lorsque la zone conductrice 20 est alimentée en électricité. En d’autres termes, le motif 18 est tel que la couche fonctionnelle 6 définit au moins un circuit électrique permettant de réaliser la fonction voulue lorsque le circuit est alimenté. Selon la fonction souhaitée, plusieurs zones conductrices 20 et zones non conductrices 22 distinctes peuvent être prévues.
Les fonctions réalisées par le ou les circuits électriques sont des fonctions d’interaction avec un passager du véhicule sur la surface externe 14 de l’élément de garnissage. Autrement dit, les fonctions réalisées font partie de l’interface homme-machine du véhicule, les passagers du véhicule pouvant interagir avec la surface externe 14 de l’élément de garnissage pour activer, commander et/ou influencer la fonction réalisée par le circuit électrique formé par le motif 18.
Selon le mode de réalisation représenté sur la , le motif 18 est agencé pour former un circuit électrique sur la face externe 10 de la couche de support 2, entre celle-ci et la couche de décor 4, par exemple un circuit résistif tel que cela sera décrit ultérieurement.
Selon le mode de réalisation représenté sur les Figs. 2 et 14, le motif 18 est agencé pour former un circuit capacitif avec un autre motif s’étendant sur la face opposée de l’élément de support 2. Dans ce cas, l’élément de garnissage comprend une deuxième couche fonctionnelle6 dont le motif 18 forme avec le motif 18 de la première couche fonctionnelle6 un circuit capacitif. Plus particulièrement, l’élément de garnissage 1 comprend une couche fonctionnelleinterne 26 s’étendant sur au moins une partie de la face interne 8 de la couche de support 2 et une couche fonctionnelleexterne 28 s’étendant sur au moins une partie de la face externe 10 de la couche de support 2, le motif 18 de la couche fonctionnelle interne 26 et le motif 18 de la couche fonctionnelle externe 28 s’étendant en regard l’un de l’autre. La forme des motifs 18 est agencée pour que le circuit capacitif génère un champ capacitif vers la surface externe 14 de l’élément de garnissage 1 lorsque les motifs sont alimentés en électricité. Ainsi, les motifs 18 de la couche fonctionnelle interne 26 et de la couche fonctionnelle externe 28 forment une surface tactile sur la surface externe 14 de l’élément de garnissage en regard du motif 18 de la couche fonctionnelle externe 28. Une telle surface tactile peut être utilisée pour piloter le fonctionnement de certaines fonctions du véhicule, telles que l’actionnement de la vitre d’une fenêtre dans le cas d’un panneau de porte, lorsqu’un utilisateur touche la surface tactile ou un autre réglage. Il est entendu que lorsque deux couches fonctionnelle 6 sont prévues sur les faces opposées de la couche de support 2, celles-ci n’ont pas nécessairement les mêmes dimensions. Notamment, les dimensions de l’une des deux couches fonctionnelle peuvent être limitées à celles strictement nécessaires pour former le motif 18 en regard du motif 18 formé dans l’autre couche fonctionnelle.
Selon le mode de réalisation de la , la couche de support 2 est souple et est susceptible d’être écrasée lorsqu’une pression est exercée sur la surface externe de l’élément de garnissage 1, par exemple par un doigt comme représenté sur la . L’écrasement est réversible, c’est-à-dire que la couche de support 2 est déformable élastiquement, lorsque la pression cesse d’être exercée. Selon ce mode de réalisation, les motifs 18 formés sur la couche fonctionnelle interne 26 et sur la couche fonctionnelle externe 28 forment un circuit capacitif 27 dont la capacité varie en fonction de la distance séparant la couche fonctionnelle interne 26 de la couche fonctionnelle externe 28. Ainsi, en écrasant la couche de support 2 au droit des motifs 18, on rapproche les motifs l’un de l’autre ce qui fait varier la capacité du circuit capacitif 27 et permet de réaliser un capteur de force dans l’élément de garnissage. La force avec laquelle la pression est exercée peut être déterminée en mesurant la capacité du circuit capacitif 27, celle-ci augmentant à mesure que la distance séparant les motifs diminue, c’est-à-dire à mesure que la force exercée sur la surface externe 14 augmente.
En variante de ce mode de réalisation, le capteur de force peut être réalisé par deux couches fonctionnelles 6 s’étendant sur la face externe 10 de la couche de support 2 et séparées par une couche flexible 29 comme représenté sur la . Dans ce cas, c’est la couche flexible 29 qui est déformable élastiquement de façon à permettre de rapprocher les motifs 18 des deux couches fonctionnelles 6 lorsqu’une pression est exercée sur la surface externe 14 de l’élément de garnissage pour faire varier la capacité d’un circuit capacitif 27 formé entre les deux couches fonctionnelles 6. La couche flexible 29 est par exemple une couche de mousse et/ou une couche de matériau adhésif. La couche flexible 29 isole électriquement les deux couches fonctionnelles 6.
Un exemple de forme de motifs 18 permettant de réaliser un circuit capacitif dit « multi-touch » (toucher multiple) est représenté sur les Figs. 9 à 11. Sur la , le motif 18 formé dans la couche fonctionnelle externe 28 est représenté. Le motif 18 comprend plusieurs lignes sensiblement parallèles de zones conductrices 20 séparées par des lignes de zones non conductrices 22. Chaque zone conductrice 20 est formée par une succession de pavés 30 connectés en série et reliés à une borne 24. Sur la , le motif 18 formé dans la couche fonctionnelle interne 26 est représenté. Le motif 18 comprend plusieurs colonnes sensiblement parallèles de zones conductrices 20 séparées par des colonnes de zones non conductrices 22. Chaque zone conductrice 20 est formée par une succession de pavés 32 connectés en série et reliés à une borne 24. Sur la , on a représenté le circuit capacitif formé par les motifs 18 des Figs. 9 et 10. Le motif 18 de la couche fonctionnelle interne 26 est disposé sur la face interne 8 de la couche de support 2 de telle sorte que les pavés 32 s’étendent en regard des ouvertures traversantes des zones non conductrices 22 du motif 18 de la couche externe 28 qui est disposé sur la face externe 10 de la couche de support 2. Le circuit capacitif présente ainsi une forme de damier dont les cases d’une couleur s’étendent sur une face de la couche de support 2 et dont les cases de l’autre couleur s’étendent sur l’autre face de la couche de support 2.
En variante, selon l’exemple de motif 18 représenté sur la , un circuit capacitif formé sur une seule face de la couche de support 2 peut être réalisé pour former une surface tactile dite « touch slider » (curseur tactile) sur la surface externe 14 de l’élément de garnissage. Ce motif 18 s’étend par exemple sur la face externe 10 de la couche de support 2 uniquement. Il comprend une rangée de zones conductrices 20, chacune reliée à une borne 24 et présentant une forme de pointe de flèche. Les zones conductrices 20 sont séparées par des zones non conductrices 22 également en forme de pointe de flèche et délimitant les zones conductrices 20. Une telle surface tactile est par exemple utilisée en faisant glisser le doigt le long de la rangée, par exemple pour modifier la valeur d’un paramètre commandé par un utilisateur, tel qu’une température, un volume sonore, un débit de ventilation, une ouverture de vitre ou autre.
Sur la , on a représenté un motif 18 formant un capteur de proximité autour de la surface externe 14 de l’élément de garnissage. Un tel motif 18 comprend plusieurs zones conductrices 20 formées de pistes distinctes séparées par des zones non conductrices 22. Les pistes sont chacune reliées à un connecteur 25 au niveau de leur extrémité, formant une borne de connexion 24. Un tel capteur de proximité permet de détecter la présence d’une partie du corps d’un passager, telle qu’une main ou un doigt, dans une zone autour de la surface externe 14 de l’élément de garnissage 1, afin de détecter les mouvements de cette partie du corps dans la zone de détection. Selon le mode de réalisation de la , le motif 18 entoure une zone centrale 27 qui peut être utilisée pour former un autre circuit électrique réalisant une fonction différente, telle que les fonctions décrites précédemment, et/ou pour recevoir un dispositif d’affichage, permettant d’afficher des informations sur la surface externe 14 de l’élément de garnissage 1, ou être laissée en l’état. Le motif 18 est entouré par le reste de la couche de renfort 6 qui peut être connectée au connecteur 25 pour réaliser une mise à la masse des circuits électriques, comme cela sera décrit ultérieurement. Comme représenté sur la , lorsqu’un utilisateur approche un doigt de la surface externe 14 de l’élément de garnissage 1 au voisinage du capteur de proximité, la capacité du circuit capacitif formant ce capteur augmente et en mesurant cette capacité, il est possible de déterminer la présence du doigt dans la zone de détection et la distance séparant le doigt de la surface externe 14 de l’élément de garnissage.
Selon le mode de réalisation représenté sur la , le motif 18 est agencé pour former un circuit résistif souple. Dans ce cas, la couche fonctionnelle 6 s’étend sur la face interne 8 de la couche de support 2. Par souple, on entend que le circuit résistif est apte à se déformer lorsqu’une pression est effectuée sur la surface externe 14 de l’élément de garnissage, cette déformation modifiant une valeur caractéristique du circuit de sorte à permettre une détection d’un appui sur la surface externe 14. Ainsi, le motif 18 forme un capteur de pression sur une partie de la surface externe 14 de l’élément de garnissage en regard du motif 18. Un tel capteur peut par exemple être utilisé pour piloter le fonctionnement de certaines fonctions du véhicule notamment en formant par exemple un interrupteur ou un capteur d’effort continu. Le cas échéant, la couche de décor 4 est appliquée directement sur la face externe 10 de la couche de support 2. Une forme de motif 18 permettant de réaliser un tel capteur d’effort, ou jauge de force, est représenté sur la . Le motif 18 comprend une zone conductrice 20 s’étendant entre deux bornes 24 et en forme de bande suivant un cheminement particulier. La bande est délimitée par une zone non conductrice 22. En variante, le motif réalise la fonction d’interrupteur ou de bouton tout ou rien ou bien une caption proportionnelle à la force appliquée, selon par exemple l’organe commandé par ce circuit.
Il est entendu qu’une même couche fonctionnelle 6 ou deux couches fonctionnelles sur chaque face peuvent comprendre plusieurs motifs 18 en des zones différentes afin de réaliser différentes fonctions sur les différentes zones correspondantes de la surface externe 14 de l’élément de garnissage 1. Ainsi, par exemple, un motif 18 formant un circuit résistif chauffant est prévu sur la face externe 10 de la couche de support 2 dans une première zone et un autre motif 18 formant un capteur de pression est prévu sur la face interne 8 de la couche de support 2 dans une deuxième zone, le capteur de pression permettant par exemple de commander la surface chauffante. En variante, plusieurs motifs distincts formant des circuits électriques distincts sont par exemple prévus. Dans certains cas, les fonctions ont été décrites en référence à un positionnement particulier de la couche fonctionnelle sur l’une des faces de la couche de support 2. Il est cependant entendu que les mêmes fonctions pourraient être réalisées en plaçant la couche fonctionnelle 6 sur l’autre face de la couche de support 2.
Le ou chaque motif 18 est alimenté en électricité par au moins une source de courant (non représentée) connectée électriquement à la ou aux zones conductrices 20 du motif 18, par exemple connectée à chaque borne 24 des motifs 18. La source de courant est connectée à la zone conductrice 20 par exemple par un câble électrique 34 connecté directement (Figs. 2 et 3) ou par l’intermédiaire d’un connecteur électrique 36 à la zone conductrice 20 du motif 18 ( ). Lorsque le motif 18 s’étend sur la face externe 10 de la couche de support 2, le câble électrique 34 passe par exemple par une ouverture traversante 38 pratiquée dans la couche de support 2, la zone conductrice 20 du motif 18 s’étendant par exemple sur une partie ou autour d’une partie de l’ouverture traversante 38. Lorsqu’un connecteur 36 est prévu, celui-ci s’étend par exemple dans l’ouverture traversante 38 de la face interne 8 à la face externe 10 de la couche de support 2, comme représenté sur la . Le câble électrique 34 est alors connecté au connecteur électrique 36 du côté de la face interne 8 de la couche de support 2 et le connecteur électrique 36 est connecté à la zone conductrice 20 du côté de la face externe 10 de la couche de support 2. Le câble électrique 34 est par exemple connecté au système électrique du véhicule qui forme alors la source de courant. Lorsqu’une couche fonctionnelle 6 est prévue de chaque côté de la couche de support 2, chaque couche fonctionnelle 6 est alimentée en courant par une ou plusieurs sources de courant.
En variante non représentée, le motif 18 forme une partie fonctionnelle d’un circuit électrique sur l’une des faces de la couche de support 2, par exemple la face externe 10. Le circuit électrique comprend alors une partie d’alimentation s’étendant sur l’autre face de la couche de support 2, par exemple la face interne 8. La partie fonctionnelle présente la forme souhaitée pour que le circuit électrique réalise la fonction souhaitée, comme décrit précédemment, et la partie d’alimentation comprend les bornes de connexion 24 du circuit qui sont connectée électriquement à la source de courant. La partie d’alimentation est connectée électriquement à la partie fonctionnelle par au moins élément de connexion s’étendant dans la couche de support 2. L’élément de connexion est par exemple formé par un matériau conducteur remplissant une ouverture traversant la couche de support 2 entre la partie d’alimentation et la partie fonctionnelle du circuit. La partie d’alimentation peut être formée par un motif s’étendant dans une couche fonctionnelle 6 s’étendant sur l’autre face de la couche de support 2. En variante, lorsque seule une couche fonctionnelle 6 est prévue, seules les pistes formant la partie d’alimentation peuvent être formées en matériau carbone sur l’autre face de la couche de support 2. Un tel mode de réalisation peut faciliter la connexion du circuit électrique à la source de courant lorsque le circuit s’étend principalement sur une face de la couche de support 2 tandis que la source de courant est disposée du côté de l’autre face de la couche de support 2.
Comme indiqué précédemment, la couche fonctionnelle 6 peut former une zone de mise à la terre en dehors du ou des motifs 18 formés dans cette couche fonctionnelle 6. Une telle zone de mise à la terre permet de protéger le ou les circuits électriques de décharges électrostatiques susceptibles d’endommager le ou les circuits électriques. Pour ce faire, la zone de mise à la terre est connectée électriquement au(x) circuit(s) électrique(s) par exemple au niveau d’un connecteur, comme représenté sur la . En variante ou en complément, la couche fonctionnelle 6 permet la mise à la terre d’un ou de plusieurs circuits électriques de l’élément de garnissage 1 distincts du ou des circuits formés dans la couche fonctionnelle 6. Ainsi, le ou les circuits prévus sur une carte de circuits imprimés peuvent être protégés de décharges électrostatiques en connectant la sortie de mise à la terre de la carte de circuits imprimés à la zone de mise à la terre de la couche fonctionnelle 6.
Selon un mode de réalisation particulier, l’élément de garnissage peut comprendre un revêtement transparent ou translucide s’étendant sur la couche de décor 4 ou sur la couche de support et/ou la couche fonctionnelle 6, au travers duquel la couche de décor 4 ou la couche de support et/ou la couche fonctionnelle 6 est visible. Un tel revêtement est par exemple un verni ou un film translucide, par exemple à base de polypropylène permettant de protéger la couche de décor 4 ou la couche de support 2 et/ou la couche fonctionnelle et éviter notamment la dégradation du ou des motifs 18.
L’élément de garnissage décrit ci-dessus permet d’intégrer une ou plusieurs fonctions en surface de l’élément de garnissage de façon simple, fiable et économique en intégrant le ou les circuits électriques permettant de réaliser ces fonctions dans une couche fonctionnelle 6 de la couche de support 2.
Un procédé de réalisation d’un élément de garnissage selon un mode de réalisation décrit précédemment va à présent être décrit en référence aux Figs. 4 à 6.
On prévoit tout d’abord une couche de support 2 sur laquelle est déposée une couche en matériau carbone 40. La couche en matériau carbone 40 est déposée sur toute ou partie de la face interne 8 ou externe 10 de la couche de support 2 selon la fonction souhaitée, comme décrit précédemment. Selon un mode de réalisation, une couche en matériau carbone 40 est déposée sur la face interne 8 et une autre est déposée sur la face externe 10 de la couche de support 2. Sur la , la couche en matériau carbone 40 s’étend sur la face interne 8 de la couche de support 2, dans le but de réaliser un capteur de pression, comme décrit en référence aux Figs. 3 et 7. Le dépôt de la couche en matériau carbone 40 est par exemple obtenu par l’assemblage d’un mat de fibres de carbone et de fibres de polypropylène issu d’un procédé d’aiguilletage et appliqué sur la couche de support 2. Selon un mode de réalisation, la couche en matériau carbone 40 forme une couche de renfort de la couche de support 2.
Comme représenté sur la , le motif 18 est ensuite réalisé dans la couche en matériau carbone 40. Pour ce faire, au moins une ouverture traversante est formée de part en part dans la couche en matériau carbone 40 afin de réaliser la zone non conductrice 22. Par « de part en part », on entend que la couche en matériau carbone 40 est découpée sur toute son épaisseur. La forme de la ou des ouvertures traversantes dans la couche en matériau carbone 40 définissent la forme du motif 18 et de la ou des zones conductrices 20 de celui-ci. Selon le mode de réalisation de la , la couche de carbone 40 est creusée au moyen d’un rayonnement laser 42, ce qui permet de définir la forme du motif 18 de façon très précise. En variante, la couche en matériau carbone 40 est découpée par attaque chimique, par fraisage ou par perçage mécanique dans le matériau carbone. Comme décrit précédemment, plusieurs motifs 18 peuvent être prévus dans la couche fonctionnelle 6.
Il est entendu que le ou les motifs 18 pourraient également être réalisés avant l’application de la ou des couches en matériau carbone 40 sur la couche de support 2.
Le cas échéant, la couche de décor 4 est ensuite fixée, par exemple par collage, sur la couche de support 2 et/ou sur la couche fonctionnelle 6, comme représenté sur la .
Le cas échéant, un revêtement transparent ou translucide est appliqué sur la couche de décor 4 ou sur la couche de support 2 et/ou sur la couche fonctionnelle 6.
La ou les zones conductrices 20 sont ensuite connectées à une ou plusieurs sources de courant, par exemple lors du montage de l’élément de garnissage 1 sur le véhicule. Lorsqu’un connecteur électrique 36 est prévu, celui-ci est par exemple introduit dans une ouverture traversante 38 préalablement réalisée dans la couche de support 2.
Une étape de mise en forme tridimensionnelle de la couche de support 2 peut être prévue pour conférer à l’élément de garnissage la forme souhaitée. Cette étape peut être réalisée avant ou après l’assemblage de la couche de décor 4 et/ou l’application du revêtement.
Le procédé est donc particulièrement simple et peu coûteux à mettre en œuvre. En outre, le positionnement du ou des motifs 18 peut être assuré de façon précise.

Claims (13)

  1. Elément de garnissage (1) de véhicule comprenant au moins une couche de support (2), comprenant une face interne (8) et une face externe (10), et au moins une couche fonctionnelle (6) en matériau carbone s’étendant sur au moins une partie de la face interne (8) et/ ou sur au moins une partie de la face externe (10) de la couche de support (2), caractérisé en ce qu’au moins une partie de ladite couche fonctionnelle (6) définit au moins un motif (18) comprenant au moins une zone conductrice (20) en matériau carbone et au moins une zone non conductrice (22) formée par une ouverture traversante dans la couche fonctionnelle (6), ladite zone conductrice (20) étant alimentée par une source de courant connectée électriquement à la zone conductrice (20), le motif (18) formant au moins une partie d’un circuit électrique agencé pour réaliser une fonction d’interaction avec un passager du véhicule sur une surface externe (14) de l’élément de garnissage.
  2. Elément de garnissage selon la revendication 1, comprenant en outre une couche de décor (4) s’étendant en regard de la face externe (10) de la couche de support (2) et formant la surface externe (14) de l’élément de garnissage.
  3. Elément de garnissage selon la revendication 1, dans lequel la surface externe (14) de l’élément de garnissage est formée par la couche de support (2) et/ou par la couche fonctionnelle (6).
  4. Elément de garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une couche fonctionnelle externe (6, 28) s’étendant sur au moins une partie de la face externe (10) de la couche de support (2) et une couche fonctionnelle interne (6, 26) s’étendant sur au moins une partie de la face interne (8) de la couche de support (2), les motifs (18) des couches fonctionnelles (6) externe (28) et interne (26) formant un circuit capacitif de sorte à former une surface tactile sur au moins une partie de la surface externe de l’élément de garnissage.
  5. Elément de garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le motif (18) de la couche fonctionnelle (6) forme un circuit résistif souple de sorte à former un capteur de pression sur au moins une partie de la surface externe de l’élément de garnissage.
  6. Elément de garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel comprenant une couche fonctionnelle externe (6, 28) et une couche fonctionnelle interne (6, 26), la couche fonctionnelle externe (28) étant séparée de la couche fonctionnelle interne (26) par la couche de support (2) ou par une couche flexible (29), les motifs (18) de la couche fonctionnelle externe (28) et de la couche fonctionnelle interne (26) formant un circuit capacitif (27) dont la capacité varie selon la distance séparant la couche fonctionnelle externe (28) de la couche fonctionnelle interne (26), ladite distance variant par écrasement réversible de la couche de support (2) ou de la couche flexible (29) lorsqu’une pression est exercée sur la surface externe (14) de l’élément de garnissage.
  7. Elément de garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la couche de support (2) est réalisée en un matériau composite comprenant des fibres naturelles dans une matrice en polypropylène.
  8. Elément de garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le motif (18) est formé dans une couche fonctionnelle (6) s’étendant sur la face externe (10) de la couche de support (2), ledit motif formant une partie fonctionnelle d’un circuit électrique, ledit circuit électrique comprenant une partie d’alimentation s’étendant sur la face interne (8) de la couche de support (2), ladite partie d’alimentation étant connectée électriquement à la source de courant et à la partie fonctionnelle du circuit électrique au travers de la couche de support (2).
  9. Elément de garnissage selon la revendication 8, dans lequel la partie d’alimentation est connectée électriquement à la partie fonctionnelle par au moins un élément de connexion s’étendant dans la couche de support (2), ledit élément de connexion étant formé par un matériau conducteur s’étendant dans une ouverture traversante formée dans la couche de support (2).
  10. Elément de garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la couche fonctionnelle (6) forme une zone mise à la terre en dehors du motif (18) agencée pour protéger de décharges électrostatiques le circuit électrique formé par le motif (18) et/ou un autre circuit électrique de l’élément de garnissage.
  11. Elément de garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la couche fonctionnelle (6) est formée par un film collé ou laminé sur au moins une partie de la face interne (8) et/ou sur au moins une partie de la face externe (10) de la couche de support (2).
  12. Procédé de réalisation d’un élément de garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant les étapes suivantes :
    - prévoir une couche de support (2),
    - appliquer une couche en matériau carbone (40) sur au moins une partie de la face externe (10) et/ou sur au moins une partie de la face interne (8) de la couche de support (2),
    - découper la couche en matériau carbone (40) sur toute son épaisseur de sorte à former un motif (18) comprenant au moins une zone conductrice (20) en matériau carbone et au moins une zone non conductrice (22) formée par une ouverture traversante dans la couche en matériau carbone de sorte à obtenir un circuit électrique,
    - connecter électriquement la zone conductrice (20) du motif (18) de la couche fonctionnelle (6) à une source de courant.
  13. Procédé de réalisation selon la revendication 12, dans lequel la couche en matériau carbone (40) est découpée par attaque laser, attaque chimique, fraisage ou perçage mécanique dans le matériau carbone.
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