FR3117060A1 - Pièce d’équipement de véhicule automobile et procédé de fabrication associé - Google Patents
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Abstract
Pièce d’équipement de véhicule automobile et procédé de fabrication associé
L’invention concerne une pièce (10) d’équipement de véhicule automobile, comportant : un premier (12) et un deuxième (14) corps composites ; et un écarteur (16) pris en sandwich entre les premier et deuxième corps composites ;
le premier corps composite (12) comportant une partie centrale (34) et une partie périphérique (36) inclinées l’une par rapport à l’autre ;
chacun desdits premier et deuxième corps composites comprenant une pluralité de fibres structurelles (22) dans une matrice (24) polymère ;
la pièce d’équipement comprenant en outre une couche (18) de parement plastique, au contact du premier corps composite.
Une jonction (32) entre les corps composites comporte un talon (44) en saillie autour de la partie périphérique (36) du premier corps composite ; et la couche (18) de parement recouvre au moins partiellement ledit talon.
Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
La présente invention concerne une pièce d’équipement de véhicule automobile, du type comportant : un premier et un deuxième corps composites ; et un écarteur pris en sandwich entre les premier et deuxième corps composites ; les premier et deuxième corps composites étant au contact l’un de l’autre au niveau d’une jonction refermée sur elle-même ; le premier corps composite comportant une partie centrale et une partie périphérique inclinées l’une par rapport à l’autre ; et une zone intermédiaire recourbée, reliant la partie centrale et la partie périphérique ; chacun desdits premier et deuxième corps composites comprenant une pluralité de fibres structurelles dans une matrice polymère ; la pièce d’équipement comprenant en outre une première couche de parement, au contact du premier corps composite, ladite première couche de parement étant formée d’un matériau plastique.
De telles pièces d’équipement, notamment décrites dans le document FR3014731, allient une masse faible à de bonnes caractéristiques mécaniques. En effet, ces pièces sont généralement destinées à être supportées uniquement en leur périphérie. Par exemple, les tablettes de coffre sont typiquement supportées par quelques saillies situées sur les garnitures latérales de coffre.
Afin de permettre aux pièces d’équipement de supporter des charges élevées, il est connu d’utiliser des fibres structurelles longues dans les corps composites. Par « longues », on entend que les fibres structurelles présentent une longueur moyenne supérieure à 20 cm.
Cependant, ces fibres longues sont peu mobiles les unes par rapport aux autres. Lors d’une fabrication de la pièce par thermoformage, les fibres sont susceptibles d’écraser aléatoirement les bords de l’écarteur, ce qui confère une apparence irrégulière et inesthétique aux bords des pièces.
Un tel effet est d’autant plus marqué que l’angle des bords avec la verticale est faible. Ainsi il est difficile d’obtenir des bords présentant un angle inférieur ou égal à 10° par rapport à la verticale. Cela oblige à ce que les saillies servant de support présentent une longueur importante ce qui n’est pas souhaitable pour des raisons esthétiques et de résistance au cisaillement de ces saillies.
En outre, il existe une demande de pièces d’équipement munies de deux faces recouvertes de revêtements différents, afin d’adapter ledit revêtement à l’usage qui est fait de la pièce. Il est notamment souhaitable de munir les pièces d’équipement d’une face textile et d’une face recouverte d’un revêtement plastique.
Généralement, ce résultat est obtenu en collant une couche du matériau approprié sur chaque face de la pièce d’équipement. Dans le cas du revêtement plastique, la tranche de ladite couche reste visible sur les bords de la pièce, ce qui engendre des risques d’arrachement et une esthétique dégradée.
Afin de résoudre ces problèmes, l’invention a pour objet une pièce d’équipement du type précité, dans lequel la jonction comporte un talon en saillie autour de la partie périphérique du premier corps composite ; et la première couche de parement recouvre au moins partiellement ledit talon.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, la pièce d’équipement comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- une face du talon comporte une portion interne et une portion externe, la portion interne étant recouverte par la première couche de parement, la portion externe, disposée autour de la portion interne, étant à l’écart de ladite première couche de parement ;
- la partie centrale et la partie périphérique du premier corps composite sont inclinées l’une par rapport à l’autre d’un angle compris entre 80° et 90°, préférentiellement compris entre 85° et 90° ;
-les fibres structurelles du premier et/ou du deuxième corps composite sont des fibres longues présentant une longueur moyenne supérieure à 20 cm ;
- la matrice polymère comprend un polymère thermoplastique, de préférence un polypropylène ;
- le matériau plastique de la première couche de parement comprend un élastomère thermoplastique, de préférence un polyuréthane ;
- la pièce d’équipement comprend en outre une deuxième couche de parement, au contact du deuxième corps composite, ladite deuxième couche étant de préférence formée d’un matériau textile.
L’invention se rapporte en outre à un procédé de fabrication d’une pièce d’équipement telle que décrite ci-dessus, comprenant successivement les étapes suivantes : formation d’un empilement comprenant : une première et une deuxième nappes de base, et l’écarteur disposé entre lesdites première et deuxième nappes de base ; chauffage et compression de l’empilement dans un premier moule pour conduire à une pièce intermédiaire comprenant les premier et deuxième corps composites, formés à partir respectivement de la première et de la deuxième nappe de base ; ledit premier moule étant configuré de sorte à former la jonction entre les premier et deuxième corps composites, ladite jonction comprenant le talon en saillie autour de la partie périphérique du premier corps composite ; placement de la pièce intermédiaire dans un deuxième moule à injection ; et formation de la première couche de parement par injection d’un matériau plastique sur le premier corps composite et sur la jonction.
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 :
- le deuxième moule à injection comprend une cavité apte à recevoir le premier corps composite, ladite cavité étant délimité par un rebord ; et le rebord de la cavité prend appui sur le talon durant l’étape d’injection, de sorte à assurer une étanchéité de la cavité ;
- durant l’étape d’injection, le rebord prend appui sur la portion externe de la face du talon, la portion interne étant reçue dans la cavité.
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 sur lesquels :
La représente une pièce 10 d’équipement de véhicule automobile. La pièce d’équipement 10 est par exemple une pièce structurante du véhicule automobile, 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 comprend : un premier 12 et un deuxième 14 corps composites ; un écarteur 16 ; et une première 18 et une deuxième 20 couches de parement. Les éléments précédemment énumérés de la pièce d’équipement 10 forment des couches qui s’étendent sensiblement perpendiculairement à une direction d’empilement Z.
Chacun des premier 12 et deuxième 14 corps composites comporte une pluralité de fibres structurelles 22 et une matrice 24 polymère, liant les fibres structurelles 22 entre elles.
Les fibres structurelles 22 sont par exemple choisies entre des fibres céramiques, telles que des fibres ou filaments de verre, des fibres naturelles telles que des fibres de lin, des fibres synthétiques formées de polymères organiques, ou un mélange de ces fibres.
De préférence, les fibres structurelles du premier et/ou du deuxième corps composite sont des fibres longues. Plus précisément, les fibres structurelles 22 présentent une longueur moyenne supérieure à 20 cm, plus préférentiellement supérieure à 50 cm.
La matrice 24 polymère comporte au moins un premier polymère 26. De préférence, le premier polymère 26 est thermofusible, plus préférentiellement thermoplastique. Le premier polymère 26 est par exemple un polypropylène.
L’écarteur 16 est avantageusement formé d’un matériau léger, tel que du papier ou du carton. Préférentiellement, l’écarteur 16 présente une structure alvéolaire ou en nid d’abeille. Dans le mode de réalisation représenté, l’écarteur 16 présente une pluralité de parois 28 sensiblement parallèles à la direction d’empilement Z.
L’écarteur 16 est pris en sandwich entre les premier 12 et deuxième 14 corps composites selon la direction d’empilement Z. Plus précisément, un bord 30 du premier corps composite 12 est fixé à un bord 31 du deuxième corps composite 14, formant une jonction 32 refermée sur elle-même dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction d’empilement Z. Les premier 12 et deuxième 14 corps composites définissent ainsi un compartiment fermé 33 recevant l’écarteur 16.
Dans le mode de réalisation représenté, le premier corps composite 12 comporte une partie centrale 34 et une partie périphérique 36 inclinées l’une par rapport à l’autre.
La partie centrale 34 est sensiblement plane et s’étend perpendiculairement à la direction d’empilement Z. La partie périphérique 36, située entre la partie centrale 34 et le bord 30, est sensiblement parallèle à la direction d’empilement. De préférence, la partie centrale 34 et la partie périphérique 36 sont inclinées l’une par rapport à l’autre d’un angle α compris entre 80° et 90°, plus préférentiellement compris entre 85° et 90°, encore plus préférentiellement compris entre 87° et 90°.
Le premier corps composite 12 comporte en outre une zone intermédiaire 38 qui relie la partie centrale 34 et la partie périphérique 36. La zone intermédiaire 38 présente un profil recourbé.
En outre, dans le mode de réalisation représenté, le deuxième corps composite 14 s’étend sensiblement dans un plan parallèle à la partie centrale 34 du premier corps composite 12.
Chacun des premier 12 et deuxième 44 corps composites comporte une face intérieure 40, 41 et une face extérieure 42, 43. Les faces intérieures 40, 41 forment les parois du compartiment fermé 33 et sont fixées l’une à l’autre au niveau des bords 30 et 31, formant la jonction 32.
Ladite jonction 32 comporte un rebord ou talon 44, formant une saillie latérale par rapport à la partie périphérique 36 du premier corps composite 12, perpendiculairement à la direction d’empilement Z. Le talon 44 est délimité par un contour externe 45.
Comme il sera détaillé par la suite, on considère qu’au niveau du talon 44, la face extérieure 42 du premier corps composite comporte une portion interne 46 et une portion externe 48. Chacune desdites portions interne 46 et externe 48 forme une bande refermée sur elle-même. La portion interne 46 est immédiatement adjacente à la jonction 32 entre les premier 12 et deuxième 14 corps composites. La portion externe 48 est disposée autour de la portion interne 46 et adjacente au contour externe 45 du talon.
La première couche 18 de parement de la pièce d’équipement 10 est formée d’un matériau plastique, de préférence un deuxième polymère 50 thermoplastique. Plus préférentiellement, le deuxième polymère 50 est un élastomère thermoplastique tel qu’un polyuréthane.
La première couche 18 de parement forme une première surface externe de la pièce d’équipement 10. Plus précisément, la première couche 18 de parement recouvre la face extérieure 42 du premier corps composite 12, au niveau des parties centrale 34 et périphérique 36 et de la zone intermédiaire 38. En outre, la première couche de parement recouvre au moins partiellement le talon 44.
Plus précisément, dans le mode de réalisation représenté, la première couche 18 de parement recouvre la portion interne 46 de la face extérieure 42 du premier corps composite, au niveau du talon 44. En revanche, la première couche 18 de parement est à l’écart de la portion externe 48 de ladite face extérieure 42. Au niveau de ladite portion externe 48, le premier corps composite 12 est préférentiellement laissé à découvert.
De préférence, une largeur du talon 44 perpendiculairement à la direction d’empilement Z est de l’ordre de 3 mm ; et une largeur de la portion externe 48, non recouverte par la première couche 18, est de l’ordre de 2 mm.
La deuxième couche 20 de parement de la pièce d’équipement 10 est préférentiellement formée d’un matériau textile, tel qu’un matériau tissé ou non-tissé. La deuxième couche 20 de parement est par exemple réalisée en PET (polyéthylène téréphtalate).
La deuxième couche 20 de parement forme une deuxième surface externe de la pièce d’équipement 10. Plus précisément, la deuxième couche 20 de parement recouvre la face extérieure 43 du deuxième corps composite 14. Dans le mode de réalisation représenté, la deuxième couche 20 de parement recouvre en outre le contour externe 45 du talon 44.
Un procédé 100 de fabrication de la pièce d’équipement 10 va maintenant être décrit, à l’appui des figures 2, 3 et 4.
Dans une première étape 102 est formé un empilement 60 ( ) comprenant une première 62 et une deuxième 64 nappes de base et l’écarteur 16, disposé entre lesdites première et deuxième nappes de base.
Les première 62 et deuxième 64 nappes de base sont destinées à former respectivement les premier 12 et deuxième 14 corps composites. Chaque nappe de base 62, 64 comporte des fibres structurelles 22 et un premier polymère 26 destiné à former la matrice 24. Par exemple, une nappe de base 62, 64 est formée d’une superposition d’un mat de fibres structurelles 22 et d’un film de premier polymère 26, comme décrit dans le document FR3014731. Alternativement, une nappe de base 62, 64 est formée de fibres structurelles 22 mélangées à des filaments fusibles de premier polymère 26.
De préférence, l’empilement 60 comprend en outre une couche 66 textile destinée à former la deuxième couche 20 de parement. La couche 66 textile est disposée au contact de la deuxième nappe de base 64.
Dans une deuxième étape 104, l’empilement 60 est compressé à chaud dans un moule de thermoformage 70, visible à la . Le moule de thermoformage 70 comporte un premier 72 et un second 74 éléments déplaçables l’un par rapport à l’autre. Lesdits éléments forment respectivement une première 76 et une seconde 78 empreintes.
La première empreinte 76, destinée à recevoir la première nappe de base 62, est configurée de sorte à former la partie centrale 34 plane, la partie périphérique 36 inclinée et la zone intermédiaire 38 incurvée du premier corps composite 12. Les première 76 et deuxième 78 empreintes sont en outre configurées pour former le talon 44 en comprimant les première 62 et deuxième 64 nappes de base entre les premier 72 et second 74 éléments du moule 70.
Durant la deuxième étape 104 de compression à chaud, la jonction 32 entre les premier 12 et deuxième 14 corps composites est également formée par soudure des bords 30 et 31 des corps composites 12, 14.
Au cours de la deuxième étape 104 de compression à chaud, les fibres structurelles 22 longues des nappes de base 62, 64 compriment fortement les parois 28 en nid d’abeille situées au bord de l’écarteur 16. D’éventuelles irrégularités 79 ( ) liées à cette compression, peuvent ainsi se former sur la zone intermédiaire 38 incurvée du premier corps composite 12.
De préférence, durant ladite deuxième étape, la couche textile 66 adhère au premier polymère 26 de la deuxième nappe de base 64.
Après refroidissement et démoulage, une pièce intermédiaire 80, visible aux figures 2 et 3, est obtenue. Ladite pièce intermédiaire 80 est similaire à la pièce d’équipement 10 précédemment décrite, à l’exception de la première couche 18 de parement.
De préférence, le talon 44 de la pièce intermédiaire 80 conserve une élasticité par compression dans la direction d’empilement Z. En d’autres termes, les première 76 et deuxième 78 empreintes sont configurées pour que le moule 70 n’applique pas une compression maximale au talon durant la deuxième étape 104.
La pièce intermédiaire 80 comporte la deuxième couche 20 de parement fixée au deuxième corps composite 14 par le premier polymère formant la matrice 24.
Dans une troisième étape 106 d’injection, la pièce intermédiaire 80 est placée en vis-à-vis d’un moule à injection 82, visible à la . Ledit moule à injection 82 comporte une cavité 84 délimitée par un rebord, ledit rebord ayant préférentiellement la forme d’une arête 86. La cavité 84 a une surface interne 88 complémentaire de la forme souhaitée de la première couche 18 de parement.
Le moule à injection 82 comporte en outre des orifices d’injection 90 débouchant sur la cavité 84.
Le moule à injection 82 est placé de sorte que les parties centrale 34 et périphérique 36 et la zone intermédiaire 38 du premier corps composite 12 de la pièce intermédiaire 80 soit reçu dans la cavité 84. Le rebord de ladite cavité 84 prend appui sur le talon 44. Plus précisément, l’arête 86 du moule 82 prend appui sur la portion externe 48 du talon, la portion interne 46 étant reçue dans la cavité 84.
L’élasticité du talon 44 permet à l’arête 86 de comprimer légèrement ledit talon, assurant ainsi une étanchéité de la cavité 84 pour l’injection.
La compression du talon 44 par l’arête 86 est choisie pour ménager un entrefer 92, correspondant à l’épaisseur souhaitée de la première couche 18 de parement, entre la surface interne 88 et le premier corps composite 12.
Ensuite, un deuxième polymère 50 thermoplastique est injecté à l’état fluide dans la cavité 84, par les orifices 90. Le deuxième polymère 50 recouvre ainsi les parties centrale 34 et périphérique 36 et la zone intermédiaire 38 du premier corps composite 12. Les éventuelles irrégularités 79 sont ainsi masquées et comblées par ledit deuxième polymère.
Le deuxième polymère 50 recouvre également la portion interne 46 du talon 44.
Après refroidissement, la pièce d’équipement 10 ainsi obtenue est dissociée du moule à injection 82.
La zone intermédiaire 38 incurvée du premier corps composite 12 est recouverte par la première couche 18 de parement. Ainsi, les éventuelles irrégularités 79 liées à un écrasement de l’écarteur 16 par les fibres structurelles 22 sont dissimulées à l’intérieur de la pièce 10.
Par ailleurs, grâce à la formation de la première couche 18 de parement au contact du talon 44, ladite première couche 18 ne présente pas de tranche visible à l’extérieur de la pièce 10. L’aspect de ladite pièce est ainsi amélioré par rapport aux pièces d’équipement connues.
L’utilisation du talon 44 en tant que joint d’étanchéité lors de l’étape 106 d’injection permet de simplifier la réalisation du moule à injection 82, rendant le procédé facile et rapide à mettre en œuvre.
Claims (10)
- Pièce d’équipement (10) de véhicule automobile, comprenant un premier (12) et un deuxième (14) corps composites ; et un écarteur (16) pris en sandwich entre les premier et deuxième corps composites ; les premier et deuxième corps composites étant au contact l’un de l’autre au niveau d’une jonction (32) refermée sur elle-même ;
le premier corps composite (12) comportant une partie centrale (34) et une partie périphérique (36) inclinées l’une par rapport à l’autre ; et une zone intermédiaire (38) recourbée, reliant la partie centrale et la partie périphérique ;
chacun desdits premier et deuxième corps composites comprenant une pluralité de fibres structurelles (22) dans une matrice (24) polymère ;
la pièce d’équipement comprenant en outre une première couche (18) de parement, au contact du premier corps composite, ladite première couche de parement étant formée d’un matériau plastique (50) ;
la pièce d’équipement étant caractérisée en ce que : la jonction (32) comporte un talon (44) en saillie autour de la partie périphérique (36) du premier corps composite ; et la première couche (18) de parement recouvre au moins partiellement ledit talon. - Pièce d’équipement selon la revendication 1, dans laquelle une face (42) du talon comporte une portion interne (46) et une portion externe (48),
la portion interne étant recouverte par la première couche (18) de parement, la portion externe, disposée autour de la portion interne, étant à l’écart de ladite première couche de parement. - Pièce d’équipement selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la partie centrale (34) et la partie périphérique (36) du premier corps composite sont inclinées l’une par rapport à l’autre d’un angle (α) compris entre 80° et 90°, préférentiellement compris entre 85° et 90°.
- Pièce d’équipement selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les fibres structurelles (22) du premier et/ou du deuxième corps composite sont des fibres longues présentant une longueur moyenne supérieure à 20 cm.
- Pièce d’équipement selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la matrice (24) polymère comprend un polymère thermoplastique, de préférence un polypropylène.
- Pièce d’équipement selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le matériau plastique (50) de la première couche (18) de parement comprend un élastomère thermoplastique, de préférence un polyuréthane.
- Pièce d’équipement selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une deuxième couche (20) de parement, au contact du deuxième corps composite (14), ladite deuxième couche étant de préférence formée d’un matériau textile.
- Procédé de fabrication d’une pièce d’équipement (10) selon l’une des revendications précédentes, comprenant successivement les étapes suivantes :
- formation (102) d’un empilement (60) comprenant : une première (62) et une deuxième (64) nappes de base ; et l’écarteur (16) disposé entre lesdites première et deuxième nappes de base ;
- chauffage et compression (104) de l’empilement dans un premier moule (70) pour conduire à une pièce intermédiaire (80) comprenant les premier (12) et deuxième (14) corps composites, formés à partir respectivement de la première et de la deuxième nappe de base ;
ledit premier moule étant configuré (76, 78) de sorte à former la jonction (32) entre les premier et deuxième corps composites, ladite jonction comprenant le talon (44) en saillie autour de la partie périphérique (36) du premier corps composite ;
- placement de la pièce intermédiaire dans un deuxième moule (82) à injection ; et formation (106) de la première couche (18) de parement par injection d’un matériau plastique (50) sur le premier corps composite et sur la jonction. - Procédé selon la revendication 8, dans lequel :
- le deuxième moule (82) à injection comprend une cavité (84) apte à recevoir le premier corps composite (12), ladite cavité étant délimité par un rebord (86) ; et
- le rebord de la cavité prend appui sur le talon (44) durant l’étape (106) d’injection, de sorte à assurer une étanchéité de la cavité. - Procédé selon la revendication 9, prise en combinaison avec la revendication 2, dans lequel, durant l’étape (106) d’injection, le rebord (86) prend appui sur la portion externe (48) de la face (42) du talon, la portion interne (46) étant reçue dans la cavité.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US20030090035A1 (en) * | 2000-04-20 | 2003-05-15 | Mori Steven J. | Method of molding a panel |
| FR2893528A1 (fr) * | 2005-11-21 | 2007-05-25 | Visteon Global Tech Inc | Procede de surmoulage localise par injection, moule mis en oeuvre dans ledit procede et piece multimatiere ainsi obtenue |
| FR3014731A1 (fr) | 2013-12-18 | 2015-06-19 | Faurecia Automotive Ind | Procede de fabrication d'une piece structurelle economique, notamment pour un vehicule automobile |
-
2020
- 2020-12-08 FR FR2012849A patent/FR3117060B1/fr active Active
Patent Citations (3)
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| FR3014731A1 (fr) | 2013-12-18 | 2015-06-19 | Faurecia Automotive Ind | Procede de fabrication d'une piece structurelle economique, notamment pour un vehicule automobile |
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