Brevet FR2724214A1 — publié le 19960308

L'invention est relative à une pièce, dite planiforme et/ou filiforme, c'est-à-dire de formes, de dimensions et de volume quelconque mais présentant au moins une zone de faible épaisseur par rapport à sa surface totale, renforcée d'une ou plusieurs nervures, comprenant au moins une couche, notamment de matière thermoplastique, constituant une âme. La présente invention concerne également un procédé pour la fabrication de telles pièces. Elle trouvera notamment son application pour constituer un élément d'habillage de carrosserie d'un véhicule, tel que par exemple un panneau de portière. Selon cet exemple la pièce conforme à l'invention pourra présenter en outre, dans sa masse, en plus du panneau faisant fonction notamment d'habillage, des excroissances de matière comme des poignées de maintien, des poignées de porte, ou autres. Il faut cependant noter que, bien que cette invention ait été conçue pour une application dans le secteur automobile, elle pourra néanmoins s'appliquer dans tous les secteurs de l'activité économique dans lesquels on est amené à utiliser des pièces présentant, voire même localement, une âme, notamment de matière plastique, dont une zone de la structure doit être renforcée. Actuellement, pour fabriquer de telles pièces, on a recours à des procédés classiques de plasturgie. On forme, par exemple, des pièces dont l'âme est rigidifiée par des inserts de fibres de verre, de métal ou autres. Toutefois, de telles techniques sont insuffisantes pour obtenir des pièces qui présentent, en pratique, de réelles caractéristiques d'absorption des contraintes mécaniques externes telles que des chocs ou efforts, notamment localisés. En effet, dans ces pièces, la répartition des éléments de renforcement est sensiblement homogène et on ne peut obtenir de zones dont la rigidité est renforcée seulement en certaines zones. Pour remédier à ces inconvénients, on a pensé à renforcer ces pièces par des nervures notamment moulées dans la masse de l'âme. Toutefois,dans ce cas, la matière des nervures obtenues par exemple par moulage par injection, ne présente pas un gradient de densité permettant des caractéristiques de compacité au voisinage de sa surface suffisantes pour une bonne absorption des contraintes mécaniques externes. De plus, pour chacune des pièces évoquées plus haut, l'intégration d'excroissances dans la masse n'est pas prévue. Ainsi, par exemple, en ce qui concerne les panneaux de portière de véhicule, les poignées sont rapportées ultérieurement d'où une multiplication des étapes de fabrication engendrant des coûts de production supplémentaires. Le but de la présente invention est de proposer une pièce, dite planiforme et/ou filiforme, c'est-à-dire de formes, de dimensions et de volume quelconque mais présentant au moins une zone de faible épaisseur par rapport à sa surface totale, renforcée d'une ou plusieurs nervures, comprenant au moins une couche, notamment de matière thermoplastique, constituant une âme, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication, qui remédient aux inconvénients précités en présentant des propriétés satisfaisantes d'absorption des chocs tels que des chocs localisés. Un autre but de la présente invention est de proposer une telle pièce qui présente des éléments de renforcement répartis localement suivant les contraintes d'utilisation de la pièce. Un autre but de la présente invention est de proposer une telle pièce dont les éléments de renforcement sont constitués d'une matière compactée en surface. Un autre but de la présente invention est de proposer une pièce intégrant des excroissances dans la masse afin de présenter plusieurs fonctionnalités dans une même structure, ceci pour simplifier la fabrication et le recyclage. Un autre but de la présente invention est de proposer une telle pièce, destinée notamment à constituer un élément d'habillage de carrosserie d'un véhicule, qui permette d'accroître la sécurité des personnes présentes à l'intérieur de celui-ci. Un avantage de la présente invention est de proposer une pièce ainsi qu'un procédé pour sa fabrication qui permette de limiter la quantité de matière utilisée, notamment afin d'augmenter sa légèreté. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Selon la présente invention, la pièce comprenant au moins une couche notamment de matière thermoplastique, constituant une âme, munie d'une face intérieure et d'une face extérieure, renforcée d'une ou plusieurs nervures, destinées notamment à constituer un élément d'habillage de carrosserie d'un véhicule, tel que par exemple un panneau de portière, est caractérisée par le fait que lesdites nervures se présentent sous la forme de poutres-caissons tubulaires réalisées dans la masse de la pièce. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle pièce comprenant au moins une couche notamment de matière thermoplastique, constituant une âme, munie d'une face intérieure et d'une face extérieure, renforcée d'une ou plusieurs nervures, destinée notamment à réaliser un élément d'habillage de carrosserie d'un véhicule, tel que par exemple un panneau de portière, caractérisé par le fait que - on moule, entre deux matrices, la couche âme en prévoyant localement des surépaisseurs pour former lesdites nervures, - on injecte du gaz sous pression axialement dans lesdites surépaisseurs de manière à réaliser des poutres-caissons tubulaires par déplacement de la matière de ladite couche âme. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description suivante ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 est une vue de dessous d'une pièce conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de face de la pièce représentée à la figure 1, la partie gauche étant une demi vue représentant plus particulièrement la face intérieure et la partie droite étant une demi-vue représentant plus particulièrement la face extérieure de la couche âme de la pièce. Les figures 3a à 3d représentent schématiquement les différentes étapes du procédé de fabrication d'une pièce conforme à l'invention selon l'axe III-III de la figure 2. La figure 4 est une vue de coupe selon l'axe IV-IV de la figure 2 qui illustre plus particulièrement le déplacement de la matière lors de l'injection du gaz. L'invention est relative à une pièce comprenant au moins une couche, constituant une âme, renforcée d'une ou plusieurs nervures. Il pourra s'agir notamment de pièces planiformes et/ou filiformes, c'est-à-dire de formes, de dimensions et de volume quelconque mais présentant au moins une zone de faible épaisseur par rapport à sa surface totale, renforcées d'une ou plusieurs nervures. Bien que plus particulièrement développée dans le cadre de l'industrie automobile pour constituer, notamment, un élément d'habillage de carrosserie d'un véhicule, tel que par exemple un panneau de portière, la présente invention n'en est aucunement limitée à de telles utilisations et, d'une façon générale, elle trouvera son application dans tous types de domaines où l'on est amené à rencontrer des pièces, notamment planiformes et/ou filiformes, résistant à des contraintes mécaniques externes telles que l'absorption des chocs, grâce à une structure renforcée localement. La figure 1 montre une pièce comprenant au moins une couche 1, notamment de matière thermoplastique, constituant une âme. I1 pourra s'agir notamment d'une pièce planiforme et/ou filiforme c'est-à-dire présentant au moins une zone de faible épaisseur par rapport à sa surface totale. Elle est munie d'une face intérieure 2 et d'une face extérieure 3. En ce qui concerne la nature de la matière thermoplastique utilisée, il pourra s'agir, par exemple, de polypropylène, de polyamide, de polyuréthane, de matière connue de l'homme de l'art sous le nom d'ABS ou autres, chargée ou non avec des éléments de rigidification tels que des fibres de verre. Pour améliorer leurs caractéristiques d'absorption des contraintes mécaniques externes telles que des chocs, notamment localisés, la pièce est renforcée d'une ou plusieurs nervures 4. Selon l'invention, ces nervures 4 se présentent sous la forme de poutres-caissons tubulaires 5 réalisées dans la masse de la pièce, et plus précisément de l'âme. Comme plus particulièrement illustrées à la figure 2, les poutres-caissons tubulaires 5 sont disposées du côté de la face intérieure 2 de la couche âme 1 de manière à renforcer localement les caractéristiques de rigidité de la pièce. Les poutres-caissons tubulaires 5 sont ainsi disposées, par exemple, au moins partiellement à la périphérie 6 de la pièce. Suivant un autre mode de réalisation non représenté, les poutres-caissons tubulaires 5 peuvent également être disposées, par exemple, au voisinage des lieux de la pièce destinés à recevoir des éléments d'équipement. Dans le cas de l'application de l'invention à un panneau de portière, la pièce présente des poutrescaissons tubulaires 5 au voisinage, par exemple, des videpoches, des accoudoirs ou autres. De plus, selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la pièce comprend, en outre, du côté de la face extérieure de la couche âme 1, une excroissance 7 réalisée dans la masse de ladite couche âme 1. La pièce conforme à l'invention présente ainsi, en plus de sa fonction notamment d'habillage, principale, des fonctionnalités supplémentaires grâce aux excroissances 7. I1 peut s'agir, par exemple, dans le cas de l'application de l'invention à des panneaux de portière, de poignées de porte, de poignées de maintien ou autres, assurant un plus grand confort aux passagers. La présente invention concerne également un procédé pour la fabrication d'une telle pièce comprenant au moins une couche 1 notamment de matière thermoplastique, constituant une âme, munie d'une face intérieure 2 et d'une face extérieure 3, renforcée d'une ou plusieurs nervures 4, destinée notamment à réaliser un élément d'habillage de carrosserie d'un véhicule, tel que par exemple un panneau de portière. Comme représenté aux figures 3a à 3d, on moule, entre deux matrices 8, 9 la couche âme 1 en prévoyant localement des surépaisseurs 10 pour former lesdites nervures 4 et on injecte du gaz sous pression axialement dans lesdites surépaisseurs 10 de manière à réaliser des poutres-caissons tubulaires 5 par déplacement de la matière de ladite couche âme 1. Plus précisément, comme représenté à la figure 3a, on introduit tout d'abord la matière dans le moule à partir d'une buse, non représentée sur les dessins, donnant dans un ou des conduits 16. Ce dernier débouche dans un espace 17 laissé libre entre les matrices 8, 9. La matière est répartie dans cet espace 17 et dans des réserves 13, prévues pour réaliser les surépaisseurs 10. Les figures 3a à 3d étant des coupes partielles, plusieurs réserves 13 ainsi que plusieurs conduits 16 peuvent être prévus suivant la forme de la pièce que l'on souhaite réaliser. Comme représenté à la figure 3b, on moule ensuite la couche âme 1 entre les deux matrices 8, 9. I1 pourra s'agir, par exemple, d'injection-compression. En effet, ce procédé permet une meilleure répartition de la matière et assure une formation satisfaisante des surépaisseurs 10. Les deux matrices 8, 9 sont alors rapprochées dans le sens de la flèche repérée 19. Suivant un mode particulier de réalisation, on répartit les poutres-caissons tubulaires 5 du côté de la face intérieure 2 de la couche âme 1 de manière à renforcer localement les caractéristiques de rigidité de la pièce. Comme représenté aux figures 3a et 3b, on prévoit dans l'une et/ou l'autre des matrices 8, 9, une zone de dégagement 11 de la matière de ladite couche âme 1 déplacée par l'injection du gaz. En effet, la formation des poutres-caissons tubulaires 5 entraîne un déplacement de matière, constituant un surplus, qu'il faut évacuer de l'espace 17. Selon l'invention, on réalise avec cette matière, dans la zone de dégagement 11 constituant un moule 12, une excroissance 7 dans la masse de ladite couche âme 1, du côté de ladite face extérieure 3. La matière en surplus est ainsi directement réutilisée dans la formation de la pièce d'où une diminution du coût total de production. En effet, ce procédé permet d'éviter un éventuel retraitement, difficile et coûteux, de la matière en surplus. De plus, la pièce, conforme à l'invention, présente, en une seule structure de masse, plusieurs fonctionnalités grâce aux excroissances 7 auxquelles on peut donner des formes utiles comme celles d'une poignée sur un panneau de portière. Pour cela, comme représenté à la figure 4, on déplace, lors de l'injection du gaz, une partie de la matière des surépaisseurs 10 de ladite couche âme 1, prévue dans une matrice, dite inférieure 8, vers au moins un orifice 14, communiquant avec la zone de dégagement 11, réalisée dans l'autre matrice, dite supérieure 9. Grâce à la viscosité de la matière utilisée et à une bonne température du moule, un effet de peau permet le figement de la couche âme 1 en surface tandis que la matière reste fluide en son centre, ce qui permet son déplacement sous l'action du gaz injecté suivant le trajet de la flèche repérée 18. Les dimensions de l'orifice 14 et de la zone de dégagement 11, sont étudiées de manière à ce que cette dernière ne soit pas totalement remplie après la phase d' injection-compression. Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de la présente demande. REVENDICATIONS 1. Pièce comprenant au moins une couche (1), notamment de matière thermoplastique, constituant une âme, munie d'une face intérieure (2) et d'une face extérieure (3), renforcée d'une ou plusieurs nervures (4), destinées notamment à constituer un élément d'habillage de carrosserie d'un véhicule, tel que par exemple un panneau de portière, caractérisée par le fait que lesdites nervures (4) se présentent sous la forme de poutres-caissons tubulaires (5) réalisées dans la masse de la pièce. 2. Pièce selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les poutres-caissons tubulaires (5) sont disposées du côté de la face intérieure (2) de la couche âme (1) de manière à renforcer localement les caractéristiques de rigidité de la pièce. 3. Pièce selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les poutres-caissons tubulaires (5) sont disposées, au moins partiellement, à la périphérie (6) de la pièce. 4. Pièce selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les poutres-caissons tubulaires (5) sont disposées au voisinage des lieux de la pièce destinés à recevoir des éléments d'équipement. 5. Pièce selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en outre, du côté de la face extérieure (3) de la couche âme (1), un excroissance (7) réalisée dans la masse de ladite couche âme (1). 6. Procédé de fabrication d'une pièce, comprenant au moins une couche (1), notamment de matière thermoplastique, constituant une âme, munie d'une face intérieure (2) et d'une face extérieure (3), renforcée d'une ou plusieurs nervures (4), destinée notamment à réaliser un élément d'habillage de carrosserie d'un véhicule, tel que par exemple un panneau de portière, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que - on moule, entre deux matrices, (8, 9) la couche âme (1) en prévoyant localement des surépaisseurs (10) pour former lesdites nervures (4), - on injecte du gaz sous pression axialement dans lesdites surépaisseurs (10) de manière à réaliser des poutres-caissons tubulaires (5) par déplacement de la matière de ladite couche âme (1). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on moule la couche âme (1) par injection-compression. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on répartit les poutrescaissons tubulaires (5) du côté de la face intérieure (2) de la couche âme (1) de manière à renforcer localement les caractéristiques de rigidité de la pièce. 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on prévoit dans l'une et/ou l'autre des matrices (8, 9), une zone de dégagement (11) de la matière de ladite couche âme (1) déplacée par l'injection du gaz. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on réalise, dans la zone de dégagement (11) constituant un moule (12), une excroissance (7) dans la masse de ladite couche âme (1), du côté de ladite face extérieure (3). 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on déplace, lors de l'injection du gaz, une partie de la matière des surépaisseurs (10) de ladite couche âme (1), prévue dans une matrice dite inférieure (8), vers au moins un orifice (14), communiquant avec la zone de dégagement (11), réalisé dans l'autre matrice, dite supérieure (9).