Brevet FR2781713A1 — publié le 20000204

- 1 - 2781713 La présente invention concerne un procédé d'ancrage d'une masse de matière thermoplastique sur un renfort rigide. Ce procédé d'ancrage trouve son application dans la réalisation de pièces en matière thermoplastique surmoulées sur des renforts rigides tels que des tôles. De telles pièces en matière plastique renforcées peuvent être utilisées notamment comme pièces de structure de véhicules automobiles. On connait déjà un procédé qui consiste à solidariser une masse de matière thermoplastique à une tôle grâce à des perforations réalisées dans la tôle pour permettre à la matière thermoplastique, lors du moulage, de se répandre sur les deux faces de la tôle en emprisonnant une partie de cette dernière. Ce procédé présente néanmoins l'inconvénient que la matière thermoplastique emprisonnée dans l'épaisseur de la tôle, c'est-à-dire remplissant la ou les perforations, subit, lors du refroidissement de la matière thermoplastique, un cisaillement important qui résulte du retrait de ladite matière thermoplastique. Ce cisaillement a pour conséquence, d'une part de fragiliser la liaison ainsi établie entre les quantités de matière thermoplastique présentes de part et d'autre de la tôle, et d'autre part de créer des contraintes internes à la tôle et à la matière thermoplastique, contraintes qui peuvent être préjudiciables au comportement mécanique de la pièce obtenue. La présente invention vise à résoudre cet inconvénient en proposant un nouveau procédé d'ancrage de la matière thermoplastique sur le renfort dans lequel les cisaillements et les contraintes internes décrits ci-dessus sont notablement amoindris, voire complètement éliminés. La présente invention a pour objet un procédé d'ancrage d'une masse de matière thermoplastique sur un renfort rigide présentant au moins une zone de faible épaisseur, par surmoulage dudit renfort, selon lequel on réalise, dans la zone de faible épaisseur dudit renfort, un passage qui permet à la matière thermoplastique de traverser ladite zone de faible épaisseur lors du surmoulage, caractérisé par le fait que, par emboutissage de la zone de faible épaisseur du renfort au voisinage du passage, on réalise un renfoncement destiné à être rempli par la matière thermoplastique lors du surmoulage. - 2 - 2781713 On comprend que, grâce au procédé selon la présente invention, le passage qui permet à la matière thermoplastique de traverser la zone de faible épaisseur du renfort est situé en retrait de la surface de ladite zone de faible épaisseur et que le renfoncement est délimité par un bord plongeant qui est apte à se déformer lors du retrait de la matière thermoplastique et à éliminer les contraintes qui en résultent. En outre, les bords du renfoncement évitent que la matière thermoplastique emprisonnée dans l'épaisseur de la zone de faible épaisseur ne soit soumise à un cisaillement lors du retrait de l'ensemble de la masse de matière thermoplastique. Les inventeurs à la base de la présente invention ont constaté que la forme incurvée du renfoncement, combinée au fait que ce renfoncement est obtenu par emboutissage, fournit des résultats tout à fait satisfaisants en ce qui concerne la tenue mécanique de la pièce composite obtenue, sans pourtant pouvoir expliquer ce phénomène. Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, le renfoncement est obtenu par découpe d'une lanière, le long de deux lignes parallèles, dans la zone de faible épaisseur du renfort, la lanière étant ensuite emboutie pour prendre une forme incurvée. Dans une variante de ce mode de mise en oeuvre, la lanière est divisée en son milieu en deux demi-lanières qui sont chacune incurvée et laissent entre elles un passage pour la matière thermoplastique. Selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, le renfoncement est obtenu par perçage en un point de la zone de faible épaisseur et emboutissage à l'aide d'un outil a symétrie de révolution centré sur ledit point, de manière à agrandir le passage et à conférer au bord de ce dernier une section axiale incurvée de révolution. Au sens de la présente invention, on entend par forme incurvée une forme présentant un creux en section suivant un plan perpendiculaire au plan général de la zone de faible épaisseur du renfort. Cette forme incurvée peut être symétrique par rapport à l'axe du renfoncement, comme c'est le cas dans le premier mode de mise en oeuvre décrit ci-dessus dans lequel la lanière est d'un seul tenant. La forme incurvée peut également être dissymétrique, c'est-à- dire que le bord forme un creux à partir de la surface de la - 3 - 2781713 zone de faible épaisseur puis remonte en direction de cette surface en allant vers le centre du renfoncement, mais se termine avant d'atteindre le plan de cette surface. Le procédé d'ancrage selon l'invention est particulièrement avantageux à mettre en oeuvre pour des renfoncements de petites dimensions. En outre, selon l'invention, il est avantageux de réaliser plusieurs renfoncements rapprochés les uns des autres dans une même zone de faible épaisseur, notamment s'il s'agit de renfoncements de petites dimensions. La présente invention a également pour objet l'application du procédé décrit ci-dessus à la réalisation de pièces de structure de véhicules automobiles ainsi que les pièces de structure obtenues, notamment des éléments d'absorption d'énergie de pare-chocs, des supports d'organes d'équipement, et des supports de pièces de carrosserie. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant deux modes de mise en oeuvre donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en perspective d'une portion de renfort, - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 3, - la figure 4 est une vue en perspective d'une autre portion de renfort, la figure 5 est une vue en coupe selon V-V de la figure 4, - la figure 6 est une vue en coupe selon VI-VI de la figure 5, - la figure 7 est une vue en perspective d'une autre partie de renfort, - la figure 8 est une vue en coupe selon VIII-VIII de la figure 7, - la figure 9 est une vue de dessus de la figure 7. Le premier mode de mise en oeuvre comprend deux variantes qui sont illustrées respectivement par les figures 1 à 3 et 4 à 6. Dans la première variante, le renfort 1, dont on ne voit que la zone de faible épaisseur, est découpé le long de deux lignes - 4 - 2781713 parallèles 2, de manière à former une lanière 3 qui, par emboutissage, prend la forme incurvée qui est mieux visible sur la figure 2. Comme on le voit sur la figure 3, cette lanière 3 laisse deux passages 4 pour la matière plastique 5 lors du moulage. On obtient ainsi un renfoncement de la zone de faible épaisseur qui est approprié pour supporter des retraits linéaires de la matière thermoplastique suivant la direction des lignes de découpe 2. Dans l'exemple représenté, la matière plastique traverse les passages 4 et remplit le renfoncement formé par la lanière 3 incurvée en venant affleurer la surface de la zone de faible épaisseur du renfort. Dans la deuxième variante représentée aux figures 4 à 6, la lanière est divisée en son milieu en deux demi-lanières 6, chaque demi-lanière étant incurvée comme on le voit sur la figure 5. Dans cette variante, la matière thermoplastique 5 trouve un passage 7 entre les deux lanières ainsi qu'un passage 4 le long des lignes de découpe desdites lanières, comme dans la première variante. Le renfoncement obtenu est rempli de la matière thermoplastique ayant traversé les passages lors du surmoulage. Dans le deuxième mode de mise en oeuvre illustré par les figures 7 à 9, on a réalisé un perçage de petit diamètre en un point 8 de la zone de faible épaisseur du renfort et l'on a embouti ledit renfort à l'aide d'un outil de révolution (non représenté) centré sur ce point. Lors de l'emboutissage, le perçage s'est agrandi et est devenu le passage circulaire 9. Le renfoncement obtenu présente une section axiale identique à celle de la figure 5, mais dans le cas de ce deuxième mode de mise en oeuvre, le bord 10 du passage 9 est de révolution autour de l'axe du renfoncement. La matière plastique ne peut donc plus traverser le renfort que selon l'unique passage 9. Dans les trois exemples décrits ci-dessus, les inventeurs de la présente invention ont pu constater un accrochage d'excellente qualité de la matière thermoplastique sur le renfort et une bonne conservation des propriétés mécaniques de la pièce composite obtenue, du fait de la disparition des cisaillements et contraintes internes constatés dans l'état de la technique. - 5 - 2781713 Il est bien entendu que les modes de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. - 6 - 2781713 REVENDICATIONS 1. Procédé d'ancrage d'une masse de matière thermoplastique sur un renfort rigide (1) présentant au moins une zone de faible épaisseur, par surmoulage dudit renfort, selon lequel on réalise, dans la zone de faible épaisseur dudit renfort, un passage qui permet à la matière thermoplastique de traverser ladite zone de faible épaisseur lors du surmoulage, caractérisé par le fait que, par emboutissage de la zone de faible épaisseur du renfort (1) au voisinage du passage (4, 7, 9), on réalise un renfoncement destiné à être rempli par la matière thermoplastique (5) lors du surmoulage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le renfoncement est obtenu par découpe d'une lanière (3, 6), le long de deux lignes parallèles (2), dans la zone de faible épaisseur du renfort, la lanière (3, 6) étant ensuite emboutie pour prendre une forme incurvée. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la lanière (6) est divisée en son milieu en deux demi-lanières qui sont chacune incurvée et laissent entre elies un passage (7) pour la matière thermoplastique. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le renfoncement est obtenu par perçage en un point (8) de la zone de faible épaisseur et emboutissage à l'aide d'un outil à symétrie de révolution centré sur ledit point, de manière à agrandir le perçage et à conférer au bord (10) de ce dernier une section axiale incurvée de révolution. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on réalise plusieurs renfoncements rapprochés les uns des autres dans une même zone de faible épaisseur du renfort. 6. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisation de pièces de structure de véhicules automobiles. 7. Pièces de structure de véhicules automobiles obtenues par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 notamment éléments d'absorption d'énergie de pare-chocs, supports d'organes d'équipement, supports de pièces de carrosserie.