Brevet FR2854606A1 — publié le 20041112

"Agencement et procédé pour l'assemblage par rivetage à froid de deux éléments d'un équipement d'éclairage de véhicule automobile" La présente invention concerne un agencement pour l'assemblage d'un élément primaire en matériau thermoplastique avec au moins un élément secondaire, lesdits éléments appartenant à un dispositif d'éclairage ou de signalisation d'un véhicule automobile, l'élément primaire comportant au moins un pion axial qui est réalisé venu de matière et qui est introduit axialement à travers un trou associé réalisé dans l'élément secondaire. Le choix de la technique d'assemblage de plusieurs pièces appartenant à un accessoire ou à un équipement de véhicule automobile est guidé notamment par les contraintes auxquelles sont soumises les pièces. Dans un dispositif d'éclairage ou de signalisation tel qu'un projecteur de véhicule automobile, les contraintes mécaniques et les contraintes de température sont particulièrement importantes. Par ailleurs, les exigences concernant notamment la légèreté et le coût des pièces d'un véhicule automobile sont de plus en plus sévères. C'est pourquoi, les matériaux thermoplastiques sont de plus en plus utilisés pour réaliser les pièces, en particulier dans les projecteurs. Les matériaux thermoplastiques utilisés doivent cependant avoir une très haute tenue thermique et mécanique, puisque les pièces peuvent être soumises à des températures élevées, par exemple de l'ordre de 150 degrés Celsius. Pour assembler une pièce primaire en matériau thermoplastique avec une pièce secondaire, qui peut être en métal, dans un projecteur, les solutions les plus courantes sont le vissage et le rivetage. Mais ces solutions nécessitent l'apport d'un composant supplémentaire tel qu'une vis ou un rivet, ce qui pénalise le temps de cycle de la machine d'assemblage et ce qui complique la fabrication. Une autre solution pour réaliser un tel assemblage, qui ne nécessite pas l'apport d'une pièce supplémentaire, est le rivetage à chaud par ultra-sons. Selon cette technique d'assemblage, un pion est réalisé venu de matière avec la pièce primaire ; le pion est inséré dans un trou réalisé dans la pièce secondaire ; et l'extrémité du pion est soumises à des vibrations ultrasonores qui provoquent un échauffement important du matériau thermoplastique jusqu'à former une tête. Toutefois, cette solution présente de nombreux inconvénients. Un premier inconvénient est que le rivetage par ultrasons transmet des vibrations très importantes aux pièces de l'assemblage. Or, ces pièces peuvent comporter des composants électroniques ou électromécaniques qui sont susceptibles d'être détériorés par les vibrations. Un deuxième inconvénient est que le rivetage par ultrasons produit des perturbations électriques très importantes autour de la machine de rivetage, ce qui peut entraîner des dysfonctionnements dans les appareils électriques présents autour de la machine. Un troisième inconvénient est que le rivetage par ultrasons est difficile à mettre en u̇vre avec un matériau thermoplastique amorphe, tel que du PolyEtherlmide (PEI), et il est encore plus difficile à mettre en oeuvre avec un matériau thermoplastique semi-cristallin tel que du PolyEthylène (PET) ou du Polyamide (PA) non ou peu renforcé. En effet, la structure interne du matériau thermoplastique est modifiée de manière importante par l'opération de rivetage, en raison notamment de l'échauffement produit par les vibrations ultrasonores, ce qui fragilise la tête de rivet. Même avec un matériau thermoplastique amorphe, on constate la présence de "mousse" sur la périphérie de la tête du rivet, ce qui rend celle-ci particulièrement fragile. De plus, pendant l'opération de rivetage, le matériau thermoplastique en fusion se colle sur l'outil, ce qui produit des fils entre le pion et l'outil, et ce qui nécessite d'attendre le refroidissement du matériau thermoplastique avant de retirer l'outil. Un cinquième inconvénient est que les machines de rivetage par ultrasons sont complexes et coûteuses. L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une solution simple, efficace, et économique. Dans ce but, l'invention propose un agencement du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'extrémité libre du pion est déformée par fluage à froid, de manière à former une tête de rivet qui retient axialement l'élément secondaire contre l'élément primaire. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la tête de rivet a une forme de révolution autour de l'axe du pion ; - le matériau thermoplastique de l'élément primaire est du type semi-cristallin ; - le matériau thermoplastique de l'élément primaire comporte en majorité du PolyEthylène. - le matériau thermoplastique de l'élément primaire comporte en majorité du PolyAmide ; - le matériau thermoplastique de l'élément primaire comporte en majorité du PolyEtherlmide ; - l'un des éléments secondaires est une plaque à circuits imprimés qui est équipée de composants électroniques ou électromécaniques. L'invention propose aussi : - un module d'éclairage du type à optique de reproduction d'image, comportant un réflecteur de profil axial globalement elliptique et une armature supportant une lentille optique, caractérisé en ce qu'il comporte un agencement selon l'une des caractéristiques précédentes dans lequel l'élément primaire est formé par l'armature, ou par le réflecteur, et l'un des éléments secondaires est formé par le réflecteur, respectivement par l'armature ;- un projecteur d'éclairage de véhicule automobile, comportant une platine qui supporte un module d'éclairage, caractérisé en ce qu'il comporte un agencement selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes dans lequel l'élément primaire est formé par un élément du module d'éclairage, ou par la platine, et l'un des éléments secondaires est formé par la platine, respectivement par un élément du module d'éclairage. L'invention propose encore un procédé pour l'assemblage par rivetage d'un élément primaire en matériau thermoplastique avec au moins un élément secondaire, lesdits éléments appartenant à un dispositif d'éclairage ou de signalisation d'un véhicule automobile, l'élément primaire comportant au moins un pion axial qui est réalisé venu de matière et qui est introduit axialement à travers un trou associé réalisé dans l'élément secondaire, caractérisé en ce que le rivetage est réalisé au moyen d'une bouterolle dont l'axe longitudinal décrit une trajectoire globalement conique, le sommet du cône étant situé au voisinage de l'extrémité libre du pion, de manière à former, à l'extrémité libre du pion, une tête de rivet par fluage à froid. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1 à 3 sont des vues en coupe axiale qui illustrent schématiquement les principales étapes du procédé selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale qui représente schématiquement un module d'éclairage à optique de reproduction d'image de véhicule automobile comportant un agencement pour l'assemblage de plusieurs éléments du module conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 4 qui représente schématiquement un projecteur d'éclairage de véhicule automobile comportant un agencement pour l'assemblage du module d'éclairage dans le projecteur conforme aux enseignements de l'invention. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Les figures 1 à 3 illustrent un procédé d'assemblage par rivetage conforme aux enseignements de l'invention. Ce procédé est prévu pour permettre l'assemblage d'un élément primaire 10 en matériau thermoplastique avec au moins un élément secondaire 12, lesdits éléments appartenant à un dispositif d'éclairage ou de signalisation d'un véhicule automobile (non représenté). Sur les figures 1 à 3, les éléments primaire 10 et secondaire 12 sont représentés partiellement. L'élément primaire 10 comporte une portion plate 14 formant une face de portée 16 pour l'élément secondaire 12. Un pion 18 s'étend axialement vers le haut, en considérant les figures 1 à 3, à partir de la face de portée 16. Le pion 18 est réalisé venu de matière avec la portion plate 14 de l'élément primaire 10, par exemple par moulage. Le pion 18 a ici la forme d'une tige cylindrique. La portion de l'élément secondaire 12 qui est représentée sur les figures 1 à 3 est ici en forme de plaque. L'élément secondaire 12 comporte un trou cylindrique 22 dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre du pion 18. Avant le montage de l'élément secondaire 12 sur l'élément primaire 10, le trou 22 est placé axialement en regard du pion 18, comme on l'a représenté sur la figure 1, l'axe A1 représentant l'axe de montage des pièces 10, 12. L'élément primaire 10 et l'élément secondaire 12 sont ensuite plaqués axialement l'un contre l'autre, de manière que le pion 18 soit introduit axialement à l'intérieur du trou 22, jusqu'à ce que l'élément secondaire 12 soit en appui axial contre la face de portée 16 de l'élément primaire 10. La dimension axiale du pion 18 est supérieure à la dimension axiale du trou 22, de sorte que, dans la position plaquée, qui est représentée sur la figure 2, l'extrémité libre 20 du pion 18 s'étend en dehors du trou 22. L'extrémité libre 20 du pion 18 est alors déformée par fluage à froid, de manière que l'extrémité libre 20 du pion 18 forme une tête de rivet 24. La figure 3 représente le pion 18 après formation de la tête de rivet 24, l'élément primaire 10 étant alors riveté avec l'élément secondaire 12. Avantageusement, le rivetage est réalisé au moyen d'une bouterolle 26, ou poinçon, dont l'axe longitudinal A2 décrit une trajectoire globalement conique, le sommet du cône étant situé au voisinage de l'extrémité libre 20 du pion 18. La bouterolle 26 et sa trajectoire sont schématisés sur la figure 2. Le mouvement de la bouterolle 26 est ici du type orbital gyroscopique. Pour réaliser le rivetage selon l'invention, et pour conférer à la bouterolle 26 un mouvement orbital gyroscopique, on peut employer une machine dite à bouteroller telle que celle qui est décrite et représentée dans le document FR-A-2.660.219. On peut se reporter en particulier au paragraphe de la page 3, ligne 35, qui décrit un mouvement de bouterolle du type orbital gyroscopique. Selon une variante de réalisation (non représentée), le mouvement de la bouterolle 26 peut être du type radial marguerite, c'est-à-dire que la trajectoire de l'axe longitudinal A2 de la bouterolle 26 dessine globalement, dans un plan transversal, une marguerite. Selon le mode de réalisation représenté ici, l'extrémité 28 de la bouterolle 26 qui vient au contact de l'extrémité libre 20 du pion 18 est de forme globalement hémisphérique concave, de manière à former une tête de rivet 24 de forme globalement hémisphérique. Bien entendu, selon des variantes de réalisation (non représentées), la tête de rivet 24 peut prendre d'autres formes globalement de révolution autour de l'axe du pion 18. Le procédé selon l'invention permet un assemblage sans jeu entre l'élément primaire 10 et l'élément secondaire 12, l'élément secondaire 12 étant serré entre la face de portée 16 de l'élément primaire 10 et la face radiale inférieure de la tête de rivet 24. De plus, le procédé selon l'invention est facile à mettre en u̇vre sur une chaîne de montage, et il permet des temps de cycle très courts. L'assemblage obtenu par le procédé selon l'invention est particulièrement simple et robuste. En particulier, on constate que la structure du matériau formant la tête de rivet 24 est sensiblement homogène. De préférence, l'élément primaire 10 est réalisé soit en matériau thermoplastique du type semi-cristallin, par exemple un matériau thermoplastique comportant en majorité du PolyEthylène ou du PolyAmide, soit en matériau thermoplastique du type amorphe, par exemple un matériau thermoplastique comportant en majorité du PolyEtherlmide. La nature du matériau constituant l'élément secondaire 12 n'est pas importante pour réaliser l'agencement selon l'invention. La figure 4 représente un agencement conforme aux enseignements de l'invention pour l'assemblage d'un élément primaire 10 en matériau thermoplastique avec au moins un élément secondaire 12. La figure 4 représente un module d'éclairage 30 de véhicule automobile à optique de reproduction d'image, aussi appelé module d'éclairage du type elliptique. Le module d'éclairage 30 comporte un réflecteur 32 de profil axial globalement elliptique, suivant l'axe d'éclairage A3 orienté vers l'avant, c'est-à-dire vers la droite en considérant la figure 4, et une armature 34 en matériau thermoplastique supportant une lentille optique 36. Une source lumineuse 33 est agencée axialement dans le réflecteur 32. Le réflecteur 32 comporte une collerette radiale avant 38 qui s'étend vers l'extérieur et qui comporte des trous 22 parallèles à l'axe d'éclairage A3. L'armature 34 comporte un élément de collerette radiale arrière 40, qui s'étend vers l'extérieur, et qui est agencée en visà-vis d'une portion de la collerette radiale 38 du réflecteur 32. De préférence, l'armature 34 comporte une portion avant 42 en forme de bague, dans laquelle est agencée la lentille 36, et une portion arrière qui est formée par plusieurs montants axiaux 44, chaque montant 44 comportant, à son extrémité arrière, un élément de collerette radiale 40. Conformément aux enseignements de l'invention, chaque élément de collerette radiale 40 de l'armature 34 comporte un pion 18 qui est réalisé venu de matière et qui s'étend axialement vers l'arrière, à l'intérieur d'un trou associé 22 du réflecteur 40. L'extrémité libre de chaque pion 18 comporte une tête de rivet 24 réalisée par fluage à froid, de préférence suivant le procédé décrit précédemment. Dans le mode de réalisation représenté ici, l'élément primaire 10 est donc formé par l'armature 34 et l'élément secondaire 12 est formé par le réflecteur 32. Avantageusement, comme on l'a représenté sur la figure 4, le module d'éclairage 30 peut comporter plusieurs éléments secondaires 12 assemblés conformément aux enseignements de l'invention. Ainsi, le module d'éclairage 30 comporte ici une plaque annulaire 46, qui est intercalée axialement entre la collerette radiale 38 du réflecteur 32 et les éléments de collerette radiale 40 de l'armature 34, et qui supporte un volet d'occultation 48, cache mobile, monté pivotant autour d'un axe transversal. La plaque annulaire 46 comporte des trous 22 qui sont agencés en regard des trous 22 du réflecteur 32, de sorte que la plaque annulaire 46 puisse être assemblée par rivetage, avec le réflecteur 32 et l'armature 34, au moyen des pions 18. La plaque annulaire 46 forme donc un élément secondaire 12 dans l'agencement selon l'invention. Avantageusement, le volet d'occultation 48 est commandé par un actionneur (non représenté). Une plaque à circuits imprimés 47, qui porte des composants électroniques ou électromécaniques 49, est raccordée électriquement à l'actionneur pour le piloter. La plaque à circuits imprimés 47, qui est ici agencée dans une partie inférieure du module d'éclairage 30, est intercalée axialement entre la plaque annulaire 46 et un élément de collerette 40 de l'armature 34. La plaque à circuits imprimés 47 comporte des trous 22 qui sont agencés en regard des trous 22 associés du réflecteur 32, de manière qu'elle puisse être assemblée avec le réflecteur 32, la plaque annulaire 46, et l'armature 34, par rivetage conformément aux enseignements de l'invention. La plaque à circuits imprimés 47 forme un élément secondaire 12 de l'agencement. L'agencement selon l'invention est particulièrement avantageux pour la fixation d'une plaque à circuits imprimés 47 car le procédé mis en u̇vre pour l'assemblage ne requiert pas des vibrations ultrasonores qui risqueraient de détériorer les composants électroniques 49. La figure 5 représente un autre exemple d'agencement réalisé conformément aux enseignements de l'invention sous la forme d'un projecteur d'éclairage de véhicule automobile 50 comportant un module d'éclairage 30 similaire à celui qui est représenté sur la figure 4. Le projecteur d'éclairage 50 comporte ici une platine de support 52 en forme de cadre qui délimite un fenêtre dans laquelle le module d'éclairage 30 est monté. La platine de support 52 est réalisée en matériau thermoplastique. Le réflecteur 32 du module d'éclairage 30 comporte ici des oreilles 54, 56 qui sont percées par des trous 22 de manière à recevoir axialement des pions 18 associés qui sont réalisés venus de matière avec la face avant de la platine 52. Ainsi, le module d'éclairage 30 est fixé sur la platine 52 par rivetage conformément aux enseignements de l'invention. Selon une variante de réalisation (non représentée), le réflecteur 32 du module d'éclairage 30 est réalisé en matériau thermoplastique et les pions 18 sont réalisés venus de matière avec le réflecteur 32. La platine 52 comporte alors des trous 22 complémentaires des pions 18. Bien entendu, un autre type de module d'éclairage 30 peut être monté dans le projecteur 50 par rivetage conformément aux enseignements de l'invention. REVENDICATIONS 1. Agencement pour l'assemblage d'un élément primaire (10) en matériau thermoplastique avec au moins un élément secondaire (12), lesdits éléments appartenant à un dispositif d'éclairage ou de signalisation d'un véhicule automobile, l'élément primaire (10) comportant au moins un pion axial (18) qui est réalisé venu de matière et qui est introduit axialement à travers un trou (22) associé réalisé dans l'élément secondaire (12), caractérisé en ce que l'extrémité libre (20) du pion (18) est déformée par fluage à froid, de manière à former une tête de rivet (24) qui retient axialement l'élément secondaire (12) contre l'élément primaire (10). 2. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la tête de rivet (24) a une forme de révolution autour de l'axe du pion (18). 3. Agencement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de l'élément primaire (10) est du type semi-cristallin. 4. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de l'élément primaire (10) comporte en majorité du PolyEthylène. 5. Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de l'élément primaire (10) comporte en majorité du PolyAmide. 6. Agencement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau thermoplastique de l'élément primaire (10) comporte en majorité du PolyEtherlmide. 7. Agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des éléments secondaires (12) est une plaque à circuits imprimés (47) qui est équipée de composants électroniques ou électromécaniques (49). 8. Module d'éclairage (30) du type à optique de reproduction d'image, comportant un réflecteur (32) de profil axial globalement elliptique et une armature (34) supportant une lentille optique (36), caractérisé en ce qu'il comporte un agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel l'élément primaire (10) est formé par l'armature (34), ou par le réflecteur (34), et l'un des éléments secondaires (12) est formé par le réflecteur (32), respectivement par l'armature (34). 9. Projecteur d'éclairage (50) de véhicule automobile, comportant une platine (52) qui supporte un module d'éclairage (30), caractérisé en ce qu'il comporte un agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel l'élément primaire (10) est formé par un élément (32) du module d'éclairage (30), ou par la platine (52), et l'un des éléments secondaires (12) est formé par la platine (52), respectivement par un élément (32) du module d'éclairage (30). 10. Procédé pour l'assemblage par rivetage d'un élément primaire (10) en matériau thermoplastique avec au moins un élément secondaire (12), lesdits éléments (10, 12) appartenant à un dispositif d'éclairage (30, 50) ou de signalisation d'un véhicule automobile, l'élément primaire (10) comportant au moins un pion axial (18) qui est réalisé venu de matière et qui est introduit axialement à travers un trou (22) associé réalisé dans l'élément secondaire (12), caractérisé en ce que le rivetage est réalisé au moyen d'une bouterolle (26) dont l'axe longitudinal (A2) décrit une trajectoire globalement conique, le sommet du cône étant situé au voisinage de l'extrémité libre (20) du pion (18), de manière à former, à l'extrémité libre (20) du pion (18), une tête de rivet (24) par fluage à froid.