Brevet FR2885632A1 — publié le 20061117

PENE SURMOULE POUR ANTIVOL DE DIRECTION ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication et la conception d'un pêne de verrou. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux verrous pour antivol de direction de véhicule. D'une façon générale, les pênes, pour fonctionner correctement, doivent avoir une forme très précise. En effet, les pênes doivent pouvoir être mus sans coincement par application d'efforts faibles et pouvoir être guidés précisément par le guide pêne. La tolérance de fabrication des formes extérieures doit être classiquement très inférieure au dixième de millimètre. Ces pênes doivent en outre avoir une résistance et une rigidité levée. En effet les normes actuelles imposent au pêne de supporter les efforts de cisaillement provenant d'un couple appliqué sur la direction égal à environ _,00 N.mètre (ce qui correspond environ à un effort de cisaillement de 15 000 Newton et à une pression de 1250 MPa, pour un pêne situé à 20 mm de l'axe de direction). Traditionnellement, les pênes sont fabriqués par usinage à partir de matériaux métalliques comme l'acier par exemple. Pour des raisons 3e sécurité les matériaux utilisés sont en général amagnétiques. Si l'on part d'un acier mou, il est possible de l'usiner, mais un traitement thermique devient alors nécessaire pour obtenir les caractéristiques de résistance et rigidité requises. Cet usinage et ce traitement thermique sont très coûteux. Si on part d'un acier dur, l'usinage est alors encore plus coûteux. Par ailleurs il est impossible de mouler de l'acier ayant, sans reprise d'usinage, 5 des formes suffisamment précises. Actuellement les méthodes de fabrication utilisées conduise ut à un produit cher à fabriquer, ce qui, pour ce qui concerne les domaines très compétitifs comme l'automobile, sont très pénalisantes. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer cet inconvénient. Elle se propose de parvenir à ce résultat en réalisant un pêne par surmoulage d'un revêtement en matériau composite sur un noyau rigide présentant un état 15 de surface grossier. De ce fait l'invention surmonte un préjugé de l'homme de l'art qui conduit à éviter l'emploi de matériaux peu rigides et peu résistants comme des matières plastiques même chargées, pour être utilisés dans la conception d'un pêne dans la mesure où les contraintes de cisaillement et de press ion localement appliquées sur un pêne de verrou dépassent largement les seuils de résistance en cisaillement et en pression locale des matières plastiques même chargées. L'invention vainc ce préjugé en n'utilisant la matière plastique que sur une faible épaisseur. La résistance et la rigidité sont assurées par un noyau brut de fonderie rigide et résistant moulé par des méthodes peu coûteuses comme le moulage par gravité. Le noyau brut de fonderie obtenu, a alors des formes peu précises et un état de surface grossier. Un surmoulage d'une matière plastique est ensuite réalisé autour du noyau brut de fonderie pour obvenir une pièce finie ayant des cotes très précises et un état de surface parfait. Lorsqu'un effort est appliqué sur le pêne, la matière plastique étant très mince, et supportée par 2885632 3 le noyau brut de fonderie qui transmet, sans se dégrader, les efforts au noyau brut de fonderie, supportant lui, l'intégralité des efforts. L'ensemble résiste donc à des contraintes de cisaillement et des pressions locales supérieures au contraintes maximales admissibles en cisaillement et en pression locale de la matière plastique prise séparément. En fait la matière plastique principalement bouche les trous et lisse les aspérités du noyau brut de fonderie dont l'état de surface et grossier et dont les formes sont très approximatives pour aboutir à un produit fini ayant des cotes parfaites et un état de surface parfaitement lisse. Un état de surface parfait du produit fini et des cotes parfaites 5 ont impératives pour avoir un fonctionnement satisfaisant du pêne dans le guide pêne. Grâce à ces dispositions, l'invention allie résistance, rigidité., précision des formes et faible coût de fabrication tout en offrant la possibilité d'utiliser un alliage amagnétique et protégé contre la corrosion. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un pêne de verrou devant coulisser et être guidé précisément à l'intérieur d'un guide pêne, ce dit pêne devant supporter des contraintes de cisaillement et des pressions locales importantes, ce procédé comprenant les étapes suivantes: la réalisation d'un noyau brut de fonderie ayant des formes grossières et approximatives réalisé en matériau résistant et rigide servant à assurer la résistance et rigidité structurelle du dit pêne, le surmoulage sur la majeure partie du dit noyau brut de fonderie à l'aide d'une couche de matière de moulage obtenue à l'aide d'un moule permettant d'obtenir des dimensions et des formes précises du pêne nécessaires à son bon fonctionnement. Avantageusement, les aspects suivants peuvent être intégrés au procédé de 30 fabrication suivant l'invention: 2885632 -4 - Le matériau du noyau brut de fonderie est un métal tel que par exemple de l'acier, ou tout autre matériau permettant des caractéristiques mécaniques similaires. Le matériau sera de préférence amagnétique de manière à éviter que le pêne puisse être actionné frauduleusement par un aimant extérieur. - Le noyau brut de fonderie pourra être réalisé par moulage par gravité. - La matière de moulage de la couche pourra consister en une matière plastique éventuellement chargée par des fibres résistante; telles que des fibres de verre, de carbone, de kevlar ou de bore ou par d'autres matières pouvant améliorer la résistance et/ou la rigidité de la dite couche. - Le noyau brut de fonderie est réalisé en un matériau ayant un module d'Young supérieur à 15 000 daN/mm2 environ et/ou une résistance à la rupture supérieure à 80 daN/mm2 environ, par exemple ur, acier ayant un module d'Young environ égal ou supérieur à 21 000 daN /mm2, et/ou une résistance à la rupture égale à 100 daN/mm2 environ. La matière de moulage de la couche est une matière ayant un module d'Young inférieur à 10 000 daN/mm2 environ et/ou une résistance à la rupture inférieure à 80 daN/mm2 environ, par exemple un plastique chargé de fibres de verre ayant un module d'Young environ égal à 2 000 daN /mm2, et/ou une résistance à la rupture égale à une valeur comprise entre 10 et 25 daN/mm2 environ. - Le noyau brut de fonderie est réalisé avec des formes ayant une grande tolérance dimensionnelle de fabrication supérieures à environ un dixième de millimètre. 2885632 5 - La forme externe de la dite couche est réalisée avec une faible tolérance dimensionnelle de fabrication inférieure à environ un dixième de millimètre. - Le pêne pourra en outre comprendre au moins un orifice permettant de recevoir de la graisse permettant la lubrification des surfaces en contact entre le pêne et le guide pêne. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non 10 limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue de coté d'un pêne suivant l'invention. La figure 2 représente une coupe selon A-A de la figure 1, d'un pêne 15 suivant l'invention au droit d'une cavité de graissage. La figure 3 représente schématiquement les étapes successives de la fabrication d'un pêne suivant l'invention. La figure 4 représente une coupe transversale d'une variante d'exécution du pêne au droit de la cavité de graissage. La figure 5 représente le pêne positionné dans le guide pêne en position sortie. La figure 6 représente le pêne positionné dans le guide pêne en position rentrée. Dans l'exemple illustré sur ces dessins, le pêne de verrou est réalisé par moulage d'un noyau brut de fonderie 1 par exemple métallique, à l'aide d'un moyen de moulage peu coûteux tel que par exemple un moyen de moulage par 2885632 6 gravité. Le matériau utilisé pour réaliser ce noyau brut de i'onderie est par exemple de l'acier. Ce noyau brut de fonderie a alors des formes peu précises et des états de surface grossiers. Ce noyau brut de fonderie est alors utilisé pour être placé à l'intérieur d'un autre moyen de moulage par exemple par injection où est formé une couche peu épaisse de résine 2 par exemple d'épaisseur variant de zéro à dix dixièmes de millimètre remplissant les aspérités de surface du noyau brut de fonderie et permettant d'obtenir une forme extérieure précise correspor.dant aux cotes nécessaires pour assurer un bon fonctionnement d'ensemble. Dans cet exemple, le pêne comprend une encoche 5 permettant de loger une tirette permettant d'actionner le pêne et de le faire coulisser dans le guide pêne. Une encoche 6 permet de verrouiller le pêne en position s ortie. Au moins une cavité 3 est prévue afin de pouvoir placer un plot de graisse pour assurer le graissage de l'ensemble. Dans l'exemple représenté ici, il a été choisi de disposer quatre cavités par pêne (deux de chaque coté du pêne). Il est prévu de remplir les cavités avec des plots de matières diminuants le frottement comme de la graisse par exemple avant le montage du pêne dans son guide. Comme le montre la figure 4, il est également possible de 3révoir dans le noyau, au droit des cavités de graissage, un trou qui peut être borgne et/ou conique 4 ayant un angle de dépouille a venant brut de fonderie. Ces trous borgnes peuvent être utilisés pour positionner le noyau dars le moule de surmoulage de la couche extérieure. Ceci a pour avantage, l'augmenter le volume de la cavité de graissage et de maintenir le noyau lors da surmoulage. 2885632 7 Il est alors possible de remplir de matière diminuant les frottements, comme de la graisse par exemple, les cavités 3 et 4 placées sur le pêne pour assurer la lubrification du pêne dans le guide pêne. Les figures 5 et 6 présentent une solution préférée suivant l'invention d'un pêne placé dans son guide pêne 7. Une tirette 8 permet d'actionner le pêne en translation en constituant un renvoi d'angle. La fente 5 permet de lier la tirette au pêne tout en laissant la liberté de déplacement relatif nécessaire compte tenu de l'angle existant entre la tirette et le pêne. Un doigt 9 représenté en figure 6 permet le maintien du pêne en position sortie. Un doigt 10 représenté en figure 5 permet le maintien du p,ne en position 15 rentrée. Une super condamnation 1 l représentée en figure 6 permet d'éviter des mouvements non désirés du pêne dans des cas particuliers d'utilisation. Ce mode de réalisation convient bien pour la réalisation de pêne de verrou de barre de direction de véhicule mais peut être utilisé dans tout: es cas où il est nécessaire de réaliser à faible coût une pièce précise devan.: supporter des contraintes élevée de cisaillement et de pression locale. Revendications 1. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou devant coulisser et être guidé précisément à l'intérieur d'un guide pêne, ce (lit pêne devant 5 supporter des contraintes de cisaillement et des pressions locales importantes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - la réalisation d'un noyau brut de fonderie (1) ayant des formes grossières et approximatives réalisé en matériau résistant et rigide servant à assurer la 10 résistance et rigidité structurelle du dit pêne, - le surmoulage sur tout ou partie du dit noyau (1) à l'aide d'une couche (2) de matière de moulage obtenue grâce à un moule permettant d'obtenir des dimensions et des formes extérieures précises du pêne nécessaires à son bon fonctionnement. 2. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou suivant la revendication 1 et caractérisé en ce que le matériau du noyau brut de fonderie (1) est un métal. 3. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau brut de fonderie (1) est réalisé en acier. 4. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou su: vant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le noyau brut de fonderie (1) est réalisé par une technique de moulage économique telle que 1e moulage par gravité. 2885632 9 5. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le noyau brut de fonderie (1) est réalisé en matériau non magnétique. 6. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matière de moulage de la couche (2) est une matière plastique. 7. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la matière de moulhge de la couche (2) est une matière chargée de matériaux améliorant les caractéristiques mécaniques de résistance et/ou de rigidité de la dite couche. 8. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le noyau brut de fonderie (1) est réalisé en un matériau ayant un module d'Young supérieur à 15 000 daN/mm2 environ et/ou une résistance à la rupture supérieure à 80 daN/mm2 environ. 9. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la matière de moulage de la couche (2) est une matière ayant un module d'Young inférieur à 10 000 daN/mm2 environ et/ou une résistance à la rupture inférieure à 80 daN/mrn2 environ. 10. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le noyau brut de fonderie (1) présente des formes ayant une grande tolérance dimensionnelle de fabrication supérieures à environ un dixième de millimètre. 11. Procédé pour la réalisation d'un pêne de verrou suivant l'une des 30 revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la forme externe de la dite couche 2885632 -10- (2) est réalisée avec une faible tolérance dimensionnelle de fabrication inférieure à environ un dixième de millimètre. 12. Pêne de verrou devant coulisser et être guidé précisément à l'intérieur d'un guide pêne, le dit pêne devant supporter des efforts de cisaillement et des pressions locales importantes, caractérisé en ce qu'il comprend: - un noyau brut de fonderie (1) ayant des formes grossières et 10 approximatives, réalisé en matériau résistant et rigide servant à assurer la résistance et rigidité structurelle du dit pêne, - une couche (2) surmoulée sur tout ou partie du dit noyau (1) présentant des dimensions et des formes extérieures précises du pêne nécessaires à son bon fonctionnement. 13. Pêne de verrou suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le matériau du noyau brut de fonderie (1) est un métal. 14. Pêne de verrou suivant une des revendications 12 à 13, caractérisé 20 en ce que le noyau brut de fonderie (1) est réalisé en acier. 15. Pêne de verrou suivant une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le noyau brut de fonderie (1) est réalisé en matériau non magnétique. 16. Pêne de verrou suivant une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que la matière de moulage de la couche (2) est une matière plastique. 17. Pêne de verrou suivant une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que la matière de moulage de la couche (2) est une matière chargée d'un 30 matériau améliorant les propriétés mécaniques de la dite couche. 18. Pêne de verrou suivant une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que le noyau brut de fonderie (1) est réalisé en un mm. tériau ayant un module d'Young supérieur à 15 000 daN/mm2 environ et/ou une résistance à la rupture supérieure à 80 daN/mm2 environ. 19. Pêne de verrou suivant une des revendications 12 18, caractérisé en ce que la matière de moulage de la couche (2) est une matière ayant un module d'Young inférieur à 10 000 daN/mm2 environ et/ou unc résistance à la rupture inférieure à 80 daN/mm2 environ, 20. Pêne de verrou suivant une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que le noyau brut de fonderie (1) présente des formes avant une grande tolérance dimensionnelle de fabrication supérieure à environ un dixième de millimètre. 21. Pêne de verrou suivant une des revendications 12 à 20, caractérisé en ce que la forme externe de la dite couche (2) est réalisée avec une faible tolérance dimensionnelle de fabrication inférieure à environ un dixième de millimètre. 22. Pêne de verrou suivant une des revendications 12 à 21, caractérisé en ce que le dit pêne comprend en outre au moins un orifice (3) destiné à recevoir une matière diminuant les frottements telle que de la graisse par exemple et permettant la lubrification des surfaces en contact entre le pêne et le guide pêne. 23. Pêne de verrou suivant la revendication 22, caractérisé en ce que le dit pêne comprend en outre une cavité formée dans le noyau brut de fonderie au droit des dits orifices (3).