Brevet FR2908681A1 — publié le 20080523

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un composant avec un élément de commande électrique intégré, le composant comportant un composant de support en une matière thermoplastique dont la surface est recouverte d'une couche décorative, et l'élément de commande électrique étant un film qui est disposé entre la couche décorative et le composant de support. L'invention concerne en outre le composant fabriqué selon ce procédé. La publication WO 95/13 177 Al ou DE 694 07 815 T2 décrit un procédé de moulage par injection destiné à la fabrication d'un composant pour un véhicule automobile, dans lequel une laque à base de matière plastique est appliquée dans un outil à bords plongeants sur un composant de support formé dans l'outil pour la réalisation d'une couche décorative colorée. La publication DE 10 2005 061 451 décrit un procédé de fabrication d'un composant thermoplastique avec une couche décorative colorée, une couche de laque étant appliquée sur une matrice formant la couche apparente ultérieure, et une couche décorative colorée étant ensuite reliée à un composant de support thermoplastique par moulage dans l'outil. La publication DE 28 05 332 Al décrit un commutateur électronique à bouton-poussoir constitué d'un film piézoélectrique en matière plastique cintré en forme de dôme, dans lequel le film en forme de dôme est enfoncé lors de l'actionnement, et une impulsion électrique est générée. La publication DE 10 2004 35 444 Al décrit un élément de commande pour un véhicule automobile, dans le cas duquel un film piézoélectrique est disposé sur ou sous un élément de type ressort à lame. Cette publication décrit aussi bien des réalisations appropriées de l'élément de commande que la disposition dans le véhicule automobile. La publication DE 102 04 856 Al décrit un composant intérieur d'un véhicule, comportant un recouvrement flexible dans lequel est intégré un circuit électronique 2908681 2 pour l'actionnement d'une fonction. La disposition possible est décrite à titre d'exemple sur un volant de direction. La publication DE 199 27 464 Al décrit la disposition d'éléments à touche sous une couche décorative d'un volant 5 de direction. Moyennant l'activation correspondante des éléments à touche, différentes fonctions de commande peuvent être associées à un élément à touche. La position des éléments à touche est marquée de façon palpable par une structure appropriée prévue sur la surface décorative. 10 Conformément à cela, il est par conséquent connu d'après l'état de la technique d'intégrer des éléments de commande électrique à base de films piézoélectriques, par exemple, dans des composants moulés destinés à la construction automobile. Concrètement, cet élément de 15 commande électrique est disposé entre une couche décorative et un composant de support en une matière thermoplastique. Les procédés de fabrication pour de tels composants, décrits jusqu'à présent dans l'état de la technique, comportent cependant de nombreuses phases de fabrication 20 qui augmentent le temps de production, majorent le taux de rebut et impliquent une manipulation logistique différenciée des composants individuels. L'objectif de la présente invention consiste par conséquent à proposer un procédé de fabrication qui 25 surmonte les inconvénients cités inhérents à l'état de la technique. Cet objectif est atteint à l'aide du procédé de fabrication selon l'invention d'un composant avec un élément de commande électrique intégré. Le composant à 30 fabriquer comporte en l'occurrence un composant de support en une matière thermoplastique, dont la surface est recouverte d'une couche décorative. L'élément de commande électrique est un film qui est disposé entre la couche décorative et le composant de support. Le procédé selon 35 l'invention comprend les étapes suivantes : (i) mise à disposition d'une machine de moulage par 2908681 3 injection avec un moule d'outil constitué d'un poinçon et d'une première matrice ; (ii) positionnement et fixation dans la première matrice de l'élément de commande constitué du film ; (iii) fermeture du moule d'outil et moulage du composant de support par l'injection d'une matière thermoplastique ; (iv) ouverture du moule d'outil pour former une fente entre la première matrice et une surface située du côté de commande de l'ébauche constituée du composant de support et de l'élément de commande intégré, ou ouverture du moule d'outil et fermeture du moule d'outil avec une deuxième matrice, la deuxième matrice étant agencée de telle sorte qu'une fente se trouve entre la deuxième matrice et une surface située du côté de commande de l'ébauche 20 constituée du composant de support et de l'élément de commande intégré ; et (v) injection d'une matière décorative colorée dans la fente pour former la couche décorative. Conformément à cela, le procédé de fabrication selon 25 l'invention se distingue des procédés connus d'après l'état de la technique par le fait que l'intégration de l'élément de commande électrique a lieu avec l'élaboration du composant de support en matière thermoplastique, ainsi qu'avec l'application d'une couche décorative. Lors du 30 moulage du composant de support, de même que lors du moulage de la couche décorative au cours du processus de moulage par injection, l'élément de commande électrique est soumis auparavant temporairement à des températures supérieures à 200 0C et à des pressions allant jusqu'à 35 1 000 bars, il s'est cependant avéré de façon surprenante que ces conditions de fabrication sont inoffensives dès 5 10 15 2908681 4 lors que l'élément de commande est un film, de préférence un film piézoélectrique. Cela conduit non seulement à un procédé de fabrication d'un coût nettement plus intéressant, mais également à une qualité considérablement 5 améliorée du composant. Avec le procédé, l'élément de commande électrique est soudé au composant de support et à la couche décorative, de sorte qu'un décalage ou qu'une dissociation progressive de l'élément de commande électrique ne soit plus possible en cours d'utilisation. 10 Au cours de l'étape de procédé (i), il est mis à disposition une machine de moulage par injection avec un moule d'outil constitué d'un poinçon et d'une première matrice. De telles machines de moulage par injection sont connues d'après l'état de la technique dans de multiples 15 réalisations et comportent par exemple des extrudeuses à vis sans fin appropriées, avec lesquelles des matières plastiques fondues à propriétés de matière et débits volumiques définis peuvent être mises à disposition. Au cours de l'étape de procédé (ii), l'élément de 20 commande électrique constitué du film est positionné et fixé dans la première matrice. La fixation peut par exemple être effectuée de telle sorte qu'une force de retenue soit exercée sur le film à l'aide d'une dépression appliquée par l'intermédiaire d'un canal pratiqué dans la première 25 matrice. Un positionnement au cours de l'étape de procédé (ii) est de préférence effectué de telle sorte que, moyennant l'agencement du poinçon, les raccordements électriques de l'élément de commande électrique restent accessibles à partir de la face arrière du composant en 30 tant que connexion à fiches. Le film peut être conçu sous la forme d'un film capacitif, résistif ou piézoélectrique. Des films piézoélectriques sont préférés. Après la fermeture du moule d'outil, le moulage du composant de support est effectué dans l'étape de procédé 35 (iii) par l'injection d'une matière thermoplastique. Cette étape de procédé peut être effectuée avec le recours à des 2908681 5 procédés connus d'après la transformation de matières plastiques. Selon une première variante, le moule d'outil est ouvert au cours de l'étape de procédé (iv) à un point tel 5 qu'une fente se forme entre la première matrice et une surface située du côté de commande de l'ébauche engendrée constituée du composant de support et de l'élément de commande électrique intégré. Dans une deuxième variante, le moule d'outil est ouvert et est ensuite refermé avec une 10 deuxième matrice, la deuxième matrice étant agencée de telle sorte qu'une fente soit générée entre la deuxième matrice et la surface située du côté de commande de l'ébauche constituée du composant de support et de l'élément de commande électrique intégré. Les dimensions de 15 la fente correspondent aux dimensions de la couche décorative à réaliser. La couche décorative est alors réalisée dans l'étape de procédé (v) par l'injection d'une matière décorative colorée dans la fente. 20 La couche décorative est de préférence réalisée en un élastomère thermoplastique ou en un polyuréthanne à deux composants. Il convient de réaliser la couche décorative appliquée de façon suffisamment mince et élastique, de sorte qu'une 25 force exercée par l'utilisateur puisse être transmise de façon ciblée à l'élément de commande intégré. Une épaisseur de la couche décorative se situe de préférence dans la plage de 0,4 mm à 1 mm. La position de l'élément de commande peut être 30 identifiée par un marquage visuel ou palpable. Si une matière transparente est utilisée pour la réalisation du composant de support en combinaison avec un film transparent et une matière colorée semi-transparente pour la couche décorative, un marquage de la surface de 35 commande de l'élément de commande est possible par un éclairage à travers la face arrière. Une épaisseur 2908681 6 localement réduite de la couche décorative permet par exemple la représentation éclairée d'une inscription ou d'un symbole de représentation de la fonction à déclencher. Une combinaison d'un film non transparent et d'une matière 5 transparente ou semi-transparente pour la couche décorative est possible dans le même esprit ; des symboles et inscriptions étant mis en évidence par un traitement approprié du film. Une combinaison d'un film, sur la face de commande 10 duquel est fixé un film électroluminescent avec des zones localement plus foncées correspondant à l'inscription ou au symbole souhaité, est également envisageable. Une unité d'éclairage supplémentaire n'est pas nécessaire dans ce mode de réalisation. Des films électroluminescents 15 appropriés peuvent par exemple être obtenus auprès de la Société Lumitec AG, 9056 Gais, Suisse. Il est bien entendu également possible d'utiliser un film à fibres optiques, qui implique cependant la mise à disposition d'une unité d'éclairage supplémentaire. 20 Une autre possibilité préférée pour la représentation d'une inscription ou d'un symbole éclairé est obtenue dès lors que la couche décorative est en une matière transparente et qu'une couche de laque étanche à la lumière est appliquée sur la couche décorative, de laquelle une 25 inscription ou un symbole est mis en évidence ultérieurement. La couche de laque est appliquée après le moulage de la couche décorative par un laquage classique, ou conformément à la publication DE 10 2005 061 451, avant la réalisation de la couche décorative dans l'outil sur la 30 moitié structurée de l'outil de moulage. Moyennant un traitement ultérieur au laser de la couche de laque ainsi appliquée, l'inscription ou le symbole souhaité est mis en évidence à partir de la couche de laque étanche à la lumière, ce qui dégage la couche décorative transparente 35 avec la possibilité d'un éclairage par transparence. L'éclairage est effectué, soit par un film 2908681 7 électroluminescent disposé sous la couche décorative et sur le film piézoélectrique, soit par un éclairage de face arrière en combinaison avec un film transparent (de préférence piézoélectrique) et une matière transparente du 5 composant de support. Une information de retour relative à l'actionnement nécessaire de l'élément de commande est possible de façon tactile, optique ou également acoustique. A cet effet, le signal de tension généré dans le film piézoélectrique par 10 l'exercice de la pression est par exemple traité de façon appropriée et retransmis aussi bien au film piézoélectrique qu'à une unité d'éclairage de face arrière, décrite ci-dessus, ou à un film électroluminescent intégré. Des dispositifs pour le traitement approprié de tels signaux de 15 tension font partie de l'état de la technique. La retransmission au film piézoélectrique permet la détection tactile de l'actionnement effectué, la superposition à un signal de haute fréquence permet la détection acoustique. L'alimentation électrique d'un film électroluminescent ou 20 d'une unité d'éclairage de face arrière avec un signal permanent approprié permet la détection optique de l'actionnement effectué. Une autre possibilité de l'information de retour tactile est obtenue par un film métallique ou en matière 25 plastique résistant à la température de type ressort à lame, préformé en forme de dôme, prévu au-dessus du détecteur piézoélectrique selon la publication DE 10 2004 035 444, inséré sous la couche décorative avant l'injection de la matière décorative, et fixé auparavant 30 avec le détecteur sur la face de commande. Au cours du processus, le film préformé inséré est élastiquement aplati, aussi bien lors du moulage du composant de support que lors de l'injection de la matière décorative et, après l'ouverture de l'outil, le film avec la couche décorative 35 située dessus se détend et reprend sa forme initiale. Il convient en l'occurrence de veiller à ce qu'un matelas 2908681 8 d'air puisse se former entre le film préformé avec le film piézoélectrique en face arrière et le composant de support, par exemple par une ouverture pratiquée dans le composant de support, et à empêcher la soudure du film avec le 5 composant de support dans la zone de la surface de commande. L'information de retour tactile a lieu par l'intermédiaire d'un effet de déclic. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement à la lecture de la 10 description qui va suivre à titre d'exemple, lorsque prise en relation avec les dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une illustration d'une première matrice pour un moule d'outil destiné à la fabrication d'un composant à élément de 15 commande électrique intégré ; la figure 2 est une illustration de l'étape de procédé (iii) ; et la figure 3 est une illustration des étapes de procédé (iv) et (v). 20 La figure 1 représente - de façon fortement schématisée et à des fins d'illustration - une première matrice 2, sur la face intérieure de laquelle est positionné et fixé un élément de commande électrique 1 sous la forme d'un film piézoélectrique. La fixation peut par 25 exemple être effectuée par un vide appliqué localement. Un film piézoélectrique approprié peut par exemple être approvisionné auprès de la Société Smart Material Sarl, Dresde, Allemagne ou de la Société Algra AG, 5643 Merenschwand, Suisse. 30 La matrice 2 fait partie d'un moule d'outil, dont la pièce antagoniste est un poinçon 3. Après la fermeture du moule d'outil, une matière thermoplastique est injectée dans l'espace creux du moule d'outil avec l'extrudeuse à vis sans fin 4, représentée schématiquement à la figure 2. 35 Il est engendré un composant de support 5 qui est relié par soudure à l'élément de commande 1, ce dernier se terminant 2908681 9 à plat avec la surface du composant de support. Le poinçon 3 est réalisé de telle sorte que les raccordements électriques de la face arrière de l'élément de commande 1 restent accessibles. 5 Lors de l'ouverture suivante du moule d'outil, le composant de support 5 reste avec l'élément de commande 1 dans le poinçon 3 (voir figure 3). Le moule d'outil est refermé avec une deuxième matrice structurée 6 formant la face apparente et de commande 10 ultérieure. La deuxième matrice 6 est réalisée de telle sorte qu'une fente définie soit engendrée entre le composant de support 5 et l'élément de commande 1 qui est y appliqué et la matrice 6. Avec une deuxième extrudeuse à vis sans fin 7, une matière décorative élastique colorée, 15 qui se relie par soudure au composant de support 5 et à la surface de l'élément de commande 1, est ensuite injectée dans cette fente pour former la couche décorative 8. La couche décorative 8 est de préférence en un élastomère thermoplastique ou en un polyuréthanne à deux composants. 20 Après le moulage de la couche décorative 8, le moule d'outil est ouvert et le composant fini est retiré. Le procédé selon l'invention permet la fabrication d'un composant avec un élément de commande électrique intégré 1 destiné à la construction automobile, notamment 25 pour la fabrication d'une poignée de porte, d'un appui de porte ou d'un volant de direction. Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes 30 expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un composant avec un élément de commande électrique intégré (1), le composant comportant un composant de support (5) en une matière thermoplastique dont la surface est recouverte d'une couche décorative (8), et l'élément de commande électrique (1) étant un film qui est disposé entre la couche décorative (8) et le composant de support (5), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de : (i) mise à disposition d'une machine de moulage par injection avec un moule d'outil constitué d'un poinçon (3) et d'une première matrice (2) ; (ii) positionnement et fixation dans la première matrice (2) de l'élément de commande (1) constitué du film ; (iii) fermeture du moule d'outil et moulage du composant de support (5) par l'injection d'une matière thermoplastique ; (iv) ouverture du moule d'outil pour engendrer une fente entre la première matrice (2) et une surface située du côté de commande de l'ébauche constituée du composant de support (5) et de l'élément de commande intégré (1), ou ouverture du moule d'outil et fermeture du moule d'outil avec une deuxième matrice (6), la deuxième matrice (6) étant agencée de telle sorte qu'une fente se trouve entre la deuxième matrice (6) et une surface située du côté de commande de l'ébauche constituée du composant de support (5) et de l'élément de commande intégré (1) ; et (v) injection d'une matière décorative colorée dans la fente pour former la couche décorative (8). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poinçon (3) est réalisé de telle sorte que les raccordements électriques de l'élément de commande 2908681 12 électrique (1) restent accessibles à partir de la face arrière du composant en tant que connexion à fiches. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche décorative (8) 5 est constituée d'un élastomère thermoplastique ou d'un polyuréthanne à deux composants. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche décorative (8) est constituée d'une matière transparente et d'une couche 10 de laque étanche à la lumière appliquée sur la couche décorative (8), de laquelle une inscription ou un symbole est mis en évidence ultérieurement. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film est un film 15 piézoélectrique. 6. Composant avec un élément de commande électrique intégré (1), caractérisé en ce qu'il est obtenu ou peut être obtenu par un procédé selon l'une des revendications 1 à 5. 20 7. Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle permet la fabrication d'un composant avec un élément de commande électrique intégré (1) destiné à la construction automobile, notamment pour la fabrication d'une poignée de 25 porte, d'un appui de porte ou d'un volant de direction.