Brevet FR2911812A1 — publié le 20080801

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des pièces creuses en matériau thermoplastique et leurs procédés de fabrication, plus particulièrement les pièces du type précité formées d'au moins deux parties assemblées entre elles de manière étanche. La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une telle pièce, ainsi qu'une pièce obtenue avec ce procédé. Actuellement, ce type de pièces creuses, par exemple destinées à contenir un fluide liquide ou gazeux, est généralement réalisé par fabrication séparée et distincte des deux parties constitutives, puis assemblage mutuel de ces dernières au niveau d'interfaces d'assemblage, le plus souvent des bords périphériques respectifs desdites parties présentant des formes complémentaires coopérantes. L'assemblage de ces deux parties au niveau de leurs bords en regard est généralement effectué, avec réalisation simultanée de 15 l'étanchéité, par l'une des quatre variantes de procédés d'assemblage suivantes : - soudure par vibration, - collage, - vissage ou liaison mécanique analogue avec compression d'un 20 joint d'étanchéité, -réalisation d'un surmoulage, au niveau des bords adjacents, le matériau de surmoulage rapporté formant la liaison mécanique et l'étanchéité entre les deux bords en regard. Le problème posé à la présente invention réside dans la 25 proposition d'un nouveau mode de réalisation de pièces creuses du type précité, avec de meilleures performances au niveau de l'assemblage et de l'étanchéité, qui nécessite moins d'opérations de fabrication, qui n'utilise aucun élément ou matériau additionnel par rapport aux deux parties à assembler et qui soit plus économique. 30 Ce problème est résolu par l'invention par un procédé de fabrication d'une pièce creuse formée d'au moins deux parties mutuellement assemblées le long de bords adjacents respectifs, ou au moins de portions de tels bords, avec réalisation simultanée de l'étanchéité au niveau de la zone d'assemblage, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une -2- première partie par moulage d'un premier matériau thermoplastique, cette première partie comportant au moins une nervure ou arête saillante au niveau de son bord ou de sa portion de bord d'assemblage, puis à réaliser une seconde ou deuxième partie par moulage sur la première partie d'un second matériau thermoplastique, avec surmoulage au moins partiel du bord ou de la portion de bord d'assemblage de la première partie par la masse de second matériau formant le bord ou la portion de bord d'assemblage de la seconde partie, ou un prolongement de ce bord, ledit second matériau recouvrant entièrement ladite au moins une nervure ou arête. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : les figures 1 à 5 sont des vues en coupe transversale localisée de différentes variantes de réalisation des bords d'assemblage de deux parties d'une pièces creuse obtenue par l'intermédiaire du procédé de fabrication selon l'invention, et les figures 6A, 6B 'et 6C sont respectivement des vues en perspective, de dessus et en coupe (selon B-B de la figure 6B) d'un collecteur d'admission fabriqué en accord avec le procédé selon l'invention, et comportant une zone d'assemblage configurée selon la variante de réalisation de la figure 1 (détail D de la figure 6C). Le procédé de fabrication selon l'invention consiste principalement à réaliser une première partie 2 par moulage d'un premier matériau thermoplastique, cette première partie 2 comportant au moins une nervure ou arête 5 saillante au niveau de son bord 3 ou de sa portion de bord d'assemblage, puis à réaliser une seconde ou deuxième partie 2' par moulage sur la première partie 2 d'un second matériau thermoplastique, avec surmoulage au moins partiel du bord ou de la portion de bord d'assemblage 3 de la première partie 2 par la masse de second matériau formant le bord 3' ou la portion de bord d'assemblage de la seconde partie 2', ou un prolongement 6 de ce bord 3, ledit second matériau recouvrant entièrement ladite au moins une nervure ou arête 5. Pour obtenir, en plus de l'accrochage mécanique résultant du surmoulage, également une liaison par adhérence chimique au niveau des interfaces entre les matériaux constitutifs des deux parties 2 et 2', la quantité de chaleur amenée par la masse de second matériau formant le bord 3' ou la -3- portion de bord d'assemblage de la seconde partie 2', ou un prolongement 6 de ce bord 3, et venant en contact avec ladite au moins une nervure ou arête 5, est suffisante pour obtenir une refonte ou fusion au moins partielle du matériau constitutif de cette ou de chaque nervure ou arête 5, préférentiellement au niveau de son extrémité libre 5'. En réglant l'intervalle temporel séparant la fin du moulage de la première partie 2 du début du moulage de la seconde ou deuxième partie 2', ainsi que la température et la quantité du matériau de surmoulage rapporté au niveau de la zone d'assemblage 4, il est possible d'aboutir de manière ciblée soit à un simple ramollissement des nervures ou arêtes 5, avec conservation de leur forme et uniquement refonte en surface de celles-ci, soit à une fusion plus prononcée et quantitativement plus importante de leur matériau constitutif, avec modification sensible de leur forme originelle et, le cas échéant, interpénétration et mélange des deux matériaux constitutifs au niveau de leur interface mutuelle (d'où il résulte également un renforcement de la liaison mécanique et physique entre les deux parties 2 et 2'). Les dispositions précitées peuvent être renforcées en prévoyant que les premiers et seconds matériaux thermoplastiques sont compatibles entre eux et de même nature, que la ou chaque nervure ou arête 5 à structure profilée est formée intégralement avec le bord ou la portion de bord d'assemblage 3 de la première partie 2 en présentant une conformation telle que sa surface extérieure apparente avant surmoulage est importante par rapport à son volume. De plus, la base 5" de l'arête ou nervure 5, qui est attenante au bord ou à la portion de bord 3, présente une forme ou une section élargie, par rapport au reste de la nervure ou arête 5 concernée, ce afin de garantir la conservation de la solidarité de la nervure ou arête 5 concernée avec la première partie 2. L'apport de chaleur lors du surmoulage affecte également la surface restante du bord 3 mis en contact avec le second matériau chaud injecté, et peut être suffisant pour réaliser ainsi une refonte ou fusion partielle d'une couche de matériau superficielle à ce niveau, augmentant de ce fait l'adhérence entre les deux parties 2 et 2'. Avantageusement, et pour favoriser le phénomène de fusion et de refonte du premier matériau pour les régions de la nervure ou de l'arête 5 pénétrant le plus avant dans la masse du second matériau de surmoulage, la -4- ou chaque nervure ou arête 5 présente, en section selon un plan perpendiculaire à sa direction d'extension profilée, une forme effilée de sa base 5" attenante au bord ou à la portion de bord 3 vers son extrémité libre 5'. Selon un mode de réalisation préféré et comme le montrent les figures 1 à 6 des dessins annexés, la ou chaque nervure ou arête 5 présente une forme sensiblement prismatique, avec une section transversale de forme triangulaire, préférentiellement triangulaire isocèle. Dans le cas d'une pièce creuse 1 destinée à la circulation de fluide gazeux ou liquide, la façade interne de la paroi de cette pièce 1 sera préférentiellement continue, c'est:-à-dire dépourvue de décrochement, de saillie ou de dénivellation au niveau de la zone d'assemblage 4 (figures 1 à 6). En accord avec une première variante de réalisation de l'invention, ressortant des figures 1 à 3 et 6, le bord ou la portion de bord d'assemblage 3 de la première partie 2 comporte une arête ou nervure 5 saillante vers l'extérieur, préférentiellement dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan PT tangent à ou médian de la paroi de la pièce creuse 1 au niveau de la zone d'assemblage 4. En vue de renforcer le degré de résistance et d'étanchéité entre les deux parties 2 et 2' au niveau de la zone d'assemblage 4, et en accord avec une seconde variante de réalisation de l'invention représentée sur les figures 4 et 5, il peut être prévu que le bord ou la portion de bord d'assemblage 3 de la première partie 2 comporte au moins deux arêtes ou nervures 5 sensiblement parallèles entre elles dans leur extension longitudinale et saillantes vers l'extérieur, préférentiellement dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan PT tangent à ou médian de la paroi de la pièce creuse 1 au niveau de la zone d'assemblage 4. Chaque nervure ou arête 5 selon les deux variantes évoquées ci- dessus est ainsi soumise à une force de cisaillement en cas d'application d'une contrainte tendant à séparer les deux parties 2 et 2', notamment sous l'action d'une pression interne dans la pièce creuse 1 (d'où l'intérêt d'une base 5" élargie). Selon une caractéristique additionnelle ressortant des figures 2, 3 et 5, au moins une nervure ou arête supplémentaire 7 est également formée au niveau du bord 3 ou de la portion de bord d'assemblage 3 de la première partie 2, cette ou chaque nervure ou arête supplémentaire 7 étant saillante dans une direction sensiblement parallèle au ou comprise dans le plan PT tangent à ou médian de la paroi de la pièce creuse 1 au niveau de la zone d'assemblage 4. Chaque nervure ou arête 7 supplémentaire peut être dirigée vers ou à l'opposé de la seconde ou deuxième partie 2' et fournira un ancrage mécanique du bord 3' de cette seconde partie 2' par rapport à la première partie 2 dans la direction d'extension de l'autre ou des autres nervure(s) ou arête(s) 5. Chaque nervure ou arête 5 et/ou 7 s'étend préférentiellement de manière continue sur tout le pourtour du bord 3 de la première partie 2, mais peut également s'étendre de manière discontinue sur une ou plusieurs partie(s) uniquement de ce pourtour, la liaison au niveau des portions restantes de la zone d'assemblage 4 entre les deux parties constitutives 2 et 2' de la pièce étant réalisée par d'autres moyens en l'absence d'assemblage selon l'invention. Ainsi, il peut être prévu qu'au moins une région de la première partie 2 est formée avec un renfoncement, un passage, une cavité ou analogue 9 et que le second matériau thermoplastique pénètre dans ce renfoncement ou analogue 9 lors du moulage de la seconde partie 2', pour assurer le raccordement mécanique étanche avec la première partie 2. Conformément à un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention, ressortant des dessins annexés, le bord ou la portion de bord d'assemblage 3 de la première partie 2 est formée avec un épaississement 8 constituant un rebord dirigé vers l'extérieur, la ou les nervure(s) ou arête(s) 5 étant formée(s) intégralement sur et avec ce rebord 8, le cas échéant sur plusieurs faces 8' de ce dernier, le bord ou la portion de bord d'assemblage 3' de la seconde partie 2' étant formé intégralement avec un prolongement 6 latéral en forme d'aile de recouvrement, venant en prise par surmoulage au moins partiellement, préférentiellement totalement, pardessus ledit épaississement 8 en vue de constituer une liaison d'accrochage. Ainsi, les bords 3 et 3' réalisent déjà du fait de leur forme générale une liaison par accrochage par coopération de forme. De plus, la prévision d'un épaississement 8 au niveau du bord 3 permet de renforcer la résistance mécanique dudit bord et de disposer d'une surface de butée plus importante au niveau de la zone d'assemblage 4. La fabrication des deux parties 2 et 2', en forme de parties de coque ou de coquille, peut bien entendu être réalisée dans deux moules différents, avec transfert de la première partie 2 d'un premier moule dans un second moule et surmoulage de la seconde partie 2' (prise en compte d'un intervalle de solidification / refroidissement de la première partie 2). Toutefois, selon une variante économiquement très avantageuse, l'opération de moulage de la première partie 2 de la pièce 1 et l'opération consécutive de surmoulage de la seconde partie 2' sont réalisées dans le même moule, ce dernier étant pourvu de deux emplacements séparés de moulage, de formes conjuguées adaptées, ou d'une cavité de moulage à configuration modifiable ou variable de manière contrôlée. Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus en relation avec la fabrication d'une pièce creuse en deux parties 2 et 2', elle peut bien entendu également s'appliquer à la fabrication d'une pièce 1 en trois parties ou plus, en répétant l'opération de surmoulage avec formation d'une troisième partie sur l'ensemble formé par les première et seconde parties 2 et 2'. Dans cette application, le procédé peut alors consister à former la deuxième partie 2' avec un(e) second(e) bord ou portion de bord d'assemblage pourvu(e) d'au moins une nervure ou arête saillante 5, et, après moulage de la deuxième partie 2' avec raccordement par surmoulage avec la première partie 2, à mouler une troisième partie sur ladite deuxième partie 2', avec surmoulage au moins partiel dudit second bord ou de ladite seconde portion de bord d'assemblage de la deuxième partie par la masse de matériau formant un bord ou une portion de bord d'assemblage de ladite troisième partie, cette masse de matériau recouvrant entièrement ladite au moins une nervure ou arête dudit second bord ou de ladite seconde portion de bord d'assemblage de ladite deuxième partie 2' (non représenté). L'invention a également pour objet une pièce creuse en matériau(x) thermoplastique(s), préférentiellement obtenue au moyen du procédé de fabrication décrit ci-dessus et constituée de deux parties assemblées entre elles le long de bords adjacents respectifs ou au moins de portions de tels bords, avec réalisation simultanée d'une étanchéité au niveau de la zone d'assemblage. Cette pièce 1 est caractérisée en ce que la première partie 2 consiste en une partie venue de moulage d'un premier matériau thermoplastique et comportant au moins une nervure ou arête 5 saillante au niveau de son bord ou de sa portion de bord d'assemblage 3 et en ce que la seconde partie 2' consiste en une partie venue de moulage d'un second matériau thermoplastique, la masse de second matériau formant le bord ou -7- la portion de bord d'assemblage 3' de la seconde partie 2', ou un prolongement 6 de ce bord 3', surmoulant au moins partiellement le bord ou la portion de bord d'assemblage 3 de la première partie 2, ledit second matériau recouvrant entièrement ladite au moins une nervure ou arête 5. Les premier et second matériaux peuvent par exemple consister en du PA6GF30 ou du PA66GF35, la température de fusion du second matériau étant avantageusement égale ou légèrement supérieure à la température de fusion du premier matériau. Lors de l'injection du matériau formant la seconde partie, par l'intermédiaire d'un nombre limité d'orifices d'injection, ce matériau présentera une température et une fluidité suffisantes pour venir recouvrir en totalité l'interface d'assemblage de la première partie et réaliser une refonte au moins partielle de ladite au moins une arête. Comme le montrent les figures 6A, 6B et 6C, ladite pièce consiste avantageusement en un collecteur ou répartiteur d'admission pour véhicule à moteur à combustion interne. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce creuse formée d'au moins deux parties mutuellement assemblées le long de bords adjacents respectifs, ou au moins de portions de tels bords, avec réalisation simultanée de l'étanchéité au niveau de la zone d'assemblage, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une première partie (2) par moulage d'un premier matériau thermoplastique, cette première partie (2) comportant au moins une nervure ou arête (5) saillante au niveau de son bord (3) ou de sa portion de bord d'assemblage, puis à réaliser une seconde ou deuxième partie (2') par moulage sur la première partie (2) d'un second matériau thermoplastique, avec surmoulage au moins partiel du bord ou de la portion de bord d'assemblage (3) de la première partie (2) par la masse de second matériau formant le bord (3') ou la portion de bord d'assemblage de la seconde partie (2'), ou un prolongement (6) de ce bord (3), ledit second matériau recouvrant entièrement ladite au moins une nervure ou arête (5). 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de chaleur amenée par la masse de second matériau formant le bord (3') ou la portion de bord d'assemblage de la seconde partie (2'), ou un prolongement (6) de ce bord (3), et venant en contact avec ladite au moins une nervure ou arête (5), est suffisante pour obtenir une refonte ou fusion au moins partielle du matériau constitutif de cette ou de chaque nervure ou arête (5), préférentiellement au niveau de son extrémité libre (5'). 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les premiers et seconds matériaux thermoplastiques sont compatibles entre eux et de même nature, en ce que la ou chaque nervure ou arête (5) à structure profilée est formée intégralement avec le bord ou la portion de bord d'assemblage (3) de la première partie (2) en présentant une conformation telle que sa surface extérieure apparente avant surmoulage est importante par rapport à son volume et que sa base (5") attenante au bord ou à la portion de bord (3) présente une forme ou une section élargie, par rapport au reste de la nervure ou arête (5) concernée. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou chaque nervure ou arête (5) présente, en section selon un plan perpendiculaire à sa direction d'extension-9-profilée, une forme effilée de sa base (5") attenante au bord ou à la portion de bord (3) vers son extrémité libre (5'). 5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ou chaque nervure ou arête (5) présente une forme sensiblement prismatique, avec une section transversale de forme triangulaire, préférentiellement triangulaire isocèle. 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bord ou la portion de bord d'assemblage (3) de la première partie (2) comporte une arête ou nervure (5) saillante vers l'extérieur, préférentiellement dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan (PT) tangent à ou médian de la paroi de la pièce creuse (1) au niveau de la zone d'assemblage (4). 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bord ou la portion de bord d'assemblage (3) de la première partie (2) comporte au moins deux arêtes ou nervures (5) sensiblement parallèles entre elles dans leur extension longitudinale et saillantes vers l'extérieur, préférentiellement dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan (PT) tangent à ou médian de la paroi de la pièce creuse (1) au niveau de la zone d'assemblage (4). 8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'au moins une nervure ou arête supplémentaire (7) est également formée au niveau du bord (3) ou de la portion de bord d'assemblage (3) de la première partie (2), cette ou chaque nervure ou arête supplémentaire (7) étant saillante dans une direction sensiblement parallèle au ou comprise dans le plan (PT) tangent à ou médian de la paroi de la pièce creuse (1) au niveau de la zone d'assemblage (4). 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bord ou la portion de bord d'assemblage (3) de la première partie (2) est formée avec un épaississement (8) constituant un rebord dirigé vers l'extérieur, la ou les nervure(s) ou arête(s) (5) étant formée(s) intégralement sur et avec ce rebord (8), le cas échéant sur plusieurs faces (8') de ce dernier, le bord ou la portion de bord d'assemblage (31) de la seconde partie (2') étant formé intégralement avec un prolongement (6) latéral en forme d'aile de recouvrement, venant en prise par surmoulage au moins partiellement,-10- préférentiellement totalement, par-dessus ledit épaississement (8) en vue de constituer une liaison d'accrochage. 10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'au moins une région de la première partie (2) est formée avec un renfoncement, un passage, une cavité ou analogue (9) et en ce que le second matériau thermoplastique pénètre dans ce renfoncement ou analogue (9) lors du moulage de la seconde partie (2'). 11. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'opération de moulage de la première partie (2) de la pièce (1) et l'opération consécutive de surmoulage de la seconde partie (2') sont réalisées dans le même moule, ce dernier étant pourvu de deux emplacements séparés de moulage, de formes conjuguées adaptées, ou d'une cavité de moulage à configuration modifiable ou variable de manière contrôlée. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il consiste à former la deuxième partie (2') avec un(e) second(e) bord ou portion de bord d'assemblage pourvu(e) d'au moins une nervure ou arête saillante (5), et, après moulage de la deuxième partie (2') avec raccordement par surmoulage avec la première partie (2), à mouler une troisième partie sur ladite deuxième partie (2'), avec surmoulage au moins partiel dudit second bord ou de ladite seconde portion de bord d'assemblage de la deuxième partie par la masse de matériau formant un bord ou une portion de bord d'assemblage de ladite troisième partie, cette masse de matériau recouvrant entièrement ladite au moins une nervure ou arête dudit second bord ou de ladite seconde portion de bord d'assemblage de ladite deuxième partie (2'). 13. Pièce creuse en matériau(x) thermoplastique(s), préférentiellement obtenue au moyen du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 et constituée de deux parties assemblées entre elles le long de bords adjacents respectifs ou au moins de portions de tels bords, avec réalisation simultanée d'une étanchéité au niveau de la zone d'assemblage, caractérisée en ce que la première partie (2) consiste en une partie venue de moulage d'un premier matériau thermoplastique et comportant au moins une nervure ou arête (5) saillante au niveau de son bord ou de sa portion de bord d'assemblage (3) et en ce que la seconde partie (2') consiste en une partie venue de moulage d'un-11- second matériau thermoplastique., la masse de second matériau formant le bord ou la portion de bord d'assemblage (3') de la seconde partie (2'), ou un prolongement (6) de ce bord (3'), surmoulant au moins partiellement le bord ou la portion de bord d'assemblage (3) de la première partie (2), ledit second matériau recouvrant entièrement ladite au moins une nervure ou arête (5). 14. Pièce creuse selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle consiste en un collecteur ou répartiteur d'admission pour véhicule à moteur à combustion interne.