Brevet FR2924973A1 — publié le 20090619

L'invention concerne un procédé d'allègement de leviers et de pédales, tout en conservant leur rigidité d'origine, et son application à l'industrie automobile pour la réalisation de pédales et de leviers notamment. L'industrie automobile se soucie, depuis quelque temps, d'obtenir des gains de masse sur tous les composants d'un véhicule automobile en faisant largement appel aux matières plastiques pour les parties non travaillantes, mais cette préoccupation gagne maintenant les pièces travaillantes, dans la mesure où leurs caractéristiques mécaniques d'origine peuvent être conservées ; ceci, même pour des éléments très sollicités lors de l'utilisation des véhicules, tels que les pédales de frein par exemple encore très largement métalliques, qu'il s'agisse de pédales à transmission directe d'accroche de la tige de commande (type booster de frein), ou de pédales à transmission déportée, bien qu'une solution hybride soit déjà apparue sur le marché, car il faut, bien sûr, que la rigidité obtenue par cette solution reste identique à celle de la solution entièrement métallique. Il s'agit généralement de l'association d'un insert métallique et d'une matière plastique chargée en fibres de verre, faisant appel au procédé de surmoulage bien connu d'un insert assurant la rigidité, sans que la matière plastique surmoulée y contribue beaucoup. On connaît déjà, par les brevets français 2 791 297 et 2 803 241, un procédé et une technologie de réalisation d'articles mixtes, comprenant un élément rigide de forme généralement allongée, dont au moins une partie présente une section transversale ayant un profil définissant un espace concave, combiné à une partie en matière thermoplastique positionnée dans le dit espace concave de l'élément rigide, comportant au moins un creux dans sa section transversale. Le procédé utilisé consistant à disposer l'élément rigide dans un moule d'injection de forme appropriée, à injecter la matière thermoplastique fondue dans le moule, et à injecter simultanément un fluide liquide ou gazeux par une aiguille dans la dite matière présente dans l'espace concave de l'élément rigide, en utilisant un 2 procédé d'injection assistée par un fluide liquide ou gazeux sous pression, plus communément appelé, par les hommes de métier, par les initiales de ses termes anglais W.I.T. (Water Injection Technology) ou G.I.T. (Gas Injection Technology). On comprend que, en utilisant cette méthode, après solidification de la matière plastique, celle-ci présente un creux transversal réduisant sa masse, sans réduire notablement son module d'inertie transversal et, par conséquent, sa rigidité. L'élément rigide et les parties en matière thermoplastique étant solidarisés par débordement de la matière thermoplastique à travers des orifices percés dans l'élément rigide. La présente invention a pour but d'adapter ce procédé à la fabrication de pédales et de leviers pour l'industrie automobile, notamment de pédales hybrides plastique métal, et tout particulièrement de pédales de frein. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout donc le problème consistant à définir un procédé et des méthodes avec lesquels, d'une part, un gain de masse conséquent des pédales ou des leviers puisse être obtenu en utilisant des inserts métalliques de faible épaisseur, dont le manque de rigidité soit compensé par son surmoulage avec une forme plastique creuse, et, d'autre part, un gain économique important soit obtenu. Le procédé de fabrication de pédales et de leviers hybrides pour l'industrie automobile, utilisant l'association d'un insert métallique et d'une matière plastique par surmoulage du dit insert par injection assistée par un fluide sous pression, avec obtention d'un creux transversal réduisant la masse de l'ensemble, se caractérise en ce qu'il consiste, pour l'essentiel, à effectuer successivement les étapes suivantes : a) réalisation de l'insert à partir d'un profilé métallique préalablement choisi en fonction de sa section, de l'espace concave qu'il offre et des caractéristiques mécaniques à obtenir, en combinaison avec le surmoulage en matière plastique, pour la pédale ou le levier correspondant, b) réalisation d'un moule d'injection sous pression de la matière thermoplastique choisie, permettant le surmoulage de l'insert métallique correspondant, prévu pour permettre l'injection sous pression du fluide choisi dans l'espace concave que comporte l'insert, avec limitation, si nécessaire, de cet espace, c) injection de la matière plastique dans le moule et injection du fluide choisi, à l'aide d'une aiguille, par l'orifice initialement prévu pour cela, puis démoulage après refroidissement. Une pédale de frein à transmission directe d'accroche de la tige de commande, réalisée en appliquant le procédé selon l'invention, se caractérise en ce que la dite pédale est réalisée par surmoulage à partir d'un insert en U, de forme correspondante à celle recherchée, comportant, dans ses ailes, les orifices de passage de l'axe d'articulation et de l'axe de transmission de la pédale, et, dans sa base, les orifices de solidarisation du corps en matière plastique avec l'insert en U lors du surmoulage. Une pédale de frein à transmission déportée d'accroche de la tige de commande, réalisée en appliquant le procédé selon l'invention, se caractérise en ce que la dite pédale est réalisée à partir d'un insert en U, avec renvoi latéral par une partie en L, comportant, pour la partie en U, plusieurs orifices de solidarisation du dit insert avec le corps en matière plastique lors du surmoulage, et, à son extrémité opposée au patin de la pédale, ainsi que dans la partie en L, les orifices de passage de l'axe d'articulation de la pédale, le dit corps en matière plastique comportant le patin de frein et le dispositif de transmission déportée ; le patin en matière plastique, surmoulé lors de la phase d'injection, comportant un orifice permettant le passage du fluide. La partie située au niveau du renvoi en L de l'insert métallique, comportant le support de cage de rotule de tige de frein, est surmoulée et renforcée par des nervures en matière plastique, et la partie creuse obtenue par l'injection du fluide, située dans la partie haute de la pédale, est renforcée par des nervures. Un autre mode de réalisation d'une pédale de frein à transmission déportée d'accroche de la tige de commande, réalisée en appliquant le procédé selon l'invention, se caractérise en ce que la dite pédale est réalisée par surmoulage à partir d'un double insert en U réalisé en deux parties, comportant, chacune, à leur extrémité supérieure, côté axe d'articulation, une partie en L destinée à l'encastrement de ces parties l'une dans l'autre, pour obtenir un profil en commun de plus grande largeur, destiné à recevoir, lors du surmoulage, un boîtier d'articulation se prolongeant vers l'extrémité libre de la partie en U pour former le support de cage de rotule de tige de frein. Les parties, constituées de l'insert métallique, sont, de préférence, rigidifiées par des nervures en matière plastique. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent, outre l'important gain 20 de masse réalisé, en ce que la totalité des éléments fonctionnels de l'ensemble est obtenue en une seule opération : semelle d'appui du pied, appui des contacteurs de pédale, passage de l'axe de pédale, zone d'accroche de la tige de commande, etc. 25 D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de divers modes de réalisation de pédales hybrides de frein d'automobile par surmoulage d'un insert métallique par injection d'une matière plastique assistée d'eau sous pression selon l'invention, donnés à titres d'exemples non limitatifs, au regard des dessins annexés, sur lesquels : 10 15 - la figure 1 représente une vue de côté globale, en perspective, d'une pédale de frein à transmission directe d'accroche de la tige de commande, avec indication en � grisé � des parties apparentes du surmoulage, 5 - la figure 2 représente une vue de côté globale, en perspective, d'une pédale de frein à transmission déportée d'accroche de la tige de commande, - la figure 3 représente une vue de côté en perspective de l'insert métallique de la pédale selon la figure 2, - la figure 4 représente une vue de côté en perspective du corps en matière plastique de la pédale selon la figure 2, - la figure 5 représente une vue de côté partielle, en perspective -ét par 15 transparence, de la partie en L de l'insert métallique selon la figure 2, - la figure 6 représente une vue de dessous partielle, en perspective et par transparence, de la partie en L de l'insert métallique selon la figure 2, 20 - la figure 7 représente une vue de dessus partielle, en perspective et par transparence, du patin en matière plastique de la pédale selon la figure 2, - la figure 8 représente une vue de dessous partielle globale, en perspective, de la pédale selon la figure 2, - la figure 9 représente une vue en transparence de l'intérieur du canal d'injection d'une pédale à un seul canal et renvoi en L surmoulé selon les figures 3, 5, 6, 7 et 8, 30 -la figure 10 représente une vue de côté globale, en perspective, d'une pédale à double insert surmoulé avec injection d'eau, 25 6 - la figure 11 représente une vue globale de la pédale à double insert selon la figure 10, - la figure 12 représente une vue globale de la partie en matière plastique de la 5 pédale selon la figure 10, - la figure 13 représente une vue de côté partielle de la fonction des deux inserts selon la figure 10, 10 - la figure 14 représente une vue de côté partielle de la zone du moulage du support de cage de rotule de tige de frein de la pédale à double insert selon la figure 10, - la figure 15 représente une vue de dessous partielle, par transparence, de la 15 pédalé selon la figure 10, montrant l'orifice d'injection d'eau et la limitation, selon AA, de la zone d'injection d'eau. En examinant maintenant plus en détail l'ensemble des figures, on remarque : 20 - sur la figure 1, que cette pédale à transmission directe 10 comporte un insert en U 11 de forme appropriée, comportant, dans ses ailes, les orifices de passage de l'axe d'articulation et de transmission de la pédale 10, et, dans sa base, les orifices de solidarisation du corps en matière plastique 12 avec l'insert 11 lors du surmoulage, 25 - sur les figures 2 à 9, correspondant à la pédale hybride à transmission déportée 20 d'accroche de la tige de commande, que la dite pédale 20 comporte un insert en U 21, avec renvoi latéral par une partie en L 22, comportant, pour la partie en U 21 et à la base du U, plusieurs orifices 211 de solidarisation du dit insert 21 30 avec le corps en matière plastique 23 lors de son surmoulage, et, à son extrémité opposée au patin 231 de la pédale 20, ainsi que dans la partie en L 22, les orifices 7 221 de passage de l'axe d'articulation de la pédale 20. Le corps en matière plastique 23 comprenant, comme le montre la figure 4, le patin 231 et le dispositif de transmission déportée 232. Comme le montre les dites figures 2 à 9, des orifices pratiqués dans l'insert en U 21 assurent le maintien du corps en matière plastique 23 dans l'âme du U ; le patin en matière plastique 231, surmoulé pendant la phase d'injection, présente un orifice 233 permettant le passage de l'eau, qui chasse, par injection, la matière plastique contre les ailes du U. Comme le montre en particulier les figures 5, 6 et 8, la partie située au niveau du renvoi en L 22 de l'insert métallique 21 peut être surmoulée et également renforcée par des nervures plastiques 234, vers l'intérieur comme vers l'extérieur de la partie en L 22 de l'insert 21. Le support de cage de rotule de tige de frein est également surmoulé sur le renvoi en L 22 de l'insert métallique 21. Comme le montre la figure 8, il est tout à fait possible de terminer la partie creuse, due à l'injection d'eau dans la partie haute de la pédale 20, et de renforcer cette même partie haute par l'ajout de nervures 235. Sur les figures 10 à 15, correspondant à la pédale hybride à transmission déportée 30 d'accroche de la tige de commande, à double insert en U, on remarque que l'insert est constitué de deux parties en U 31 et 32, comportant chacune, à leur extrémité supérieure, côté axe d'articulation, une partie en L 311, 321 destinée à l'encastrement de ces parties l'une dans l'autre, pour obtenir un profil en U par soudage au niveau de leur zone de chevauchement, destiné à recevoir, lors du surmoulage, un boîtier d'articulation 33 se prolongeant vers l'extrémité libre de la petite partie en U 32 pour former le support de cage de rotule de tige de frein 34, comme le montre la figure 12. Comme le montre les figures 14 et 15, les parties constituant l'insert métallique 31, 32 peuvent être rigidifiées par des nervures en matière plastique, à l'extérieur comme à l'intérieur de ces parties. Comme pour la pédale simple 10 de la figure 1, l'insert métallique 31, 32 est pourvu de trous 310, 320 ayant pour rôle de solidariser la partie métallique à la partie surmoulée. Ainsi que représenté à la figure 15, l'injection d'eau, permettant de repousser la matière plastique à l'intérieur de l'espace qui lui est laissé, se fait par un point unique 330, commun aux deux canaux. On remarque, toujours sur la figure 15, qu'il est possible de terminer la zone d'injection d'eau au niveau du plan de jonction AA des deux parties en U 31 et 32 de l'insert, en renforçant ensuite la pièce par ajout de nervures 331, après la limite AA de la zone d'injection d'eau. Il n'a été utilisé, dans les exemples donnés, que des inserts profilés en U et en L, mais il est évident. que des inserts d'autres profils, tels qu'en T par exemple, peuvent être aussi utilisés, sous réserve uniquement qu'ils présentent une concavité latérale suffisante pour se prêter à leur surmoulage avec injection d'eau, en réalisant un creux transversal suffisant dans la matière plastique pour réduire sa masse sans compromettre la rigidité de l'ensemble.20 Revendications 1. Procédé de fabrication de pédales et de leviers hybrides pour l'industrie automobile, utilisant l'association d'un insert métallique et d'une matière plastique par surmoulage du dit insert par injection assistée par un fluide sous pression, avec obtention d'un creux transversal réduisant la masse de l'ensemble, caractérisé en ce qu'il consiste, pour l'essentiel, à effectuer successivement les étapes suivantes : a) réalisation de l'insert à partir d'un profilé métallique préalablement choisi en fonction de sa section, de l'espace concave qu'il offre et des caractéristiques mécaniques à obtenir, en combinaison avec le surmoulage en matière plastique, pour la pédale ou le levier correspondant, b) réalisation d'un moule d'injection sous pression de la matière thermoplastique choisie, permettant le surmoulage de l'insert métallique correspondant, prévu pour permettre l'injection sous pression du fluide choisi dans l'espace concave que comporte l'insert, avec limitation, si nécessaire, de cet espace, c) injection de la matière plastique dans le moule et injection du fluide choisi, à l'aide d'une aiguille, par l'orifice initialement prévu pour cela, puis démoulage après refroidissement. 2. Pédale de frein à transmission directe (10) d'accroche de la tige de commande, réalisée en appliquant le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est réalisée par surmoulage à partir d'un insert en U (11), de forme correspondante à celle recherchée, comportant, dans ses ailes, les orifices de passage de l'axe d'articulation et de l'axe de transmission de la 9 10 pédale (10), et, dans sa base, les orifices de solidarisation du corps en matière plastique (12) avec l'insert en U (11) lors du surmoulage. 3. Pédale de frein à transmission déportée (20) d'accroche de la tige de commande, réalisée en appliquant le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est réalisée à partir d'un insert en U (21), avec renvoi latéral par une partie en L (22), comportant, pour la partie en U (21), plusieurs orifices (211) de solidarisation du dit insert (21) avec le corps en matière plastique (23) lors du surmoulage, et, à son extrémité opposée au patin (231) de la pédale (20), ainsi que dans la partie en L (22), les orifices (221) de passage de l'axe d'articulation de la pédale (20), le dit corps en matière plastique (23) comportant le patin de frein (231) et le dispositif de transmission déportée (232) ; le patin en matière plastique (231), surmoulé lors de la phase d'injection, comportant un orifice (233) permettant le passage du fluide. 4. Pédale de frein selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie située au niveau du renvoi en L (22) de l'insert métallique (21), comportant le support de cage de rotule de tige de frein, est surmoulée et renforcée par des nervures (234) en matière plastique. 5. Pédale de frein selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie creuse obtenue par l'injection du fluide, située dans la partie haute de la pédale (20), est renforcée par des nervures (235). 6. Pédale de frein à transmission déportée (30) d'accroche de la tige de commande, réalisée en appliquant le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est réalisée par surmoulage à partir d'un double insert en U réalisé en deux parties (31) et (32), comportant, chacune, à leur extrémité supérieure, côté axe d'articulation, une partie en L (311, 321) destinée à l'encastrement de ces parties l'une dans l'autre, pour obtenir un 511 profil en commun de plus grande largeur, destiné à recevoir, lors du surmoulage, un boîtier d'articulation (33) se prolongeant vers l'extrémité libre de la partie en U (32) pour former le support (34) de cage de rotule de tige de frein. 7. Pédale de frein selon la revendication 6, caractérisée en ce que les parties (31, 32), constituées de l'insert métallique, sont rigidifiées par des nervures en matière plastique.