Brevet FR2933022A1 — publié le 20100101

-1- L'invention concerne le domaine automobile et notamment la fabrication de pièces hybrides comprenant un corps métallique recouvert au moins partiellement de matière plastique. Le métal est un matériau connu pour sa grande robustesse et son faible coût de fabrication. Il est pour cela couramment utilisé en automobile pour la fabrication de pièces telles qu'un toit ou un plancher de véhicule. Il est connu également de surmouler partiellement des pièces métalliques pour les renforcer localement, pour éviter leur corrosion ou pour leur procurer des fonctions supplémentaires, par exemple des fonctions de fixation. Le document US 2007/0131012 divulgue un procédé de fabrication d'une pièce automobile consistant à introduire une zone périphérique d'un corps métallique dans la cavité d'un moule et à injecter de la matière thermoplastique dans le moule de manière à former un corps en matière plastique entourant la zone périphérique du corps métallique. On obtient ainsi une pièce hybride comprenant un corps métallique dont la périphérie est partiellement recouverte de plastique. Ce procédé présente l'inconvénient que la pièce obtenue présente un risque de désolidarisation du corps en matière plastique d'avec le corps métallique, notamment lorsque les efforts auxquels la pièce automobile est confrontée sont importants. Une solution connue à ce problème consiste à percer au préalable des orifices traversant le corps métallique au niveau de la zone périphérique de sorte que, lors du surmoulage de la zone par de la matière plastique, la matière plastique pénètre dans les orifices et forme ainsi des moyens de retenue de la matière plastique autour du corps métallique. Toutefois, ce procédé s'avère relativement long et coûteux à mettre en oeuvre du fait de l'étape préliminaire de perçage. L'invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un moule de fabrication d'une pièce automobile comprenant un corps métallique dont au moins une zone périphérique est recouverte d'un corps en matière plastique, comprenant : û au moins une cavité de moulage du corps en matière plastique, délimitée par des parois définissant la forme générale du corps en matière plastique, û des butées, en saillie des parois, de positionnement du corps métallique au moins partiellement à distance des parois du moule, les butées étant agencées pour que lorsque le moule est en position fermée, elles contraignent la zone périphérique dans une forme qui, une fois la pièce fabriquée, empêche de déboîter le corps métallique du corps en matière plastique par translation ou rotation. 2933022 -2- Grâce au moule de l'invention, il n'est pas nécessaire de mettre en oeuvre une étape préliminaire de perçage ou de formage du corps métallique avant son introduction dans le moule. En effet, le formage du corps métallique dans une forme adaptée à une bonne fixation avec le corps en plastique est réalisé lors de la fermeture du moule. Ainsi, la zone 5 périphérique du corps métallique est retenue à l'intérieur du corps en matière plastique sans qu'il ait été nécessaire de réaliser des perforations préalables de cette zone. La forme de la zone périphérique empêche de déboîter le corps métallique du corps en matière plastique par translation ou rotation. Or, les mouvements de translation et de rotation sont les seuls mouvements permettant de démouler ou déboîter sans effort une 10 pièce mâle d'une pièce femelle complémentaire. En d'autres termes, la forme du corps métallique imposée par les butées du moule de l'invention est telle que, une fois que le corps métallique est recouvert du corps en matière plastique de forme complémentaire de la forme du corps métallique, il ne peut pas être extrait du corps plastique par démoulage selon une direction de translation ou 15 selon une rotation. Ainsi, si l'on souhaitait déboîter le corps en matière plastique du corps métallique, il serait nécessaire d'agir en force et de détériorer au moins l'un des deux corps. La forme du corps métallique s'oppose donc à son déboîtage du corps plastique. Bien entendu, tout type de forme répondant à la définition de l'invention peut être utilisé pour la zone périphérique. 20 Un moule selon l'invention peut en outre comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - Les butées du moule sont agencées pour contraindre la zone périphérique dans une forme telle que la zone est contenue dans au moins deux plans sécants. Ainsi, la zone est au moins localement plane en deux emplacements distincts et ces deux zones 25 planes ne sont pas coplanaires. Une telle forme permet d'obtenir une zone périphérique qui ne peut pas être déboîtée du corps en matière plastique par translation ou rotation. Cette forme peut être obtenue simplement par pliage du corps métallique le long d'une arête. - La zone périphérique comprenant deux surfaces opposées sensiblement 30 parallèles et se rejoignant le long d'une bordure périphérique et sensiblement linéaire du corps métallique, la droite d'intersection des deux plans est sensiblement parallèle à la bordure périphérique. En d'autres termes, le bord externe de la zone périphérique est replié le long de la bordure de manière à former un bord replié. - Les butées du moule sont agencées pour contraindre la zone périphérique dans 35 une forme telle que la zone présente, en section dans au moins deux plans sécants selon une droit orthogonale à la zone, des ondulations. Ainsi, la zone périphérique du corps 2933022 -3- métallique comprend des ondulations selon plusieurs directions, ces ondulations empêchant de déboîter le corps métallique du corps plastique. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce automobile au moyen d'un moule tel que précédemment défini, la pièce comprenant une plaque 5 métallique dont au moins une zone périphérique est recouverte d'un corps en matière plastique, le procédé comprenant les étapes suivantes : - insertion d'une plaque métallique formant corps métallique dans le moule ouvert, la zone périphérique de la plaque étant située dans la cavité, - fermeture du moule de manière à ce que les butées viennent en appui contre la 10 zone périphérique de la plaque et la contraignent à se déformer pour adopter ladite forme, - injection de matière plastique dans la cavité de moulage, - démoulage de la pièce ainsi obtenue. Ce procédé selon l'invention, mis en oeuvre grâce au moule précédemment défini, permet de fabriquer une pièce automobile de manière particulièrement simple et rapide 15 car il suffit d'insérer une plaque métallique non formée dans le moule puis de fermer le moule de manière à procéder au formage de la plaque et à son surmoulage. Un procédé selon l'invention peut en outre comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - La zone périphérique de la plaque métallique insérée dans le moule ouvert est 20 sensiblement plane. - La zone périphérique de la plaque comprenant deux surfaces opposées sensiblement parallèles et se rejoignant le long d'une bordure périphérique de la plaque, on insère la plaque dans la cavité du moule de manière à ce que la matière plastique injectée dans la cavité recouvre au moins les deux surfaces opposées et la bordure 25 périphérique. Ainsi, la zone périphérique est entourée sur trois côtés par de la matière plastique, ce qui favorise sa solidarisation. L'invention a également pour objet une pièce automobile obtenue par mise en oeuvre du procédé défini précédemment comprenant une plaque métallique formant corps métallique dont au moins une zone périphérique est recouverte d'un corps en matière 30 plastique, la zone périphérique étant conformée de sorte qu'il est impossible de déboîter le corps métallique du corps en matière plastique par translation ou rotation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue du dessus d'une pièce automobile hybride selon 35 l'invention réalisée à l'aide du moule de l'invention, 2933022 -4- û les figures 2 et 3 sont des coupes selon un plan vertical d'un moule selon l'invention au cours de deux étapes du procédé de l'invention, û la figure 4 est une vue en coupe selon un plan vertical du bord de la pièce représentée sur la figure 1, 5 û les figures 5 et 6 sont des vues selon des coupes verticales d'un moule selon une variante de l'invention. On a représenté sur la figure 1 une pièce automobile désignée par la référence générale 10, comprenant une plaque métallique 12 formant corps métallique, et comprenant une zone périphérique 14 recouverte d'un corps 16 en matière plastique. On 10 note 18 la bordure externe de la plaque métallique 12 définissant une première frontière de la zone périphérique 14, et 20 la frontière interne de la zone périphérique 14, c'est-à-dire la limite de la zone de la plaque métallique 12 recouverte par la matière plastique 16. La plaque métallique 12 comprend deux surfaces opposées 40 et 42 se rejoignant au niveau de la bordure externe 18. 15 Le corps en matière plastique 16 comprend, venus de moulage, une pluralité de plots 22 de positionnement de la pièce automobile. D'autres éléments fonctionnels peuvent être venus de moulage avec le corps 16. Dans l'exemple représenté, la pièce automobile est un toit de véhicule. Toutefois, cette pièce peut également être par exemple un plancher. 20 On a représenté sur la figure 2 un moule 24 selon l'invention destiné à la fabrication de la pièce 10 de la figure 1. Ce moule 24 comprend deux demi-moules 26 et 28 mobiles l'un par rapport à l'autre en translation selon une direction verticale notée Z. On définit un repère XYZ orthogonal. L'ensemble des deux demi-moules 28 et 26 définissent une cavité 30 de moulage 25 de matière plastique autour de la zone périphérique 14 de la plaque métallique 12. La cavité 30 est délimitée par une paroi supérieure 32 appartenant au demi-moule supérieur 28 et par une paroi inférieure 34 appartenant au demi-moulle inférieur 26. Les parois 32 et 34 définissent la forme générale du corps 16 en matière plastique recouvrant la zone périphérique 14. 30 En outre, le moule 24 comprend, respectivement en saillie des parois 32 et 34, une pluralité de butées 36 et 37 de positionnement de la zone périphérique 14 de la plaque métallique 12, au moins partiellement à distance des parois 32 et 34 du moule. Les butées 36 en saillie de la paroi supérieure 32 sont en regard respectivement des butées 37 en saillie de la paroi inférieure 34. 35 Sur l'exemple représenté, les butées sont quasi ponctuelles, c'est-à-dire que la surface libre de la butée destinée à venir en contact avec la plaque métallique est de 2933022 -5- petites dimensions par rapport à la hauteur de la butée et par exemple de forme circulaire ou carrée. En variante, les butées peuvent présenter tout autre forme, notamment une forme de nervure dans laquelle la surface libre de la butée destinée à venir en contact avec la plaque métallique est allongée. 5 La hauteur des différentes butées de positionnement, par rapport aux parois 32 et 34 dont elles font saillie, n'est pas uniforme. Les butées 36 et 37 sont conformées de sorte que la somme des hauteurs de chaque couple de butées 36 et 37 en regard l'une de l'autre est sensiblement constant. Cette hauteur additionnée est sensiblement égale à la distance séparant les deux parois opposées 32 et 34 moins l'épaisseur de la plaque 10 métallique 12. Cette plaque métallique présente une épaisseur comprise par exemple entre 0,6 millimètre et 0,8 millimètre. Le procédé de fabrication de la pièce 10 représentée sur la figure 1 va maintenant être décrit en référence aux figures 2 à 4. Au cours d'une première étape représentée sur la figure 2, la plaque métallique 12 15 est insérée partiellement dans le moule 24 ouvert de sorte que la zone périphérique 14 soit située dans la cavité 30. On remarque que la bordure 18 de la plaque 12 est également située dans la cavité 30 de manière à ce que la matière thermoplastique injectée dans la cavité puisse recouvrir cette bordure. La plaque métallique insérée dans le moule 24 est sensiblement plane. Cette plaque 20 a par exemple été obtenue par laminage. En particulier, la zone périphérique 14 est sensiblement plane et ne présente aucun orifice traversant la plaque d'une surface 40 à l'autre surface 42. Au cours d'une étape suivante représentée sur la figure 3, le moule 24 est fermé en rapprochant les deux demi-moules 28 et 26 l'un vers l'autre par translation selon la 25 direction Z. Ce mouvement de fermeture du moule a pour effet que les butées 36 et 37 les plus longues entrent les premières en contact avec les surfaces respectives 40 et 42 de la zone périphérique 14 de la plaque 12. Une fois que ces butées sont en contact avec la plaque, la poursuite de la fermeture du moule provoque une déformation de la zone périphérique de la plaque 12. Cette 30 déformation peut également être qualifiée de mise sous contrainte ou d'emboutissage de la zone périphérique. Une fois le moule totalement fermé, comme représenté sur la figure 3, la zone périphérique de la plaque 12 est mise en contrainte à la fois par les butées 36 et 37 de plus grande longueur et est également guidée en position par les butées 36 et 37 de plus 35 petite longueur. 2933022 -6- On constate donc que l'agencement des butées à l'intérieur de la cavité 30 du moule 24 détermine la forme finale occupée par la zone périphérique 14 une fois le moule fermé. Dans une première variante de l'invention représentée sur la figure 3, cette zone périphérique est pliée le long d'une ligne de pliage 46 s'étendant sensiblement de manière 5 rectiligne selon la direction Y, c'est-à-dire selon une direction sensiblement parallèle au bord 18 de la zone périphérique. La partie de la zone 14 située entre la ligne de pliage 46 et la bordure externe 18, ainsi que la partie située entre l'arête 46 et la bordure interne 20 sont sensiblement planes et appartiennent à deux plans sécants le long de la ligne de pliage 46. Ainsi, la fermeture du moule a permis de réaliser, en périphérie de la plaque 12, 10 un bord replié. Au cours d'une étape suivante, de la matière plastique est injectée à l'intérieur de la cavité 30 de manière à recouvrir totalement les deux faces 40 et 42 de la zone périphérique ainsi que sa bordure 18. Enfin, au cours d'une étape suivante, la pièce 10 ainsi obtenue est démoulée du 15 moule 24, comme représenté sur la figure 4. Comme on peut le constater sur la figure 4, une fois la matière plastique moulée autour de la zone périphérique de la plaque 12, cette zone périphérique conserve la forme imposée par les butées 36 et 37 du moule, c'est-à-dire la forme de bords repliés. Cette forme présente des inclinaisons qui sont telles qu'elles s'opposent au 20 déboîtage du corps 16 en matière plastique et de la plaque métallique 12. Il est clair, à la vue de la figure 4, qu'il n'est pas possible de déboîter la plaque métallique 12 du corps en matière plastique 16 sans risquer de détériorer au moins partiellement la plaque 12 ou le corps 16. Les deux seuls mouvements qui permettraient un tel déboîtement sans détérioration de l'un ou l'autre des deux corps seraient un mouvement de translation ou 25 un mouvement de rotation circulaire. Or, la forme de la zone périphérique 14 empêche l'un ou l'autre de ces mouvements. Bien entendu, l'invention qui vient d'être décrite ne se limite pas au mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 4. En particulier, l'agencement des butées 36 et 37 dans le moule peut être modifié en 30 fonction des besoins de manière à imposer à la zone périphérique 14 une forme prédéterminée qui s'opposerait au déboîtage de la plaque métallique 12 du corps en matière plastique. A titre d'exemple, on a représenté sur les figures 5 et 6 une variante de l'invention dans laquelle les butées 36 et 37 imposent à la zone périphérique 14 une forme 35 comprenant des creux et des bosses disposés en quinconce. Ainsi la forme de la zone 14 est ondulée, à la fois dans le plan Y-Z comme représenté sur la figure 5 et dans le plan 2933022 -7- X-Z comme représenté sur la figure 6. Cette ondulation de la zone périphérique 14 dans deux directions rend impossible le déboitage du corps en matière plastique de la plaque métallique. Pour obtenir une telle forme de la zone périphérique 14, une façon consiste à munir chaque paroi respective de chaque demi-moule de butées ponctuelles disposées 5 de sorte que les butées d'un demi-moule sont en quinconce par rapport aux butées de l'autre demi-moule. Une autre façon consiste à disposer des couples de butées en regard l'une de l'autre et portées respectivement par les deux demi-moules, et dont les hauteurs varient d'un couple à l'autre de manière à imposer les ondulations de la zone périphérique. 10 REVENDICATIONS1. Moule (24) de fabrication d'une pièce automobile (10) comprenant un corps métallique (12) dont au moins une zone périphérique (14) est recouverte d'un corps (16) en matière plastique, caractérisé en ce qu'il comprend : û au moins une cavité (30) de moulage du corps (16) en matière plastique, délimitée par des parois (32, 34) définissant la forme générale du corps (16) en matière plastique, û des butées (36, 37), en saillie des parois (32, 34), de positionnement du corps métallique (12) au moins partiellement à distance des parois (32, 34) du moule (24), les butées (36, 37) étant agencées pour que lorsque le moule (24) est en position fermée, elles contraignent la zone périphérique (14) dans une forme qui, une fois la pièce (10) fabriquée, empêche de déboîter le corps métallique (12) du corps en matière plastique (16) par translation ou rotation. 2. Moule (24) selon la revendication précédente, dans lequel les butées (36, 37) du moule (24) sont agencées pour contraindre la zone périphérique (14) dans une forme telle que la zone (14) est contenue dans au moins deux plans sécants. 3. Moule (24) selon la revendication précédente, dans lequel, la zone périphérique (14) comprenant deux surfaces opposées (40, 42) sensiblement parallèles et se rejoignant le long d'une bordure périphérique (18) et sensiblement linéaire du corps métallique (12), la droite d'intersection (46) des deux plans est sensiblement parallèle à la bordure périphérique (18). 4. Moule (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les butées (36, 37) du moule sont agencées pour contraindre la zone périphérique (14) dans une forme telle que la zone (14) présente, en section dans au moins deux plans sécants selon une droite orthogonale à la zone, des ondulations. 5. Procédé de fabrication d'une pièce automobile (10) au moyen d'un moule (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la pièce (10) comprenant une plaque métallique (12) dont au moins une zone périphérique (14) est recouverte d'un corps (16) en matière plastique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : û insertion d'une plaque métallique (12) formant corps métallique dans le moule (24) ouvert, la zone périphérique (14) de la plaque (12) étant située dans la cavité, û fermeture du moule (24) de manière à ce que les butées (36, 37) viennent en appui contre la zone périphérique (14) de la plaque (12) et la contraignent à se déformer pour adopter ladite forme, û injection de matière plastique dans la cavité de moulage (30),-9- démoulage de la pièce (10) ainsi obtenue. 6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la zone périphérique (14) de la plaque métallique (12) insérée dans le moule ouvert est sensiblement plane. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, dans lequel, la zone périphérique (14) de la plaque (12) comprenant deux surfaces opposées (40, 42) sensiblement parallèles et se rejoignant le long d'une bordure périphérique (18) de la plaque (12), on insère la plaque (12) dans la cavité (30) du moule (24) de manière à ce que la matière plastique injectée dans la cavité (30) recouvre au moins les deux surfaces opposées (40, 42) et la bordure périphérique (18). 8. Pièce (10) automobile obtenue par mise en oeuvre du procédé selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comprend une plaque métallique (12) formant corps métallique dont au moins une zone périphérique (14) est recouverte d'un corps (16) en matière plastique, la zone périphérique (14) étant conformée de sorte qu'il est impossible de déboîter le corps métallique (12) du corps en matière plastique (16) par translation ou rotation.