Brevet FR3007337A1 — publié le 20141226

PIÈCE EN MATIÈRE PLASTIQUE MOULÉE, NOTAMMENT ÉLÉMENT DE SIÈGE DE VÉHICULE AUTOMOBILE, COMPORTANT UN RENFORT EN MATIÈRE COMPOS I TE, ET PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE FABRICATION D'UNE TELLE PIÈCE Domaine La présente invention concerne une pièce en matière plastique moulée, notamment un élément de siège de véhicule automobile, comportant un renfort en matière composite renforcée de fibres continues, ainsi que le procédé de fabrication de cette pièce, et le dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. Exposé de l'art antérieur Dans le domaine de l'automobile notamment, et plus particulièrement dans le domaine des sièges d'automobiles, on cherche à réduire les masses des divers composants, et à remplacer des pièces, généralement construites en acier pour des raisons de résistance mécanique, par des pièces assurant les mêmes fonctions mais en un matériau de moindre masse volumique, et/ou permettant d'adapter localement son épaisseur aux besoins. On connaît déjà par exemple des sièges d'automobiles comportant des armatures ou autres éléments réalisés en partie ou entièrement en matière plastique ou composite. Pour assurer une meilleure résistance à ces pièces, il est connu d'utiliser un matériau composite composé de couches de matières thermoplastiques renforcées de fibres continues, tel que connu en particulier sous le nom de CFRTC) pour « Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic », le nom CFRTC) sera aussi utilisé par la suite de manière générique, uniquement aux fins de simplification d'expression. Un tel matériau est par exemple constitué d'une matrice en polyamide renforcée de fibres de verre continues, tissées ou non tissées. La matrice thermoplastique permet d'assurer une capacité de mise en forme du matériau par déformation à chaud, et les fibres continues améliorent sa résistance mécanique. Ce matériau peut être utilisé directement pour la fabrication de certaines pièce ou, plus couramment, comme élément de renfort intégré dans une autre pièce principale réalisée en matière plastique, généralement thermoplastique, moulée. Les pièces réalisées en CFRTC) sont formées typiquement à partir de plaques planes de ce matériau, mises en forme à chaud par des procédés de type emboutissage ou thermoformage, et elles sont intégrées dans la pièce principale par surmoulage de la matière de cette dernière autour des pièces de renfort, lors du moulage, typiquement par injection de matière thermoplastique. On connaît par exemple des armatures de dossier réalisées en matière plastique, telles que celle représentée figure 1. Pour renforcer cette armature 1 dans la partie inférieure du dossier, des bandes plates 2 en CFRTC) y sont intégrées. La figure 2 illustre schématiquement la fabrication de l'armature 1 par mise en forme dans un moule 3 comportant une matrice 31 et un poinçon 32, cette mise en forme assurant simultanément un surmoulage de la bande de renfort 2. A cette fin, la bande de renfort, typiquement de section 17 X 3 mm par exemple, est supportée par une paroi latérale 33 du moule, sur laquelle la bande 2 est maintenue temporairement par des picots de maintien 34 solidaires de la paroi 33 et insérés temporairement dans des trous forés dans ladite bande. Après que le moule soit fermé en enserrant la paroi latérale portant la bande 2 entre la 5 matrice et le poinçon, la matière plastique destinée à former l'armature 1 est injectée dans le moule et vient enrober partiellement la bande de renfort 2. Après refroidissement, le moule est ouvert et la paroi latérale est séparée de l'armature en dégageant les picots de 10 maintien 34 hors des trous de la bande 2. Un inconvénient de ce système est que les trous nécessairement réalisés dans la bande de renfort pour assurer son maintien temporaire, fragilisent ladite bande et donc amoindrissent son rôle de renfort. De plus, la mise 15 en place de la bande sur la paroi du moule, et le retrait de celle-ci après l'injection de l'armature, sont des opérations nécessitant des manipulations précises, pour insérer la bande sur les picots, et pour retirer ensuite les picots hors des trous de la bande. De plus, la matière 20 surmoulée n'enrobe la bande que sur les deux côtés de la bande et une seule face, ce qui peut présenter un risque de désolidarisation lors de l'utilisation de la pièce principale, si la bande de renfort vient à s'extraire de la rainure de la pièce principale 25 conséquence du surmoulage. Des problèmes similaires trouve logée en peuvent exister pour où elle se d'autres éléments de siège d'automobile et de manière générale pour toutes pièces en matière plastique, plus particulièrement en matière thermoplastique, comportant des 30 renforts structurels allongés, intégrés dans la pièce par surmoulage du matériau constitutif de la pièce lors de la fabrication de celle-ci, par injection ou autre procédé adapté. Résumé La présente invention a pour but de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus, et vise en particulier à assurer une plus grande solidité du renfort. Elle vise aussi à faciliter la fabrication de la pièce comportant un tel renfort, et à assurer une meilleure intégration du renfort dans la pièce. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une pièce en matière plastique, notamment un élément de siège de véhicule automobile, comportant un renfort de forme générale allongée, intégré dans la pièce parallèlement à une face de celle-ci et à proximité de ladite face, par surmoulage de la pièce sur le renfort, caractérisé en ce que le renfort est constitué d'un profilé allongé de section en forme de U, ouvert vers l'extérieur de la pièce et débouchant sur la dite face. Le renfort est préférentiellement réalisé en un matériau composite composé de couches de matières thermoplastiques renforcées de fibres continues. Le renfort est typiquement formé par pliage à chaud d'une bande découpée dans une plaque de CFRTC), ou encore par pultrusion ou profilage. Typiquement, un renfort destiné à remplacer la bande de section 17 X 3 mm mentionnée précédemment sera formé à partir d'une plaque de 1,5 mm d'épaisseur, et aura un profil en U de 15 mm de hauteur (correspondant à la largeur de la bande) et 4,5 mm de largeur (correspondant à l'épaisseur de la bande) entre les faces extérieures des ailes du U. Bien évidemment, d'autres formes et dimensions du U pourront être utilisées, sans sortir du cadre de l'invention, dès lors que ces formes et dimensions permettront de placer et maintenir le renfort sur une lame de soutien, sur laquelle le renfort pourra être inséré par glissement, et maintenu préférentiellement par au moins un léger pincement de ladite lame entre les ailes du U. Un avantage de l'invention est que, grâce à la section de forme en U du renfort, celui-ci peut être maintenu par lui-même sur la paroi du moule, adaptée à cet effet comme on le verra par la suite, sans besoin de percer le renfort comme dans l'art antérieur. La résistance du renfort s'en trouve donc accrue. De plus, l'épaisseur de la paroi du renfort est avantageusement réduite par rapport à celle de la bande selon l'art antérieur, puisque cette paroi est repliée sur elle même pour former le renfort de section en U. Autrement dit, en fabricant un renfort à partir d'une plaque de base en CFRT C) ayant une épaisseur deux fois plus faible que la bande de l'art antérieur, on obtient après mise en forme par pliage pour obtenir le profil en U, une pièce de renfort ayant sensiblement le même volume et le même poids de matière qu'une bande plate de largeur sensiblement identique à celle du renfort de section en U, mais présentant une résistance améliorée. Un autre avantage est que le renfort de section en U est mieux intégré dans la pièce surmoulée, la matière plastique surmoulée pouvant enrober aussi les chants des ailes du U, et même pénétrer partiellement à l'intérieur du U lors de l'injection, comme on le verra par la suite. L'invention a aussi pour objet un dispositif de fabrication d'une pièce en matière plastique, notamment un élément de siège de véhicule automobile, comportant un renfort, le dispositif comportant un moule ayant une paroi présentant une face intérieure de forme adaptée pour configurer une face de la pièce pourvue d'un renfort intégré dans ladite pièce lors du moulage de ladite pièce par surmoulage de la matière constitutive de la pièce sur ledit renfort, caractérisé en ce que la dite paroi porte une lame agencée pour supporter le renfort constitué d'une pièce allongée de section en forme de U, la lame étant à cet effet insérée dans la concavité formée à l'intérieur de la section en U du renfort. Préférentiellement, la lame s'étend à partir de la face intérieure de la paroi sur une distance supérieure à la profondeur du U de la section du renfort. Ainsi, lors du moulage, les chants des ailes du renfort de section en U sont maintenus à distance, par exemple de quelques millimètres, de ladite face intérieure, permettant ainsi à la matière plastique d'enrober les chants des ailes, assurant ainsi que le renfort ne pourra par la suite se désolidariser de la pièce. Préférentiellement encore, la lame comporte des découpes qui s'étendent à partir de son bord libre vers la face intérieure de la paroi du moule sur une distance supérieure à la profondeur du U. Ainsi, lors du moulage de la pièce, la matière plastique injectée dans le moule peut pénétrer à l'intérieur du U et dans ces découpes par les espaces ménagés entre les bords des ailes du U et la face intérieure de la paroi. Selon une disposition particulière, adaptée notamment pour la fabrication de pièces comportant un chant reliant deux faces opposées, et un ou des renforts intégrés dans ces chants, la paroi portant la lame est mobile en coulissement entre deux parois principales du moule, agencées pour former les deux faces opposées de la pièce. Ainsi, lors du démoulage, la lame peut être aisément dégagée hors du U du renfort par coulissement de ladite paroi mobile, ce que ne permettait pas le dispositif de moulage de l'art antérieur. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication par moulage d'une pièce en matière plastique, notamment un élément de siège de véhicule automobile, comportant un renfort de forme générale allongée, intégré dans la pièce parallèlement à une face de celle-ci et à proximité de ladite face, procédé selon lequel on maintient le renfort sur une paroi du moule comportant une face intérieure destinée à former ladite face de la pièce, et on introduit la matière plastique dans le moule de manière à effectuer un surmoulage de la pièce moulée sur le renfort. Selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que, préalablement au moulage, on conforme le renfort sous forme 5 d'un profilé de section en U, on insère le renfort ainsi conformé sur une lame de support solidaire de la paroi du moule, agencée de manière que le renfort soit situé dans le moule à l'emplacement correspondant à la position prévue du renfort dans la pièce, et on introduit la matière plastique 10 dans le moule. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'une pièce constituant un élément de siège, tel qu'une armature de dossier de siège d'automobile, conforme à l'invention, 15 ainsi que du moule utilisé pour la fabrication de cette pièce et de la mise en oeuvre de celui-ci. Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes 20 de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : - les figures 1 et 2 illustrant l'art antérieur ont déjà été commentées dans la partie introductive, - la figure 3 est une vue partielle en perspective de 25 la pièce conforme à l'invention, montrant le positionnement du renfort sur le bord de cette pièce, - la figure 4 est une vue de détail d'un renfort conforme à l'invention, - la figure 5 illustre schématiquement le moule avant 30 le moulage de la pièce, - la figure 6 illustre schématiquement le moule et la pièce après le moulage, - la figure 7 représente, en vue de dessus, la paroi du moule portant la lame de support du renfort, - la figure 8 est une vue similaire avec le renfort placé sur la lame, - la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne IX-IX de la figure 6. Description détaillée Sur la figure 3, on voit un renfort 20 intégré sur le bord d'une pièce 10 constituant un élément de structure d'un siège d'automobile. Le renfort 20 est un élément profilé allongé en CFRTC), de section transversale en U et de forme générale, dans la direction longitudinale, adaptée à la forme de la pièce 10. La concavité du U est orientée vers l'extérieur de la pièce, et débouche à la surface 15 de ladite pièce. Le renfort 20 est réalisé à partir d'une plaque de CFRTC), par exemple de 1,5 mm d'épaisseur, mise en forme à chaud pour lui conférer la section en U désirée, et pour lui donner aussi la forme souhaitée dans la direction longitudinale, par exemple cintrée et pliée comme on le voit en figure 4. Le renfort a par exemple une longueur de l'ordre de quelques dizaines de centimètres et une section de largeur 1=15 mm et d'épaisseur totale e=4,5 mm, laissant subsister à l'intérieur du U un espace de 1,5 mm, toutes ces dimensions n'étant données qu'à titre d'exemple non limitatif. Le moule 3 représenté en partie en figure 5 comporte deux parois opposées, appelées ici matrice 31 et poinçon 32. Le moule comporte une paroi latérale 35 dont la face intérieure 36 est conformée selon la forme désirée de la surface 15 de la pièce 10. La paroi 35 comporte une lame 4 réalisée d'une pièce avec la paroi ou rapportée sur celle-ci, s'étendant longitudinalement selon la forme longitudinale du renfort 20. La lame 4 s'étend transversalement à partir de la face intérieure 36 vers l'intérieur du moule, sur une distance supérieure à la profondeur 11 du renfort, de sorte que, lorsque le renfort 20 est placé sur la lame 4, comme on le voit figure 8, un espace 51 subsiste entre le chant 22 des ailes 21 du renfort et la face intérieure 36. Par ailleurs, l'épaisseur de la lame est égale à l'écartement e/ entre les faces internes des ailes du U du renfort. Comme on le voit figure 7, des découpes 41 sont réalisées dans la lame, s'étendant dans l'exemple présenté du bord 42 de la lame jusqu'à la surface intérieure 36 de la paroi 35. Par la combinaison de ces découpes 41 et de l'espace 51 entre les ailes 21 du renfort 20 et la face intérieure 36, des passages 52 subsistent entre la paroi 35 et le renfort 20 placé sur la lame 4, mettant en communication l'intérieur du U, dans les zones des découpes 41, avec l'espace entourant le renfort. La mise en oeuvre du dispositif s'effectue comme suit : Après avoir assujetti le renfort 20 sur la lame, comme représenté figure 8, le moule est fermé en enserrant la paroi 35 entre la matrice 31 et le poinçon 32. La matière plastique est alors injectée dans le moule, de manière connue en soi. La matière plastique commence à enrober la surface extérieure du renfort 20, puis atteint l'espace 51 entre les ailes du renfort et la face intérieure 36 de la paroi 35, et pénètre à l'intérieur du U en passant par les passages 52. La matière plastique vient ainsi combler les espaces 51 et les découpes 41. Il en résulte que le renfort est très bien intégré dans la masse de matière constituant la pièce 10, comme on peut le voir sur les figures 6 et 9, où on voit les zones 11 de matière thermoplastique injectée recouvrant le chant 22 des ailes, et les zones 12 de matière thermoplastique à l'intérieur du renfort. On notera que la mise en place du renfort sur la lame est notablement facilitée par rapport à l'art antérieur. De plus, en prévoyant lors de la mise en forme du renfort un léger pincement des ailes, on assure que le renfort sera parfaitement maintenu en position dans le moule au début de l'injection. L'invention n'est pas limitée à la pièce, au moule et au procédé décrits ci-dessus à titre d'exemple. En particulier, le renfort pourrait être réalisé en un autre matériau que le CFRTC). Les formes et dimensions du U pourront être adaptées en fonction des besoins, en fonction de la forme de la pièce réalisée et de la résistance mécanique souhaitée. REVENDICATIONS1. Pièce en matière plastique, notamment élément de siège de véhicule automobile, comportant un renfort de forme générale allongée, intégré dans la pièce (10) parallèlement à une face (15) de celle-ci et à proximité de 5 ladite face, par surmoulage de la pièce sur le renfort, caractérisé en ce que le renfort (20) est constitué d'un profilé allongé de section en forme de U, ouvert vers l'extérieur de la pièce (10) et débouchant sur la dite face (15). 10 2. Pièce selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renfort (20) est réalisé en matériau composite thermoplastique renforcé de fibres continues. 3. Pièce selon la revendication 2, caractérisé en ce que le renfort (20) est formé par pliage à chaud d'une 15 bande découpée dans une plaque de matériau composite thermoplastique renforcé de fibres continues. 4. Pièce selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'elle comporte des zones (11) de matière thermoplastique injectée recouvrant le chant (22) des ailes (21) du renfort 20 (20), et des zones (12) de matière thermoplastique à l'intérieur du renfort. 5. Dispositif de fabrication d'une pièce en matière plastique, notamment un élément de siège de véhicule automobile, comportant un renfort, le dispositif comportant 25 un moule (3) ayant une paroi (35) présentant une face intérieure (36) de forme adaptée pour configurer une face (15) de la pièce (10) pourvue d'un renfort (20) intégré dans ladite pièce lors du moulage de ladite pièce par surmoulage de la matière sur ledit renfort, caractérisé en 30 ce que la dite paroi (35) porte une lame (4) agencée pour supporter le renfort (20), constitué d'une pièce allongée de section en forme de U, en étant insérée dans la concavité formée à l'intérieur de la section en U du renfort. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lame (4) s'étend à partir de la face intérieure (36) de la paroi (35) sur une distance supérieure à la profondeur (//) du U de la section du renfort (20). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lame (4) comporte des découpes (41) qui s'étendent à partir de son bord libre (42) vers la face intérieure (36) de la paroi du moule sur une distance supérieure à la profondeur (//) du U. 8. Procédé de fabrication par moulage d'une pièce (10) en matière plastique, notamment un élément de siège de véhicule automobile, comportant un renfort (20) de forme générale allongée, intégré dans la pièce parallèlement à une face (15) de celle-ci et à proximité de ladite face, procédé selon lequel on maintient le renfort sur une paroi (35) du moule comportant une face intérieure (36) destinée à former ladite face (15) de la pièce, et on introduit la matière plastique dans le moule de manière à effectuer un surmoulage de la pièce moulée sur le renfort, caractérisé en ce que, préalablement au moulage, on conforme le renfort (20) sous forme d'un profilé de section en U, on insère le renfort (20) ainsi conformé sur une lame de support (4) solidaire de la paroi (35) du moule, agencée de manière que le renfort soit situé dans le moule à l'emplacement correspondant à la position prévue du renfort dans la pièce, et on introduit la matière plastique dans le moule. 9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce 30 que le renfort (20) est conformé de manière à assurer un pincement sur la lame (4).