FR2998838A1 - Armature de siege et son procede de fabrication - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une armature de siège, comprenant l'application de bandes (69) sur un support (12) en un premier matériau plastique, les bandes étant chauffées par un moyen de chauffage, chaque bande comprenant des fibres noyées dans un deuxième matériau plastique, au moins certaines fibres s'étendant sur toute la longueur de la bande.

Description

B12077 - 3353 1.FR 1 ARMATURE DE SIÈGE ET SON PROCÉDÉ DE FABRICATION Domaine La présente description concerne une armature de siège, notamment une armature de dossier ou d'assise d'un siège de véhicule automobile, et un procédé de fabrication d'une telle 5 armature. Exposé de l'art antérieur Un siège de véhicule automobile comprend, de façon générale, un dossier articulé sur une assise. Le dossier et l'assise comprennent chacun une armature et une matelassure 10 fixée à l'armature. Il est connu de réaliser l'armature par assemblage de pièces métalliques. Pour réduire le poids de l'armature, il est également connu de réaliser l'armature, au moins en partie, en un matériau plastique. La publication WO 2010/101874 décrit une armature de dossier de siège d'un 15 véhicule automobile réalisée par un procédé de surmoulage d'un matériau plastique sur des éléments de renfort en un matériau différent, par exemple un matériau métallique ou un matériau composite. Résumé 20 Un mode de réalisation vise un procédé de fabrication d'une armature de siège, comprenant l'application de bandes sur un support en un premier matériau plastique, les bandes étant B12077 - 3353 1.FR 2 chauffées par un moyen de chauffage, chaque bande comprenant des fibres noyées dans un deuxième matériau plastique, au moins certaines fibres s'étendant sur toute la longueur de la bande. Selon un mode de réalisation, le moyen de chauffage 5 comprend un laser, une source d'un rayonnement infrarouge ou une source d'air chaud. Selon un mode de réalisation, le moyen de chauffage comprend un laser. Selon un mode de réalisation, le chauffage de chaque 10 bande est réalisé au moins en partie simultanément à l'application de la bande sur le support. Selon un mode de réalisation, le deuxième matériau plastique est un matériau thermoplastique. Selon un mode de réalisation, chaque bande est formée 15 par juxtaposition de fibres imprégnées du deuxième matériau plastique, le procédé comprenant, en outre, le chauffage du deuxième matériau plastique. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes : 20 a) former le support par injection du premier matériau plastique dans un moule ; b) chauffer au moins une bande par laser ; et c) appliquer la bande sur le support, les étapes b) et c) étant réalisées au moins en partie simultanément. 25 Selon un mode de réalisation, le premier matériau plastique et/ou le deuxième matériau plastique sont choisis dans le groupe comprenant un polyamide, un polypropylène ou un acrylonitrile butadiène styrène. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend 30 l'application successive de plusieurs bandes au même emplacement du support. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la formation d'au moins une empreinte en surface du support et l'application d'au moins une bande dans l'empreinte.
B12077 - 3353 1.FR 3 Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en 5 relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue éclatée, partielle et schématique, d'un exemple d'armature de dossier d'un siège de véhicule automobile ; la figure 2 est une vue éclatée, partielle et 10 schématique, d'un exemple de matériau composite ; la figure 3 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un exemple de moule contenant l'armature représentée en figure 1 ; la figure 4 est une vue schématique d'une installation 15 de fabrication d'un mode de réalisation d'une armature de siège de véhicule automobile ; la figure 5 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'une partie de l'installation de la figure 4 ; et les figures 6 et 7 sont respectivement une vue de 20 dessus et une vue en coupe, partielles et schématiques, d'une armature selon une variante à une étape intermédiaire au cours de la fabrication de l'armature. Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. 25 Description détaillée Dans la suite de la description, les expressions "sensiblement", "approximativement", "environ" et "de l'ordre de" signifient "à 10 % près". En outre, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention sont représentés. 30 La figure 1 représente un exemple d'une armature 10 d'un dossier de siège de véhicule automobile. L'armature 10 comprend un support 12 en un premier matériau, notamment un premier matériau plastique, et des éléments de renfort 14, 16, 18 et 20 qui sont au moins en partie noyés dans le support 12. 35 Le support 12 peut avoir la forme d'une coque, comme cela est B12077 - 3353 1.FR 4 représenté en figure 1, ou d'un cadre. Les éléments de renfort 14, 16 sont, par exemple, disposés le long des bords latéraux du support 12. Les éléments de renfort 18 et 20 sont, par exemple, des éléments métalliques situés au niveau de l'articulation du dossier sur l'assise. Le support 12 comprend, en outre, des logements 22, 24 adaptés à recevoir les broches d'un appui-tête 26. Les éléments de renfort 14, 16 sont réalisés en un deuxième matériau différent du premier matériau. A titre d'exemple, les éléments de renfort 14 et 16 sont réalisés en un matériau composite, comprenant un deuxième matériau plastique renforcé par des fibres. Il s'agit, par exemple, d'un matériau composite comprenant des fibres longues noyées dans une matrice du deuxième matériau plastique. Le matériau composite correspond, par exemple, au matériau commercialisé sous l'appellation CFRT par la société Baycomp. La figure 2 représente un exemple de matériau composite pouvant être utilisé pour réaliser les éléments de renfort 14 et 16. Dans cet exemple, le matériau composite comprend un empilement 27 de plusieurs feuilles 28. A titre d'exemple, sept feuilles 28 sont représentées en figure 2. Chaque feuille 28 comprend une nappe de fibres longues 30 alignées les unes à côté des autres sensiblement selon la même direction et reliées les unes aux autres par le deuxième matériau plastique. Dans l'empilement des feuilles 28, les fibres continues 30 peuvent être orientées selon la même direction ou selon des directions différentes. A titre d'exemple, en figure 2, chaque élément de renfort 14 et 16 est formé d'un empilement 27 de sept feuilles pour lesquelles les fibres continues sont orientées selon la même direction à l'exception de la feuille située au milieu de l'empilement 27 dont les fibres sont orientées à 90° par rapport aux fibres des autres feuilles 28. De façon classique, les éléments de renfort 14 et 16 35 sont réalisés avant leur intégration dans l'armature 10. A titre B12077 - 3353 1.FR d'exemple, les éléments de renfort 14, 16 en matériau composite sont réalisés par un procédé de déformation sous presse. En particulier, dans le cas où les éléments de renfort 14, 16 sont en un matériau plastique renforcé par des fibres longues du type 5 représenté en figure 2, les feuilles 28 sont appliquées les unes contre les autres, dans un moule ayant la forme finale souhaitée, et sont chauffées de façon que les feuilles 28 soient déformées selon la forme souhaitée et adhérent les unes aux autres. L'étape de déformation est suivie d'une étape de découpe 10 pour délimiter le contour des éléments de renfort 14 et 16. L'armature 10 peut être réalisée par une opération de surmoulage du premier matériau plastique sur les éléments de renfort 14, 16, 18, 20. La figure 3 illustre une étape d'un procédé de 15 surmoulage et représente un exemple de moule 40 susceptible d'être utilisé pour la réalisation de l'armature 10. Le moule 40 comprend des parties de moule inférieure 41, supérieure 42 et latérales 43, 44. Un exemple de procédé de fabrication de l'armature par 20 surmoulage comprend les étapes suivantes : mise en place des éléments de renfort 14, 16, 18, 20 par rapport aux parties du moule 41, 42, 43, 44 ; fermeture du moule 40 pour délimiter une cavité 45 dans laquelle se trouvent les éléments de renfort 14, 16, 18, 25 20 ; injection du premier matériau plastique à l'état d'un liquide plus ou moins visqueux, le premier matériau plastique se répandant dans toute la cavité 45 et venant au moins en partie surmouler les éléments de renfort 14, 16, 18, 20 ; et 30 retrait des parties de moule 42, 43, 44 pour libérer l'armature. Un tel exemple de procédé de fabrication d'une armature d'assise ou de dossier de siège présente plusieurs inconvénients.
B12077 - 3353 1.FR 6 En effet, les éléments de renfort 14, 16 en matériau composite doivent être fabriqués avant l'étape de surmoulage. De ce fait, la forme des éléments de renfort 14, 16 et les propriétés de tenue mécanique des éléments de renfort 14, 16 ne sont pas déterminées seulement en fonction de l'effet de renfort mécanique recherché sur l'armature mais également en tenant compte de contraintes imposées par le procédé de fabrication de l'élément de renfort et le procédé de surmoulage. En particulier, les éléments de renfort 14, 16 doivent pouvoir être manipulés pour être mis en place dans le moule 40. La tenue mécanique d'un élément de renfort 14, 16 croît notamment avec le nombre de feuilles 28 composant l'empilement 37. De ce fait, le nombre de feuilles 28 devant être utilisé pour fabriquer chaque élément de renfort 14, 16 peut être supérieur à ce qui aurait été suffisant pour obtenir seulement l'effet de renfort souhaité. En outre, pour permettre la manipulation et le placement des éléments de renfort 14, 16 dans le moule, les dimensions des éléments de renfort 14, 16 peuvent être supérieures à ce qui aurait été suffisant pour obtenir seulement l'effet de renfort souhaité. Il peut être nécessaire d'utiliser une quantité de matériau composite supérieure à la quantité qui aurait été suffisante pour obtenir seulement l'effet de renfort souhaité. En outre, la fabrication des éléments de renfort 14, 16 comprenant une étape de découpe, une partie du matériau composite est inévitablement perdue. De plus, la mise au point du procédé de surmoulage du premier matériau plastique sur les éléments de renfort est un processus complexe. En effet, il faut notamment s'assurer que le premier matériau plastique se répande dans la totalité de la cavité 45 du moule. La présence des éléments de renfort 14, 16 dans la cavité 45, qui sont autant d'obstacles supplémentaires à l'écoulement du premier matériau plastique peut rendre plus complexe la mise au point du procédé de surmoulage. En outre, la moindre modification apportée à la forme des éléments de renfort 14, 16 entraîne une nouvelle mise au point du procédé de B12077 - 3353 1.FR 7 surmoulage. En effet, il faut alors étudier comment placer et maintenir les éléments de renfort modifiés dans la cavité 45 avant l'injection du premier matériau plastique et étudier dans quelle mesure la modification des éléments de renfort 14, 16 modifie l'écoulement du premier matériau plastique dans la cavité 45. La durée de mise au point d'un nouveau procédé de fabrication d'une armature dans le cas d'une modification des éléments de renfort 14 et 16 est donc longue. Un objet d'un mode de réalisation est de pallier tout 10 ou partie des inconvénients des procédés décrits précédemment. Un autre objet d'un mode de réalisation est de disposer les éléments de renfort du deuxième matériau seulement aux emplacements du support où ils participent à un renfort mécanique souhaité. 15 Un autre objet d'un mode de réalisation est de réduire les pertes du deuxième matériau constituant les éléments de renfort. Un autre objet d'un mode de réalisation est de réduire le nombre de feuilles du matériau composite utilisées pour 20 réaliser des éléments de renfort. Un autre objet d'un mode de réalisation est de simplifier la mise au point du procédé de surmoulage du premier matériau plastique. Un autre objet d'un mode de réalisation est de réduire 25 la durée de mise au point du procédé de fabrication de l'armature lorsque les éléments de renfort sont modifiés. Un mode de réalisation comprend la fixation des éléments de renfort, comprenant notamment le deuxième matériau, sur le support réalisé avec le premier matériau après l'étape de 30 réalisation du support. Les éléments de renfort comprenant le deuxième matériau ne sont donc pas présents dans le moule lors de la fabrication du support. La mise au point du procédé d'injection du premier matériau plastique dans le moule pour fabriquer le support est donc simplifiée. De plus, une 35 modification de l'élément de renfort n'entraîne pas de B12077 - 3353 1.FR 8 modification du procédé de surmoulage. La durée de mise au point du procédé de fabrication de l'armature est donc réduite lors de modifications des éléments de renfort. En outre, les éléments de renfort peuvent être disposés sur le support seulement là où un renfort mécanique est souhaité. Les pertes de deuxième matériau sont donc réduites. Chacun de ces éléments de renfort est appliqué sur le support sous la forme de bandes du deuxième matériau. La longueur de la bande dépend des dimensions de la zone du support à renforcer. Plusieurs bandes du deuxième matériau peuvent être appliquées au même emplacement du support pour former un empilement de bandes. Chaque bande est chauffée pour permettre son application sur le support et son adhérence au support. Le premier matériau formant le support est un matériau plastique, notamment un polymère, par exemple un polymère thermoplastique ou thermodurcissable. A titre d'exemple, le premier matériau plastique est un polyamide, un polypropylène ou un acrylonitrile butadiène styrène (ABS). De préférence, le premier matériau plastique est adapté à être mis en forme par moulage sous injection. Le support peut être réalisé par surmoulage du premier matériau plastique sur les éléments de renfort 18 et 20 autres que les éléments de renfort du deuxième matériau. Le deuxième matériau est un matériau composite comprenant un deuxième matériau plastique renforcé par des fibres. Le deuxième matériau plastique peut être le même matériau que le premier matériau plastique ou un matériau différent du premier matériau plastique. Le deuxième matériau plastique peut être un polymère, par exemple un polymère thermoplastique ou un polymère thermodurcissable. De préférence, le deuxième matériau plastique est un matériau thermoplastique. A titre d'exemple, le deuxième matériau plastique est un polyamide, un polypropylène ou un acrylonitrile butadiène styrène. Le matériau composite est, par exemple, renforcé par des fibres longues, également appelées fibres continues. Les B12077 - 3353 1.FR 9 fibres continues peuvent être des fibres de verre, de carbone, d'aramide, de cuivre, d'aluminium ou d'acier. Le diamètre des fibres dépend de la nature de ces fibres. A titre d'exemple, pour des fibres de verre, le diamètre des fibres est compris entre 10 et 30 pin. A titre d'exemple, le deuxième matériau est un matériau thermoplastique renforcé par des fibres longues. Selon un mode de réalisation, le premier matériau est chauffé par le deuxième matériau lors de l'application du deuxième matériau sur le premier matériau. Le deuxième matériau tend à adhérer au premier matériau, notamment lorsqu'il est appliqué, après avoir été chauffé ou tout en étant chauffé, sur le premier matériau. Le premier matériau est, de préférence, mouillable par le deuxième matériau. De préférence, le chauffage du deuxième matériau et l'application du deuxième matériau sur le premier matériau sont réalisées simultanément. Ceci permet, de façon avantageuse, de maîtriser avec précision la quantité de chaleur apportée au deuxième matériau et la température du deuxième matériau lorsqu'il est mis au contact du premier matériau.
Selon un mode de réalisation, la température de chauffage du deuxième matériau plastique est comprise entre 215°C et 280°C, par exemple d'environ 240°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage du premier matériau plastique est comprise entre 210°C et 240°C, par exemple d'environ 225°C, à l'interface avec le deuxième matériau plastique. La figure 4 représente un mode de réalisation d'une installation 50 de fabrication d'armatures de siège. L'installation 50 comprend un système 51 d'application d'un matériau composite du type comprenant un matériau thermoplastique renforcé par des fibres longues. Le système de placement 51 comprend un bras polyarticulé 52, par exemple du type robot six axes, monté mobile sur un axe linéaire 54, une tête d'application 56 montée 35 à l'extrémité 58 du bras polyarticulé 52, des moyens de stockage B12077 - 3353 1.FR 10 60 de fibres et des moyens d'acheminement 62 des fibres depuis les moyens de stockage 60 vers la tête d'application 62. Le bras polyarticulé 52 est adapté à déplacer la tête d'application 56 selon trois degrés de liberté de translation et trois degrés de liberté de rotation. Le bras polyarticulé 52 est fixé par son embase 64 sur un chariot 66 monté coulissant sur l'axe linéaire 54, ledit axe linéaire pouvant être constitué de deux rails parallèles fixés au sol. La tête d'application de fibres 56, appelée également tête de placement de fibres, comprend un rouleau d'application 68 apte à appliquer une bande 69 du matériau composite sur le support 12 maintenu par un dispositif de maintien 70. Les fibres, non visibles en figure 4, sont imprégnées au préalable du deuxième matériau plastique et sont conditionnées sous forme de bobines. Les moyens de stockage 60 sont formés d'un cantre recevant les bobines de fibres. Le cantre est également monté sur un chariot suiveur 71, disposé sur les rails 54 et relié mécaniquement au chariot 66 portant le bras polyarticulé 52. L'installation 50 comprend, en outre, un module de commande, non représenté, pour commander le déplacement du chariot 66 et du bras polyarticulé 52 et le fonctionnement de la tête d'application 56, par exemple selon des séquences programmées. Le système d'application 51 peut correspondre au 25 système commercialisé par la société Coriolis Composites. La figure 5 représente un mode de réalisation de la tête de placement 56. La tête de placement 56 comprend un carter 72 dans lequel est monté le rouleau souple d'application 68, un système de guidage 74 des fibres longues 75, un système 76 de 30 coupe des fibres et un système 78 de chauffage du deuxième matériau plastique qui imprègne les fibres, les systèmes 74, 76 et 78 n'étant pas représentés en détail en figure 5. Le rouleau d'application 68 est montée rotatif entre deux plaques du carter. A titre d'exemple, il est fabriqué en un 35 matériau élastomère revêtu d'un matériau anti-adhésif, par B12077 - 3353 1.FR 11 exemple en téflon. Le système 74 de guidage des fibres est adapté à former une nappe de fibres sensiblement parallèles et sensiblement jointives et guider la nappe obtenue en direction du rouleau d'application 68, les fibres étant amenées tangentiellement au rouleau d'application 68. A titre d'exemple, le système 74 comprend des rouleaux et des guides. Le système de coupe 76 est adapté à couper les fibres pour que la bande 69 appliquée par la tête 56 soit à la longueur souhaitée. A titre d'exemple, le système de coupe 76 comprend au moins une lame plane montée à l'extrémité de la tige d'un vérin pneumatique, en vis-à-vis d'un contre-outil. Le vérin pneumatique est adapté à déplacer la lame entre une position de repos dans laquelle la lame est écartée de la nappe de fibres et une position active dans laquelle la lame vient en butée contre le contre-outil pour couper les fibres. Le système de chauffage 78 est adapté à chauffer le deuxième matériau plastique qui entoure les fibres de façon à obtenir une fusion au moins partielle de ce matériau avant son application par le rouleau 68 sur le support 12 ou sur une bande du matériau composite déjà présente sur le support 12.
A titre d'exemple, le système de chauffage 78 est un système de chauffage infrarouge, un système de chauffage par air chaud ou un système de chauffage par laser. De préférence, le système de chauffage 78 est un système de chauffage par laser qui permet, de façon avantageuse, une action de chauffage plus localisée et un meilleur contrôle de la température de chauffage obtenue. En particulier, l'utilisation d'un système de chauffage par laser facilite le chauffage de la bande 69 simultanément à son application sur le premier matériau. La largeur du rouleau 68 est supérieure ou égale à la largeur maximale de la bande 69. La largeur de la bande 69 est, par exemple, de l'ordre de 2 mm à 120 mm, de préférence de 5 mm à 50 mm. Selon un mode de réalisation, la bande 69 comprend le même nombre de fils sur toute la longueur de la bande. A titre de variante, la largeur de la bande 69 varie au fur et à mesure de l'application de la bande 69.
B12077 - 3353 1.FR 12 Dans le présent mode de réalisation, le deuxième matériau plastique est chauffé peu avant le moment où la bande de fibres sont appliquées contre le support 12. Le deuxième matériau plastique est alors un matériau thermoplastique, par exemple un polymère thermoplastique. Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication de l'armature comprend les étapes suivantes : fabrication du support 12 du premier matériau plastique, notamment par moulage du premier matériau plastique, et éventuellement par surmoulage du premier matériau plastique sur des éléments de renfort, par exemple des éléments de renfort métalliques ; après démoulage du support 12, application de bandes 69 du matériau composite par l'installation 50 décrite précé15 demment aux emplacements du support 12 où un renfort mécanique est souhaité. En fonction du renfort souhaité, plusieurs bandes 69 peuvent être appliquées successivement au même endroit pour former un empilement de plusieurs bandes. Les fibres continues 20 des bandes d'un empilement de bandes peuvent être orientées selon la même direction ou selon les directions différentes. Les figures 6 et 7 représentent une variante d'un support 90 en premier matériau plastique obtenu après l'étape de fabrication du support par moulage et avant l'étape d'appli25 cation de bandes du deuxième matériau. Des empreintes 92 sont prévues en surface du support 90. Chaque empreinte 92 est disposée à un emplacement où il est prévu d'appliquer une bande de renfort du deuxième matériau. A titre d'exemple, la profondeur de chaque empreinte 92 correspond 30 à l'épaisseur souhaitée de l'empilement de bandes du deuxième matériau qui va être appliqué sur le support 90. De ce fait, après application des bandes du deuxième matériau, la surface extérieure de la structure obtenue est sensiblement lisse. Des modes de réalisation particuliers ont été décrits.
35 Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de B12077 - 3353 1.FR 13 l'art. En particulier, le premier matériau peut être un matériau plastique renforcé par des fibres, par exemple des fibres courtes.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une armature de siège, comprenant l'application de bandes (69) sur un support (12 ; 90) en un premier matériau plastique, les bandes étant chauffées par un moyen de chauffage (78), chaque bande comprenant des fibres (75) noyées dans un deuxième matériau plastique, au moins certaines fibres s'étendant sur toute la longueur de la bande.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le moyen de chauffage (78) comprend un laser, une source d'un rayonnement infrarouge ou une source d'air chaud.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le moyen de chauffage (78) comprend un laser.
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le chauffage de chaque bande (69) est réalisé au moins en partie simultanément à l'application de la bande sur le support (12 ; 90).
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le deuxième matériau plastique est un matériau thermoplastique.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel 20 chaque bande (69) est formée par juxtaposition de fibres (75) imprégnées du deuxième matériau plastique, le procédé comprenant, en outre, le chauffage du deuxième matériau plastique.
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes : 25 a) former le support (12 ; 90) par injection du premier matériau plastique dans un moule (40) ; b) chauffer au moins une bande (69) par laser ; et c) appliquer la bande sur le support, les étapes b) et c) étant réalisées au moins en partie simultanément. 30
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier matériau plastique et/ou le deuxième matériau plastique sont choisis dans le groupe comprenant un polyamide, un polypropylène ou un acrylonitrile butadiène styrène.B12077 - 3353 1.FR 15
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant l'application successive de plusieurs bandes (69) au même emplacement du support (12 ; 90).
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 5 à 9, comprenant la formation d'au moins une empreinte (92) en surface du support (90) et l'application d'au moins une bande (69) dans l'empreinte.
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